الكيمياء غير العضويهالكيمياء

تفاعلات النيتروجين الهامة

 يتميز النيتروجين برابطة تساهمية ثلاثية قوية بين ذرتي النيتروجين في جزيئه (N≡N) ، وهي رابطة قوية ومستقرة. ونظرًا لقوتها، فإن كسر هذه الرابطة يتطلب ظروفًا خاصة.

تفاعلات النيتروجين الهامة

النيتروجين غاز عديم اللون والرائحة يتكثف و يصبح سائلا عديم اللون  (نيتروجين مسال )عند-196 °س (77 كلفن) ، وهو سائل أقل كثافة من الماء (0.808 جم/مل)، ويستخدم في التبريد العميق.

في الظروف القياسية ، يكون النيتروجين غازًا خاملًا عديم اللون بلا رائحة أو طعم. إنه غير ضار بالبشر ، وهو أخف من الهواء ، ولكنه ليس خفيفًا مثل الهيليوم أو الهيدروجين. كما أن الغاز غير قابل للذوبان في الماء تقريبًا ولا يتفاعل معه.

 يتميز النيتروجين برابطة تساهمية ثلاثية قوية بين ذرتي النيتروجين في جزيئه (N≡N) ، وهي رابطة قوية ومستقرة. ونظرًا لقوتها، فإن كسر هذه الرابطة يتطلب ظروفًا خاصة.

تفاعلات عنصر النيتروجين مع العناصر الأخرى:

يوجد العنصر منه كجزيء ثنائي الذرة N 2 ، ممثلة على النحو التالي: N ::: N: ، حيث يوجد رابطة تساهمية ثلاثية بين الذرتين المكونين للجزيء ونظرا لصعوبة كسر هذه الرابطة فتكون جميع تفاعلات عنصر النيتروجين مع العناصر الأخرى لا تتم إلا في وجود شرر كهربي أو قوس كهربي  أو تسخين شديد .

عادة ما تكون طاقة التنشيط لتفاعل النيتروجين الجزيئي عالية جدًا ، مما يتسبب في أن يكون النيتروجين خاملًا نسبيًا لمعظم الكواشف في الظروف العادية.

يتصرف النيتروجين كيميائيًا مثل اللافلزات ، ويشكل النيتروجين مركبات في تسع حالات أكسدة مختلفة.

يتفاعل النيتروجين مع العناصر الموجبة للكهرباء لإنتاج مواد صلبة تتراوح من التساهمية إلى الأيونية في طبيعتها.

ينتج عن التفاعل مع الفلزات الكهربية الإيجابية نيتريد أيوني ، والتفاعل مع معادن أقل حساسية للكهرباء ينتج نيتريدًا بينيًا ، والتفاعل مع أشباه الفلزات ينتج نيتريدات تساهمية.

تفاعل النيتروجين مع المعادن:

يمكن أن يدخل النيتروجين الجزيئي فقط في تفاعل مع مجموعة صغيرة من المعادن ، وكلها تظهر خصائص مختزلة. على سبيل المثال ، يمكن أن يتفاعل N₂ مع الليثيوم:

6Li + N₂ → 2Li₃N

يتفاعل أيضًا مع معدن المغنيسيوم الفضي الخفيف ، ولكن فقط عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية. ينتج عن هذا التفاعل نيتريد المغنيسيوم – بلورات صفراء مخضرة تتحلل عند تسخينها إلى مغنيسيوم ونيتروجين حر:

3Mg + N₂ → Mg₃N₂

                                                                        Mg₃N₂ → 3Мg + N₂ – عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية أو أعلى.

إذا تمت إضافة نيتريد معدن نشط إلى الماء ، تبدأ عملية التحلل المائي ، مما ينتج عنه هيدروكسيد المعدن والأمونيوم.

تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين:

يتفاعل النيتروجين والهيدروجين عند درجة حرارة حوالي 400 درجة مئوية ، مع ضغط 200 ضغط جوي وفي وجود حديد مسامي يعمل كعامل حفاز:

3H₂ + N₂ → 2NH₃

النشادر تتكون روابط تساهمية بين النيتروجين و الهيدروجين
النشادر تتكون روابط تساهمية بين النيتروجين و الهيدروجين

في هذا التفاعل، ثلاثة جزيئات من الهيدروجين (H₂) تتفاعل مع جزيئ واحد من النيتروجين (N₂) لتكوين اثنين من جزيئات الأمونيا (NH₃). يتم تشكيل الأمونيا بوجود عامل حفاز مثل الحديد (Fe) أو المواد الحفازة الأخرى وعند درجة حرارة وضغط مناسبين.

تفاعل تكوين الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين هو تفاعل هابر-بوش (Haber-Bosch) الذي يُستخدم في صناعة الأسمدة الزراعية. يعد الأمونيا مصدرًا غنيًا بالنيتروجين للنباتات ويساهم في تحسين نموها وإنتاجها.

تفاعل النيتروجين مع البورن:

تحدث جميع تفاعلات المواد مع النيتروجين في درجات حرارة عالية. خذ على سبيل المثال البورون:

2B + N₂ → 2BN

في هذا التفاعل،يتفاعل جزيئين من البورون (B) مع جزيئ واحد من النيتروجين (N₂) لتشكيل اثنين من جزيئات نتريد البورون (BN). يتم تشكيل روابط تساهمية بين ذرات البورون والنيتروجين لتكوين هذا المركب.

ملحوظة هامة جدا:

لا يتفاعل النيتروجين مع العديد من الهالوجينات أو الكبريت ، ولكن يمكن الحصول على مركبات النيتروجين المرتبطة بالهالوجينات أو الكبريت بشكل غير مباشر.

تفاعل النيتروجين مع الأكسجين

الأكسجين عنصر برقم ذري 8. وهو غاز شفاف بلا رائحة أو لون ولونه أزرق في شكله السائل.

يمكن أن يوجد الأكسجين أيضًا في حالة تراكمية صلبة من البلورات الزرقاء. لديها جزيئات ثنائية الذرة.

بالنسبة لتفاعل النيتروجين والأكسجين ، تتفاعل المواد في وجود تيار كهربائي ، لأن النيتروجين جزيء مستقر ويتفاعل بصعوبة مع المواد الأخرى:

O₂ + N₂ → 2NO

هناك العديد من أكاسيد النيتروجين ، وتتراوح حالة الأكسدة فيها من واحد إلى خمسة.

يمكن أن تتكون عدة مركبات من تفاعل بين النيتروجين والأكسجين:

  • N₂O – أكسيد النيتروز ؛
  • NO – أكسيد النيتريك ؛
  • N₂O₃ – ثلاثي أكسيد ثنائي النيتروجين ؛
  • NO₂ – ثاني أكسيد النيتروجين ؛
  • N₂O₅ – خامس أكسيد النيتروجين.

أكسيد النيتريك ، NO ، هو غاز عديم اللون يكاد يكون غير قابل للذوبان في الماء. لا يطلق هذا المركب الأكسجين بسهولة ، ولكنه معروف بتفاعلاته الإضافية ، مثل غاز الكلور السام ذو اللون الأخضر المصفر:

2NO + Cl₂ → 2NOCl

المراجع:

1- موقع  www.chem.libretexts.org  أطلعت عليه بتاريخ 13/7/2023.

2- موقع www.britannica.com أطلعت عليه بتاريخ 19/7/2023.

3- موقع  www.melscience.com أطلعت عليه بتاريخ 19/7/2023.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى