»   »  Dusík

Dusík

český názevDusík
latinský názevNitrogenium
anglický názevNitrogen
chemická značkaN
protonové číslo7
relativní atomová hmotnost14,00674
perioda2
skupinaV.A
zařazenínekovy
rok objevu1772
objevitelLavoisier
teplota tání [°C]-209,86
teplota varu [°C]-195,8
kritická teplota [°C]-146,94
kritický tlak [MPa]3,39
hustota [g cm-3]0,0012506
elektronegativita3,04
oxidační stavy1, 2, 3, 4, 5
elektronová konfigurace[He]2s2 2p3
atomový poloměr [pm]56
kovalentní poloměr [pm]75
specifické teplo [J g-1K-1]1,04
slučovací teplo [kJ mol-1]0,3604
tepelná vodivost [W m-1 K-1]0,02583
1. ionizační potenciál [eV]14,5341
2. ionizační potenciál [eV]29,601
3. ionizační potenciál [eV]47,448
skupenství za norm. podmínekg

Chemické vlastnosti a reakce

Chemický prvek dusík je bezbarvý, dvouatomový plyn bez chuti a zápachu.

Za normálních podmínek je dusík chemicky inaktivní prvek. Za laboratorní teploty se dusík přímo slučuje pouze s lithiem za vzniku nitridu lithného Li3N, v elektrickém výboji reaguje za laboratorní teploty také s fluorem za vzniku fluoridu dusitého NF3, při zahřátí na teplotu pouhých 100°C reaguje s radiem za vzniku nitridu radnatého Ra3N2. S ostatními prvky se dusík přímo slučuje až za podstatně vyšších teplot, s borem tvoří nitrid boritý BN při teplotě přes 900°C, s křemíkem se slučuje na nitrid křemičitý Si3N4 až při teplotě 1500°C. Za zvláštních reakčních podmínek se slučuje s vodíkem za vzniku amoniaku a s kyslíkem za vzniku celé řady oxidů.

Sloučeniny dusíku, vzniklé nahrazením všech atomů vodíku v molekule amoniaku jiným prvkem, se nazývají nitridy M3N. Nitridy alkalických kovů, tetranitrid síry (sírodusík) S4N4, tetranitrid selenu (selenodusík) Se4N4 a tetranitrid telluru Te4N4 jsou výbušné.

S některými kovy vytváří amidy typu MINH2 a imidy MI2NH. Zajímavou sloučeninou dusíku s vodíkem je azoimid HN3, od něj odvozené soli se nazývají azidy a jsou obvykle prudce explozivní. Explozivní vlastnosti má také další sloučeniny dusíku - hydrazin (diazan) NH2NH2, hydroxylamin NH2OH nebo jodid dusitý (jododusík) NI3. Extrémně nestabilní a nebezpečnou sloučeninou je peroxodusičnan amonný NH4NO4.

Výskyt v přírodě

V přírodě se dusík nachází volný v atmosféře a vázaný v celé řadě organických sloučenin. Výskyt dusíku v nerostech je vázán zejména na minerály 5. třídy - nitráty. Významné množství dusíku je v minerálech přítomno ve formě amoniového iontu. Přírodní nitridy kovů, např. osbornit TiN, roaldit (Fe,Ni)4N nebo nitridy nekovů, např. nierit Si3N4 a sinoit Si2N2O jsou vzácné. Přírodní thiokyanatan julienit Na2Co(SCN)4·8H2O, kyanid kafehydrocyanit K4Fe(CN)6·3H2O nebo organolity abelsonit NiC31H32N4, tinnunculit C10H12N6O8 nebo kladnoit C6H4(CO)2NH patří spíše mezi mineralogické rarity.

Celkem bylo popsáno 83 minerálů s obsahem dusíku, nejvyšší obsah dusíku (46,65 % N) má urea (močovina) CO(NH2)2, která byla ve formě mikroskopických krystalů nalezena v aridních oblastech Austrálie (Toppin Hill, Wilgie Mia Cave) jako produkt rozkladu guana.

Výroba a využití

Průmyslová výroba dusíku se provádí frakční destilací kapalného vzduchu. Laboratorní příprava dusíku je možná např. termickým rozkladem dusitanu amonného:

NH4NO2 → N2 + 2H2O

Dezoxidovaný dusík se v chemickém průmyslu také používá pro inertizaci zařízení a jako balicí plyn E 941 v potravinářství. Obrovský praktický význam mají sloučeniny dusíku, zejména amoniak. Přímá vysokotlaká syntéza čpavku z dusíku a vodíku na železném katalyzátoru, podle Habera a Boshe, je jednou z nejdůležitějších chemických výrob vůbec. Za její praktické zvládnutí byl Fritz Haber oceněn Nobelovou cenou za chemii 1918.

Amoniak slouží jako hnojivo a chladivo, ale zejména jako základní surovina pro celou řadu dalších chemických výrob, z nichž nejdůležitější je výroba kyseliny dusičné a jejich solí, močoviny a kyanovodíku. Čpavek společně s kyselinou sírovou tvoří dodnes základ moderní průmyslové chemie. Hydrazin se používá k výrobě herbicidů a pěnových plastů, ve směsi s oxidem dusičitým N2O4 slouží jako hypergolické (samozápalné) palivo v raketových motorech, jako raketové palivo se používá také monomethylhydrazin (MMH) CH3(NH)NH2, hydroxylamin se používá k výrobě kaprolaktamu (polymerací kaprolaktamu se vyrábí Nylon).

Složení atmosféry

Průměrné chemické složení suchého vzduchu v blízkosti zemského povrchu (v objemových procentech):

  1. dusík - 78,08
  2. kyslík - 20,945
  3. argon - 0,934
  4. oxid uhličitý - 0,0383
  5. neon - 0,001818
  6. helium - 5,24.10-4
  7. methan - 1,74.10-4
  8. krypton - 1,14.10-4
  9. vodík - 5,5.10-5
  10. oxid dusnatý - 3.10-5
  11. xenon - 9.10-6
  12. oxid dusičitý - 2.10-6
  13. ozon - 1.10-6
  14. jod - 1.10-6

Zdroje

uhlík ← dusík → kyslík