முக்கிய நைட்ரஜன் சேர்மங்கள் திருத்த வழிகாட்டி

நைட்ரஜனின் முக்கிய சேர்மங்களின் அறிமுகம்

நைட்ரஜன், குழு 15 தனிமமான இது, -3 முதல் +5 வரையிலான பரந்த அளவிலான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகிறது, இது பல்வேறு இரசாயனப் பண்புகளைக் கொண்ட பல்வேறு சேர்மங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. அம்மோனியா, நைட்ரிக் அமிலம் மற்றும் பல்வேறு ஆக்சைடுகள் ஆகியவை முக்கிய சேர்மங்களாகும், இவை அனைத்தும் தொழில்துறை பயன்பாடுகள் மற்றும் உயிரியல் அமைப்புகளுக்கு முக்கியமானவை.

அம்மோனியா (NH₃)

அம்மோனியா ஒரு காரமான, நிறமற்ற வாயு ஆகும், இது உரங்கள் மற்றும் இரசாயனத் தொகுப்பில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இரசாயன வாய்பாடு & பொதுப் பெயர்

• வாய்பாடு: NH₃
• பொதுப் பெயர்: அம்மோனியா

ஆய்வகத் தயாரிப்பு

அம்மோனியா ஒரு அமோனியம் உப்பை ஒரு வலிமையான காரத்துடன் சூடாக்குவதன் மூலம் ஆய்வகத்தில் தயாரிக்கப்படுகிறது. சமன்பாடு: 2NH₄Cl(s) + Ca(OH)₂(s) → CaCl₂(s) + 2NH₃(g) + 2H₂O(l)

பண்புகள் மற்றும் தேர்வு தொடர்பான வினைகள்

இயற்பியல் பண்புகள்

• தனித்துவமான காரமான வாசனை கொண்ட நிறமற்ற வாயு.
• காற்றை விட இலகுவானது.
• நீரில் அதிக அளவில் கரையும், காரத்தன்மை கொண்ட அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலை உருவாக்குகிறது.
• அழுத்தத்தின் கீழ் எளிதில் திரவமாக்கக்கூடியது, குளிர்விப்பானாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வேதியியல் பண்புகள்

1. காரத்தன்மை: நீரில் கரைந்து ஒரு வலிமை குறைந்த காரமான அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்குகிறது. அமிலங்களுடன் வினைபுரிந்து அம்மோனியம் உப்புகளை உருவாக்குகிறது.
   • NH₃(g) + H₂O(l) ⇌ NH₄OH(aq)
   • NH₄OH(aq) + HCl(aq) → NH₄Cl(aq) + H₂O(l)
   • 2NH₃(g) + H₂SO₄(aq) → (NH₄)₂SO₄(aq)
2. ஒடுக்கும் காரணி: சூடாக்கும்போது உலோக ஆக்சைடுகளை உலோகங்களாக ஒடுக்க முடியும்.
   • 2NH₃(g) + 3CuO(s) → 3Cu(s) + N₂(g) + 3H₂O(g)
3. ஹாலஜன்களுடனான வினை:
   • அதிகப்படியான அம்மோனியாவுடன், நைட்ரஜன் வாயு உருவாகிறது: 8NH₃(g) + 3Cl₂(g) → 6NH₄Cl(s) + N₂(g)
   • அதிகப்படியான குளோரினுடன், நைட்ரஜன் ட்ரைகுளோரைடு உருவாகிறது (வெடிக்கும் தன்மை கொண்டது): NH₃(g) + 3Cl₂(g) → NCl₃(l) + 3HCl(g)
4. அம்மீன்கள் (அணைவுச் சேர்மங்கள்) உருவாக்கம்: அம்மோனியா ஒரு ஈனியாக செயல்பட்டு அணைவுச் சேர்மங்களை, குறிப்பாக இடைநிலை உலோகங்களுடன் உருவாக்குகிறது.
   • CuSO₄(aq) + 4NH₄OH(aq) → [Cu(NH₃)₄]SO₄(aq) + 4H₂O(l) (அடர்த்தியான நீல நிறக் கரைசல்)

நைட்ரிக் அமிலம் (HNO₃)

நைட்ரிக் அமிலம் ஒரு வலிமையான கனிம அமிலம் மற்றும் சக்திவாய்ந்த ஆக்சிஜனேற்ற காரணி ஆகும்.

இரசாயன வாய்பாடு & பொதுப் பெயர்

• வாய்பாடு: HNO₃
• பொதுப் பெயர்: நைட்ரிக் அமிலம்

ஆய்வகத் தயாரிப்பு

நைட்ரிக் அமிலம், பொட்டாசியம் நைட்ரேட்டை (அல்லது சோடியம் நைட்ரேட்டை) அடர் சல்ஃபூரிக் அமிலத்துடன் சூடாக்குவதன் மூலம் ஆய்வகத்தில் தயாரிக்கப்படுகிறது. சமன்பாடு: NaNO₃(s) + H₂SO₄(conc.) → NaHSO₄(s) + HNO₃(g) (HNO₃ ஆவி திரவ நைட்ரிக் அமிலமாக ஒடுக்கப்படுகிறது.)

பண்புகள் மற்றும் தேர்வு தொடர்பான வினைகள்

இயற்பியல் பண்புகள்

• தூய நைட்ரிக் அமிலம் ஒரு நிறமற்ற திரவம். வணிக நைட்ரிக் அமிலம் கரைந்த நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு (NO₂) காரணமாக பெரும்பாலும் மஞ்சள் நிறமாக இருக்கும்.
• ஃபியூமிங் நைட்ரிக் அமிலம் NO₂ இன் சிவப்பு-பழுப்பு நிறப் புகைகளை வெளியிடுகிறது.
• மிகவும் அரிக்கும் தன்மை கொண்டது.

வேதியியல் பண்புகள்

1. வலிமையான அமிலம்: நீரில் முழுமையாகப் பிரிகையடைகிறது.
   • HNO₃(aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + NO₃⁻(aq)
2. சக்திவாய்ந்த ஆக்சிஜனேற்ற காரணி: இதன் ஆக்சிஜனேற்றச் செயல்பாடு செறிவு மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது.
   • உலோகங்களுடனான வினை:
     • நீர்த்த HNO₃ (குளிர்) உடன் தாமிரம்: நைட்ரிக் ஆக்சைடை (NO) உருவாக்குகிறது. 3Cu(s) + 8HNO₃(dil.) → 3Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
     • அடர் HNO₃ (சூடான) உடன் தாமிரம்: நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடை (NO₂) உருவாக்குகிறது. Cu(s) + 4HNO₃(conc.) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
     • மிகவும் நீர்த்த HNO₃ உடன் துத்தநாகம்: அம்மோனியம் நைட்ரேட்டை உருவாக்குகிறது. 4Zn(s) + 10HNO₃(very dil.) → 4Zn(NO₃)₂(aq) + NH₄NO₃(aq) + 3H₂O(l)
     • நீர்த்த HNO₃ உடன் துத்தநாகம்: நைட்ரஸ் ஆக்சைடை (N₂O) உருவாக்குகிறது. 4Zn(s) + 10HNO₃(dil.) → 4Zn(NO₃)₂(aq) + N₂O(g) + 5H₂O(l)
     • அடர் HNO₃ உடன் துத்தநாகம்: நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடை (NO₂) உருவாக்குகிறது. Zn(s) + 4HNO₃(conc.) → Zn(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
     • செயலற்ற நிலை: இரும்பு, அலுமினியம் மற்றும் குரோமியம் ஆகியவை அடர் நைட்ரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரியும் போது செயலற்ற நிலையை அடைகின்றன (பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்குகின்றன), இது மேலும் வினையைத் தடுக்கிறது.
   • அலோகங்களுடனான வினை: அலோகங்களை அவற்றின் ஆக்சி அமிலங்களாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது.
     • கார்பன்: C(s) + 4HNO₃(conc.) → CO₂(g) + 4NO₂(g) + 2H₂O(l)
     • சல்பர்: S₈(s) + 48HNO₃(conc.) → 8H₂SO₄(aq) + 48NO₂(g) + 16H₂O(l)
     • பாஸ்பரஸ்: P₄(s) + 20HNO₃(conc.) → 4H₃PO₄(aq) + 20NO₂(g) + 4H₂O(l)
3. ராஜ திராவகம் (Aqua Regia): அடர் HCl மற்றும் அடர் HNO₃ ஆகியவற்றின் 3:1 கலவை, தங்கம் மற்றும் பிளாட்டினம் போன்ற உன்னத உலோகங்களைக் கரைக்கும் திறன் கொண்டது.
   • Au(s) + 4HCl(aq) + HNO₃(aq) → H[AuCl₄](aq) + NO(g) + 2H₂O(l)

நைட்ரஜனின் முக்கிய ஆக்சைடுகள்

நைட்ரஜன் பல ஆக்சைடுகளை உருவாக்குகிறது, அவை பல்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன. மிகவும் பொதுவான மற்றும் தேர்வு தொடர்பான ஆக்சைடுகள் N₂O, NO மற்றும் NO₂ ஆகும்.

நைட்ரஸ் ஆக்சைடு (N₂O)

• வாய்பாடு: N₂O
• N இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +1
• தயாரிப்பு: அம்மோனியம் நைட்ரேட்டை மெதுவாக சூடாக்குவதன் மூலம்.
  • NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(l)
• பண்புகள்: நிறமற்ற, நடுநிலை வாயு. “சிரிப்பு வாயு” என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஆக்ஸிஜன் போலவே எரிதலுக்கு துணைபுரிகிறது.

நைட்ரிக் ஆக்சைடு (NO)

• வாய்பாடு: NO
• N இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +2
• தயாரிப்பு: நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலத்துடன் தாமிரத்தின் வினை (மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது).
  • 3Cu(s) + 8HNO₃(dil.) → 3Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
• பண்புகள்: நிறமற்ற, நடுநிலை வாயு. வாயு நிலையில் காந்தத்தன்மை கொண்டது (paramagnetic). ஆக்ஸிஜனுடன் உடனடியாக வினைபுரிந்து சிவப்பு-பழுப்பு நிற நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.
  • 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)

நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு (NO₂)

• வாய்பாடு: NO₂
• N இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +4
• தயாரிப்பு:
  • அடர் நைட்ரிக் அமிலத்துடன் தாமிரத்தின் வினை (மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது). Cu(s) + 4HNO₃(conc.) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
  • கன உலோக நைட்ரேட்டுகளின் சிதைவு: 2Pb(NO₃)₂(s) → 2PbO(s) + 4NO₂(g) + O₂(g)
• பண்புகள்: சிவப்பு-பழுப்பு நிற, காரமான, நச்சு வாயு. அமில ஆக்சைடு (நீருடன் நைட்ரிக் மற்றும் நைட்ரஸ் அமிலங்களின் கலவையை உருவாக்குகிறது). நிறமற்ற டைநைட்ரஜன் டெட்ராக்சைடு (N₂O₄) உடன் சமநிலையில் உள்ளது.
  • 2NO₂(g) (பழுப்பு) ⇌ N₂O₄(g) (நிறமற்ற) (சமநிலை வெப்பநிலையுடன் மாறுகிறது.)

முக்கிய நைட்ரஜன் சேர்மங்களின் ஒப்பீட்டுப் பண்புகள்

சேர்மம்	வாய்பாடு	N இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை	தன்மை	முக்கிய தயாரிப்பு முறை	முக்கியமான வினை/பண்பு
அம்மோனியா	NH₃	-3	காரத்தன்மை	ஹேபர் முறை: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)	அம்மோனியம் உப்புகளை உருவாக்குகிறது; Cu²⁺ உடன் அடர் நீலக் கரைசலை உருவாக்குகிறது
நைட்ரிக் அமிலம்	HNO₃	+5	அமிலத்தன்மை, ஆக்சிஜனேற்ற	ஆஸ்ட்வால்ட் முறை (தொழில்துறை): NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃	பெரும்பாலான உலோகங்கள் மற்றும் அலோகங்களை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது; ராஜ திராவகத்தை உருவாக்குகிறது
நைட்ரஸ் ஆக்சைடு	N₂O	+1	நடுநிலை	NH₄NO₃ இன் வெப்பச் சிதைவு: NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O	”சிரிப்பு வாயு”; எரிதலுக்கு துணைபுரிகிறது (O₂ போல)
நைட்ரிக் ஆக்சைடு	NO	+2	நடுநிலை	நீர்த்த HNO₃ உடன் Cu இன் வினை: 3Cu + 8HNO₃(dil) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O	O₂ உடன் வினைபுரிந்து பழுப்பு நிற NO₂ ஐ உருவாக்குகிறது; காந்தத்தன்மை கொண்டது
நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு	NO₂	+4	அமிலத்தன்மை	அடர் HNO₃ உடன் Cu இன் வினை: Cu + 4HNO₃(conc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O	சிவப்பு-பழுப்பு நிற வாயு; நிறமற்ற N₂O₄ உடன் சமநிலையில் உள்ளது