Lämmastik

11. klass > Keemia > 3. Mittemetallid

Üldine

Lämmastik on õhu peamine koostisosa (lämmastiku on õhus ruumalaliselt 78%). Lämmastik on normaaltingimustel inertne, värvusetu gaas sulamistemperatuuriga -196 oC.  Kuna lämmastik on inertne gaas ning vedelal kujul on ta -196 oC juures, siis kasutatakse vedelat lämmastiku külmutusainena nii toiduainetööstuses, meditsiinis, kaevetöödel ja muudes kohtades, kus on vaja kiiret külmutamist.

Vedelat lämmastikku kasutatakse külmutamiseks

Vedelat lämmastikku kasutatakse külmutamiseks

Lämmastikku saadakse peamiselt õhust. Lisaks külmutamisele kasutatakse lämmastikku ka ammoniaagi (NH3) tootmiseks. Protsessi, millega ammoniaaki tööstuses peamiselt toodetakse nimetatakse Haber-Boschi meetodiks.

N2 + 3H2 = 2NH3

 

Keemilised omadused

Toatemperatuuril on lämmastik inertne gaas, kuid kõrgematel temperatuuridel võib lämmastik reageerida nii vesiniku kui hapnikuga. Kusjuures hapnikuga reageerides käitub ta redutseerijana ning vesinikuga reageerides oksüdeerijana.

N2 + O2 = 2NO

N2 + 3H2 = 2NH3

Hapnikuga reageerides tekkib lämmastikoksiid on ainuke oksiid, mida on võimalik vahetult lämmastikuga reageerides saada. Teisi lämmastiku oksiide saadakse kaudsel teel.

Lämmastik reageerib kõrgetel temperatuuridel ka aktiivsete metallidega, moodustades nitriile – lämmastiku ühendid, kus lämmastiku o.a on -3 (N-3).

3Mg + N2 = Mg3N2

Ühendid

Ammoniaak (NH3) on üks tähtsamaid lämmastiku ühendeid, mida tööstuses saadakse vesiniku ja hapniku vahelisel reaktsioonil. Ammoniaak on terava lõhnaga vees väga hästi lahustuv gaas. Ammoniaagi vesilahust nimetatakse ammoniaakhüdraadiks ning tema 5% vesilahus on nuuskpiiritus. Ammoniaak leiab peamiselt kasutust lämmastikhappe, mineraalväetiste ja lõhkeainete tootmisel.

Lämmastikhape (HNO3) on teine lämmastiku tähtis ühend. Lämmastikhape on tugev oksüdeerija, mis kontsentreeritud kujul valguse käes laguneb, eraldub mürgine lämmastikdioksiid. Lämmastikhape on üks tugevamaid oksüdeerijaid ning suudab reageerida pea kõikide metallidega (v.a Au, Pt ja Pd). Kontsentreeritud lämmastikhappe ja soolhappe segu vahekorras 1:3 nimetatakse kuningveeks, mis suudab reageerida isegi kulla ja plaatinaga.  Lämmastikhappe tootmine põhineb ammoniaagil, mis oksüdeeritakse lämmastikdioksiidiks. Lämmastikdioksiidi juhtimisel vette hapniku juuresolekul saadaksegi lämmastikhape.

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3

Lämmastikdioksiid (N2O) ehk naerugaas on mittemürgine, kergelt magusa lõhnaga värvusetu gaas. Vanasti kasutati seda meditsiinis narkoosiainena, kuna tal on nõrk anesteetiline toime. Samuti leiab N2O kasutust kütuselisandina, näiteks kiirendusautodel, kuna 300 oC juures kuumutades laguneb ta hapnikuks ja lämmastikuks.

2N2O = 2N2 + O2

Lämmastikdioksiid (NO2) on pruuni värvusega mürgine gaas. Lämmastikdioksiid tekib tööstustes, kus kasutatakse lämmastikhapet (näiteks metallitööstus).

Lämmastikdioksiid on pruunikas gaas, mis rõhu all dimeriseerub ning tekib värvitu N2O4

Lämmastikdioksiid on pruunikas gaas, mis rõhu all dimeriseerub ning tekib värvitu N2O4

Ammoniumvesinikkarbonaat ((NH4)HCO3) ja amooniumkarbonaat ((NH4)2CO3) leiavad kasutust kergitusainena toiduainetööstuses. Ammoniumkarbonaati tuntakse ka kui põdrasarvesoola.

Ammoniumnitraat (NH4NO3) leiab kasutust lämmastikväetisena. Samuti kasutatakse teda lõhkeainete valmistamisel, kuna tugeval kuumutades ta laguneb hapnikuks, lämmastikuks ja veeks – reaktsioon toimub plahvatusega.

Naatriumnitraat (NaNO3) ehk tšiili salpeeter ning kaaliumnitraat (KNO3) ehk india salpeeter on kõige levinumad looduslikud lämmastiku ühendid. Kuumutamisel need ühendid lagunevad eraldades hapniku. Sellel reaktsioonil põhineb ka laboratoorne hapniku saamine.

 

Näita lisainfot
Lisainfo:
Peida lisainfo