नाइट्रोजन के महत्वपूर्ण यौगिकों का पुनरावलोकन मार्गदर्शिका

नाइट्रोजन के प्रमुख यौगिकों का परिचय

नाइट्रोजन, एक समूह 15 तत्व है, जो -3 से +5 तक ऑक्सीकरण अवस्थाओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करता है, जिससे विविध रासायनिक गुणों वाले यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला बनती है। प्रमुख यौगिकों में अमोनिया, नाइट्रिक अम्ल और विभिन्न ऑक्साइड शामिल हैं, जो सभी औद्योगिक अनुप्रयोगों और जैविक प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण हैं।

अमोनिया (NH₃)

अमोनिया एक तीखी गंध वाली, रंगहीन गैस है, जिसका व्यापक रूप से उर्वरकों और रासायनिक संश्लेषण में उपयोग किया जाता है।

रासायनिक सूत्र और सामान्य नाम

• सूत्र: NH₃
• सामान्य नाम: अमोनिया

प्रयोगशाला तैयारी

अमोनिया को प्रयोगशाला में एक अमोनियम लवण को एक प्रबल क्षार के साथ गर्म करके तैयार किया जाता है। समीकरण: 2NH₄Cl(s) + Ca(OH)₂(s) → CaCl₂(s) + 2NH₃(g) + 2H₂O(l)

गुणधर्म और परीक्षा-संबंधित अभिक्रियाएँ

भौतिक गुणधर्म

• एक विशिष्ट तीखी गंध वाली रंगहीन गैस।
• हवा से हल्की।
• पानी में अत्यधिक घुलनशील, अमोनियम हाइड्रॉक्साइड विलयन बनाती है जो क्षारीय होता है।
• दबाव में आसानी से द्रवीकृत किया जा सकता है, रेफ्रिजरेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

रासायनिक गुणधर्म

1. क्षारीय प्रकृति: पानी में घुलने पर एक दुर्बल क्षार, अमोनियम हाइड्रॉक्साइड बनाता है। अम्लों के साथ अभिक्रिया करके अमोनियम लवण बनाता है।
   • NH₃(g) + H₂O(l) ⇌ NH₄OH(aq)
   • NH₄OH(aq) + HCl(aq) → NH₄Cl(aq) + H₂O(l)
   • 2NH₃(g) + H₂SO₄(aq) → (NH₄)₂SO₄(aq)
2. अपचायक: गर्म करने पर धातु ऑक्साइडों को धातुओं में अपचयित कर सकता है।
   • 2NH₃(g) + 3CuO(s) → 3Cu(s) + N₂(g) + 3H₂O(g)
3. हैलोजन के साथ अभिक्रिया:
   • अतिरिक्त अमोनिया के साथ, नाइट्रोजन गैस बनती है: 8NH₃(g) + 3Cl₂(g) → 6NH₄Cl(s) + N₂(g)
   • अतिरिक्त क्लोरीन के साथ, नाइट्रोजन ट्राइक्लोराइड बनता है (विस्फोटक): NH₃(g) + 3Cl₂(g) → NCl₃(l) + 3HCl(g)
4. एमीन (संकुल) का निर्माण: अमोनिया एक लिगैंड के रूप में कार्य करके संकुल यौगिक बनाता है, विशेषकर संक्रमण धातुओं के साथ।
   • CuSO₄(aq) + 4NH₄OH(aq) → [Cu(NH₃)₄]SO₄(aq) + 4H₂O(l) (गहरा नीला विलयन)

नाइट्रिक अम्ल (HNO₃)

नाइट्रिक अम्ल एक प्रबल खनिज अम्ल और एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक है।

रासायनिक सूत्र और सामान्य नाम

• सूत्र: HNO₃
• सामान्य नाम: नाइट्रिक अम्ल

प्रयोगशाला तैयारी

नाइट्रिक अम्ल को प्रयोगशाला में पोटेशियम नाइट्रेट (या सोडियम नाइट्रेट) को सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गर्म करके तैयार किया जाता है। समीकरण: NaNO₃(s) + H₂SO₄(conc.) → NaHSO₄(s) + HNO₃(g) (HNO₃ वाष्प को द्रवित नाइट्रिक अम्ल में संघनित किया जाता है।)

गुणधर्म और परीक्षा-संबंधित अभिक्रियाएँ

भौतिक गुणधर्म

• शुद्ध नाइट्रिक अम्ल एक रंगहीन द्रव है। वाणिज्यिक नाइट्रिक अम्ल अक्सर घुली हुई नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) के कारण पीला होता है।
• सधूम नाइट्रिक अम्ल NO₂ के लाल-भूरे रंग के धुएं उत्सर्जित करता है।
• अत्यधिक संक्षारक।

रासायनिक गुणधर्म

1. प्रबल अम्ल: पानी में पूरी तरह से वियोजित होता है।
   • HNO₃(aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + NO₃⁻(aq)
2. शक्तिशाली ऑक्सीकारक: इसकी ऑक्सीकारक क्रिया सांद्रता और तापमान पर निर्भर करती है।
   • धातुओं के साथ अभिक्रिया:
     • तनु HNO₃ (ठंडा) के साथ कॉपर: नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) बनाता है। 3Cu(s) + 8HNO₃(dil.) → 3Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
     • सांद्र HNO₃ (गर्म) के साथ कॉपर: नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) बनाता है। Cu(s) + 4HNO₃(conc.) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
     • अत्यधिक तनु HNO₃ के साथ जिंक: अमोनियम नाइट्रेट बनाता है। 4Zn(s) + 10HNO₃(very dil.) → 4Zn(NO₃)₂(aq) + NH₄NO₃(aq) + 3H₂O(l)
     • तनु HNO₃ के साथ जिंक: नाइट्रस ऑक्साइड (N₂O) बनाता है। 4Zn(s) + 10HNO₃(dil.) → 4Zn(NO₃)₂(aq) + N₂O(g) + 5H₂O(l)
     • सांद्र HNO₃ के साथ जिंक: नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) बनाता है। Zn(s) + 4HNO₃(conc.) → Zn(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
     • निष्क्रियता: लोहा, एल्यूमीनियम और क्रोमियम सांद्र नाइट्रिक अम्ल के साथ उपचारित होने पर निष्क्रिय हो जाते हैं (एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बनाते हैं), जिससे आगे की अभिक्रिया रुक जाती है।
   • अधातुओं के साथ अभिक्रिया: अधातुओं को उनके संबंधित ऑक्सीअम्लों में ऑक्सीकृत करता है।
     • कार्बन: C(s) + 4HNO₃(conc.) → CO₂(g) + 4NO₂(g) + 2H₂O(l)
     • सल्फर: S₈(s) + 48HNO₃(conc.) → 8H₂SO₄(aq) + 48NO₂(g) + 16H₂O(l)
     • फॉस्फोरस: P₄(s) + 20HNO₃(conc.) → 4H₃PO₄(aq) + 20NO₂(g) + 4H₂O(l)
3. एक्वा रेजिया: सांद्र HCl और सांद्र HNO₃ का 3:1 मिश्रण, जो सोना और प्लेटिनम जैसी उत्कृष्ट धातुओं को घोलने में सक्षम है।
   • Au(s) + 4HCl(aq) + HNO₃(aq) → H[AuCl₄](aq) + NO(g) + 2H₂O(l)

नाइट्रोजन के महत्वपूर्ण ऑक्साइड

नाइट्रोजन कई ऑक्साइड बनाता है, जो विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं। सबसे सामान्य और परीक्षा-संबंधित N₂O, NO और NO₂ हैं।

नाइट्रस ऑक्साइड (N₂O)

• सूत्र: N₂O
• N की ऑक्सीकरण अवस्था: +1
• तैयारी: अमोनियम नाइट्रेट को धीरे से गर्म करके। NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(l)
• गुणधर्म: रंगहीन, उदासीन गैस। “लाफिंग गैस” के नाम से जानी जाती है। ऑक्सीजन की तरह दहन का समर्थन करती है।

नाइट्रिक ऑक्साइड (NO)

• सूत्र: NO
• N की ऑक्सीकरण अवस्था: +2
• तैयारी: तनु नाइट्रिक अम्ल के साथ कॉपर की अभिक्रिया (जैसा कि ऊपर दिखाया गया है)। 3Cu(s) + 8HNO₃(dil.) → 3Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
• गुणधर्म: रंगहीन, उदासीन गैस। गैसीय अवस्था में अनुचुंबकीय। ऑक्सीजन के साथ तुरंत अभिक्रिया करके लाल-भूरे रंग का नाइट्रोजन डाइऑक्साइड बनाता है। 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)

नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂)

• सूत्र: NO₂
• N की ऑक्सीकरण अवस्था: +4
• तैयारी:
  • सांद्र नाइट्रिक अम्ल के साथ कॉपर की अभिक्रिया (जैसा कि ऊपर दिखाया गया है)। Cu(s) + 4HNO₃(conc.) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
  • भारी धातु नाइट्रेटों का अपघटन: 2Pb(NO₃)₂(s) → 2PbO(s) + 4NO₂(g) + O₂(g)
• गुणधर्म: लाल-भूरे रंग की, तीखी गंध वाली, जहरीली गैस। अम्लीय ऑक्साइड (पानी के साथ नाइट्रिक और नाइट्रस अम्लों का मिश्रण बनाता है)। रंगहीन डाइनाइट्रोजन टेट्रॉक्साइड (N₂O₄) के साथ संतुलन में मौजूद होता है। 2NO₂(g) (brown) ⇌ N₂O₄(g) (colourless) (संतुलन तापमान के साथ बदलता है।)

प्रमुख नाइट्रोजन यौगिकों के तुलनात्मक गुणधर्म

यौगिक	सूत्र	N की ऑक्सीकरण अवस्था	प्रकृति	प्रमुख तैयारी विधि	महत्वपूर्ण अभिक्रिया/गुणधर्म
अमोनिया	NH₃	-3	क्षारीय	हैबर प्रक्रिया: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)	अमोनियम लवण बनाता है; Cu²⁺ के साथ गहरा नीला विलयन बनाता है
नाइट्रिक अम्ल	HNO₃	+5	अम्लीय, ऑक्सीकारक	ओस्टवाल्ड प्रक्रिया (औद्योगिक): NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃	अधिकांश धातुओं और अधातुओं को ऑक्सीकृत करता है; एक्वा रेजिया बनाता है
नाइट्रस ऑक्साइड	N₂O	+1	उदासीन	NH₄NO₃ का तापीय अपघटन: NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O	”लाफिंग गैस”; दहन का समर्थन करती है (O₂ की तरह)
नाइट्रिक ऑक्साइड	NO	+2	उदासीन	तनु HNO₃ के साथ Cu की अभिक्रिया: 3Cu + 8HNO₃(dil) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O	O₂ के साथ अभिक्रिया करके भूरा NO₂ बनाता है; अनुचुंबकीय
नाइट्रोजन डाइऑक्साइड	NO₂	+4	अम्लीय	सांद्र HNO₃ के साथ Cu की अभिक्रिया: Cu + 4HNO₃(conc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O	लाल-भूरे रंग की गैस; रंगहीन N₂O₄ के साथ संतुलन में मौजूद होती है