Електронна будова атома азоту. Дивитись що таке "азот" в інших словниках

«Будова атома та атомного ядра» - Протони та нейтрони. Приклади електронних формул атомів. Зображення електронних орбіталей. Розрахунок числа протонів, нейтронів та електронів. Атом та ядро. Рівні, підрівні та орбіталі. Виберіть правильну відповідь. Цілі. Знаходження електрона в атомі. Контролюючі матеріали. Напишіть електронну формулу. Відкриття ядра.

«Будова ядра атома» - атом нейтральний, т.к. заряд ядра дорівнює загальному заряду електронів. Навколо ядра рухаються електрони. 1919 р. Резерфорд досліджував взаємодію - частинок з ядрами атомів азоту. Фольга із досліджуваного металу. ЗМІСТ 1 модуль 1. Будова атома. Загальна кількість нуклонів у ядрі називається масовим числом і позначається А.

"Склад ядра атома" - Ядро атома хімічного елемента. Графік питомого зв'язку нуклонів у ядрі. Заряд ядра. Схема дослідів Резерфорда. Розміри атомних ядер. Відкриття протону. Число нейтронів у ядрі атома. ядерні сили. Властивості ядерних сил. Протон та нейтрон. Дефект маси. Формула знаходження енергії зв'язку. Щільність ядерної речовини.

««Будова ядра» фізика» - Скільки нуклонів містять ядра. Ядро гелію. Зарядне число. Новий елемент. Будова атомного ядра. Ознайомитись з історією відкриття нейтрону. Ізотопи. Частка, яка не має заряду. Протонно-неітронна модель атомного ядра. Визначте нуклонний склад ядра. нейтрон. Багатир із короткими руками.

"Склад атомного ядра" - План уроку. ЯДЕРНІ СИЛИ – сили тяжіння, що зв'язують протони та нейтрони в ядрі. Короткодіючі (r = 2,2*10-15 м). ВЛАСТИВОСТІ Є лише силами тяжіння. Зарядове число дорівнює заряду ядра, вираженому елементарних електричних зарядах. Не залежить від наявності заряду. ядерні сили. Масове число.

"Будова атомного ядра" - М-масове число - маса ядра, число нуклонів, кількість нейтронів М-Z. Радіоактивність – доказ складної будови атомів. Ланцюгова ядерна реакція. Чи мав рацію Прометей, який дав людям вогонь? Розподіл атомного ядра. Лічильник Гейгер Камера Вільсона. Будова атомного ядра. Повторно-узагальнюючий урок

Слайд 1

Відкритий урок з хімії у 9 класі
Вчитель хімії Кузіна І.В. 2014 р.
Філія МБОУ Токарівської ЗОШ №2 у с. Гладишеве

Слайд 2

V група, головна підгрупа
N-азот неметал P- фосфор неметал As- миш'як неметал Sb- сурма амфотерний метал Bi- вісмут амфотерний метал

Слайд 3

У повітрі він головний газ Оточує всюди нас. Згасає життя рослин Без нього, без добрив. У наших клітинах живе важливий елемент.
N

Слайд 4

Тема урока
«Азот, його будова та властивості»
N2

Слайд 5

Цілі уроку:
Сформувати уявлення про будову атома та молекули азоту; Вивчити фізичні та хімічні властивості речовини; Розвивати історичні знання у сфері відкриття хімічного елемента; Розкрити роль азоту в житті людини та рослин, а також у промисловості; Підвищувати зацікавленість учнів та активізувати наявні у них знання.

Слайд 6

Девіз уроку:
"Немає життя без азоту, бо він є неодмінною складовою білків."
Д.Н.Прянішніков

Елемент життя

Слайд 7
ПЛАН ПОРТРЕТУ АЗОТУ

Історія відкриття азоту. Азот у природі. Фізичні властивості. Будова атома та молекули азоту. Паспорт хімічного елемента (положення ПСХЕ). Хімічні властивості. Одержання азоту. Області застосування азоту.

Слайд 8
Історія відкриття азоту
У 1772 році англійський вчений Д. Резерфорд та шведський дослідник К. Шееле виявили газ, який не підтримував горіння, дихання. У 1787 році А. Лавуазьє встановив наявність у повітрі газу. Назвав газ «азот» - неживий. У 1790 році Ж. Шаптал назвав газ нітрогеніум – «що народжує селітру».
Шведський вчений К. Шеєле
Англійський вчений Д. Резерфорд
А. Лувуазьє

Ж. Шаптал

Слайд 9
У повітрі-78,08% за обсягом і 75,6% за масою. Сполуки азоту в невеликих кількостях містяться в грунті.

Входить до складу білка. Загальний вміст у земній корі – 0,03%

Азот у природі
Азот у природі
Слайд 10
Фізичні властивості
Безбарвний газ, без кольору, запаху та смаку.
Погано розчинний у воді
Ткіп. -196 °C (рідкий азот)

Т пл. - 210 °C (твердий азот)

Не підтримує горіння та дихання
Слайд 11

БУДОВА ТА ВЛАСТИВОСТІ АТОМА

Z=+7 +1p=7 2s2 2p3 0n=7 1s2 -1е=7 +7)2)5 Електронна формула азоту 1S22S22P3
Слайд 12
Будова та властивості молекули
N
ЗВ'ЯЗОК: -КОВАЛЕНТНА НЕПОЛЯРНА -ПОТРІЙНА -МІЦНА

МОЛЕКУЛА: -ДУЖЕ СТІЙКОВА -НИЗЬКА РЕАКЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ

N N N N
Слайд 13

Паспорт хімічного елемента

хімічний знак N Порядковий номер 7 неметал V група, головна підгрупа (А підгрупа) 2 період, малий період, 2 ряд Аr=14 ступеня окислення -3,0,+1,+2,+3,+4,+5 формула вищого оксиду N2O5 летюча воднева сполука – NН3 (газ аміак)
Символ елемента Склад ядра атома Електронна формула Характерні ступені окислення Формула та характер Формула та характер Формула водневого з'єднання
Символ елемента Склад ядра атома Електронна формула Характерні ступені окислення Вищого оксиду Вищого гідроксиду Формула водневого з'єднання

Слайд 15

Хімічні властивості
Властивості окислювача А) Взаємодія із металами.

6Li+N2 = 2Li3N (нітрид літію) - звичайні умови t 3Ca+N2= Ca3N2 (нітрид кальцію) – при нагріванні При взаємодії з металами азот виявляє ступінь окислення -3. Б) Взаємодія з воднем З воднем азот взаємодіє з помітною швидкістю при нагріванні, підвищенні тиску у присутності каталізатора: Рt N2+3H2 2NH3 + Q

Хімічні властивості
Слайд 16

Властивості відновника У) Взаємодія з киснем. Успішно такі реакції йдуть лише за дуже жорстких умов. Для окислення азоту киснем потрібна електрична дуга, причому трохи більше 5% азоту входить у реакцію. У природі такий процес відбувається повсюдно - взаємодія азоту з киснем повітря при грозових розрядах подібно до реакції в електричній дузі.

t=20000C N2+O2 2NO – Q
Слайд 17

Висновок

При взаємодії з металами та воднем азот є окислювачем. При взаємодії із киснем азот є відновником.
Слайд 18
Перевір себе

N2+3H2 NH3 +Q Оборотна З'єднання Екзотермічна ОВР Каталітична Гомогенна

N2+O2 2NO –Q Оборотна З'єднання Ендотермічна ОВР Некаталітична Гомогенна
Слайд 19

Одержання азоту

А) Промисловий спосіб (перегонка рідкого повітря): повітря охолоджують і переводять у рідкий стан, потім випаровуванням відганяють азот (tкіп(N2)= -1960C tкіп(О2)= -1830С) Б) Лабораторний спосіб (розкладання нітритів) NH4NO2= N2+ 2H2O (реакція йде при нагріванні)
Слайд 20

Під час уроку ви отримаєте уявлення про тему «Азот». Познайомтеся з азотом як простою речовиною, аміаком, азотною кислотою та нітратами. Буде розглянуто хімічні та фізичні властивості цих речовин, будову їх молекул, реакції з іншими речовинами. Крім того, будуть перераховані способи одержання цих речовин промисловим та лабораторним способом, їх застосування у різних галузях. Розгляньте властивості та застосування закису азоту та царської горілки (з'єднання з трьох частин соляної кислоти та однієї частини азотної).

Тема: Основні метали та неметали

Урок: Азот

1. Електронна будова атома азоту

Хімічний елемент азоту розташований у другому періоді 5 групи, головної підгрупи. Електронна конфігурація атома азоту – 1s22s22p3. На валентному енергетичному рівні атома азоту немає вакантних орбіталей. Отже, електронна пара 2s-підрівня не може бути розпарена. Див. Рис. 1. Тому азот може бути 5-ти валентним. Максимальна валентність азоту в сполуках дорівнює 4. При цьому 3 зв'язки утворюються за обмінним механізмом, а один - по донорно-акцепторному. Азот виявляє ступеня окиснення від -3 до +5.

Приклади речовин з різним ступенем окиснення див. рис. 2.

2. Азот – проста речовина

Для азоту нехарактерна алотропія. Він утворює одну просту речовину, N2. Це молекулярна речовина з ковалентним неполярним зв'язком. Зв'язок утворений за допомогою трьох загальних електронних пар, потрійний зв'язок - одна сигма та 2 пі-зв'язки. Потрійний зв'язок дуже міцний. Це зумовлює низьку реакційну здатність молекулярного азоту.

Азот у природі

Азот - це газ без кольору та запаху, погано розчинний у воді, трохи легший за повітря. Азот вступає у реакцію з деякими речовинами, але умови проведення реакцій дуже жорсткі (високі температура та тиск, використання каталізатора). У звичайних умовах азот взаємодіє лише з літієм, утворюючи нітрид літію.

6Li + N2 = 2Li3N, гідролізом якого можна отримати аміак.

Той, хто народжує селітру, так перекладається з латинської мови слово Nitrogenium. Ця назва азоту - хімічного елемента з атомним номером 7, який очолює 15-у групу у довгому варіанті періодичної таблиці. У вигляді простої речовини поширений у складі повітряної оболонки Землі — атмосфери. Різноманітні сполуки азоту зустрічаються в земній корі та живих організмах, знаходять широке застосування у галузях промисловості, військовій справі, сільському господарстві та медицині.

Чому азот називали «задушливим» і «неживим»

Як припускають історики хімії, першим отримав цю просту речовину Генрі Кавендіш (1777). Вчений пропускав повітря над розпеченим вугіллям, для поглинання продуктів реакції використовував луг. В результаті досвіду дослідник виявив безбарвний газ без запаху, який не вступив у реакцію з вугіллям. Кавендіш назвав його «задушливим повітрям» за нездатність підтримувати дихання та горіння.

Сучасний хімік пояснив би, що кисень прореагував із вугіллям, утворився вуглекислий газ. «Задушлива» частина повітря, що залишилася, складалася здебільшого з молекул N 2 . Кавендіш та інші вчені на той час про цю речовину ще не знали, хоча сполуки азоту та селітри тоді широко використовувалися в господарстві. Вчений повідомив про незвичайний газ своєму колегі, який проводив аналогічні досліди, — Джозефу Прістлі.

Одночасно Карл Шееле звернув увагу на невідому складову частину повітря, але зумів правильно пояснити її походження. Тільки Даніель Рутерфорд 1772 року зрозумів, що присутній в експериментах «задушливий» «зіпсований» газ — азот. Якого вченого вважати його першовідкривачем — про це досі суперечать історики науки.

Через 15 років після дослідів Рутерфорда знаменитий хімік Антуан Лавуазьє запропонував змінити термін «зіпсоване» повітря, яке належало до азоту, на інший — Nitrogenium. На той час було підтверджено, що ця речовина не горить, не підтримує дихання. Тоді ж виникла російська назва «азот», яка трактується по-різному. Найчастіше кажуть, що термін означає «неживий». Наступні роботи спростували поширену думку про властивості речовини. Сполуки азоту - білки - найважливіші макромолекули у складі живих організмів. Для їх побудови рослини поглинають із ґрунту необхідні елементи мінерального живлення — іони NO 3 2- та NH 4+ .

Азот – хімічний елемент

Розібратися в будові атома та властивості допомагає (ПС). По положенню таблиці Менделєєва можна визначити заряд ядра, кількість протонів і нейтронів (масове число). Необхідно звернути увагу до значення атомної маси — це одна з головних характеристик елемента. Номер періоду відповідає кількості енергетичних рівнів. У короткому варіанті періодичної таблиці номер групи відповідає числу електронів зовнішньому енерготичному рівні. Узагальнемо всі дані у загальній характеристиці азоту за його становищем у періодичній системі:

Це неметалевий елемент, що знаходиться у правому верхньому кутку ПС.
Хімічний знак: N.
Порядковий номер: 7.
Відносна атомна вага: 14,0067.
Формула летючої водневої сполуки: NH 3 (аміак).
Утворює вищий оксид N 2 O 5 в якому валентність азоту дорівнює V.

Будова атома азоту:

Заряд ядра: +7.
Число протонів:7; кількість нейтронів: 7.
Кількість енергетичних рівнів: 2.
Загальне 7; електронна формула: 1s 2 2s 2 2p 3 .

Докладно вивчені стабільні ізотопи елемента № 7, їх масові числа - 14 і 15. Вміст легших з них становить 99,64 %. У ядрах короткоживучих радіоактивних ізотопів знаходиться також 7 протонів, а число нейтронів сильно варіюється: 4, 5, 6, 9, 10.

У повітрі-78,08% за обсягом і 75,6% за масою. Сполуки азоту в невеликих кількостях містяться в грунті.

У складі повітряної оболонки Землі є молекули простої речовини, формула якої — N 2 . Вміст газоподібного азоту в атмосфері становить приблизно 78,1 %. Неорганічні сполуки цього хімічного елемента у земній корі — різні солі амонію та нітрати (селітри). Формули сполук та назви деяких з найважливіших речовин:

NH 3, аміак.
NO 2, діоксид азоту.
NaNO 3, нітрат натрію.
(NH 4) 2 SO 4, сульфат амонію.

Валентність азоту у двох останніх сполуках – IV. Кам'яне вугілля, ґрунт, живі організми також містять атоми N у зв'язаному вигляді. Азот є складовою макромолекул амінокислот, нуклеотидів ДНК і РНК, гормонів і гемоглобіну. Загальний вміст хімічного елемента у тілі людини сягає 2,5%.

Проста речовина

Азот у вигляді двоатомних молекул - найбільша за обсягом та масою частина повітря атмосфери. Речовина, формула якої N 2 , не має запаху, кольору та смаку. Цей газ становить понад 2/3 повітряної оболонки Землі. У рідкому вигляді азот є безбарвною субстанцією, що нагадує воду. Кипить за температури -195,8 °C. М (N 2) = 28 г/моль. Проста речовина азот трохи легша кисню, його щільність повітрям близька до 1.

Атоми в молекулі міцно пов'язують 3 загальні електронні пари. З'єднання виявляє високу хімічну стійкість, що відрізняє його від кисню та інших газоподібних речовин. Щоб молекула азоту розпалася на складові її атоми, необхідно витратити енергію 942,9 кдж/моль. Зв'язок із трьох пар електронів дуже міцний, починає руйнуватися при нагріванні понад 2000 °С.

За нормальних умов дисоціація молекул на атоми практично не відбувається. Хімічна інертність азоту також обумовлена повною відсутністю полярності у його молекулах. Вони дуже слабо взаємодіють один з одним, чим зумовлено газоподібний стан речовини при нормальному тиску та температурі, близькій до кімнатної. Низька хімічна активність молекулярного азоту знаходить застосування у різних процесах та пристроях, де необхідно створити інертне середовище.

Дисоціація молекул N2 може відбуватися під впливом сонячного випромінювання у верхніх шарах атмосфери. Утворюється атомарний азот, який за нормальних умов реагує з деякими металами та неметалами (фосфором, сіркою, миш'яком). В результаті йде синтез речовин, які у земних умовах отримують непрямим шляхом.

Валентність азоту

Зовнішній електронний шар атома утворюють 2s та 3p електрона. Ці негативні частки азот може віддати при взаємодії коїться з іншими елементами, що він відповідає його відновлювальним властивостям. Приєднуючи недостатні до октету 3 електрона, атом виявляє окислювальні здібності. Електронегативність азоту нижче, його неметалеві властивості менш виражені, ніж у фтору, кисню та хлору. При взаємодії із цими хімічними елементами азот віддає електрони (окислюється). Відновленням до негативних іонів супроводжуються реакції з іншими неметалами та металами.

Типова валентність азоту - ІІІ. У цьому випадку хімічні зв'язки утворюються за рахунок тяжіння зовнішніх р-електронів та створення загальних (зв'язувальних) пар. Азот здатний до утворення донорно-акцепторного зв'язку за рахунок своєї неподіленої пари електронів, як це відбувається в іоні амонію NH 4+ .

Отримання в лабораторії та промисловості

Один з лабораторних способів заснований на окисних властивостях. Використовується з'єднання азоту з воднем - аміак NH 3 . Цей газ, що неприємно пахне, взаємодіє з порошкоподібним оксидом міді чорного кольору. В результаті реакції виділяється азот та з'являється металева мідь (червоний порошок). На стінках трубки осідають краплі води – ще одного продукту реакції.

Інший лабораторний спосіб, у якому використовується сполука азоту з металами - азид, наприклад NaN 3 . Виходить газ, який треба очищати від домішок.

У лабораторії проводять розкладання нітриту амонію на азот та воду. Для того, щоб реакція почалася, потрібно нагрівання, потім процес йде з виділенням тепла (екзотермічний). Азот забруднений домішками, тому його очищають та осушують.

Одержання азоту у промисловості:

фракційна перегонка рідкого повітря - спосіб, у якому використовуються фізичні властивості азоту та кисню (різні температури кипіння);
хімічна реакція повітря з розпеченим кам'яним вугіллям;
адсорбційний газорозділ.

Взаємодія з металами та воднем - окисні властивості

Інертність міцних молекул не дозволяє одержувати деякі сполуки азоту прямим синтезом. Для активації атомів необхідне сильне нагрівання чи опромінення речовини. Азот може прореагувати з літієм при кімнатній температурі, магнієм, кальцієм і натрієм реакція йде лише при нагріванні. Утворюються нітриди відповідних металів.

Взаємодія азоту з воднем відбувається при високих значеннях температури та тиску. Також для цього процесу потрібний каталізатор. Виходить аміак — один із найважливіших продуктів хімічного синтезу. Азот, як окислювач, виявляє у своїх сполуках три негативні ступені окислення:

−3 (аміак та інші водневі сполуки азоту – нітриди);
−2 (гідразин N 2 H 4);
−1 (гідроксиламін NH 2 OH).

Найважливіший нітрид — аміак — у великій кількості отримують у промисловості. Великою проблемою тривалий час залишалася хімічна інертність азоту. Його сировинними джерелами були селітри, але запаси мінералів почали швидко скорочуватися зі зростанням виробництва.

Великим досягненням хімічної науки та практики стало створення аміачного методу зв'язування азоту у промислових масштабах. У спеціальних колонах проводиться прямий синтез - оборотний процес між азотом, отриманим з повітря, та воднем. При створенні оптимальних умов, що зсувають рівновагу цієї реакції у бік продукту, застосування каталізатора вихід аміаку досягає 97%.

Взаємодія з киснем – відновлювальні властивості

Для того, щоб почалася реакція азоту та кисню, необхідне сильне нагрівання. Достатню енергію мають і грозовий розряд в атмосфері. Найважливіші неорганічні сполуки, в яких азот знаходиться у своїх позитивних ступенях окиснення:

+1 (оксид азоту (I) N 2 O);
+2 (монооксид азоту NO);
+3 (оксид азоту (III) N 2 O 3 ; азотиста кислота HNO 2 її солі нітрити);
+4 (діоксид азоту (IV) NO 2);
+5 (пентаоксид азоту (V) N 2 O 5 азотна кислота HNO 3 нітрати).

Значення у природі

Рослини поглинають іони амонію та нітратні аніони з ґрунту, використовують для хімічних реакцій синтез органічних молекул, що постійно йде в клітинах. Атмосферний азот можуть засвоювати бульбочкові бактерії - мікроскопічні істоти, що утворюють нарости на корінні бобових культур. В результаті ця група рослин отримує необхідний елемент живлення, збагачує їм ґрунт.

Під час тропічних злив відбуваються реакції окиснення атмосферного азоту. Оксиди розчиняються з утворенням кислот, ці сполуки азоту у воді надходять у ґрунт. Завдяки кругообігу елемента в природі постійно заповнюються його запаси в земній корі, повітрі. Складні органічні молекули, які містять у собі азот, розкладаються бактеріями на неорганічні складові.

Практичне використання

Найважливіші сполуки азоту для сільського господарства – це добре розчинні солі. Засвоюються рослинами сечовина, калієва, кальцієва), амонійні сполуки (водний розчин аміаку, хлорид, сульфат, нітрат амонію).
Інертні властивості азоту, нездатність рослин засвоювати його з повітря призводять до потреби щороку вносити великі дози нітратів. Частини рослинного організму здатні запасати макроелемент харчування «про запас», що погіршує якість продукції. Надлишок та фрукти може викликати у людей отруєння, зростання злоякісних новоутворень. Крім сільського господарства, сполуки азоту використовуються в інших галузях:

для отримання медикаментів;
для хімічного синтезу високомолекулярних сполук;
у виробництві вибухівки із тринітротолуолу (тротилу);
для випуску фарбників.

Оксид NO знаходить застосування в хірургії, речовина має знеболюючий ефект. Втрату відчуттів при вдиханні цього газу помітили перші дослідники хімічних властивостей азоту. Так з'явилася тривіальна назва «веселячий газ».

Проблема нітратів у сільськогосподарській продукції

У солях азотної кислоти – нітратах – міститься однозарядний аніон NO 3- . До цього часу використовується старе найменування цієї групи речовин - селітри. Застосовуються нітрати для добрива полів, теплицях, садах. Вносять їх ранньою весною перед посівом, влітку — у вигляді рідкого підживлення. Самі по собі речовини не становлять великої небезпеки для людей, але в організмі вони перетворюються на нітрити, потім на нітрозаміни. Нітритні іони NO 2 - токсичні частинки, вони викликають окислення двовалентного заліза в молекулах гемоглобіну в тривалентні іони. У такому стані головна речовина крові людини та тварин не здатна переносити кисень та видаляти з тканин вуглекислий газ.

Чим небезпечне нітратне забруднення продуктів харчування для здоров'я людини:

злоякісними пухлинами, що виникають при перетворенні нітратів на нітрозаміни (канцерогени);
розвитком виразкового коліту,
гіпотензією чи гіпертензією;
серцевою недостатністю;
порушенням згортання крові
ураженнями печінки, підшлункової залози, розвитком діабету;
розвитком ниркової недостатності;
анемією, порушення пам'яті, уваги, інтелекту.

Одночасне вживання різних продуктів із великими дозами нітратів призводить до гострого отруєння. Джерелами можуть бути рослини, питна вода, готові м'ясні страви. Замочуванням у чистій воді та кулінарною обробкою можна знизити у продуктах харчування вміст нітратів. Дослідники з'ясували, що більш високі дози небезпечних сполук відзначені у незрілій та тепличній рослинній продукції.

Фосфор – елемент підгрупи азоту

Атоми хімічних елементів, що знаходяться в одному вертикальному стовпці періодичної системи, виявляють загальні властивості. Фосфор розташований у третьому періоді, відноситься до 15 групи, як і азот. Будова атомів елементів подібна, але існують відмінності у властивостях. Азот і фосфор виявляють негативний ступінь окислення та валентність III у своїх сполуках з металами та воднем.

Багато реакцій фосфору йдуть при звичайних температурах, це хімічно активний елемент. Взаємодіє з киснем з утворенням вищого оксиду Р2О5. Водний розчин цієї речовини має властивості кислоти (метафосфорної). При її нагріванні виходить ортофосфорна кислота. Вона утворює кілька типів солей, багато з яких служать мінеральними добривами, наприклад, суперфосфати. З'єднання азоту та фосфору становлять важливу частину кругообігу речовин та енергії на нашій планеті, використовуються в промисловій, сільськогосподарській та інших сферах діяльності.