ස්වීඩන් ජාතික රසායන විද්‍යාඥයෙකු වූ කාල් ෂීල් සහ ස්කොට්ලන්ත උද්භිද විද්‍යාඥයෙකු වූ ඩැනියෙල් රදර්ෆර්ඩ් විසින් 1772 දී නයිට්රජන් වෙන වෙනම සොයා ගන්නා ලදී. නයිට්රජන් මූලද්‍රව්‍යයක් ලෙස මුලින්ම හඳුනාගනු ලැබුවේ ලැවෝසියර් විසින් වන අතර ඔහු එය "අජීවී" යන අර්ථය ඇති "අසෝ" ලෙස නම් කළේය. චැප්ටල් විසින් 1790 දී නයිට්රජන් මූලද්රව්ය ලෙස නම් කරන ලදී. නම ව්‍යුත්පන්න වී ඇත්තේ "නයිට්‍රේ" (නයිට්රේට් වල නයිට්රජන් අඩංගු නයිට්රේට්) යන ග්‍රීක වචනයෙනි.
නයිට්රජන් ප්‍රභවයන්
නයිට්රජන් යනු පෘථිවියේ 30 වැනි බහුල මූලද්රව්ය වේ. නයිට්රජන් වායුගෝලීය පරිමාවෙන් 4/5 ක් හෝ 78% ට වඩා වැඩි බව සලකන විට, අපට අසීමිත නයිට්රජන් ප්‍රමාණයක් තිබේ. නයිට්රජන් චිලී ලුණු පීටර් (සෝඩියම් නයිට්රේට්), ලුණු පීටර් හෝ නයිට්‍රේ (පොටෑසියම් නයිට්රේට්) සහ ඇමෝනියම් ලවණ අඩංගු ඛනිජ වර්ග වැනි විවිධ ඛනිජවල නයිට්රේට් ආකාරයෙන් ද පවතී. සියලුම ජීවීන්ගේ ප්‍රෝටීන සහ ඇමයිනෝ අම්ල ඇතුළු බොහෝ සංකීර්ණ කාබනික අණු වල නයිට්රජන් පවතී.
භෞතික ගුණාංග
නයිට්රජන් N2 කාමර උෂ්ණත්වයේ දී අවර්ණ, රස සහ ගන්ධ රහිත වායුවක් වන අතර සාමාන්‍යයෙන් විෂ සහිත නොවේ. සම්මත තත්ව යටතේ වායු ඝනත්වය 1.25g/L වේ. නයිට්රජන් මුළු වායුගෝලයෙන් 78.12% (පරිමා භාගය) වන අතර එය වාතයේ ප්‍රධාන සංඝටකය වේ. වායුගෝලයේ වායු ටොන් ට්‍රිලියන 400ක් පමණ ඇත.
සම්මත වායුගෝලීය පීඩනය යටතේ, -195.8℃ දක්වා සිසිල් කළ විට, එය අවර්ණ ද්රවයක් බවට පත් වේ. -209.86℃ දක්වා සිසිල් කළ විට ද්‍රව නයිට්රජන් හිම වැනි ඝන බවට පත් වේ.
නයිට්රජන් ගිනි නොගන්නා අතර එය හුස්ම හිර කරන වායුවක් ලෙස සැලකේ (එනම් පිරිසිදු නයිට්රජන් ආශ්වාස කිරීම මිනිස් සිරුරට ඔක්සිජන් අහිමි කරයි). නයිට්රජන් ජලයේ ඉතා අඩු ද්‍රාව්‍යතාවක් ඇත. 283K දී, එක් ජල පරිමාවක් N2 පරිමාව 0.02 ක් පමණ විසුරුවා හැරිය හැක.
රසායනික ගුණ
නයිට්රජන් ඉතා ස්ථායී රසායනික ගුණ ඇත. කාමර උෂ්ණත්වයේ දී අනෙකුත් ද්‍රව්‍ය සමඟ ප්රතික්රියා කිරීම අපහසු නමුත් අධික උෂ්ණත්ව හා අධික ශක්ති තත්ව යටතේ ඇතැම් ද්‍රව්‍ය සමඟ රසායනික වෙනස්කම් වලට භාජනය විය හැකි අතර මිනිසුන්ට ප්‍රයෝජනවත් වන නව ද්‍රව්‍ය නිපදවීමට භාවිතා කළ හැකිය.
නයිට්රජන් අණු වල අණුක කාක්ෂික සූත්‍රය KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2 වේ. ඉලෙක්ට්රෝන යුගල තුනක් බන්ධනයට දායක වේ, එනම් π බන්ධන දෙකක් සහ එක් σ බන්ධනයක් සෑදේ. බන්ධනය සඳහා කිසිදු දායකත්වයක් නොමැති අතර, බන්ධන සහ ප්රති-බන්ධන ශක්තීන් ආසන්න වශයෙන් හිලව් කර ඇති අතර, ඒවා තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගලවලට සමාන වේ. N2 අණුවෙහි N≡N ත්‍රිත්ව බන්ධනයක් ඇති බැවින්, N2 අණුවට විශාල ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර, එය පරමාණු බවට වියෝජනය කිරීමට 941.69 kJ/mol ශක්තියක් අවශ්‍ය වේ. දන්නා ද්වි පරමාණුක අණු අතරින් N2 අණුව වඩාත් ස්ථායී වන අතර නයිට්රජන් වල සාපේක්ෂ අණුක ස්කන්ධය 28 වේ. එපමණක් නොව, නයිට්රජන් දහනය කිරීමට පහසු නොවන අතර දහනයට සහාය නොදක්වයි.
පරීක්ෂණ ක්රමය
දැවෙන Mg තීරුව නයිට්රජන් පිරවූ වායු එකතු කරන බෝතලයට දමන්න, එවිට Mg තීරුව දිගටම දැවී යනු ඇත. ඉතිරි අළු (තරමක් කහ කුඩු Mg3N2) නිස්සාරණය කර කුඩා ජල ප්‍රමාණයක් එකතු කර තෙත් රතු ලිට්මස් කඩදාසි නිල් පැහැයට හැරෙන වායුවක් (ඇමෝනියා) නිපදවන්න. ප්රතික්රියා සමීකරණය: 3Mg + N2 = ජ්වලනය = Mg3N2 (මැග්නීසියම් නයිට්රයිඩ්); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
නයිට්රජන් වල බන්ධන ලක්ෂණ සහ සංයුජතා බන්ධන ව්යුහය
N2 තනි ද්‍රව්‍යය සාමාන්ය තත්ව යටතේ අතිශයින්ම ස්ථායී වන බැවින්, නයිට්රජන් රසායනිකව අක්‍රිය මූලද්‍රව්‍යයක් බව මිනිසුන් බොහෝ විට වැරදි ලෙස විශ්වාස කරයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, ඊට ප්රතිවිරුද්ධව, මූලද්රව්ය නයිට්රජන් ඉහළ රසායනික ක්රියාකාරිත්වයක් ඇත. N (3.04) හි විද්‍යුත් සෘණතාව F සහ O වලට පමණක් දෙවැනි වන අතර, එය අනෙකුත් මූලද්රව්ය සමඟ ශක්තිමත් බන්ධන ඇති කළ හැකි බව පෙන්නුම් කරයි. ඊට අමතරව, N2 අණුවේ තනි ද්‍රව්‍යයේ ස්ථායීතාවය N පරමාණුවේ ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්වයි. ගැටලුව වන්නේ කාමර උෂ්ණත්වයේ සහ පීඩනයේ දී N2 අණු සක්රිය කිරීම සඳහා ප්රශස්ත තත්වයන් මිනිසුන් තවමත් සොයාගෙන නොමැති බවයි. නමුත් ස්වභාවධර්මයේ දී, ශාක ගැටිති මත ඇති සමහර බැක්ටීරියා වලට සාමාන්ය උෂ්ණත්වයේ සහ පීඩනයේ දී අඩු ශක්ති තත්ව යටතේ වාතයේ ඇති N2 නයිට්රජන් සංයෝග බවට පරිවර්තනය කළ හැකි අතර ඒවා බෝග වර්ධනය සඳහා පොහොර ලෙස භාවිතා කරයි.
එබැවින් නයිට්රජන් සවිකිරීම පිළිබඳ අධ්‍යයනය සැමවිටම වැදගත් විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ මාතෘකාවක් වී ඇත. එබැවින්, නයිට්රජන් වල බන්ධන ලක්ෂණ සහ සංයුජතා බන්ධන ව්යුහය විස්තරාත්මකව අවබෝධ කර ගැනීම අපට අවශ්‍ය වේ.
බැඳුම්කර වර්ගය
N පරමාණුවේ සංයුජතා ඉලෙක්ට්රෝන ස්ථර ව්යුහය 2s2p3 වේ, එනම් තනි ඉලෙක්ට්රෝන 3ක් සහ තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගල යුගලයක් ඇත. මේ මත පදනම්ව, සංයෝග සෑදීමේදී, පහත දැක්වෙන බන්ධන වර්ග තුනක් ජනනය කළ හැකිය:
1. අයනික බන්ධන සෑදීම 2. සහසංයුජ බන්ධන සෑදීම 3. සම්බන්ධීකරණ බන්ධන සෑදීම
1. අයනික බන්ධන සෑදීම
N පරමාණුවල ඉහළ විද්‍යුත් සෘණතාවයක් (3.04) ඇත. Li (විද්‍යුත් ඍණ 0.98), Ca (විද්‍යුත් ඍණ 1.00) සහ Mg (විද්‍යුත් ඍණ 1.31) වැනි අඩු විද්‍යුත් ඍණ සහිත ලෝහ සහිත ද්විමය නයිට්‍රයිඩ සාදන විට, ඒවාට ඉලෙක්ට්රෝන 3ක් ලබාගෙන N3- අයන සෑදිය හැක. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =ignite= Mg3N2 N3- අයන වලට වැඩි සෘණ ආරෝපණයක් සහ විශාල අරයක් (ප.ව. 171) ඇත. ජල අණු හමු වූ විට ඒවා දැඩි ලෙස ජල විච්ඡේදනය වේ. එබැවින් අයනික සංයෝග පැවතිය හැක්කේ වියළි තත්වයක පමණක් වන අතර N3- හි හයිඩ්‍රේටඩ් අයන නොමැත.
2. සහසංයුජ බන්ධන සෑදීම
N පරමාණු වැඩි විද්‍යුත් සෘණතාවයක් සහිත ලෝහ නොවන සංයෝග සාදන විට පහත සහසංයුජ බන්ධන සෑදේ:
⑴N පරමාණු sp3 දෙමුහුන් තත්ත්වය ගනී, සහසංයුජ බන්ධන තුනක් සාදයි, තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගල යුගලයක් රඳවා ගනී, සහ අණුක වින්‍යාසය NH3, NF3, NCl3 වැනි ත්‍රිකෝණ පිරමිඩීය වේ. සහසංයුජ තනි බන්ධන හතරක් සෑදෙන්නේ නම්, අණුක වින්‍යාසය වේ. NH4+ අයන වැනි සාමාන්ය tetrahedron.
⑵N පරමාණු sp2 දෙමුහුන් තත්ත්වය ගෙන, සහසංයුජ බන්ධන දෙකක් සහ එක් බන්ධනයක් සාදයි, සහ හුදකලා ඉලෙක්ට්රෝන යුගල යුගලයක් රඳවා ගනී, අණුක වින්‍යාසය Cl—N=O වැනි කෝණික වේ. (N පරමාණුව Cl පරමාණුව සමඟ σ බන්ධනයක් සහ π බන්ධනයක් සාදයි, N පරමාණුව මත තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගල යුගලයක් අණුව ත්‍රිකෝණාකාර කරයි.) තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගලයක් නොමැති නම්, අණු වින්‍යාසය HNO3 අණු හෝ වැනි ත්‍රිකෝණාකාර වේ. NO3- අයන. නයිට්‍රික් අම්ල අණුවේදී, N පරමාණුව O පරමාණු තුනක් සහිත σ බන්ධන තුනක් සාදයි, එහි π කාක්ෂිකයේ ඉලෙක්ට්රෝන යුගලයක් සහ O පරමාණු දෙකක තනි π ඉලෙක්ට්රෝන තුනක්-මධ්‍ය හතර-ඉලෙක්ට්රෝන delocalized π බන්ධනයක් සාදයි. නයිට්රේට් අයනයේ, O පරමාණු තුනක් සහ මධ්‍යම N පරමාණුව අතර මධ්‍ය හතරක හය-ඉලෙක්ට්රෝන delocalized විශාල π බන්ධනයක් සෑදේ. මෙම ව්යුහය නයිට්‍රික් අම්ලය +5 හි N පරමාණුවේ දෘශ්‍ය ඔක්සිකරණ අංකය කරයි. විශාල π බන්ධන පැවතීම නිසා, නයිට්රේට් සාමාන්ය තත්ව යටතේ ප්රමාණවත් තරම් ස්ථායී වේ. ⑶N පරමාණුව සහසංයුජ ත්‍රිත්ව බන්ධනයක් සෑදීමට sp දෙමුහුන්කරණය අනුගමනය කරන අතර තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගල යුගලයක් රඳවා ගනී. N2 අණුවේ N පරමාණුවේ ව්යුහය සහ CN- වැනි අණුක වින්‍යාසය රේඛීය වේ.
3. සම්බන්ධීකරණ බන්ධන සෑදීම
නයිට්රජන් පරමාණු සරල ද්‍රව්‍ය හෝ සංයෝග සාදන විට, ඒවා බොහෝ විට තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගල රඳවා තබා ගනී, එබැවින් එවැනි සරල ද්‍රව්‍ය හෝ සංයෝග ලෝහ අයන සම්බන්ධීකරණය කිරීමට ඉලෙක්ට්රෝන යුගල පරිත්‍යාගශීලීන් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, [Cu(NH3)4]2+ හෝ [Tu(NH2)5]7, ආදිය.
ඔක්සිකරණ තත්ත්වය-ගිබ්ස් නිදහස් බලශක්ති රූප සටහන
නයිට්රජන් ඔක්සිකරණ තත්ත්වය-ගිබ්ස් නිදහස් ශක්ති ප්‍රස්ථාරයෙන් ද දැක ගත හැක, NH4 අයන හැර, N2 අණුව 0 ඔක්සිකරණ අංකයක් සහිත ප්‍රස්ථාරයේ වක්‍රයේ පහළම ස්ථානයේ ඇති අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ N2 තාප ගතික බව ය. අනෙකුත් ඔක්සිකරණ අංක සමඟ නයිට්රජන් සංයෝගවලට සාපේක්ෂව ස්ථායී වේ.
0 සහ +5 අතර ඔක්සිකරණ අංක සහිත විවිධ නයිට්රජන් සංයෝගවල අගයන් සියල්ලම HNO3 සහ N2 යන ලක්ෂ්‍ය දෙක සම්බන්ධ කරන රේඛාවට ඉහළින් (රූප සටහනේ තිත් රේඛාව), එබැවින් මෙම සංයෝග තාපගතිකව අස්ථායී වන අතර අසමාන ප්රතික්රියා වලට ගොදුරු වේ. N2 අණුවට වඩා අඩු අගයක් සහිත රූප සටහනේ ඇති එකම එක NH4+ අයනයයි. [1] නයිට්රජන් හි ඔක්සිකරණ තත්ත්වය-ගිබ්ස් නිදහස් ශක්ති ප්‍රස්ථාරයෙන් සහ N2 අණුවේ ව්‍යුහයෙන්, මූලද්රව්ය N2 අක්‍රිය බව දැකිය හැක. ඇමෝනියා සෑදීමට නයිට්රජන් සමඟ ප්රතික්රියා කළ හැක්කේ අධික උෂ්ණත්වය, අධික පීඩනය සහ උත්ප්‍රේරකයක් පැවතීම යටතේ පමණි: විසර්ජන තත්ත්ව යටතේ නයිට්රජන් ඔක්සිජන් සමඟ එකතු වී නයිට්‍රික් ඔක්සයිඩ් සෑදිය හැක: N2+O2=විසර්ජනය=2NO නයිට්‍රික් ඔක්සයිඩ් ඉක්මනින් ඔක්සිජන් සමඟ සම්බන්ධ වේ නයිට්රජන් ඩයොක්සයිඩ් 2NO+O2=2NO2 නයිට්රජන් ඩයොක්සයිඩ් ජලයේ දියවී නයිට්‍රික් අම්ලය, නයිට්‍රික් ඔක්සයිඩ් 3NO2+H2O=2HNO3+NO සංවර්ධිත ජලවිදුලි බලය ඇති රටවල මෙම ප්‍රතික්‍රියාව නයිට්‍රික් අම්ලය නිපදවීමට යොදාගෙන ඇත. ඇමෝනියා නිපදවීමට N2 හයිඩ්‍රජන් සමඟ ප්රතික්රියා කරයි: N2+3H2=== (ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ලකුණ) 2NH3 N2 අඩු අයනීකරණ විභවයක් ඇති ලෝහ සමඟ ප්රතික්රියා කරන අතර එහි නයිට්‍රයිඩවල අයනික නයිට්‍රයිඩ සෑදීමට ඉහළ දැලිස් ශක්තියක් ඇත. උදාහරණයක් ලෙස: කාමර උෂ්ණත්වයේ දී N2 ලෝහ ලිතියම් සමඟ සෘජුව ප්රතික්රියා කළ හැක: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 තාපදීප්ත උෂ්ණත්වවලදී Mg, Ca, Sr, Ba ක්ෂාරීය පෘථිවි ලෝහ සමඟ ප්රතික්රියා කරයි: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 හැක. තාපදීප්ත උෂ්ණත්වවලදී බෝරෝන් සහ ඇලුමිනියම් සමඟ පමණක් ප්රතික්රියා කරයි: 2 B + N2=== 2 BN (macromolecule සංයෝගය) N2 සාමාන්‍යයෙන් 1473K ට වැඩි උෂ්ණත්වයකදී සිලිකන් සහ අනෙකුත් කණ්ඩායම් මූලද්රව්ය සමඟ ප්රතික්රියා කරයි.
නයිට්රජන් අණුව බන්ධනයට ඉලෙක්ට්රෝන යුගල තුනක් දායක කරයි, එනම් π බන්ධන දෙකක් සහ එක් σ බන්ධනයක් සාදයි. එය බන්ධනයට දායක නොවන අතර බන්ධන සහ ප්රති-බන්ධන ශක්තීන් ආසන්න වශයෙන් හිලව් කර ඇති අතර ඒවා තනි ඉලෙක්ට්රෝන යුගලවලට සමාන වේ. N2 අණුවේ N≡N ත්‍රිත්ව බන්ධනයක් ඇති නිසා, N2 අණුවට විශාල ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර, එය පරමාණු බවට වියෝජනය කිරීමට 941.69kJ/mol ශක්තියක් අවශ්‍ය වේ. දන්නා ද්වි පරමාණුක අණු අතරින් N2 අණුව වඩාත් ස්ථායී වන අතර නයිට්රජන් වල සාපේක්ෂ අණුක ස්කන්ධය 28 වේ. එපමණක් නොව, නයිට්රජන් දහනය කිරීමට පහසු නොවන අතර දහනයට සහාය නොදක්වයි.
පසු කාලය: ජූලි-23-2024
