Dušik

ogljik – dušik – kisik   N P       Celotna tabela
Splošno
Ime, simbol, vrstno število	dušik, N, 7
Kemijska vrsta	nekovina
Skupina, perioda, blok	15 (VA), 2 , p
Gostota, trdota	1,2506 kg/m3(273K), NA
Videz	brezbarven plin
Lastnosti atoma
Relativna atomska masa	14,0067 a. e. m.
Atomski polmer (izračunan)	65 (56) pm
Kovalentni polmer	75 pm
van der Waalsov polmer	155 pm
Elektronska konfiguracija	[He]2s22p3
e- na energijski nivo	2, 5
Oksidacijska stanja (oksid)	±3, ±2, ±1, 4, 5 (močno kisel)
Kristalna struktura	heksagonalna
Fizikalne lastnosti
Agregatno stanje	plin
Tališče	63,14 K (-210,00 °C)
Vrelišče	77,35 K (-195,79 °C)
Molski volumen	13,54 ×10−6 m3/mol
Izparilna toplota	2,7928 kJ/mol
Talilna toplota	0,3604 kJ/mol
Parni tlak	ND Pa pri __ K
Hitrost zvoka	334 m/s pri 298,15 K
Razne lastnosti
Elektronegativnost	3,04 (Paulingova lestvica)
Specifična toplota	1040 J/(kg · K)
Električna prevodnost	ND 106/(m·ohm)
Toplotna prevodnost	0,02598 W/(m·K)
1. ionizacijski potencial	1402,3 kJ/mol
2. ionizacijski potencial	2856 kJ/mol
3. ionizacijski potencial	4578,1 kJ/mol
4. ionizacijski potencial	7475,0 kJ/mol
5. ionizacijski potencial	9444,9 kJ/mol
6. ionizacijski potencial	53266,6 kJ/mol
7. ionizacijski potencial	64360 kJ/mol
Najstabilnejši izotopi
izo NA t1/2 DM DE MeV DP 13N {sint.} 9,965 min e capture 2,220 13C 14N 99,634 % N je stabilen s 7 nevtroni 15N 0,366 % N je stabilen z 8 nevtroni
Če ni označeno drugače, so uporabljene enote SI in standardni pogoji.

Dušík (latinsko nitrogenium) je kemični element v periodnem sistemu s simbolom N in atomskim številom 7. Ta pogosta neaktivna dvoatomska plinasta nekovina, običajno brez barve, vonja in okusa, sestavlja 78 odstotkov Zemljinega ozračja in je sestavni del vseh živih tkiv. Dušik tvori številne pomembne spojine, kot so aminokisline, DNK, RNK, amonijak, dušikova kislina in cianidi.

Pomembne lastnosti

Dušik je nekovina, z elektronegativnostjo 3,0. V svoji zunanji lupini ima pet elektronov, zato je v večini spojin trivalenten. Čisti dušik, N₂, je pri sobni temperaturi nereaktiven brezbarven dvoatomski plin, ki sestavlja okoli 78 % Zemljinega ozračja. Kondenzira se pri 77 K, zmrzne pa pri 63 K. Tekoči dušik je pogost kriogen.

Uporaba

Napogostejša posamezna raba dušika je kot komponenta pri pridobivanju amonijaka s Haberjevim procesom. Amonijak se nato uporablja za izdelavo gnojil in dušikove kisline. Dušik se uporablja kot neaktivno ozračje v tankih z eksplozivnimi tekočinami, med izdelavo elektronskih delov kot so tranzistorji, diode, in integriranih vezij, in pri izdelavi nerjavečega jekla. Dušik se uporablja kot hladilo tako za potapljanje zamrzovanih prehranskih izdelkov pred prevozom hrane, kot za ohranjanje teles in reproduktivnih celic (sperme in jajčec) in za stabilno hranjenje bioloških vzorcev v biologiji.

Soli dušikove kisline vključujejo nekatere pomembne sestavine, denimo kalijev nitrat (soliter) in amonijev nitrat. Prva spojina je sestavina smodnika, zadnja je pomembna v gnojilih. Dušikove organske spojine, kot sta nitroglicerin in trinitrotoluen, so pogosto eksplozivi.

Dušikova kislina se uporablja kot oksidant v raketah na tekoče gorivo. Hidrazin in njegovi derivati se uporabljajo v raketnem gorivu.

Dušik se v svojem tekočem stanju (pogosto imenovanem LN₂) pogosto uporablja v kriogeniki. Tekoči dušik naredijo z destilacijo iz tekočega zraka. Pri atmosferskem tlaku se dušik utekočini pri -195,8 stopinjah Celzija. Dušik je tekoče zamrzovalno sredstvo, ki se pogosto uporablja pri demonstracijah pri poučevanju naravoslovja.

Zgodovina

Odkritje dušika (latinsko nitrum, grško Nitron, kar pomeni "naravna sodavica", "geni", "izdelava") formalno pripisujemo Danielu Rutherfordu, ki ga je leta 1772 imenoval škodljivi zrak ali vnetljivi zrak. Da obstaja del zraka, ki ne podpira gorenja, je bilo kemikom dobro znano že v poznem 18. stoletju. Skoraj hkrati so dušik preučevali Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, in Joseph Priestley, ki ga je imenoval zgoreli zrak ali nevnetljivi zrak. Dušik je bil dovolj neaktiven, da ga je Antoine Lavoisier imenoval azote, kar pomeni brez življenja.

Spojine dušika so bile dobro znane v srednjem veku. Alkimisti so poznali dušikovo kislino pod imenom aqua fortis. Mešanica dušikove in klorovodikove kisline je bila znana kot aqua regia, cenjena zaradi svoje zmožnosti raztapljanja zlata.

Biološka vloga

Dušikove spojine, kot so amino- in nukleinske kisline, so ključni sestavni del vseh živih organizmov na Zemlji. Večina organizmov ne more absorbirati elementarnega dušika, ki je prisoten v ozračju, in lahko uporablja le reducirano (»fiksirano«) obliko. Nekaj reduciranega dušika pride do tal s padavinami, v obliki amonija in nitratov, pomembnejši vir za rastline pa so določene bakterije, ki so sposobne reducirati elementarni dušik z nitrogenaznimi encimi. Proces zahteva veliko energije in anoksične pogoje; mnogo vrst fiksacijskih bakterij živi v sožitju z rastlinami, ki jih hranijo v koreninskih nodulih in jih v zameno za reducirane dušikove spojine oskrbujejo s hranilnimi snovmi. Drug vir dušika za rastline so nitrati mineralnega izvora in tisti, ki se sprostijo v procesu dekompozicije organskih snovi. Živali dobijo dušikove spojine s hrano in jih v procesu prebave razgradijo do osnovnih gradbenih molekul.

Kroženje dušika v ekosistemu se zaključi s procesom denitrifikacije, v kateri oksidirajoče bakterije pretvorijo reducirane dušikove spojine nazaj v amonijak, s čemer pridobivajo energijo.