Mọi người chúng ta đều có thể hiểu được nitơ là gì – Nitơ là một loại khí hóa học, chiếm tới 4/5 trọng lượng khí quyển Trái Đất. Những ứng dụng của khí này cũng được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của chúng ta. Ở hóa học lớp 11, các bạn học sinh sẽ được tìm hiểu về khí N và P ở chương 2. Tất cả những gì liên quan tới chất này : Khái niệm, các tính chất, ứng dụng và điều chế đều sẽ được khái quát cho các bạn dưới bài viết sau đây của Toppy nhé.
Khái niệm Nitơ là gì?
Để trả lời cho câu hỏi “Nitơ là gì?” chúng ta cần phải biết được cấu trúc cũng như thành phần cấu tạo nên một nguyên tử nitơ. Chất này ở vị trí thứ 7, chu kì 2 và nhóm VA trong bảng tuần hoàn hóa học. Điều đó có nghĩa là nguyên tố này có cấu trúc electron gồm 2 lớp, lớp ngoài cùng vỏ có 5 electron hoạt động. Vì vậy mà Nitơ được coi như một phi kim hoạt động mạnh, ở hầu hết các hợp chất thì nguyên tử này mang hóa trị 3.
Nitơ kí hiệu là N2 và thường tồn tại ở dạng khí với liên kết 3
Cấu trúc electron nguyên tử của khí này là 1s2 2s2 2p3
Các tính chất cơ bản của Nito
Nitơ là chất gì? Nó có những đặc điểm như thế nào? Ai cũng sẽ nghĩ N2 là một chất khí nhẹ hơn không khí và được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Nhưng không phải ai cũng tìm hiểu về những đặc điểm vật lý và hóa học của nó. Toppy sẽ cùng bạn điểm qua một số kiến thức hóa học về chất này ngay dưới đây.
>>> Xem thêm: Sự điện li hóa 11 – Lý thuyết và một số dạng bài tập
Tính chất vật lý
- Nitơ là một chất khí không màu, không mùi, không vị và có khối lượng nhẹ hơn không khí N2=28, còn gọi là đạm khí.
- Chất này tan ít trong nước và có nhiệt độ hóa lỏng ở – 196oC và nhiệt độ hóa rắn cũng rất thấp. (Nitơ lỏng là gì? – đây là một dạng hợp chất giống nước nhưng chỉ có 80,8% nitơ ở điểm sôi, có hằng số điện môi là 1,4 và được viết tắt là “LIN” hay “LN”)
- Dù là thành phần chiếm 4/5 trong không khí những khí này không có khả năng duy trì sự cháy và sự sống.
- Là thành phần cấu tạo nên nhiều hợp chất quan trọng trong đời sống như axit amin, amoniac, axit nitric,… Thành phần này có mặt trong hầu hết các cơ thể sống của sinh vật bao gồm cả con người.
Tính chất hóa học
- Vì có liên kết 3 ở cấu trúc phân tử khí N2 nên ở nhiệt độ thường đây được coi là khí trơ – không tác dụng với thành phần hóa học nào khác.
- Ở nhiệt độ cao hơn, khí này bắt đầu hoạt động và tác động với các thành phần hóa học xung quanh.
- Tính chất của nitơ là vừa khử vừa oxi hóa. Tuy nhiên tính oxi hóa vẫn là chủ yếu.
Tính oxi hóa
Hầu hết với các nguyên tố kim loại thì nitơ sẽ tác dụng ở nhiệt độ cao, thể hiện tính oxi hóa khi giảm số oxi hóa từ 0 xuống -3 với các xúc tác là khí hidro, nhiệt độ, áp suất. Ngoại trừ trường hợp tác dụng với Li thì sẽ có thể tác dụng ở nhiệt độ thường.
Tính khử
Khi tác dụng với khí oxi với điều kiện có tia lửa điện hoặc nhiệt độ cao ở 3000oC thì N2 sẽ thể hiện tính khử. Sau khi tạo ra sản phẩm là nitơ monoxit – NO nhờ thay đổi số oxi hóa từ 0 tới +2 thì chất này sẽ bị hóa nâu trong không khí tạo ra NO2 .
Vậy nitơ oxit là gì? – đây là một nhóm các hợp chất được tạo ra bởi hai nguyên tố N và O. Với các cấu trúc khác nhau thì nitơ oxit cũng sẽ có những tính chất khác nhau và công dụng khác nhau. Trong khi N2O là một chất khí gây cười, có hại cho não bộ thì NO2 là thành phần gây ô nhiễm môi trường, một số được dùng trong y tế và cũng là thành phần trong phân bón hóa học.
Điều chế
Khí N2 có rất nhiều cách điều chế nhưng được phân ra hai loại chính là điều chế trong phòng thí nghiệm và điều chế để sử dụng trong công nghiệp. Sau đây, Toppy sẽ liệt kê cho các bạn một số cách thông dụng điều chế khí nitơ
Trong phòng thí nghiệm
- Bằng một lượng nhỏ amoni clorua và natri nitrit, người ta có thể điều chế ra khí N2
- Đun nóng amoni dicromat (NH4)2Cr2O7
- Phân hủy nhiệt Natri Azide hoặc Bari Azide
Trong công nghiệp
Trong công nghiệp, người ta ưu tiên sử dụng các phương pháp tạo ra được nhiều sản phẩm và tốn ít chi phí nhất có thể. Có hai phương pháp được sử dụng nhất trong điều chế khí N2 là
- Phương pháp cơ học : lọc màng, sử dụng áp suất(PSA)
- Phương pháp chưng cất đoạn không khí thành dạng lỏng sau đó tách nitơ tinh khiết ra khỏi hỗn hợp chất.
>>> Đọc thêm Amoniac và muối amoniac – Học tốt hóa 10 cùng Toppy
Các ứng dụng trong hàng ngày trong việc sử dụng khí N2
Cách sử dụng nitơ là gì? Chất khí này có vai trò rất quan trọng trong đời sống của mỗi chúng ta, nó quyết định quá trình sinh trưởng và phát triển của hầu hết các loài sinh vật sống. Ngoài ra, còn dùng trong quá trình tổng hợp sản xuất amoniac, trong ngành công nghiệp luyện kim, công nghiệp điện tử và cả ngành thực phẩm.
Có thể nói, nitơ là một loại khí rất có lợi trong cuộc sống của con người, nhưng đồng thời đó cũng có những chất khí có thành phần là N gây hại. Khí cười N2O là một ví dụ điển hình cho việc lạm dụng chất kích thích hóa học. Mong rằng qua bài viết trên, Toppy đã giúp các bạn có thể trả lời được câu hỏi “Nitơ là gì?”.
Giải pháp toàn diện giúp con đạt điểm 9-10 dễ dàng cùng Toppy
Với mục tiêu lấy học sinh làm trung tâm, Toppy chú trọng việc xây dựng cho học sinh một lộ trình học tập cá nhân, giúp học sinh nắm vững căn bản và tiếp cận kiến thức nâng cao nhờ hệ thống nhắc học, thư viện bài tập và đề thi chuẩn khung năng lực từ 9 lên 10.
Kho học liệu khổng lồ
Kho video bài giảng, nội dung minh hoạ sinh động, dễ hiểu, gắn kết học sinh vào hoạt động tự học. Thư viên bài tập, đề thi phong phú, bài tập tự luyện phân cấp nhiều trình độ.Tự luyện – tự chữa bài giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian học. Kết hợp phòng thi ảo (Mock Test) có giám thị thật để chuẩn bị sẵn sàng và tháo gỡ nỗi lo về bài thi IELTS.
Nền tảng học tập thông minh, không giới hạn, cam kết hiệu quả
Chỉ cần điện thoại hoặc máy tính/laptop là bạn có thể học bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu. 100% học viên trải nghiệm tự học cùng TOPPY đều đạt kết quả như mong muốn. Các kỹ năng cần tập trung đều được cải thiện đạt hiệu quả cao. Học lại miễn phí tới khi đạt!
Tự động thiết lập lộ trình học tập tối ưu nhất
Lộ trình học tập cá nhân hóa cho mỗi học viên dựa trên bài kiểm tra đầu vào, hành vi học tập, kết quả luyện tập (tốc độ, điểm số) trên từng đơn vị kiến thức; từ đó tập trung vào các kỹ năng còn yếu và những phần kiến thức học viên chưa nắm vững.
Trợ lý ảo và Cố vấn học tập Online đồng hành hỗ trợ xuyên suốt quá trình học tập
Kết hợp với ứng dụng AI nhắc học, đánh giá học tập thông minh, chi tiết và đội ngũ hỗ trợ thắc mắc 24/7, giúp kèm cặp và động viên học sinh trong suốt quá trình học, tạo sự yên tâm giao phó cho phụ huynh.
