Dusík

Dusík je za normální teploty plyn bez barvy a zápachu. Má dva stabilní izotopy – 14N a 15N a jeden umělý – 13N – který se samovolně přeměnuje na 13C pomocí záchytu elektronu. Oba stabilní izotopy jsou důležité v NMR spektroskopii. Dusík je velmi nereaktivní plyn, čehož se využívá např. při práci s látkami citlivými na kyslík a vzdušnou vlhkost. Za laboratorní teploty reaguje pouze s lithiem[2] a plutoniem.[3]

Vlastnosti dusíku
Atomové číslo 7 Počet stabilních izotopů 2
Atomová hmotnost 14,0067 Elektronová konfigurace [He] 2s2 2p3
Teplota tání [°C] -210,01 Teplota varu [°C] -195,80
Elektronegativita 3,1 Hustota [kg.m-3] 1,2506

Amoniak nebo azan (NH3) je jednou z průmyslově nejdůležitějších sloučenin dusíku. Za normálních podmínek je to bezbarvý plyn s charakteristickým, intenzivním zápachem, je silně  toxický. V čistém stavu se musí skladovat podchlazený nebo v tlakových nádobách, vzhledem k jeho teplotě varu (-33,3 °C) je možné ho skladovat i ve skleněných ampulích s ventilem. Běžně dostupný amoniak je vodný roztok amoniaku, jeho maximální koncentrace se pohybuje kolem 31 %.

Průmyslově se vyrábí Haber-Boschovým procesem, vyvinutým v první polovině dvacátého století. Tato výroba je energeticky náročná a amoniak se vyrábí v obrovských množstvích (198 miliónů tun v roce 2012),[6] důsledkem toho je, že výroba amoniaku spotřebuje asi jedno procento energie vyrobené člověkem. Tímto procesem se amoniak vyrábí z prvků, vodík a dusík spolu reagují za tlaku 15-25 MPa a teplotě 400-500 °C. Směs plynů prochází přes  katalyzátor a dochází ke vzniku amoniaku, účinnost procesu je jen kolem 15 %, ale průmyslové reaktory mají mnoho pater a nezreagovaný plyn se regeneruje, tím se dosahuje účinnosti až 97 %.

N2 + 3 H2 → 2 NH3

Známe nejméně sedm binárních sloučenin dusíku s kyslíkem:

  1. Oxid dusný – N2O
  2. Oxid dusnatý – NO
  3. Oxid dusitý – N2O3 ≡ NO.NO2
  4. Oxid dusičitý – NO2
  5. Oxid dusičný – N2O5
  6. Nitrosylazid – N4O
  7. Trinitramid – N4O6 ≡ N(NO2)3

14N NMR

Jádro 14N je kvadrupól, tzn. že signály jsou rozšířené. To značně ztěžuje měření, zvláště u nesymetrických molekul, výhodou je ale vysoké zastoupení tohoto izotopu v přírodě.

Spin 1
Zastoupení v přírodě 99,63 %
Jaderný magnetický moment +0,4037610
Rozsah chemických posunů 0 až 900 ppm
Relativní citlivost k 1H 1,01×10-3
Relativní citlivost k 13C 5,74

Jádro 14N může způsobit rozšíření signálů jader v jeho okolí, tomu lze předejít dekaplováním během měření.[7]

15N NMR

15N NMR poskytuje podstatně užší linie, ale pokud nemáme obohacené vzorky, tak je nutné měřit pomocí technik INEPT nebo HSQC, příp. HMBC. Kvůli minimálnímu zastoupení izotopu v přírodním dusíku je citlivost velice nízká.

Spin 1/2
Zastoupení v přírodě 0,368 %
Jaderný magnetický moment -0,2831888
Rozsah chemických posunů -300 až 900 ppm
Relativní citlivost k 1H 3,85×10-6
Relativní citlivost k 13C 0,0219

Odkazy

  1. Dusík na české wikipedii
  2. Dusík na anglické wikipedii
  3. Surface and Corrosion Chemistry of Plutonium
  4. Nitrogen NMR
  5. 15N NMR Spectroscopy in Structural Analysis: An Update (2001 – 2005)
  6. Market Study Ammonia
  7. Improved 1H Resolution with 14N Decoupling

Navigace

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Leave a Reply