Slāpeklis: ķīmiskā elementa aprite un izmantošana

Ķīmiskās īpašības. Parastajos apstākļos slāpeklis ķīmiskā ziņā ir maz aktīvs, jo tā molekulās ir izturīgas ķīmiskās saites. Augstās temperatūrās saite starp atomiem pavājinās un slāpeklis kļūst aktīvāks.

 Tā, piemēram, elektriskā loka temperatūrā slāpeklis reaģē ar skābekli:

Līdzīgs process noris arī atmosfērā pērkona negaisa laikā.

Šo reakciju realizē augstā spiedienā, paaugstinātā temperatūrā un katalizatoru klātbūtnē. Šo slāpekļa spēju reaģēt izmanto rūpniecībā.

 Paaugstinātā temperatūrā reaģē ar dažādiem metāliem, veidojot nitrīdus:

Rūpniecībā slāpekli iegūst, destilējot šķidru gaisu. Slāpeklis iztvaiko vispirms, jo slāpeklim viršanas temperatūra ir 195,8°C, bet skābeklim 183°C

Izmantošana. To izmanto galvenokārt amonjaka un kalcija ciānamīda ražošanai. Slāpekli lieto arī metalurģijā tērauda ražošanai (tērauda nitridēšanai). To izmanto arī elektrisko spuldžu pildīšanai. Šķidru slāpekli izmanto saldēšanas iekārtās.

Fizikālās īpašības. Amonjaks ir bezkrāsaina gāze ar asu smaku. Tā blīvums ir 1,76 reizes mazāks par gaisa blīvumu. Amonjaks ļoti labi šķīst ūdenī. Vienā tilpumā ūdens (20°C temperatūrā) izšķīst aptuveni 700 tilpumi amonjaka. Temperatūrai paaugstinoties, amonjaka šķīdība, līdzīgi citu gāzu šķīdībai, samazinās.

Ja spiediens paaugstinās, amonjaks sašķidrinās arī parastajā temperatūrā. Šķidram amonjakam iztvaikojot, notiek stipra atdzišana. To izmanto saldējamās iekārtās.

Ķīmiskās īpašības. Amonjaks ir ķīmiski aktīva viela. Reakcijas, kurās piedalās amonjaks, saistītas vai nu ar slāpekļa oksidēšanās pakāpes maiņu, vai arī ar kovalentās saites veidošanos.

 Reaģē ar skābēm, veidojot normālos un skābos sāļus:

NH3 + H3 PO4 → NH4H2PO4 (amonija dihidrogānfosfāts)

 Amonjaks reaģē arī ar daudzām citām vielām:

 Amonjakam šķīstot ūdenī, rodas amonjakūdens. Taču šajā procesā nedaudz amonjaka molekulu reaģē ar ūdeni, veidojot amonija jonus NH4+ un hidroksīdjonus OH . Tāpēc amonjakūdeni dažkārt sauc arī par amonija hidroksīda šķīdumu, bet sadzīvē – par ožamo spirtu. Amonjakūdenim ir vāji sārmainas īpašības. Amonjakūdenī notiekošie procesi ir apvienoti ķīmiskā līdzsvara sistēmā:

Amonjaka iegūšanai var izmantot jebkuru citu amonija sāli un jebkuru sāli, tomēr praksē izvēlas lētākas izejvielas.

Taču rūpniecībā amonjaku iegūst sintēzes kolonnā. Sintēze norisinās augstā temperatūrā (450...500°C), pastāvot augstam spiedienam (15...30 MPa):

Izmantošana. Amonjaku plaši izmanto slāpekļskābes un slāpekli saturošo minerālmēslu ražošanā, slāpekļskābes ražošanā, ārstniecības vielu ieguvē, šķīdinātājos un tīrīšanas līdzekļos, sprāgstvielu ieguvē un lodēšanā. Lauksaimniecībā, medicīnā un sadzīvē izmanto amonjakūdeni, t.i. amonjaka šķīdumu ūdenī.