Nitơ

Lý thuyết Nitơ được Khoahoc biên soạn gửi tới bạn đọc là nội dung kiến thức trọng tâm Bài 7 hóa 11. Hy vọng giúp ích cho các bạn trong quá trình ôn luyện củng cố lại bài học. 

I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

Nitơ nằm ở ô thứ 7, nhóm VA, chu kì 2.

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nitơ là 1s²2s²2p³.

⇒ Có 3e độc thân ở phân lớp 2p có thể tạo được ba liên kết cộng hóa trị với nguyên tử khác.

Công thức cấu tạo của phân tử nitơ có cấu tạo là: N ≡ N.

II. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

Ở điều kiện thường nitơ là khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196^oC.

Khí nitơ tan it trong nước và không duy trì sự cháy và sự hô hấp.

III. Tính chất hóa học

Trong các hợp chất nitơ có các số oxi hóa: -3; +1; +2; +3; +4; +5. Các mức số oxi hóa tùy thuộc vào các nguyên tố khác trong hợp chất.

Do vậy Nitơ có tính oxi hóa và tính khử.

Tính oix hóa vẫn là tính chất chủ yếu của nitơ

1. Tính oxi hóa

N^o + 3e → N^-3

1.1. Tác dụng với kim loại (Ca, Mg, Al,...) tạo thành nitrua kim loại.

Thí dụ: 

Ca + N₂⁰ Ca₃N₂^-3

1.2. Tác dụng với hiđro tạo ra khí amoniac

Điều kiện: Nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt chất xúc tác 

N₂⁰ + 3H₂ 2N^-3H₃

Nhận xét:

Trong những phản ứng thí dụ trên số oxi hóa của nguyên tố nit ơ giảm từ 0 đến - 3

⇒ Nitơ thể hiện tính oxi hóa

2. Tính khử

Nitơ tác dụng với oxi trong từng điều kiện khác nhau thì nguyên tử nitơ có số oxi hóa khác nhau.

Khoảng 3000^oC (hoặc nhiệt độ lò hồ quang điện), nitơ phản ứng trực tiếp với oxi tạo ra nitơ monoxit NO

N₂⁰ + O₂ 2N⁺²O

Nhận xét: Ở thí dụ trên số oxi hóa oxi tăng từ 0 lên + 2

⇒ Nitơ thể hiện tính khử

Điều kiện thường, khí NO không màu tác dụng ngay với oxi trong không khí tạo ra nitơ đioxit NO₂ có màu nâu đỏ: 

2N⁺²O + O₂ → 2N⁺⁴O₂

IV. Ứng dụng

Nguyên tố nitơ là thành phần dinh dưỡng chính của thực vật.

Trong công nghiệp: phần lớn dùng để tổng hợp NH₃, HNO₃, phân đạm,…

V. Trạng thái tự nhiên 

Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do và hợp chất. Ở dạng tự do khí nitơ chiếm 78,16% thể tích của không khí, hoặc gần đúng có thể coi nitơ chiếm 4/5 thể tích của không khí. 

Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều trong hợp chất (NaNO₃).

VI. Điều chế

1. Trong công nghiệp

Chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Sau khi loại bỏ CO₂ và hơi nước, không khí được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ thấp. Nâng nhiệt độ không khí lỏng đến -196^oC thì nitơ sôi và được lấy ra.

2. Trong phòng thí nghiệm

Đun nóng nhẹ dung dịch bão hòa muối amoni nitrit 

NH₄NO₂ N₂ + 2H₂O 

Đun nóng dung dịch bão hòa của amoni clorua và natri nitrit 

NH₄Cl + NaNO₂ N₂ + NaCl + 2H₂O.