Nitrogen

Nitrogen (eldre nemning kvelstoff eller kvæve) er eit ikkje-metall i gruppe 15 i det periodiske systemet. Grunnstoffet finst i naturen som gassen N₂ og i ei rekkje sambindingar. Nitrogen har berre ei allotrop form, ein fargelaus, luktfri, ugiftig og lite reaktiv diatomisk gass. Nitrogen har høgare elektronegativitet enn andre grunnstoff i gruppe 15.

7 Karbon ← Nitrogen → Oksygen ↑ N ↓ P Heile tabellen
Generelle eigenskapar
Namn, kjemisk symbol, atomnummer	Nitrogen, N, 7
Kjemisk serie	Ikkje-metall
Gruppe, periode, blokk	15, 2, p
Tettleik, hardleik	1,2506 kg/m3, n.a. (ikkje SI)
Utsjånad	Fargelaus
Atomeigenskapar
Atommasse	14,0067 u (ikkje SI)
Atomradius (berekna)	65 (56) pm
Kovalent radius	75 pm
Ioneradius	146 pm (ladning: −3)
van der Waals radius	155 pm
Elektronkonfigurasjon	[He]2s22p3
Elektron per energinivå	2, 5
Oksidasjonstrinn (oksid)	−3, +2, +3, +4, +5 (NO2; sterk syre)
Krystallstruktur	Heksagonal
Fysiske eigenskapar
Tilstandsform	Gass
Smeltepunkt	63,14 K (−210°C)
Kokepunkt	77,35 K (−195,8°C)
Molart volum	11200 cm3/mol
Fordampingsvarme	2,7928 kJ/mol
Smeltevarme	0,3604 kJ/mol
Damptrykk	(?) Pa ved  K
Ljodfart	334 m/s ved 25 °C
Diverse eigenskapar
Elektronegativitet	3,04 (Paulings skala)
Spesifikk varmekapasitet	1040 J/(kg·K)
Elektrisk konduktivitet	(?) MS/m
Termisk konduktivitet	0,02598 W/(m·K)
Ioniseringspotensial	1407 kJ/mol 2862 kJ/mol 4585 kJ/mol 7482 kJ/mol 9452 kJ/mol 53274 kJ/mol 64368 kJ/mol
Mest stabile isotopar
Iso- top Naturleg førekomst Halverings- tid (ikkje SI) NM NE MeV (ikkje SI) NP 13N (kunstig) 9,965 min ε 2,220 13C 14N 99,634% (stabil) 15N 0,366% (stabil)
SI-einingar og STP er brukt unntatt der det er avmerkt

Bruk

Flytande nitrogen

Sidan nitrogengass er så lite reaktiv, vert han brukt som inert atmosfære ved lagring og bruk av særs reaktive kjemikaliar. Gassen vert nytta i stålproduksjon og i oljeraffineri.

Innan vitskapen vert flytande nitrogen brukt som kjølemiddel.

Ammoniakk og nitrat vert brukt for å laga kunstgjødsel.

Natriumazid (NaN₃) vert brukt i kollosjonsputer. Reaksjonen som får putene til å blåsa seg opp er: 2 NaN₃(s) → 2 Na (l) + 3 N₂ Fleire metodar kan nyttast for å bli kvitt flytande natrium.

Historie

Daniel Rutherford oppdaga nitrogen i 1772. Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, og Joseph Priestley studerte gassen på omtrent same tid.

Sambindingar av nitrogen var kjende i mellomalderen.

Biologisk rolle

DNA, aminosyrer og protein inneheld nitrogen.

Nitrogen er nødvendig for plantar. I nitrogenkrinsløpet omdannar bakteriar nitrogengass frå atmosfæren ved hjelp av enzym som nitrogenase. Slike bakteriar lever på røtene til mellom anna bønneplantar. Dyr skil ut nitrogen gjennom urinen.

Førekomst og framstilling

Atmosfæren inneheld ca. 78 % nitrogengass (N₂) eller dinitrogen.

Industrielt vert dinitrogen framstilt ved å varma flytande luft sakte. På denne måten kan N₂, som har kokepunkt -196 grader Celsius, frå O₂ med kokepunkt -183 grader Celsius.

I mindre skala er det mogleg å bruka ein zeolitt til å skilja nitrogen frå atmosfæren.

På laboratoriet kan nitrogengass dannast ved oppvarming av ammoniumnitrat. NH₄NO₂(aq) -> N₂(g) + 2 H₂O(l)

Kjemi og sambindingar

Nitrogen finst i både organiske og uorganiske sambindingar. Grunnstoffet kan ha fleire ulike oksidasjonstal i sambindingar. Stoffgruppene amid, amin, aminosyrer og sambindinga urea er eksempel på organiske sambindingar med nitrogen. Mellom dei uorganiske sambindingane finn ein ammoniakk (NH₃), blåsyre eller hydrogencyanid (HCN), ulike nitrogenoksid og salpetersyre (HNO₃)

Dinitrogenmolekylet (N₂) er særs stabilt, men er likevel reaktant i nokre få reaksjonar. Gassen kan reagera med litium og jordalkalimetall. Ved å tenna på ei blanding av nitrogen og oksygen er det mogleg å danna nitrogendioksid. N₂(g) + 2O₂(g) = 2NO₂(g) Denne reaksjonen skjer i lyn. Ammoniakk vert danna i ein likevektsreaksjon mellom nitrogen- og hydrogengass.

I motsetnad til fosfor dannar nitrogen berre eit fluorid, NF₃.

Isotopar

Nitrogen har to naturlege isotopar, ¹⁴N og ¹⁵N.

Tryggleik

Nitrogen kan, som alle gassar, fortrenga oksygen viss konsentrasjonen vert for høg.

Bakgrunnsstoff

• Geoff Rayner-Canham: Descriptive Inorganic Chemistry 2.ed. New York, 2000
• Webelements om nitrogen
• Nitrogen Arkivert 2005-02-07 ved Wayback Machine.

Wikimedia Commons har multimedia som gjeld: Nitrogen