Nitrogen   질소

(2023-07-21)

암모니아, 질산, 질소 순환


1. 질소 (N, Nitrogen, 窒素)원자번호 : 7
  ㅇ 주기율표 : 15 족 (5A 족) 2 주기전자배치 :	[He] 2s22p3원자량 : 14.00643, 14.00728 g/mol밀도   : 1.251 g/L (0℃)
  ㅇ 전기음성도 : 3.04
  ㅇ 녹는점 : -210 ℃ 
  ㅇ 끓는점 : -195.79 ℃
  ㅇ 발견 : 1772년 다니엘 러더퍼드


2. 질소의 물성비금속
  ㅇ 무색,무미,무취,투명
  ㅇ 상온에서, 기체공기(대기)의 약 78%
  ㅇ 생명의 필수 원소
  ㅇ 일상 온도,압력에서, N2 기체로 존재
     - 질소 원자 1개 보다, 질소 기체 분자(N2)로 존재함이 에너지적으로 더 안정
  ㅇ 비활성, 반응성 낮음
     - N2 분자는, 강한 삼중 결합(941 kJ/mol, :N≡N:)으로, 반응성이 매우 약함


3. 질소의 용도 및 제조

  ㅇ 질소의 용도
     - 액체 질소는 식품 보관, 냉매 등으로 활용
        . 질소의 끓는점이 –196℃로 매우 낮으므로, 액체 질소는 냉각제로 이용됨
     - 기체 질소는, 비활성, 반응성이 낮으므로,
        . 모피,식품 등과 함께 밀폐시켜 장기 보관
        . 산소,과의 반응 억제용
     - 비료 생산
        . (비료의 3요소 : 질소, , 포타슘)
     - 폭약, 에어백 등

  ㅇ 질소의 제조
     - 공기를 가압,냉각시키고(공기 액화), 끓는점 차이를 이용하여, 질소,산소 등으로 분리


3. 질소의 무기 화합물

  ㅇ 암모니아 (NH3, Ammonia) : 질소 수소화물
     - 화학적 특징
        . 분자식 : NH3 (
[#\overset{..}{N}H_3 #]
) . 구조식 : . 모양 : 삼각뿔 구조 .. 질소 원자 주변에, 1개의 고립전자쌍과 3개의 극성인 N-H 결합들을 갖음 . 끓는점 : 약 -33 ℃ (실온에서 기체) - 용도 . 수소,질소를 반응/합성시켜, 암모니아(NH3)를 만들고, 이로부터 비료를 생산함 . 식물체에 대한 질소 공급원 (단백질 생성에 필요) . 폭탄의 원료, 플라스틱, 의약품 제조 등 - 제조 : 하버 보슈 법 (Haber-Bosch Process) (Fritz Harber, 1868~1934, 독일 화학자) . N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g) - 특징 . 독성이 있고, 무색이며, 자극성 냄새를 갖음 . 냉각에 의해 액화가 됨 . 약 염기 ㅇ 무기 질소 화합물(암모니아, 아세트산 등)은, - 단백질,아미노산유기물의 구성 성분이 됨 ㅇ 이산화 질소 (NO2) (아질산 가스, 과산화질소) - 대표적인 질소 산화물로, 자극적인 냄새가 있는 유해한 가스 - 공장,자동차 등에서 연소시 배출하는 대기 오염 물질 - 적갈색 기체 4. 질화물 (Nitride) ㅇ 종류 - 이온결합질화물 . MI3N형 (MILi, Na, Cu 등), M3N2형 (MMg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd 등) - 공유결합질화물 : NH3, N2N4, NCl3, S4N4 등 ㅇ 질산 (Nitric Acid, HNO3) - 무색의 발연성 액체 - 대표적인 강산 - 산화력과 부식성이 매우 강한 물질 (구리도 녹임) - 질산을 만드는 공정 : Ostwald 공정 등 ㅇ 질산 암모늄 (Ammonium Nitrate, NH4NO3) - 질산()과 암모니아(염기)가 반응(중화)하여 생성되는 - 용도 : 비료,폭약,냉각제,효모 배양의 양분,인쇄 등 5. [참고사항] ㅇ 질소의 유기 화합물 - 니트로글리세린 . 폭약의 원료, 심장 동맥 확장을 위한 협심증 약 등으로 쓰임 ㅇ 질소 고정 (Nitrogen Fixation) - 대기 중 질소 기체(N2)를, 생명체가 생리,화학적으로 이용할 수 있도록, 암모니아(NH3) 등 질소를 함유하는 질소 화합물로 바꾸는 과정 ㅇ 질소 순환 (Nitrogen Cycle) - 생태계에서, 질소가 생물체가 행하는 질소 대사에 의해, 생물계와 비생물계 간을 순환하는 것 - 이때, 질소 고정이 커다란 역할을 수행 함

화학원소 종별
   1. 수소 (H)   2. 헬륨 (He)   3. 리튬 (Li)   4. 탄소 (C)   5. 질소 (N)   6. 산소 (O)   7. 나트륨 (Na)   8. 마그네슘 (Mg)   9. 알루미늄 (Al)   10. 규소 (Si)   11. 인 (P)   12. 황 (S)   13. 칼슘 (Ca)   14. 철 (Fe)   15. 니켈 (Ni)   16. 구리 (Cu)   17. 세슘 (Cs)   18. 텅스텐 (W)   19. 할로젠(Halogen) 류   20. 기타 화학원소들  


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