Nitơ

Lịch sử

Nito (tiếng Latinh: nitrum, tiếng Hy Lạp: nitron có nghĩa là “sinh ra sôda”, “nguồn gốc”, “tạo thành”) về hình thức được coi là được Daniel Rutherford phát hiện năm 1772, ông gọi nó là không khí độc hại hay không khí cố định. Có điều này là do một phần của không khí không hỗ trợ sự cháy đã được các nhà hóa học biết đến vào cuối thế kỷ 18. Nito cũng được Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish và Joseph Priestley nghiên cứu vào cùng khoảng thời gian đó, là những người nói đến nó như là không khí đã cháy hay không khí phlogiston. Khí nito là trơ đến mức Antoine Lavoisier coi nó như là azote vào năm 1789, có nghĩa là không có sự sống; thuật ngữ này đã trở thành tên gọi trong tiếng Pháp để chỉ “nito” và sau đó đã lan rộng sang nhiều thứ tiếng khác. Năm 1790, Jean Antoine Chaptal đặt ra tên gọi nitrogen để chỉ nito.

Các hợp chất của nito đã được biết tới từ thời Trung cổ. Các nhà giả kim thuật đã biết axit nitric (HNO3) như là aqua forrtis (tức nước khắc đồng). Hỗn hợp của axit nitric và axit clohidric (HCl) được biết đến dưới tên gọi aqua regia (tức nước cường toan), do nó có khả năng hòa tan cả vàng. Các ứng dụng sớm nhất trong công nghiệp và nông nghiệp của các hợp chất nito sử dụng nó trang dạng xanpet (có thể là nitrat natri (NaNO3) hay nitrat kali (KNO3)), chủ yếu làm thuốc súng và sau đó là làm phân bón, và muộn hơn nữa là để làm hóa chất bổ sung.

Các đặc điểm nổi bật

Nito là một phi kim, với độ âm điện là 3,0. Nó có 5 điện tử trên lớp ngoài cùng, vì thế thường thì nó có hóa trị ba trong phần lớn các hợp chất. Nito tinh khiết là một chất khí ở dạng phân tử không màu và không tham gia phản ứng hóa học ở nhiệt độ phòng. Nó hóa lỏng ở nhiệt độ 77 ⁰K (-196 ⁰C) trong điều kiện áp suất khí quyển và đóng băng ở 63 ⁰K (-210 ⁰C). Nito lỏng là chất làm lạnh phổ biến.

Sự phổ biến

Nito là thành phần lớn nhất của khí quyển Trái đất (78,084% theo thể tích hay 75,5% theo trọng lượng). Henry Cavendish là người đã xác định tương đối chính xác thành phần “khí cháy” (oxy, khoảng 21%) của không khí vào cuối thế kỷ 18. Hơn một thế kỷ sau, người ta xác định phần còn lại (“không cháy”) của không khí chủ yếu là nito.

Nito được sản xuất cho các mục đích nông nghiệp nhờ chưng cất phân đoạn không khí lỏng hay bằng các biện pháp cơ học khác đối với không khí ở dạng khí (màng thẩm thấu nghịch áp suất hay PSA (viết tắt của từ tiếng Anh: Pressure Swing Adsorption).

Các hợp chất chứa nito cũng được quan sát là có trong vũ trụ. Nito N ¹⁴được tạo ra như là một phần của phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các ngôi sao. Nito là thành phần lớn của các chất thải động vật, thông thường trong dạng ure, axit uric, và các hợp chất của các sản phẩm chứa nito này.

Nito ở dạng phân tử đã được biết là có trong khí quyển của titan và cũng đã được David Knauth và các cộng sự phát hiện là tồn tại trong không gian liên sao nhờ sử dụng FUSE.

Các hợp chất

Hydrua chính của nito là amoniac (NH3) mặc dù hydrazin (N2H2) cũng được biết đến rất nhiều. Amoniac là một chất có tính bazo nhiều hơn nước, và trong dung dịch thì nó tạo ra các cation amoni (NH4 ⁺). Amoniac lỏng trên thực tế là một chất có tính tạo các ion kép (amoni và amit (NH2 ^-); cả hai loại muối amit và nitrua (N ₃-) đều được biết đến, nhưng đều bị phân hủy trong nước. Các hợp chất của amoniac bị thay thế đơn và kép được gọi là các amin. Các chuỗi lớn, vòng và cấu trúc khác của hydrua nito cũng được biết đến nhưng trên thực tế không ổn định.

Các lớp anion khác của nito là azua (N ₃-), chúng là tuyến tính và đồng electron với dioxit cacbon.