1. Vị trí và cấu tạo của Nitơ
Nitơ (N) nằm ở ô số 7, chu kì 2, nhóm VA. Phân tử khí nitơ gồm 2 nguyên tử (N2) liên kết với nhau bằng một liên kết ba cộng hóa trị không phân cực (N ≡ N).
Liên kết ba này cực kỳ bền vững (năng lượng liên kết lớn), rất khó bị bẻ gãy. Do đó, ở nhiệt độ thường, khí nitơ rất trơ về mặt hóa học.
2. Tính chất vật lý của Nitơ
Khí nitơ chiếm khoảng 78% thể tích không khí. Nó là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí (d = 28/29). Nitơ rất ít tan trong nước, không duy trì sự cháy và sự hô hấp.
3. Tính chất hóa học của Nitơ
Nitơ có các số oxi hóa: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Do ở trạng thái đơn chất (số oxi hóa 0), nitơ vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử. Tuy nhiên, tính oxi hóa vẫn là chủ yếu.
3.1. Tính oxi hóa (Tác dụng với chất khử)
- Tác dụng với kim loại: Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với nhiều kim loại (như Mg, Al, Ca) tạo thành nitrua kim loại. Đặc biệt, nó phản ứng với Liti (Li) ngay ở nhiệt độ thường.
3Mg + N2 ⟶ Mg3N2 (to) - Tác dụng với hiđro: Ở nhiệt độ và áp suất cao, có xúc tác (Fe), nitơ phản ứng thuận nghịch với hiđro tạo ra khí amoniac.
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (to, p, xt)
3.2. Tính khử (Tác dụng với Oxi)
Ở nhiệt độ rất cao (khoảng 3000oC) hoặc khi có tia lửa điện (sấm sét), nitơ phản ứng với oxi tạo ra khí nitơ monoxit (NO), là một khí không màu.
N2 + O2 ⇌ 2NO
Khí NO sinh ra lập tức kết hợp với oxi trong không khí tạo ra khí nitơ đioxit (NO2) màu nâu đỏ.
4. Ứng dụng của Nitơ
Phần lớn nitơ được dùng để tổng hợp amoniac, từ đó sản xuất phân đạm và axit nitric. Trong công nghiệp luyện kim và thực phẩm, nitơ được dùng để tạo môi trường trơ (bơm vào các gói bim bim để bảo quản). Nitơ lỏng dùng để bảo quản tinh bò, máu và các mẫu vật sinh học.
