Dusík

Dusík (z lat. Nitrium) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku N a protónové číslo 7 Je to plyn bez farby a zápachu. Nezávisle od seba ho v roku 1772 objavili Daniel Rutherford a Henry Cavendish a nazvali ho jedovatým vzduchom. Antoine Lavoisier zistil, že tento plyn je zložkou vzduchu a pretože sa v ňom živé organizmy dusili, pomenoval ho azote (z gréčtiny zóon = život, a = zápor). Slovenský názov pochádza od prírodovedca J. Presla, ktorý preniesol v roku 1828 francúzsky názov. Medzinárodný názov nitrogenium vznikol z latinského nitrium, ktorým sa označovali chemikálie z popola rastlín. V potravinárstve sa označuje E941.

Obsah

1 Zlúčeniny
- 1.1 Anorganické zlúčeniny
  - 1.1.1 Binárne zlúčeniny
  - 1.1.2 Ostatné anorganické zlúčeniny
- 1.2 Organické zlúčeniny
2 Výskyt v prírode
3 Využitie
4 Pozri aj

[úprava] Zlúčeniny

[úprava] Anorganické zlúčeniny

Dusík je tzv. inertný plyn, ktorý iba veľmi ťažko reaguje s inými chemickými zlúčeninami. Voči väčšine prvkov vystupuje (s výnimkou kyslíka, chlóru a fluóru) ako elektronegatívnejší prvok, preto môžeme dané zlúčeniny považovať za nitridy daných prvkov.

[úprava] Binárne zlúčeniny

Zlúčeniny s vodíkom sú amoniak NH₃, hydrazín N₂H₄ a azidovodík HN₃. Amoniak sa vo vodnom roztoku správa ako zásada, vytvára amónne katióny NH₄⁺, obdobne aj hydrazín (N₂H₅⁺, N₂H₆⁺²). Azidovodík je napak slabá kyselina, vytvára ióny N₃^-.
Oxidy dusíka sú známe v oxidačných stupňoch +1 až +5. Najznámejším z nich je oxid dusný N₂O, nazývaný tiež rajský plyn, ktorý sa v minulosti používal ako narkotikum pri chirurgických operáciách. Oxidy NO a NO₂ (resp. dimér (N₂O₄) sú hlavné zložky tzv. suchého smogu.
Z halogenidov je najznámejší trijodid NI₃ (jododusík), aj keď podľa elektronegativít je to vlastne nitrid jódu, výbušná látka citlivá na otrasy.
Nitridy N^-3, amidy NH₂^- a imidy NH^-2 sú binárne zlúčeniny dusíka s menej elektronegatívnymi prvkami. Formálne sa odvádzajú z amoniaku odtrhnutím jedného, dvoch alebo aj troch atómov vodíka. Im podobné, aj keď vzácnejšie sú hydrazidy N₂H₃^-, prípadne azidy N₃^-, odvodené od hydrazínu, resp. azidovodíka. Azidy ťažkých kovov (striebro) sú výbušné, používajú sa ako inicializačná náplň do priemyselných rozbušiek.

[úprava] Ostatné anorganické zlúčeniny

Anorganické kyseliny zastupujú najmä pomerne slabá kyselina dusitá HNO₂ so soľami dusitanmi a neporovnateľne silnejšia kyselina dusičná HNO₃. Obidve kyseliny aj ich soli dusitany a dusičnany majú silné oxidačné účinky.

[úprava] Organické zlúčeniny

Dusík sa vyskytuje vo viacerých organických zlúčeninách a je jedným z biogénnych prvkov, nachádzajúcich sa vo všetkých živých organizmoch.

Amíny sa delia na primárne so skupinou -NH₂, sekundárne so skupinou =NH a terciálne so skupinou =N-. Aminoskupina sa nachádza vo všetkých aminokyselinách, ktoré sú základnou stavebnou jednotkou bielkovín. Najjednoduchšia aminokyselina je glycín. Aminoskupina sa môže viazať aj na aromatické jadro, tieto zlúčeniny sú často používané ako farbivá. Najdôležitejším aromatickým aminom je anilín.
Nitrozlúčeniny obsahujú v molekule skupinu -NO₂. Sú to mimoriadne silné oxidačné činidlá a niektoré z nich sú významné produkty chemického priemyslu výbušných látok. Typickým príkladom je nitroglycerín, trinitrotoluén alebo pentrit.
Skupinu –NO mají v molekule nitrózozlúčeniny.

Medzi najdôležitejšie heterocyklické zlúčeniny obsahujúce v molekule atóm dusíka patria
- pyridín
- pyrrol
- chinolín
- indol

[úprava] Výskyt v prírode

V elementárnej podobe sa s dusíkom stretávame prakticky neustále, tvorí totiž 78 % (objemových) zemskej atmosféry.

Vzhľadom k rozpustnosti prakticky všetkých svojich anorganických solí sa v bežných horninách takmer nevyskytuje. Všetky tieto látky boli dávno spláchnuté do oceánov a tam sa opät zapojili do rôznych biologických cyklov.

Výnimkou je napr. čílsky liadok alebo dusičnan sodný NaNO₃. Významným zdrojom organického dusíka sú najmä objemné vrstvy vtáčieho trusu, nazývané guano a využívané predovšetkým ako hnojivo.

[úprava] Využitie

Dusík sa vyrába destiláciou skvapalneného vzduchu a je to skôr prebytok pri výrobe viac žiadaného kyslíka.

Kvapalný dusík sa využíva v kryogénnych procesoch, pri ktorých je potrebné udržať prostredie s veľmi nízkou teplotou. Príkladom je zachovanie tkanív alebo spermií a vajíčok v kúpeli z kvapalného dusíka. Kvapalným dusíkom sú chladené polovodičové detektory rentgenového žiarenia v rôznych spektrometrických aplikáciách.

Plynný dusík sa využíva ako inertná atmosféra na miestach, kde hrozí nebezpečensto výbuchu, pri výrobe integrovaných obvodov alebo nehrdzavejúcej ocele.

Amoniak a jeho zlúčeniny sú jedným z najpoužívanejších hnojív v poľnohospodárstve. Plynný amoniak sa v poslednej dobe stáva náhradou freónov v chladiarenstve.

Mimoriadne silné oxidačné vlastností zlúčenín dusíka v oxidačnom stupni +5 sa využívajú pri výrobe výbušnín. Už v starovekej Číne bola známa výroba pušného prachu, ktorého podstatnú časť tvoria dusičnan sodný alebo draselný. V súčasnosti sa v tomto odbore uplatňujú skôr organické zlúčeniny dusíka ako nitroglycerín alebo trinitrotoluén.

Ako palivá do raketových motorov sa v minulosti používali kyselina dusičná ako oxidovadlo, a hydrazín ako zdroj spaľovaného vodíka.