Lämmastik (1)

Lämmastik
Lämmastiku leidumine ja saamine
Lihtainena leidub lämmastikku atmosfääris ja ka komeetide aatomitena ning udukogudes. Ühendite koostises leidub mineraalides ja nitraatides ehk salpeetrites. Eluslooduses leidub valkudes ja nukleiinhapetes.
Lämmastiku kui lihtaine iseloomustus (omadused)
Värvusetu, maitsetu , lõhnatu vees vähe lahustuv, õhust kergem gaas . Sulamistemp. On -210 ja keemistemp -195,8. Lämmastik on kõikidest molekulidest keemiliselt kõige püsivam, kuna tema molekulis on kahe lämmastiku aatomi vahel kolmikside, selletõttu on ta lihtainena keemiliselt passiivne ehk väheaktiivne gaas ja mittemetallidega toatemp. ei reageeri, ainult mõnede metallidega. Lämmastikku saab akiivseks muuta väga kõrgel temperatuuril, sel põhjusel tekib nt äikese ajal õhku lämmastikoksiidi. Väheaktiivsete metallide nitriidides on
valitsev metalliline side, nad on kõvad ja keemiliselt inertsed. Aktiivste metallide
nitriidides on valitsev iooniline side ja vees nad hüdrolüüsuvad lõpuni, eraldades
ammoniaaki: Ca3 N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3
Lämmastiku kasutusalad
Lihtainena kasutatakse lämmastikku elektrilampides, inertse keskkonna loomiseks, et vältida hõõgniidi kiiret läbipõlemist, säilitus- ja pakkegaasina toidupakendites. Vedelat lämmastiku kasutatakse materjalide sügavjahutamiseks ja säilitamiseks.
Tuntumate ühendite iseloomustus:
NH3 – Ammoniaak on värvusetu, terava lõhnaga, õhust 2x kergem, vee ülihästi lahustuv gaas. Ammoniaak on mürgine gaas, mis kahjustab silmi ja tekitab hingamilihaste krampi . Kerge kerge lahusena on ta nuuskpiiritus, mis mõjub ergutavalt.Õhus leidub lämmastikku vabal kujul, kuid lämmastiku molekulid on passiivsed, ja ühendeid on väga raske saada. Ammoniaagi saamismeetodid väljatöötamine lahendas lämmastiku sidumise probleemi. Vees lahustumisel ammoniaagi molekulid hüdraatuvad ning tekib Ammoniaakhüdraa on ebapüsiv ja laguneb kergesti gaasiliseks ammoniaagiks ja veeks .NH3 + H2O çè􏰀NH3*H2O
N2O – dilämmastikoksiid ehk naerugaas . Ta on värvuseta, neutraalne oksiid , nõrga meeldiva lõhnaga, vees lahustuv narkootilise toimega gaas. Sissehingamisel väheses koguses põhjustab elevust ja lõbusat meeleolu. Suuremates kogustes kutsub esile valutunde kaotamise ja narkootilise une, sel põhjusel kasutatakse operatsioonide ja sünnitusel valuvaigistina.Dilämmastikoksiidi saadakse NH4NO3 nõrgal kuumutamisel, kuid tekkiv N2O ei ole püsiv, sest ta laguneb kergesti lämmastikuks ja hapnikuks. NH4NO3 􏰀 N2O + 2H2O 2N2O 􏰀 2N2 + O2
N2O soodustab paljude ainete põlemist, mis süttib heleda leegiga hapnikus põlema.
Naerugaasi kasutatakse autodes ja mootorratastes, mis võtavad osa kiirendusvõistlustes, mis aitab lisahapniku olemsaolul tõsta mootori võimsust.
NO – lämmastik(II)oksiid on värvuseta, õhust raskem, vees lahustumatu , veega
mittereageeriv neutraalne oksiid ja mürgine gaas. Ta võib tekkida lämmastiku ja hapniku reageerimisel väga kõrgel temp. nt sädelahendusel välgulöögil või kaarleegis laboris: N2 + O2 è2NO. Lisaks saadakse lämmastikoksiidi metallide reageerimisel lahjendatud lämmastikhappeg ja ammoniaagi katalüütilisel oksüdatsioonil : 3Cu + lahj. 8HNO è 3Cu(NO) + 2NO + 4HO.Reageerimisel erinevate ühenditega, võib ta käituda nii oksüdeerijana kui ka redutseerijana.
NO2 – lämmastikdioksiid on punakaspruuni värvusega, terava, lämmatava lõhnaga, väga mürgine gaas.Temperatuuril üle 140 °C (normaalrõhul) esineb NO2-na, kuid temperatuuril alla - 11°C esineb ta dimeerina N2O4.Teda saadakselämmastik(II)oksiidi reageerimisel hapnikuga või vase reageerimisel kontsentreeritud lämmastikhappega:
.NO2 on pruun ja dimeer värvitu.Seega võib õelda, et gaasi värvus sõltub temperatuurist ja rõhust. Lämmastikdioksiidis põlevad intensiivselt süsinik, väävel ja fosfor . NO2 kahjustab ka osoonikihti. Vähesel määral tekib kõikide kütuste põletamisel. Inimesele on ta mürgine, sest kahjustab vere hemoglobiini.
HNO3 –lämmastikhape .Lämmastikhape on õlijas, terava lõhnaga, õhus suitsev, veest raskem, vees hästi lahustuv väga sööbiv vedelik. Soojendamisel või valguse toimel ta aeglaselt laguneb. Selle tagajärjel eralduv NO2 lahustub lämmastikhappes ja annab talle kollaka värvuse. 4HNO3 èNO2 + O2 + 2H2O. Lämmastikhape on tähtis keemiatööstus tooraine, mida saadakse ammoniaagi katalüütilisel oksüdeerimisel, mille töötas välja W. Ostwald . Meetod, mis kosneb mitmest etapist, toodetakse lämmastikust ja vesiniku ammoniaagist:N2 + 3H2 çè2NH3.Lämmastikhape on väga tugev oksüdeerija, milles käituvad happeanioonid.Seetõttu lahjendatud ega ka kontsentreeritud lämmastikhappega reageerimisel vesinikku ei eraldu. Tugevate oksüdeerivate omaduste tõttu on ta väga sööbiv, reageerib paljude metallidega
HNO2 - Lämmastikushape on nõrk ja ebapüsiv hape , mis esineb ainult vesilahustes.
Lämmastikushape laguneb ka toatemperatuuril: 3HNO2 􏰀 HNO3 + 2NO + H2O. Lämmastikushappe sooli nimetataks nitrititeks, mis on valged tahked kristalsed vees lahustuvad ained. Kuumutamisel muutuvad nitritid ebastabiilseteks ja lagunevad.Sõltuvalt keskkonnatingimustest võivad nad olla redutseerijad või oksüdeerijad.Argielus kasutatakse palju kaaliumnitritit ja naatriumnitritit toidulisandina.Nitritid on ligi 10 korda mürgisemad nitraatidest ning nende kogunemisel organismi võivad nad muutuda kantserogeenseteks ehk vähkitekitavateks ühenditeks.
Lämmastikväetiste kasutamise positiivsed ja negatiivsed.(+)Kõige rohkem mineraalväetistest taimede saagikuse tõstmiseks kasutatakse lämmastikväetiseid ehk nitrate.Boussingault katsete tulemusel kindlaks, et taimed õhulämmastikku ei omasta, vaid võtavad seda mullas. Peamise osa lämmastikväetistest omastavad taimed nitraatidena, mida nad kasutavad oma elutegevuseks.(−)Lämmastikväetistega üleväetamisel satub palju nitraate veekogudesse , põhjustades nende eutrofeerumist, vetkate vohamist ja veekogude kinnikasvamist. Pealegi põhjustab liigse nitraadisisaldusega köögiviljade söömine vähki, kuna nitraadid võivad organismis muutuda mürgisteks nitrititeks. Mitmetes tööstusprotsessides ja ka autode heitgaaside koostises paisatakse suurtes kogustes atmosfääri lämmastikoksiide.Kõrgendatud lämmastikdioksiidi sisaldusega õhk võib kahjustada inimeste hingamisteid.
Nitraade leidub salatites, kaun -, tera- ja juurviljades, Noortes taimedes on nitraate rohkem kui vanades. Nitraatide ohtlikkus seisneb selles, et nendest võivad kergesti moodustuda nitritid, mis on nitraatidest ligi 10 korda mürgisemad Nitritid võivad tekkida taimedesse neid korduvalt soojendades. Nitritid kahjustavad vere punaliblesid, mille tulemusena viimased ei seo enam hapnikku ning inimesel tekib väsimus, hapnikupuudus , peavalu, halb enesetunne.Nitriteid lisatakse lihale ja kalale teadlikult selleks, et vältida sinna sisse nitrititest veelgi mürgisema surmavalt mürgise aine teket. Nimelt peale lihale roosaka värvuse andmist, takistavad nitritid veel mikroorganismide tegevust, mille tulemusena võiks lihatoodete riknemisel moodustuda sinna surmav mürkaine .Et nitraadid lahustuvad vees hästi ja kõrgemal temperatuuril lahustuvus suureneb, siis läheb suurem osa nitraatidest toidu keeduvette.
Lämmastiku seos elusorganismiga ja lämmastikuringe.Lämmastik on bioloogiliselt aktiivsete ühendite koostises. Lämmastiku varudele looduses on organismidel raske kättesaadavus ja seetõttu ei saa loomad ja taimed seda ka otseselt omastada.(nitraadi põhjus) Põhjuseks on lämmastiku keemiline stabiilsus gaasina, mis ei ühine kergesti teiste keemiliste ainetega,Õhulämmastikust tekivad looduses lämmastikuühendid põhiliselt kahel viisil. Äikese ajal kõrge temperatuuri toimel ühineb lämmastik hapnikuga tekitades lämmastik(II)oksiidi, mis kergesti oksüdeerub lämmastik(IV)oksiidiks. Niiskuse toimel satub lämmastikhape vihmana mulda ja moodustab ta seal nitraate. Teiseks looduslikuks õhulämmastiku sidujaks on mõnede väheste organismide võime suuta siduda õhulämmastikku ja viia seda taimedele kättesaadavale kujule.Tuntumaks tööstuslikuks lämmastiku sidumimise protsessiks Haberi protsess, kus lämmastik seotakse kõrgel temperatuuril ja rõhul vesinikuga ammoniaagiks.Taimed saavad lämmastikku omastada nitraatselt kujul väetistes või ka
Ammoniaagina. Lämmastikuringe: Taimed kasutavad nitraate valkude ja teiste ühendite sünteesimiseks. Loomad saavad vajaliku lämmastikku süües taimi või teisi loomi. Kui taimed ja loomad surevad, siis nende valkude lagunemisel tekkiv ammoniaak muutub jälle taimedele kättesaadavaks. Osa tekkivast ammoniaagist muudetakse denitrifitseerivate bakterite toimel uuesti molekulaarseks lämmastikuks, mis eraldub atmosfääri.Looduslikku lämmastikuringet mõjutab osaliselt ka inimtegevus.