ڪارل شيل، هڪ سويڊن جي ڪيمسٽ، ۽ ڊينيئل رترفورڊ، هڪ اسڪاٽش نباتات جي ماهر، 1772 ۾ نائيٽروجن کي الڳ الڳ دريافت ڪيو. ريورنڊ ڪيوينڊش ۽ لووائسئر پڻ آزاد طور تي نائٽروجن حاصل ڪيو. نائٽروجن کي پهريون ڀيرو هڪ عنصر طور سڃاتو ويو Lavoisier، جنهن ان جو نالو ”ازو“ رکيو، جنهن جي معنيٰ آهي ”غير جاندار“. Chaptal 1790ع ۾ ان عنصر کي نائٽروجن جو نالو ڏنو. اهو نالو يوناني لفظ ”نائيٽرو“ مان ورتل آهي (نائيٽريٽ ۾ نائٽروجن شامل آهي)
نائٽروجن جي پيداوار ٺاهيندڙن - چين نائٽروجن پيداوار جو ڪارخانو ۽ سپلائرز (xinfatools.com)
نائٽروجن جا ذريعا
نائٽروجن ڌرتيء تي 30 هين سڀ کان وڌيڪ گهڻائي عنصر آهي. انهي ڳالهه تي غور ڪندي ته نائٽروجن جو حساب ڪتاب 4/5 ماحول جي مقدار جو، يا 78 سيڪڙو کان وڌيڪ آهي، اسان وٽ نائيٽروجن جي تقريبن لامحدود مقدار موجود آهي. نائٽروجن مختلف معدنيات ۾ نائٽريٽس جي صورت ۾ پڻ موجود آهي، جهڙوڪ چلي سالٽ پيٽر (سوڊيم نائٽريٽ)، سالٽ پيٽر يا نائٽر (پوٽاشيم نائٽريٽ) ۽ معدنيات جن ۾ امونيم لوڻ شامل آهن. نائٽروجن ڪيترن ئي پيچيده نامياتي ماليڪيولن ۾ موجود آهي، بشمول پروٽين ۽ امينو اسيد سڀني جاندارن ۾ موجود آهن.
جسماني خاصيتون
نائٽروجن N2 بي رنگ، بي ذائقو ۽ بي بوءِ گيس آهي ڪمري جي حرارت تي، ۽ عام طور تي غير زهريلو هوندو آهي. معياري حالتن ۾ گئس جي کثافت 1.25g/L آهي. نائٽروجن مجموعي ماحول جو 78.12٪ (حجم جو حصو) آهي ۽ هوا جو بنيادي حصو آهي. فضا ۾ اٽڪل 400 ٽريلين ٽن گئس موجود آهي.
معياري هوا جي دٻاء هيٺ، جڏهن -195.8 ℃ تائين ٿڌي، اهو هڪ بي رنگ مائع بڻجي ويندو آهي. جڏهن -209.86 ℃ کي ٿڌو ڪيو وڃي ٿو، مائع نائٽروجن برف جهڙو مضبوط ٿي وڃي ٿو.
نائيٽروجن غير ٻرندڙ آهي ۽ ان کي هڪ ٻرندڙ گيس سمجهيو ويندو آهي (يعني، خالص نائيٽروجن سان سانس ڪرڻ انساني جسم کي آڪسيجن کان محروم ڪري ٿو). نائٽروجن پاڻيءَ ۾ تمام گھٽ گھلائيندڙ آھي. 283K تي، پاڻي جو هڪ مقدار N2 جي 0.02 حجمن کي ڦهلائي سگھي ٿو.
ڪيميائي ملڪيت
نائٽروجن تمام مستحڪم ڪيميائي ملڪيت آهي. ڪمري جي درجه حرارت تي ٻين مادي سان رد عمل ڪرڻ ڏکيو آهي، پر اهو ڪجهه خاص مواد سان ڪيميائي تبديلين کي تيز گرمي ۽ تيز توانائي جي حالتن ۾ آڻي سگهي ٿو، ۽ انسانن لاء ڪارائتو نوان مواد پيدا ڪرڻ لاء استعمال ڪري سگهجي ٿو.
نائٽروجن ماليڪيولز جو ماليڪيولر مداري فارمولا KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2 آهي. اليڪٽران جا ٽي جوڙا بانڊنگ ۾ حصو وٺندا آهن، يعني ٻه π بانڊ ۽ هڪ σ بانڊ ٺهي ويندا آهن. بانڊنگ ۾ ڪو به حصو نه آهي، ۽ بانڊنگ ۽ مخالف بانڊنگ توانائيون تقريبن بند ٿيل آهن، ۽ اهي لون اليڪٽران جوڑوں جي برابر آهن. جيئن ته N2 ماليڪيول ۾ هڪ ٽرپل بانڊ N≡N آهي، ان ڪري N2 ماليڪيول ۾ وڏي استحڪام آهي، ۽ ان کي ايٽم ۾ ٺهڻ لاءِ 941.69 kJ/mol توانائي جي ضرورت آهي. N2 ماليڪيول سڃاتل ڊاٽامڪ ماليڪيولن مان سڀ کان وڌيڪ مستحڪم آهي، ۽ نائيٽروجن جو لاڳاپو ماليڪيولر ماس 28 آهي. ان کان علاوه، نائيٽروجن کي ساڙڻ آسان ناهي ۽ نه دھلائي ٿو.
ٽيسٽ جو طريقو
ٻرندڙ Mg بار کي نائيٽروجن سان ڀريل گيس گڏ ڪرڻ واري بوتل ۾ وجھو، ۽ Mg بار جلندو رهندو. باقي رک (ٿورو پيلو پائوڊر Mg3N2) ڪڍو، ٿورو پاڻي شامل ڪريو، ۽ هڪ گيس (امونيا) پيدا ڪريو جيڪو ڳاڙهي ڳاڙهي ليٽمس پيپر کي نيرو ڪري ٿو. رد عمل جي مساوات: 3Mg + N2 = ignition = Mg3N2 (ميگنيشيم نائٽرائڊ)؛ Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
نائيٽروجن جي بانڊنگ خاصيتون ۽ ويلنس بانڊ جي جوڙجڪ
ڇاڪاڻ ته هڪ واحد مادو N2 عام حالتن ۾ انتهائي مستحڪم آهي، ماڻهو اڪثر ڪري غلط طور تي يقين رکندا آهن ته نائٽروجن هڪ ڪيميائي طور تي غير فعال عنصر آهي. حقيقت ۾، ان جي ابتڙ، عنصر نائٽروجن ۾ اعلي ڪيميائي سرگرمي آهي. N (3.04) جي برقي منفيات صرف F ۽ O کان ٻئي نمبر تي آهي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته اهو ٻين عناصر سان مضبوط بانڊ ٺاهي سگهي ٿو. ان کان علاوه، واحد مادو N2 انو جي استحڪام صرف N ائٽم جي سرگرمي کي ڏيکاري ٿو. مسئلو اهو آهي ته ماڻهن کي اڃا تائين بهتر حالتون نه مليون آهن N2 انوولز کي ڪمري جي حرارت ۽ دٻاء تي چالو ڪرڻ لاء. پر فطرت ۾، ٻوٽن جي نوڊول تي ڪي بيڪٽيريا هوا ۾ موجود N2 کي نائيٽروجن مرکبات ۾ تبديل ڪري سگھن ٿا گھٽ توانائي واري حالتن ۾ عام گرمي پد ۽ دٻاءُ ۾، ۽ فصلن جي واڌ ويجهه لاءِ انهن کي ڀاڻ طور استعمال ڪن ٿا.
تنهن ڪري، نائيٽروجن جي ٺهڻ جو مطالعو هميشه هڪ اهم سائنسي تحقيقي موضوع رهيو آهي. ان ڪري، اسان لاءِ ضروري آھي ته نائيٽروجن جي بانڊنگ خاصيتن ۽ ويلنس بانڊ جي جوڙجڪ کي تفصيل سان سمجھون.
بانڊ جو قسم
N ائٽم جي ويلنس اليڪٽران پرت جي جوڙجڪ 2s2p3 آهي، يعني 3 واحد اليڪٽران ۽ هڪ جوڙو اڪيلو اليڪٽران جوڙو آهي. ان جي بنياد تي، جڏهن مرکبات ٺاهي رهيا آهن، هيٺيان ٽي بانڊ قسم ٺاهي سگھجن ٿيون:
1. ionic بانڊ ٺاھڻ 2. covalent bonds ٺاھڻ 3. ڪوآرڊينيشن بانڊ ٺاھڻ
1. ionic بانڊ ٺاهڻ
N جوهر ۾ هڪ اعلي برقي منفيات آهي (3.04). جڏهن اهي بائنري نائٽرائڊ ٺاهيندا آهن ڌاتن سان هيٺين برقي منفيات سان، جهڙوڪ Li (Electronegativity 0.98)، Ca (electronegativity 1.00)، ۽ Mg (electronegativity 1.31)، اهي 3 اليڪٽران حاصل ڪري سگهن ٿا ۽ N3- آئن ٺاهي سگهن ٿا. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg = ignite= Mg3N2 N3- آئن ۾ وڌيڪ منفي چارج ۽ وڏو ريڊيس (171pm) آهي. جڏهن اهي پاڻي جي ماليڪيولن سان منهن ڏين ٿا ته اهي مضبوط طور تي هائيڊولائيز ٿي ويندا. تنهن ڪري، آئنڪ مرکبات صرف خشڪ حالت ۾ موجود ٿي سگهن ٿا، ۽ N3- جو ڪو به هائيڊريٽ آئنز نه هوندو.
2. covalent بانڊ جي ٺهڻ
جڏهن N ائٽم اعليٰ اليڪٽرونگيٽيٽيءَ سان غير ڌاتوءَ سان مرکبات ٺاهيندا آهن، ته هيٺيان ڪوولنٽ بانڊ ٺهي ويندا آهن:
⑴N ايٽم sp3 هائبرڊائيزيشن جي حالت ۾ وٺن ٿا، ٽي covalent بانڊ ٺاهيندا آهن، اڪيلو اليڪٽران جوڑوں جو هڪ جوڙو برقرار رکندا آهن، ۽ ماليڪيولر تشڪيل ٽڪنڊي پيراميڊل آهي، جهڙوڪ NH3، NF3، NCl3، وغيره. هڪ باقاعده tetrahedron، جهڙوڪ NH4 + آئنز.
⑵N ايٽم sp2 هائبرڊائيزيشن جي حالت ۾ وٺن ٿا، ٻه covalent بانڊ ۽ هڪ بانڊ ٺاهيندا آهن، ۽ اڪيلو اليڪٽران جوڑوں جو هڪ جوڙو برقرار رکندا آهن، ۽ سالمياتي ترتيب ڪوئي آهي، جهڙوڪ Cl—N=O. (N ائٽم Cl ائٽم سان σ بانڊ ۽ π بانڊ ٺاهي ٿو، ۽ N ائٽم تي اڪيلو اليڪٽران جوڙو جوڙو ماليڪيول کي ٽڪنڊي وارو بڻائي ٿو.) جيڪڏهن ڪو به اڪيلو اليڪٽران جوڙو نه آهي، ته سالماتي ترتيب ٽڪنڊي آهي، جهڙوڪ HNO3 ماليڪيول يا NO3- آئن. نائٽرڪ ايسڊ ماليڪيول ۾، N ائٽم ترتيب سان ٽن O ائٽمن سان ٽي σ بانڊ ٺاهي ٿو، ۽ ان جي π مدار تي اليڪٽران جو هڪ جوڙو ۽ ٻن O ائٽمن جا واحد π اليڪٽران هڪ ٽي-مرڪز چار-اليڪٽران ڊيلوڪلائيزڊ π بانڊ ٺاهيندا آهن. نائٽريٽ آئن ۾، هڪ چار-مرڪز ڇهين-اليڪٽران ڊيلوڪلائيز ٿيل وڏو π بانڊ ٽن O ائٽم ۽ مرڪزي N ائٽم جي وچ ۾ ٺهيل آهي. هي ڍانچو نائٽرڪ ايسڊ +5 ۾ N ائٽم جو ظاهري آڪسائيڊ نمبر ٺاهي ٿو. وڏي π بانڊ جي موجودگي جي ڪري، نائيٽريٽ عام حالتن ۾ ڪافي مستحڪم آهي. ⑶N ايٽم هڪ covalent ٽرپل بانڊ ٺاهڻ لاءِ sp هائيبرڊائيزيشن کي اختيار ڪري ٿو ۽ اڪيلو اليڪٽران جوڙن جو هڪ جوڙو برقرار رکي ٿو. ماليڪيولر ترتيب لڪير آهي، جيئن N2 انو ۽ CN- ۾ N ائٽم جي جوڙجڪ.
3. ڪوآرڊينيشن بانڊ جي ٺهڻ
جڏهن نائٽروجن ايٽم سادو مادو يا مرڪب ٺاهيندا آهن، اهي اڪثر ڪري اڪيلو اليڪٽران جوڙو برقرار رکندا آهن، تنهنڪري اهڙا سادو مادو يا مرکبات اليڪٽران جوڙو ڊونرز طور ڪم ڪري سگهن ٿا دھات جي آئن کي همٿائڻ لاءِ. مثال طور، [Cu(NH3)4]2+ يا [Tu(NH2)5]7، وغيره.
آڪسائيڊريشن اسٽيٽ - گبس مفت توانائي ڊراگرام
اهو پڻ ڏسي سگھجي ٿو آڪسائيڊ اسٽيٽ- گبس نائٽروجن جي آزاد توانائي واري ڊراگرام مان ته، NH4 آئنز کان سواء، N2 انو هڪ آڪسائيڊشن نمبر 0 سان گڏ ڊاگرام ۾ وکر جي هيٺين نقطي تي آهي، جنهن مان ظاهر ٿئي ٿو ته N2 thermodynamically آهي. ٻين آڪسائيڊشن نمبرن سان نائٽروجن مرکبات جي نسبت مستحڪم.
0 ۽ +5 جي وچ ۾ آڪسائيڊيشن نمبرن سان گڏ مختلف نائٽروجن مرکبات جون قيمتون سڀ کان مٿي آهن جيڪي ٻن پوائنٽن HNO3 ۽ N2 کي ڳنڍينديون آهن (ڊاگرام ۾ ڊاٽ ٿيل لڪير)، تنهن ڪري اهي مرڪب thermodynamically غير مستحڪم ۽ غير متناسب رد عمل جو شڪار آهن. آريگرام ۾ صرف ھڪڙو N2 ماليڪيول کان گھٽ قيمت سان NH4 + آئن آھي. [1] آڪسائيڊريشن اسٽيٽ-گبس جي مفت توانائي واري ڊراگرام مان نائيٽروجن ۽ N2 ماليڪيول جي ساخت، اهو ڏسي سگهجي ٿو ته عنصر N2 غير فعال آهي. صرف تيز گرمي پد، تيز دٻاءُ ۽ ڪيٽالسٽ جي موجودگيءَ ۾ نائٽروجن هائيڊروجن سان رد عمل ڪري امونيا ٺاهي سگهي ٿي: خارج ٿيڻ واري حالتن ۾، نائيٽروجن آڪسيجن سان گڏ ملي ڪري نائٽرڪ آڪسائيڊ ٺاهي سگهي ٿو: N2+O2=discharge=2NO نائٽرڪ آڪسائيڊ جلدي آڪسيجن سان ملائي ٿو. نائيٽروجن ڊاءِ آڪسائيڊ 2NO+O2=2NO2 نائيٽروجن ڊاءِ آڪسائيڊ پاڻيءَ ۾ گھلجي نائيٽرڪ ايسڊ ٺاهي ٿي، نائٽرڪ آڪسائيڊ 3NO2+H2O=2HNO3+NO ترقي يافته هائيڊرو پاور وارن ملڪن ۾، هي رد عمل نائٽرڪ ايسڊ پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو آهي. N2 امونيا پيدا ڪرڻ لاءِ هائيڊروجن سان رد عمل ظاهر ڪري ٿو: N2+3H2=== (مٽڻ واري نشاني) 2NH3 N2 گھٽ آئنائيزيشن جي صلاحيت سان گڏ ڌاتن سان رد عمل ڪري ٿو ۽ جن جي نائٽرائڊس کي آئنڪ نائٽرائڊس ٺاهڻ لاءِ اعليٰ لٽيس توانائي آهي. مثال طور: N2 ڪمري جي گرمي پد تي دھاتي ليٿيم سان سڌو رد عمل ڪري سگھي ٿو: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 الڪائن زمين جي ڌاتن سان رد عمل ڪري ٿو Mg, Ca, Sr, Ba تاپديپت گرمي پد تي: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 ڪري سگھي ٿو. صرف بوران ۽ ايلومينيم سان رد عمل ظاهر ٿئي ٿو تاپديپت گرمي پد تي: 2 B + N2=== 2 BN (macromolecule compound) N2 عام طور تي 1473K کان وڌيڪ درجه حرارت تي سلکان ۽ ٻين گروپ عناصر سان رد عمل ظاهر ڪري ٿو.
نائيٽروجن ماليڪيول ٽن جوڙن جي اليڪٽرانن کي بانڊنگ ۾ حصو ڏئي ٿو، يعني ٻه π بانڊ ۽ هڪ σ بانڊ ٺاهي ٿو. اهو بانڊنگ ۾ حصو نه ٿو ڏئي، ۽ بانڊنگ ۽ مخالف بانڊنگ توانائيون تقريبن آفسيٽ آهن، ۽ اهي لون اليڪٽران جوڑوں جي برابر آهن. ڇاڪاڻ ته N2 ماليڪيول ۾ هڪ ٽرپل بانڊ N≡N آهي، N2 ماليڪيول ۾ وڏي استحڪام آهي، ۽ ان کي ايٽم ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ 941.69kJ/mol توانائي جي ضرورت آهي. N2 ماليڪيول سڃاتل ڊاٽامڪ ماليڪيولن مان سڀ کان وڌيڪ مستحڪم آهي، ۽ نائيٽروجن جو لاڳاپو ماليڪيولر ماس 28 آهي. ان کان علاوه، نائيٽروجن کي ساڙڻ آسان ناهي ۽ نه دھلائي ٿو.
پوسٽ جو وقت: جولاء-23-2024
