Nitơ là gì? Tính chất hóa học, vai trò và ứng dụng của Nitơ
1. Khái niệm nito là gì?
Nito là thành phần chính của khí quyển, góp phầ trong việc bảo vệ trái đất khỏi sự tác động, phá
hủy của bức xạ mặt trời. Nito có công thức hóa học là N2
Khí nito chiếm khoảng 78 % và đay là thành phần của mọi cơ thể sự sống. Nito có hai dạng có
tính ứng dụng cao đó là khí nito khí và nito lỏng. Trong đó nito lỏng được mọi người bắt gặp
thường xuyên hơn bởi những đặc tính hữu ích của nó.
Cấu tạo phân tử của nito N2
- Thuộc nhóm VA có cấu hình electron ngoài cùng là ns2np3 vì thế nito vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa.
- Cấu hình electron của N2 là 1s 2s 2p . Chỉ số oxi hóa lần lượt là -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5
2. Các tính chất cơ bản của nito
2.1. Tính chất vật lý
Nito là một chất khí không màu, không mùi, không vị nhẹ hoen không khí với d = . Nó bị hóa lỏng ở - 196 °C.
Nito ít tan trong nước, hóa rắn ở nhiệt độ thấp. Nito không duy trì sự cháy và hô hấp.
2.2. Tính chất hóa học của nito
Nito có N = 946 KJ / mol do vậy nó khá trơ nếu ở trong điều kiện nhiệt độ thường. Nito hoạt động
chủ yếu ở nhiệt độ cao
Nito có số oxi hóa lần lượt là -3, 0, +1, +3, +4, +5. Vì số oxi hóa là không nên có cả tính khử
nhưng tính oxi hóa đặc trưng hơn. - Tính oxi hóa của nito
Cấu tạo của phân tử nito tương đối bền vững giữa ba liên kết và phát sinh tính oxi hóa với các
nguyên tố hóa học như sau:
 Tác dụng với hidro H2
Nito tác dụng với hidro ở nhiệt độ cao và áp suất cao và có chất xúc tác, kết quả là tạo thành amoniac
 Tác dụng với kim loại
Nhiệt độ thường, nito tác dụng với liti tạo thành nitrua. Phương trình phản ứng như sau: 6 Li + N2 → 2 Li3N
Ở nhiệt độ cao, khí nito tác dụng với Mg, tạo thành magie nitrua, phương trình như sau: 3 Mg + N2 → Mg3N2
Tuy nhiên có một số điểm cần chú ý là nitrua rất dễ bị phân hủy tạo NH3. Nito chit thể
hiện tính oxi hóa với những nguyên tố độ âm điện nhỏ hơn. - Tính khử của nito
 Khí nito có tính khử khi kết hợp cùng các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn
 Ở nhiệt độ khoảng 3000 độ C, nito tác dụng với oxi tạo monoxit.
 Ở điều kiện thường, nito monoxit sẽ tác dụng với oxi có trong không khí tạo thành nito dioxit đặc trưng nâu đỏ
 Một số oxit khác của nito gồm có N2O, N2O3, N2O5 nhưng không được điều chế trực tiếp từ oxi và nito
3. Trạng thái tự nhiên của nito
- Trong tự nhiên nito tồn tại dưới dạng là hợp chất và tự do
- Ở dạng tự do nito chiếm 80 % thể tích không khí
- Ở dạng hợp chất, nito góp mặt trong thành phần của protein, axit ucleic và nhiều hợp chất khác.
Người ta tìm thấy nito nhiều trong khoáng vật NaNO3 với tên gọi là diêm tiêu natri.
4. Các ứng dụng của nito
Nito được ứng dụng trong đời sống ngày càng phổ biến . Đặc biệt là nito dạng khí đẻ phục vụ sản xuất nito lỏng.
4.1. Nito trong bảo quản thực phẩm
Vì có đặc tính trơ về mặt phản ứng, nên ngăn chặn được ảnh hưởng của sự oxy hóa rất tốt. Vì thế
nito được ứng dụng trong việc bảo quản thực phẩm.
Nito được ứng dụng để đóng gói hay dạng rời thực phẩm. Bằng cách làm chậm sự ôi thiu và các
dạng tổn thất khác gây ra bởi oxi hóa.
4.2. Nito trong ứng dụng trong hàn ống, chế biến kim loại
Áp dụng trong việc hàn ống, cũng như chế biến các kim loại, nâng cao độ bền chắc hơn. Nito làm
sạch đường ống đảm bảo an toàn, không hư hại tới các sản phẩm khác nên được rất nhiều người ưa chuộng sử dụng.
4.3. Nito ứng dụng để luyện kim và chế tác kim loại
Đối với ngành luyện kim hay sản xuất các linh kiện điện tử, sản xuất thép không rit thường cần tới
sự có mặt của nito để hỗ trợ sản xuất. Tùy thuộc vào đặc thù của công việc và nhu cầu sử dụng sẽ
có lượng và mức độ sử dụng khác nhau.
4.4. Nito trong việc bơm lốp oto và máy bay
Với việc sở hữu đặc tính chờ và thiếu các tỉnh ẩm, đặc biệt oxy hóa cực thấp vì thế chi nito được
sử dụng rất nhiều trong việc bơm lốp oto và máy bay.
4.5. Khí nito trong vận chuyển thực phẩm và các mẫu chế biến sinh học
Khí nito được sử dụng trong việc làm lạnh nhằm phục vụ việc vận chuyển thực phẩm. Với đặc tính
giúp làm lạnh an toàn mà không gây hại cho thực phẩm. Giúp ích cho việc bảo vệ các bộ phậm
của cơ thể cũng như đảm bảo cho cấc tế bào tinh trùng và trứng được bảo quản.
4.6. Nito trong nghiên cứu, giáo dục
Nito được sử dụng trong việc phân tích mẫu. Nito là thành phần trong rất nhiều hợp chất vì vậy
cũng được sử dụng trong bộ môn hóa, đảm bảo cho quá trình nghiên cứu cũng như dạy học cho
các em học sinh biết đặc tính của một số hợp chất khác. 5. Điều chế Nitơ
Khí nito có rất nhiều cách điều ché nhưng được phân ra hai loại chính là điều chế trong phòng thí
nghiệm và điều chế để sử dụng trong công nghiệp. - Trong phòng thí nghiệm
 Bằng một lượng nhỏ amoni clorua và natri nitrit, người ta có thể điều chế ra khí nito4  Đun nóng amoni dicromat
 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 có thể:
 Phương pháp cơ học: lọc màng, sử dụng áp suất
 Phương pháp chưng cất đoạn không khí thành dạng lỏng sau đó tách nito tinh khiết ra khỏi hỗn hợp chất.
6. Câu hỏi vận dụng về Nitơ
Câu 1: Phương pháp chủ yếu sản xuất N2 trong công nghiệp là ?
A. chưng cất phân đoạn không khí
B. nhiệt phân muối NH4NO3 C. phân hủy protein D. tất cả đều đúng
Câu 2: Vị trí của N ( z = 7 ) trong bảng hệ thống tuần hoàn là :
A. ô thứ 7, chu kì 2, nhóm IIIA
B. ô thứ 7, chu kì 2, nhóm VA
C. ô thứ 7, chu kì 3, nhóm IIIA
D. ô thứ 7, chu kì 3, nhóm VA
Câu 3: Trong những nhận xét dưới đây, nhận xét nào sai?
A. nguyên tử nito có hai lớp electron và lớp ngoài cùng có 3 lớp electron
B. số hiệu của nguyên tử nito là 7
C. 3 electron ở phân lớp 2 p của nguyên tử nito có thể tạo được 3 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác
D. Câu hình electron của nguyên tử nito là 1s 2s 2p
Câu 4: Trong những nhận xét dưới đây nhận xét nào đúng
A. nito khôn duy trì sự hô hấp
B. vì có sự liên kết 3 nên phân tử nito rất kém bền
C. khi tác dụng với kim loại hoạt động, nito thể hiện tính khử
D. số oxi hóa của nito trong AIN và NH4 + là -3 và +3
Câu 5: Khí nito tương đối trơ ở nhiệt độ thường là do nguyên nhân nào sau đây?
A. nito có bán kính nguyên tử nhỏ nhất
B. nguyên tử nito có độ âm điện lớn nhất trong nhóm VA
C. trong phân tử N2, mỗi nguyên tử nito còn một cặp electron chưa tham gia liên kết
D. trong phân tử N2 có liên kết ba rất bền
Câu 6: Khí nito có thể được tạo thành bằng phản ứng hóa học nào sau đây?
A. đốt cháy NH3 trong oxi khi có mặt chất xúc tác Pt B. nhiệt phân NH4NO3 C. nhiệt phân AgNO3 D. nhiệt phân NH4NO2
Câu 7: N2 phản ứng với O2 tạo thành NO ở điều nào sau đây? A. điều kiện thường
B. nhiệt độ cao khoảng 100 °C
C. nhiệt độ cao khoàng 1000 ° C
D. nhiệt độ khoảng 3000° C
Câu 8: Trong phòng thí nghiệm để điều chế nito ,người ta nhiệt phân NH4NO2, nhưng thực
tế do chất này kém bền khó bảo quản nên người ta thường trộn hai dung dịch X và Y bào
hòa lại với nhau. Hai dung dịch X và Y bão hòa là A. NaNO2 và NH4Cl B. KNO2 và NH4NO3 C. NaNO2 và NH4NO3 D. HNO2 và NH4Cl
Câu 9: Tính chất hóa học chủ yếu của nito là A. tính kim loại B. tính oxi hóa C. tính khử D. tính trung bình
Câu 10: Điểm giống nhau giữa N2 và CO2 là
A. đều không tan trong nước
B. vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử
C. đều không duy trì sự cháy và sự sống D. tất cả đều đúng