Công thức hóa học của khí nitơ?

Câu hỏi: Công thức hóa học của khí nitơ?

Trả lời: 

Khí Nitơ có công thức hóa học là: N₂

Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu kiến thức về Khí nitơ nhé!

1. Khí nitơ là gì?

- Nitơ (tiếng Anh: nitrogen) là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu N và số nguyên tử bằng 7, nguyên tử khối bằng 14. Ở điều kiện bình thường nó là một chất khí không màu, không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phân tử N₂, còn gọi là đạm khí. Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất và là thành phần của mọi cơ thể sống. Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan trọng như các amino acid, amonia, acid nitric và các xyanua. Liên kết hóa học cực kỳ bền vững giữa các nguyên tử nitơ gây khó khăn cho cả sinh vật và công nghiệp để chuyển hóa N
2 thành các hợp chất hóa học hữu dụng, nhưng đồng thời cũng giải phóng một lượng lớn năng lượng hữu ích khi cháy, nổ hoặc phân hủy trở lại thành khí nitơ. Các ammoniac và nitrat được tổng hợp là các loại phân công nghiệp chính và phân nitrat là các chất ô nhiễm chính gây ra hiện tượng phú dưỡng môi trường nước.

- Nito có mặt trong tất cả các cơ thể sống, chủ yếu ở dạng các amino acid (và protein) và cũng có trong các acid nucleic (DNA và RNA). Cơ thể người chứa khoảng 3% nitơ theo trọng lượng, là nguyên tố phổ biến thứ tư trong cơ thể sau oxy, cacbon và hydro. Chu trình nitơ miêu tả sự chuyển động của nguyên tố này từ không khí vào sinh quyển và các hợp chất hữu cơ, sau đó quay trở lại không khí.

2. Cấu tạo phân tửu của Nitơ

- Phân tử Nitơ gồm 2 nguyên tử, giữa chúng hình thành 1 liên kết 3: (N=N)  

- Trong các hợp chất, các nguyên tố nhóm nitơ có mức oxi hóa cao nhất là +5, ngoài ra còn có các mức -3 và +3. Riêng N còn có thêm các mức oxi hóa +1, +2 và +4.

3. Tính chất vật lý của Nitơ

- Tính chất vật lý của nito đầu tiên là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí với d = 28/29). Nó bị hóa lỏng ở -196 ºC.

- Nitơ lỏng hay được gọi là được gọi bằng LN2, là cụm từ xuất hiện rộng rãi ngày nay, đặc biệt trong lĩnh vực y tế, bảo quản thực phẩm. Nó tồn tại trong một trạng thái lỏng ở nhiệt độ rất thấp, được tạo ra bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Một chất lỏng trong suốt, không màu, hằng số điện môi 1.4.

- Vậy khí nito có tan trong nước không, nó ít tan trong nước, hoá rắn ở nhiệt độ rất thấp.

- Nhiều người cũng thắc mắc khí nito có cháy không. Câu trả lời là không, khí N2 không duy trì sự cháy và sự hô hấp, nên không gây độc hại.

4. Tính chất hóa học của nitơ

- Nitơ có các số oxi hoá: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

- N2 có số oxi hoá 0 nên vừa thể hiện tính oxi hoá và tính khử.

- Nitơ có EN N = 946 kJ/mol, ở nhiệt độ thường nitơ khá trơ về mặt hóa học nhưng ở nhiệt độ cao hoạt động hơn.

- Nitơ thể hiện tính oxi hóa và tính khử, tính oxi hóa đặc trưng hơn.

a. Tính oxi hoá: Phân tử nitơ có liên kết ba rất bền, nên nitơ khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường.

* Tác dụng với hidro

Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác. Nitơ phản ứng với hidro tạo amoniac.

* Tác dụng với kim loại

- Ở nhiệt độ thường nitơ chỉ tác dụng với liti tạo liti nitrua: 6Li + N₂ → 2Li₃N.

- Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với nhiều kim loại: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂ (magie nitrua).

Lưu ý: Các nitrua dễ bị thủy phân tạo NH₃.

Nitơ thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn.

b. Tính khử

- Ở nhiệt độ cao (3000 ºC) Nitơ phản ứng với oxi tạo nitơ monoxit.

- Ở điều kiện thường, nitơ monoxit tác dụng với oxi không khí tạo nitơ đioxit màu nâu đỏ.

Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

- Các oxit khác của nitơ: N₂O, N₂O₃, N₂O₅ không điều chế được trực tiếp từ nitơ và oxi.

Ghi nhớ: Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn. Thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

5. Điều chế Nitơ

- Nitơ được điều chế bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng, dựa vào yếu tố nhiệt độ sôi của các chất trong không khí khác nhau. Theo đó, ta thu được khí bằng phương pháp đẩy nước.

- Trong phòng thí nghiệm, thực hiện nhiệt phân muối nitrit để sản xuất nitơ.

NH₄NO₂ t⁰ → N₂ + 2H₂O

NH4Cl + NaNO2 t0 → N2 + NaCl + 2H2O.

6. Ứng dụng của Nitơ

- Nitơ dạng khí được sản xuất nhanh chóng bằng cách cho nitơ lỏng ấm lên và bay hơi. Nó có nhiều ứng dụng, bao gồm cả việc phục vụ như là sự thay thế trơ hơn cho không khí khi mà sự ôxi hóa là không mong muốn;

- Để bảo quản tính tươi của thực phẩm đóng gói hay dạng rời (bằng việc làm chậm sự ôi thiu và các dạng tổn thất khác gây ra bởi sự ôxi hóa)

- Bảo quản thực phẩm không bị oxy hoá

- Dùng trong chạy máy phân tích, phân tích mẫu

- Xả làm sạch, thử xì đường ống

- Hàn đường ống

- Luyện kim, tinh chế kim loại

- Sản xuất các linh kiện điện tử như tranzito, điôt, và mạch tích hợp (IC).

- Sản xuất thép không gỉ

- Bơm lốp ô tô và máy bay do tính trơ và sự thiếu các tính chất ẩm, ôxi hóa của nó, ngược lại với không khí (mặc dù điều này là không quan trọng và cần thiết đối với ô tô thông thường )

- Ngược lại với một số ý kiến, nitơ thẩm thấu qua lốp cao su không chậm hơn không khí. Không khí là hỗn hợp chủ yếu chứa nitơ và ôxy (trong dạng N₂ và O₂), và các phân tử nitơ là nhỏ hơn. Trong các điều kiện tương đương thì các phân tử nhỏ hơn sẽ thẩm thấu qua các vật liệu xốp nhanh hơn.

- Một ví dụ khác về tính đa dụng của nó là việc sử dụng nó (như là một chất thay thế được ưa chuộng cho điôxít cacbon) để tạo áp lực cho các thùng chứa một số loại bia, cụ thể là bia đen có độ cồn cao và bia ale của Anh và Scotland, do nó tạo ra ít bọt hơn, điều này làm cho bia nhuyễn và nặng hơn. Một ví dụ khác về việc nạp khí nitơ cho bia ở dạng lon hay chai là bia tươi Guinness.

- Nitơ lỏng được sản xuất theo quy mô công nghiệp với một lượng lớn bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng và nó thường được nói đến theo công thức giả LN₂. Nó là một tác nhân làm lạnh (cực lạnh), có thể làm cứng ngay lập tức các mô sống khi tiếp xúc với nó. Khi được cách ly thích hợp khỏi nhiệt của môi trường xung quanh thì nó phục vụ như là chất cô đặc và nguồn vận chuyển của nitơ dạng khí mà không cần nén. Ngoài ra, khả năng của nó trong việc duy trì nhiệt độ một cách siêu phàm, do nó bay hơi ở 77 K (-196°C hay -320°F) làm cho nó cực kỳ hữu ích trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn trong vai trò của một chất làm lạnh chu trình mở, bao gồm:

- Làm lạnh để vận chuyển thực phẩm

- Bảo quản các bộ phận thân thể cũng như các tế bào tinh trùng và trứng, các mẫu và chế phẩm sinh học.

- Trong nghiên cứu các tác nhân làm lạnh

- Để minh họa trong giáo dục

- Trong da liễu học để loại bỏ các tổn thương da ác tính xấu xí hay tiềm năng gây ung thư, ví dụ các mụn cóc, các vết chai sần trên da v.v.

- Nitơ lỏng có thể sử dụng như là nguồn làm mát để tăng tốc CPU, GPU, hay các dạng phần cứng khác.