51 ➢ الخواص الكيميائية للنيتروجين: ال يتفاعل النيتروجين مع العناصر األخرى إال فى وجود شرر كهربى عند ٥٥٠ ° ← لصعوبة كسر الرابطة الثالثية فى جزئ علل سلزيوس أو قوس كهربى عند ٣٠٠٠° N ≡ N النيتروجين * تفاعل النيتروجين مع * الهيدروجين األكسجين الفلزات كربيد الكالسيوم 1 -مع الهيدروجين : يتفاعل غاز النيتروجين مع الهيدروجين فى وجود شرر كهربى عند ٥٥٠ ̊ س مكوناً غاز النشادر 2NH3 شرر كهربى N2 + 3H2 → 2 -مع األكسجين: يتفاعل النيتروجين مع األكسجين فى وجود قوس كهربى عند ٣٠٠٠ ̊ س مكوناً أكسيد النيتريك عديم اللون الذى سرعان ما يتأكسد مكوناً ثانى أكسيد النيتروجين بنى محمر. 2NO قوس كهربى N2 + O2 → 2NO + O2 ⟶ 2NO2 550 ℃ 3000 ℃
52 3 -مع الفلزات: يتفاعل النيتروجين مع الفلزات مكوناً نيتريد الفلز الذى يذوب فى الماء مكوناً غاز النشادر Mg3N2 ∆ 3Mg + N2 → Mg3N2 + 6H2O ⟶ 3Mg(OH)2 + 2NH3 4 -مع كربيد الكالسيوم: يتفاعل N2 مع كربيد الكالسيوم فى وجود قوس كهربى مكوناً سياناميد الكالسيوم CaCN2 + C قوس كهربى CaC2 + N2 → * أشهر مركبات النيتروجين * النشادر "األمونيا" حمض النيتريك HNO3 NH3 3000 ℃ علل: * يستخدم سياناميد الكالسيوم كسماد زراعى. ألنه يذوب فى مياه الرى معطياً غاز الشادر CaCN2 + 3H2O ⟶ CaCO3 + 2NH3
53 - أوالً: غاز النشادر:- يحضر غاز النشادر فى المعمل بتفاعل محلول كلوريد أمونيوم مع الجير المطفأ 2)OH(Ca ثم إمرار الناتج على مادة مجففة مثل أكسيد الكالسيوم CaO CaCl2 + 2NH3 + 2H2O ∆ 2NH4Cl + Ca(OH)2 → كلوريد أمونيوم + جير مطفأ جير مطفأ غاز النشادر )أكسيد كالسيوم( جير حى للتجفيف
54 • تجربة النافورة: إلثبات أن النشادر َشِره الذوبان فى الماء ومحلوله قلوى التأثير على عباد الشمس. علل: * يمرر غاز النشادر قبل جمعه على الجير الحى. حيث يعمل الجير الحى على تجفيف النشادر من بخار الماء. * ال يستخدم حمض كبريتيك مركز فى تجفيف النشادر. ألنه يتفاعل مع غاز النشادر مكوناً كبريتات أمونيوم. * ال يجمع النشادر بإزاحة الماء ألسفل. ألن النشادر يذوب بشدة فى الماء مكوناً محلول قلوى من NH4OH NH3 + H2O ⟶ NH4OH دفع تيار هواء بالفم محلول هيدروكسيد األمونيوم قلوى التأثير )أزرق اللون( محلول مائى محمض به قطرات من صبغة عباد الشمس )أحمر اللون(
55 عند دفع تيار الهواء يندفع الماء المحمض ألعلى على هيئة نافورة ويتحول للون األزرق دليل على أن النشادر يذوب بشدة فى الماء مكوناً محلول قلوى التأثير فيزرق لون صبغة عباد الشمس. NH3 + H2O ⟶ NH4OH ❖ تحضير النشادر فى الصناعة: " طريقة هابر – بوش " وذلك بتفاعل النيتروجين مع غاز الهيدروجين فى وجود ضغط مرتفع وحرارة مرتفعة وعامل حفاز "حديد وموليبيدنيوم" 2NH3 / ℃ N2 + 3H2 → - يتم الكشف عن غاز النشادر بتعريضه لساق مبللة بحمض HCl مركز فتتكون سحب بيضاء من كلوريد أمونيوم. NH3 + HCl ⟶ NH4Cl األمونيا وصناعة األسمدة: يمتص النبات النيتروجين من التربة لتكوين البروتين وبمرور الزمن يقل المحتوى النيتروجينى للتربة لذا كان ال بد من تعويض التربة عن النيتروجين المفقود وذلك بإستخدام "األسمدة الصناعية" علل: * النشادر أنهيدريد قاعدة. ألنه يذوب فى الماء مكوناً محلول قلوى من NH4OH Fe . Mo
56 ⟸ المادة األساسية فى تحضير األسمدة هى "غاز النشادر" حيث تحضر األسمدة بتعادل النشادر مع الحمض المناسب. NH3 + HNO3 ⟶ NH4NO3 "األمونيوم نيترات" "كبريتات أمونيوم"أو"سلفات النشادر" 2SO4)NH4 ⟶ (H2SO4 + 2NH3 3NH3 + H3PO4 ⟶ (NH4)3PO4 األمونيوم فوسفات مالحظات على األسمدة : 1 -نيترات أمونيوم: به نسبة من النيتروجين حوالى ٣٥ %وكثرة إستخدامه يسبب حموضة التربة. 2 -كبريتات امونيوم: يعمل على زيادة حموضة التربة لذا يجب معادلة التربة التى يستخدم فيها هذا السماد من فترة ألخرى بمحلول قلوى 3 -فوسفات األمونيوم: سريع التأثير فى التربة يمدها بنوعين من العناصر هما النيتروجين والفوسفور. 4 -اليوريا: سماد عضوى يحتوى على ٤٦ %نيتروجين ويفضل إستخدامه فى علل المناطق الحارة ← حيث ينحل بالحرارة مكوناً غاز النشادر وثانى أكسيد الكربون. 5 -سماد المستقبل النيتروجينى: هو سائل األمونيا الالمائى به ٨٢ % نيتروجين يوضع فى التربة على عمق ١٢ سم
57 - ثانياً: حمض النيتريك HNO3 تحضير حمض النيتريك فى المعمل: يحضر حمض النيتريك فى المعمل من تفاعل نيترات البوتاسيوم مع حمض الكبريتيك المركز مع التسخين ألقل من 100 ̊ م K2SO4 + 2HNO3 ∆ 2KNO3 + H2SO4 → مالحظات هامة: 1 -علل: ال يتم التسخين ألكثر من 100 ̊ م عند تحضير حمض النيتريك ألن حمض النيتريك ينحل بالحرارة عند التسخين ألكثر من 100 ̊ م 2 -علل: ال يحتوى جهاز تحضير حمض النيتريك على سدادات من المطاط والفلين ألن حمض النيتريك ذو تأثير متلف على المواد العضوية. Conc
58 ➢الخواص الكيميائية لحمض النيتريك: 1 -ينحل بالحرارة عند التسخين ألكثر من 100 ̊م 4NO2 + 2H2O + O2 ∆ 4HNO3 → 2 -حمض النيتريك عامل مؤكسد قوى وذلك ألنه ينحل بالحرارة معطياً غاز األكسجين. 3 -مع الفلزات: أ. يتفاعل حمض النيتريك مع الفلزات التى تسبق الهيدروجين فى المتسلسلة الكهروكيميائية فيحل الفلز محل الهيدروجين وينتج نيترات الفلز والهيدروجين الذى يختزل الحمض إلى أكسيد نيتريك وماء. Fe(NO3)3 + 2H2O + NO ∆ Fe + 4HNO3 → مغ ن ُ ا ِس َّ ِى الن ْي َس ِل َجا ِه ل ف َ ُ ِق ول ⸫ لَه ُك الِعرا ملْ ُ تَى َو ْ ول تَأ ْن َكتَمتْا ب َعْنك يَوماً إِ مك فِى مال ء ⸫ ويَكتُ َسيْن ِط ُق َعن َك ِعل ُ ِى َو د ال َمبَان ُ ⸫ َمتا ْغنييك تَ ْشيي ُ د َه ّد َما ي ِال َج ْهل نَ ْف َس َك قَ ا ب إِذَ علل: * عدم تصاعد غاز الهيدروجين عند تفاعل الحديد مع حمض النيتريك رغم أن الحديد يحل محل الهيدروجين. ألن الهيدروجين يختزل بقية الحمض إلى ماء وأكسيد نيتريك dill
59 ب. مع الفلزات التى تلى الهيدروجين فى المتسلسلة مثل: النحاس ، يتم التفاعل على خطوتين حيث يعمل الحمض على أكسدة الفلز ثم يتحد الحمض مع أكسيد الفلز. 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO ↑ 3Cu + 8HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2 ↑ ∆ Cu + 4HNO3 → 4 -هناك بعض الفلزات مثل: "الحديد والكروم واأللومينيوم" ال تتأثر بحمض النيتريك المركز وذلك بسبب حدوث "ظاهرة الخمول" • "ظاهرة الخمول" : هى ظاهرة تكون طبقة من األكسيد فوق سطح الفلز تكون غير مسامية تمنع وصول الحمض للفلز مما يؤدى إلى توقف التفاعل. كيف تميز عملياً بين حمض نيتريك مخفف ، حمض نيتريك مركز. أ- بإستخدام النحاس. ب- بإستخدام الحديد. NO3" "الحلقة البنية" الكشف عن أنيون النيترات "- محلول الملح + محلول كبريتات حديد Ⅱ حديث التحضير + قطرات من H2SO4 مركز - نضيف قطرات من حمض كبريتيك مركز برفق على جدار األنبوبة فتنفصل حلقة بنية تزول بالرج أو التسخين Conc أكسيد نيتريك "عديم اللون" ثانى أكسيد نيتروجين "بنى محمر"
60 2NaNO3 + 6FeSO4 + 4H2SO4 ⟶ Na2SO4 + 3Fe2(SO4)3 + 4H2O + 2NO FeSO4 + NO ⟶ FeSO4 . NO البنية الحلقة مركب التمييز بين أيون "النيتريت والنيترات":- بإضافة محلول برمنجنات البوتاسيوم المحمضة بحمض كبريتيك مركز إلى محلول كل منهما. أ- مع النيتريت: يزول لون محلول البرمنجنات لتكون مركبات عديمة اللون 5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 ⟶ 5NaNO3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O ب- مع النيترات: ال يحدث تفاعل فيظل لون البرمنجنات بنفسجى كيف تميز عملياً بين ملحى: نيتريت صوديوم ، نيترات صوديوم علل: * تستخدم كبريتات حديد Ⅱ حديثة التحضير فى تجربة الحلقة البنية. ألن كبريتات حديد Ⅱ سرعان ما تتأكسد مكونة كبريتات حديد Ⅲ
61 األهمية األقتصادية لعناصر 5A : 1 -غاز النيتروجين: أ.صناعة غاز النشادر ب. صناعة األسمدة النيتروجينية ء جـ.مل ← ألنه يقلل من احتماالت إنفجار اإلطارات ألنه ال يتأثر علل إطارات السيارات بالحرارة كما أن معدل تسربه أقل من معدل تسرب الهواء. ء أكياس البطاطس الشيبس د. مل ← وذلك للحفاظ على قرمشة الرقائق علل هـ. يستخدم النيتروجين المسال فى حفظ الخاليا الحية وعالج بعض األورام الحميدة "الثآليل" 2 -الفوسفور: أ.عمل األسمدة الفوسفاتية ب . عمل أعواد الثقاب اآلمنة جـ. األلعاب النارية د. سبيكة برونز الفوسفور: التى تتكون من [ نحاس + قصدير + فوسفور ] والتى تستخدم فى عمل مراوح دفع السفن 3 -الزرنيخ: أ. مادة حافظة لألخشاب وذلك لتأثيره السام على الحشرات والبكتيريا ب.يدخل ثالث أكسيد الزرنيخ فى عالج سرطان الدم "اللوكيميا" علل: * صعوبة تداول الزرنيخ ومركباته ألنه عنصر شديد السمية
62 4 -األنتيمون: أ. عمل سبيكة "األنتيمون – رصاص" التى تستخدم بدالً من الرصاص فى بطارية السيارة وذلك ألنها أكثر صالبة من الرصاص وحده. ب. يستخدم فى تكنولوجيا أشباه الموصالت مثل أجهزة الكشف عن اآلشعة تحت الحمراء ألنه شبه موصل للكهرباء 5 -البزموت: أ. يستخدم مع الرصاص والكادميوم والقصدير فى عمل سبائك ذات درجة إنصهار منخفضة ← لذا تستخدم فى عمل الفيوزات مع تمنياتى بالتوفيق ُ ع بَيتاً ال ِع َما َد له ُ م يَرفَ ُ الِعل م بَي َت الِعِز وال َّشر ِف ِهدُ ُل يَ .. وال َجه