Cùng congthuctoanlyhoa khám phá Lý thuyết Nitrogen chi tiết, đầy đủ. Bài viết cung cấp cho các em cái nhìn sâu sắc về Trạng thái tự nhiên, Cấu tạo nguyên tử, phân tử, Tính chất vật lý, tính chất hoá học, Ứng dụng và các bài tập về Nitrogen. Bài viết này sẽ hỗ trợ cho các em trong việc học tốt môn Hoá học 11.
A/ Lý thuyết Nitrogen
I. Trạng thái tự nhiên
+ Trong khí quyển Trái Đất, nitrogen là nguyên tố phổ biến nhất, chiếm 75,5% khối lượng (hoặc 78,1% thể tích) và tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu.
+ Trong vỏ Trái Đất, nguyên tố nitrogen tồn tại tập trung ở một số mỏ khoáng dưới dạng sodium nitrate (thường gọi là diêm tiêu Chile).
+ Nguyên tố nitrogen có trong tất cả cơ thể người, động vật và thực vật, là thành phần cấu tạo nên nucleic acid, protein, … Trong cơ thể người, nitrogen chiếm khoảng 3% khối lượng, đứng thứ tư sau oxygen, carbon và hydrogen.
II. Cấu tạo nguyên tử, phân tử
1. Cấu tạo nguyên tử
– Vị trí trong BTH:
+ Ô: 7.
+ Nhóm VA.
+ Chu kì: 2.
– Số oxi hóa: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
– Nitrogen là phi kim điển hình.
2. Cấu tạo phân tử
Phân tử nitrogen gồm 2 nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên kết ba (1 liên kết σ và 2 liên kết π). Phân tử nitrogen có năng lượng liên kết lớn (945 kJ/mol) và không có cực.
III. Tính chất vật lí
– Nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hóa lỏng, ít tan trong nước.
– Nitrogen duy trì sự cháy và sự hô hấp.
IV. Tính chất hoá học
Ở nhiệt độ thường, nitrogen khá trơ; ở nhiệt độ cao, nitrogen trở lên hoạt động hơn. Nitrogen thể hiện cả tính oxi hoá và tính khử.
1. Tác dụng với hydrogen
Trong phản ứng này, nitrogen thể hiện tính oxi hoá.
Đây là quá trình quan trọng nhất để sản xuất ammonia, thường gọi là quá trình Haber – Bosch, quá trình này được thực hiện ở quy mô công nghiệp từ năm 1913.
Phản ứng tổng hợp ammonia là quá trình trung gian quan trọng để sản xuất nitric acid, thuốc nổ, đạm nitrate, urea, ammophos,…
2. Tác dụng với oxygen
– Ở nhiệt độ cao trên 3000oC hoặc có tia lửa điện, nitrogen kết hợp với oxygen, tạo ra nitrogen monoxide (NO) với hiệu suất rất thấp.
Trong phản ứng này, nitrogen đóng vai trò là chất khử.
– Trong tự nhiên, phản ứng này xảy ra trong những cơn mưa giông kèm sấm sét, khởi đầu cho quá trình chuyển hoá từ nitrogen thành nitric acid. Nitric acid tan trong nước mưa và phân li ra ion nitrate là một dạng phân đạm mà cây trồng hấp thụ được để sinh trưởng, phát triển.
Quá trình tạo và cung cấp đạm nitrate cho đất từ nước mưa được biểu diễn theo sơ đồ:
– Trong thực tế, phản ứng hoá hợp giữa nitrogen với oxygen thường xảy ra đồng thời với quá trình đốt cháy nhiên liệu ở nhiệt độ cao bằng không khí. Các hoạt động giao thông vận tải và sản xuất công nghiệp là nguyên nhân chính gây phát thải các oxide của nitrogen vào khí quyển.
V. Ứng dụng
– Tác nhân làm lạnh.
– Tổng hợp ammonia.
– Tạo khí quyển trơ.
– Bảo quản thực phẩm.
B/ Bài tập Nitrogen
Câu 1: Dựa vào sự tương tác van der Waals, hãy giải thích tại sao đơn chất N2 khó hoá lỏng và ít tan trong nước.
Lời giải:
Tương tác vander Waals phụ thuộc vào hai yếu tố chính là số lượng eletron và điểm tiếp xúc giữa các phân tử suy ra giữa các phân tử nitrogen tồn tại tương tác van der Waals nhưng rất yếu. Do đó đơn chất N2 khó hoá lỏng và ít tan trong nước.
Câu 2 : Trong phương trình hoá học của phản ứng tổng hợp ammonia, hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá và vai trò của nitrogen.
Lời giải:
Phương trình hoá học:
Số oxi hoá của nitrogen giảm từ 0 xuống -3 nên trong phản ứng này đơn chất nitrogen đóng vai trò là chất oxi hoá.
Câu 3: Trong phương trình hoá học của phản ứng giữa nitrogen với oxygen:
a) Hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá.
b) Tại sao thực tế không sử dụng phản ứng này để tạo ra NO, một hợp chất trung gian quan trọng trong công nghiệp sản xuất nitric acid?
Lời giải:
a) 
b) Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ cao trên 3000oC hoặc có tia lửa điện, nhưng hiệu suất tạo ra NO rất thấp, do đó thực tế không sử dụng phản ứng này để tạo ra NO.
Vậy là các em đã tìm hiểu xong bài học về Lý thuyết và Bài tập Nitrogen. Mong các em sẽ học ngày càng tốt hơn nữa môn Hoá 11.