חנקן הוא יסוד כימי ידוע, שמסומן באות N. יסוד זה, אולי, הוא הבסיס של הכימיה האנאורגנית, מתחילים ללמוד אותו בהרחבה בכיתה ח'. במאמר זה נשקול יסוד כימי זה, כמו גם את תכונותיו וסוגיו.
היסטוריה של גילוי יסוד כימי
חנקן הוא יסוד שהוצג לראשונה על ידי הכימאי הצרפתי המפורסם אנטואן לבואזיה. אבל מדענים רבים נלחמים על התואר מגלה החנקן, ביניהם הנרי קוונדיש, קארל שייל, דניאל רתרפורד.
הנרי קוונדיש כתוצאה מהניסוי היה הראשון שבידד יסוד כימי, אך לא הבין שקיבל חומר פשוט. הוא דיווח על הניסיון שלו לג'וזף פריסטלי, שגם עשה מספר מחקרים. כנראה, פריסטלי גם הצליח לבודד את האלמנט הזה, אבל המדען לא הצליח להבין מה בדיוק הוא קיבל, ולכן הוא לא ראוי לתואר המגלה. קארל שילה עשה את אותו מחקר באותו זמן, אך לא הגיע למסקנה הנכונה.
באותה שנה, דניאל רתרפורד הצליח לא רק להשיג חנקן, אלא גםלתאר אותו, לפרסם עבודת גמר ולציין את התכונות הכימיות הבסיסיות של היסוד. אבל אפילו רתרפורד לא הבין עד הסוף מה הוא קיבל. אולם הוא זה שנחשב למגלה, כי הוא היה הקרוב ביותר לפתרון.
מקור השם חנקן
מיוונית "חנקן" מתורגם כ"חסר חיים". לבואזיה הוא שעבד על כללי המינוח והחליט לקרוא לאלמנט כך. במאה ה-18, כל מה שהיה ידוע על יסוד זה הוא שהוא לא תמך בתגובות בעירה או נשימה. לכן, שם זה התקבל.
בלטינית, חנקן נקרא "ניטרוגניום", שפירושו בתרגום "לידת מלפטר". מהשפה הלטינית הופיע הכינוי של חנקן - האות N. אבל השם עצמו לא השתרש במדינות רבות.
שפע אלמנטים
חנקן הוא אולי אחד היסודות הנפוצים ביותר על הפלנטה שלנו, הוא נמצא במקום הרביעי בשפע. היסוד נמצא גם באטמוספירה הסולארית, על כוכבי הלכת אורנוס ונפטון. האטמוספרות של טיטאן, פלוטו וטריטון מורכבות מחנקן. בנוסף, האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת מ-78-79 אחוז מהיסוד הכימי הזה.
לחנקן תפקיד ביולוגי חשוב, מכיוון שהוא הכרחי לקיומם של צמחים ובעלי חיים. אפילו גוף האדם מכיל 2 עד 3 אחוז מהיסוד הכימי הזה. חלק מכלורופיל, חומצות אמינו, חלבונים, חומצות גרעין.
נוזלחנקן
חנקן נוזלי הוא נוזל שקוף חסר צבע, הוא אחד ממצבי הצבירה של חומר כימי. חנקן נוזלי נמצא בשימוש נרחב בתעשייה, בבנייה וברפואה. הוא משמש בהקפאה של חומרים אורגניים, ציוד קירור וברפואה להסרת יבלות (רפואה אסתטית).
חנקן נוזלי אינו רעיל ואינו נפיץ.
חנקן מולקולרי
חנקן מולקולרי הוא יסוד הכלול באטמוספירה של הפלנטה שלנו ומהווה חלק גדול ממנה. הנוסחה לחנקן מולקולרי היא N2. חנקן כזה מגיב עם יסודות או חומרים כימיים אחרים רק בטמפרטורות גבוהות מאוד.
נכסים פיזיים
בתנאים רגילים, היסוד הכימי חנקן הוא גז חסר ריח, חסר צבע וכמעט בלתי מסיס במים. חנקן נוזלי בעקביות שלו דומה למים, הוא גם שקוף וחסר צבע. לחנקן יש מצב צבירה נוסף, בטמפרטורות מתחת ל-210 מעלות הוא הופך למוצק, יוצר הרבה גבישים גדולים לבנים כשלג. סופג חמצן מהאוויר.
מאפיינים כימיים
חנקן שייך לקבוצת הלא-מתכות ומאמץ תכונות מיסודות כימיים אחרים מקבוצה זו. בדרך כלל, לא-מתכות אינן מוליכות חשמל טובות. חנקן יוצר תחמוצות שונות, כגון NO (חד חמצני). NO או תחמוצת החנקן הוא מרגיע שרירים (חומר שמרפה באופן משמעותי את השרירים מבלי לגרום נזק או השפעות אחרות עלאורגניזם אנושי). תחמוצות המכילות יותר אטומי חנקן, כמו N2O, הוא גז צחוק בעל טעם מעט מתוק המשמש ברפואה כחומר הרדמה. עם זאת, לתחמוצת NO2 אין שום קשר לשניים הראשונים, מכיוון שזהו גז פליטה די מזיק שנמצא בפלטות המכוניות ומזהם את האטמוספרה בצורה רצינית.
חומצה חנקתית, שנוצרת על ידי מימן, חנקן ושלושה אטומי חמצן, היא חומצה חזקה. הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור דשנים, תכשיטים, סינתזה אורגנית, תעשייה צבאית (ייצור חומרי נפץ, דלק רקטות וסינתזה של חומרים רעילים), ייצור צבעים, תרופות וכו'. חומצה חנקתית מזיקה מאוד ל- גוף האדם, משאיר כיבים ושאריות כימיקלים על העור. כוויות.
אנשים מאמינים בטעות שפחמן דו חמצני הוא חנקן. למעשה, בשל תכונותיו הכימיות, יסוד מגיב רק עם מספר קטן של יסודות בתנאים רגילים. ופחמן דו חמצני הוא פחמן חד חמצני.
יישום של יסוד כימי
חנקן במצב נוזלי משמש ברפואה לטיפול בקור (קריותרפיה), וכן בבישול כחומר קירור.
האלמנט הזה מצא יישום נרחב גם בתעשייה. חנקן הוא גז בטוח לפיצוצים ואש. בנוסף, הוא מונע ריקבון וחמצון. כעת נעשה שימוש בחנקן במכרות כדי ליצור סביבה חסינת פיצוץ. חנקן גזי משמש בפטרוכימיה.
בכימיקלקשה מאוד לעשות תעשייה ללא חנקן. הוא משמש לסינתזה של חומרים ותרכובות שונות, כגון כמה דשנים, אמוניה, חומרי נפץ, צבעים. כעת נעשה שימוש בכמות גדולה של חנקן לסינתזה של אמוניה.
חומר זה רשום כתוסף מזון בתעשיית המזון.
תערובת או חומר טהור?
אפילו המדענים מהמחצית הראשונה של המאה ה-18, שהצליחו לבודד את היסוד הכימי, חשבו שחנקן הוא תערובת. אבל יש הבדל גדול בין המושגים האלה.
לחומר טהור יש קומפלקס שלם של תכונות קבועות, כמו הרכב, תכונות פיזיקליות וכימיות. תערובת היא תרכובת הכוללת שני יסודות כימיים או יותר.
עכשיו אנחנו יודעים שחנקן הוא חומר טהור כי הוא יסוד כימי.
כשלומדים כימיה, חשוב מאוד להבין שחנקן הוא הבסיס לכל כימיה. הוא יוצר תרכובות שונות שכולנו נתקלים בהן, כולל גז צחוק, גז חום, אמוניה וחומצה חנקתית. לא פלא שהכימיה בבית הספר מתחילה בדיוק במחקר של יסוד כימי כמו חנקן.
