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窒素

辞書:科学用語の基礎知識 原子元素・名称編上 (NELEMN1)
読み:ちっそ
外語:N: Nitrogenium 学名 , Nitrogen 英語 , Stickstoff ドイツ語 , Azote フランス語 , Nitrógeno スペイン語 , Азот ロシア語 , نيتروجين アラビア語 , 支那語(大陸・台湾) , nitrogen/o エスペラント , azot/o エスペラント
品詞:名詞
2001/03/31 作成
2012/10/13 更新

15族窒素族に属する典型非金属元素

基本情報

一般情報

原子情報

  • 原子量: 14.0067(2)
  • 電子配置:
    • 1s2、2s2、2p3
    • [He]2s2、2p3
  • 電子殻: 2、5
  • 原子価: 3
  • 酸化数: −3、0、+1、+2、+3、+4、+5

物理特性

同位体

質量数は、10から25までが確認されており、その中に核異性体も存在する。安定同位体は二つある。

  • 14N
  • 15N
同位体核種天然存在比半減期崩壊崩壊後生成物
10N 陽子放射9C
11N 陽子放射10C
11mN   
12N β+崩壊12C
13N9.965秒β+崩壊13C
14N99.635%安定核種(中性子数7)
15N0.365%安定核種(中性子数8)
16N7.13秒β崩壊16O
17N4.173秒β崩壊17O
18N β崩壊18O
19N β崩壊19O
20N β崩壊20O
21N β崩壊21O
22N β崩壊22O
23N β崩壊23O
24N 中性子放射23N
25N   

質量数が16以上になると複雑な崩壊をする。

性質

単体大気中に78.08%存在する、無色/無臭/無害の気体。

窒素は、炭素と同様に様々な化合物を作る。特に重要な有機物としてアミノ酸、各種アミン類、DNARNAを構成する塩基(芳香族ベンゼン環の炭素の一つないし幾つかを窒素に置換するヘテロ芳香族を含む)など、また無機物としてアンモニア硝酸及びそれらの塩が知られている。ただし、窒素単体の反応性は高くない。

アンモニアや肥料の合成のほか、冷媒、寒剤などにも使われる。

製法

実験室的製法は、亜硝酸アンモニウム水溶液の加熱(70℃)で得る。

NH3NO2→H2O+N2

工業的には液化空気の分留や空気の膜分離によって得る。

今では膜分離もかなり安価になってきている。それほど純度が求められない場合は、研究所レベルでも(低純度)N2が必要な装置の手前に空気の膜分離装置をつけて使うことがある。

危険性

  • 引火点: この物質に燃焼性はない
  • 発火点: この物質に燃焼性はない
  • 爆発限界: この物質に燃焼性はない

有害性

  • 刺激
    • 腐食性: (該当資料なし)
    • 刺激性: (該当資料なし)
    • 感作性: (該当資料なし)
  • 毒性
    • 急性毒性: (該当資料なし)
    • 慢性毒性: (該当資料なし)
    • がん原性: (該当資料なし)
    • 変異原性: (該当資料なし)
    • 生殖毒性: (該当資料なし)
    • 催畸形性: (該当資料なし)
    • 神経毒性: (該当資料なし)

環境影響

  • 分解性: (該当資料なし)
  • 蓄積性: (該当資料なし)
  • 魚毒性: (該当資料なし)

この元素は、かつて物が燃える原因と考えられた元素「燃素」の研究過程で偶然見つかったもので、発見者の特定は困難である。

イギリスの科学者Daniel Rutherford(ダニエル・ラザフォード)が1772(安永元)年に有毒空気(noxious air)と命名した。これが最も古い記録として、現在の化学史に於いては発見者はラザフォードとされている。

スウェーデンのシェーレも遅れて酸素を火の空気、窒素を駄目な空気と命名した。

フランスの科学者ラボアジェは1775(安永4)年に窒素が元素であることを確認しazoteと命名した。azoteはフランス語で、「生きられないもの」や「生命を支えないもの」の意味がある。

化学名のNitrogeniumは、ギリシャ語で「硝石を作るもの」を意味する語、νίτρον(nítron、硝石)をγείνομαι(geínomai、作る)から付けられた。

種類

  • アンモニア (NH3) (7664-41-7)
  • 窒素酸化物
    • 一酸化二窒素(亜酸化窒素) (N2O) (10024-97-2)
    • 一酸化窒素(笑気ガス) (NO) (10102-43-9)
    • 二酸化窒素 (NO2) (10102-44-0)
    • 三酸化二窒素 (N2O3)
    • 四酸化二窒素 (N2O4)
    • 五酸化二窒素 (N2O5)
  • 尿素 (CH4N2O) (57-13-6)
  • 尿酸 (C5H4N4O3) (69-93-2)
  • 硝酸 (HNO3) (7697-37-2)
  • 亜硝酸 (HNO2)
  • 次亜硝酸 (H2N2O2)

酸化数

  • 酸化数−3
  • 酸化数+1
    • 一酸化二窒素(亜酸化窒素) (N2O) (10024-97-2)
    • 次亜硝酸 (H2N2O2)
  • 酸化数+2
    • 一酸化窒素(笑気ガス) (NO) (10102-43-9)
  • 酸化数+3
    • 三酸化二窒素 (N2O3)
    • 亜硝酸 (HNO2)
  • 酸化数+4
    • 二酸化窒素 (NO2) (10102-44-0)
    • 四酸化二窒素 (N2O4)
  • 酸化数+5
    • 五酸化二窒素 (N2O5)

窒素ボンベはグレーである。他に水素は赤、酸素は黒、二酸化炭素は緑、ヘリウムなどはグレーとなっている。また、ボンベのバルブが左ネジ(メタンなどの可燃性ガスは全て同様)。

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