Yhdisteet

Vaikka muutkin käyttökohteet ovat tärkeitä, ylivoimaisesti suurin osa alkuaineena olevasta typestä kuluu typpiyhdisteiden valmistukseen. Typpimolekyylien atomien välinen kolmoissidos on niin vahva (226 kilokaloria moolia kohti, yli kaksi kertaa vahvempi kuin molekulaarisen vedyn sidos), että molekulaarista typpeä on vaikea saada liittymään muihin yhdistelmiin.

Tärkein kaupallinen menetelmä typen sitomiseksi (alkuaineena olevan typen sisällyttämiseksi yhdisteisiin) on Haber-Boschin prosessi ammoniakin syntetisoimiseksi. Tämä prosessi kehitettiin ensimmäisen maailmansodan aikana vähentämään Saksan riippuvuutta chileläisestä nitraatista. Siinä ammoniakki syntetisoidaan suoraan alkuaineista.

Suuria määriä typpeä käytetään yhdessä vedyn kanssa ammoniakin, NH3:n, tuottamiseksi, joka on väritön kaasu, jolla on pistävä, ärsyttävä haju. Tärkein kaupallinen menetelmä ammoniakin syntetisoimiseksi on Haber-Bosch-prosessi. Ammoniakki on yksi kahdesta tärkeimmästä kaupallisesta typpiyhdisteestä, ja sitä käytetään runsaasti muiden tärkeiden typpiyhdisteiden valmistuksessa. Suuri osa kaupallisesti syntetisoidusta ammoniakista muunnetaan typpihapoksi (HNO3) ja nitraateiksi, jotka ovat typpihapon suoloja ja estereitä. Ammoniakkia käytetään ammoniakkisoodaprosessissa (Solvay-prosessi) soodan (Na2CO3) tuottamiseksi. Ammoniakkia käytetään myös hydratsiinin, N2H4, valmistuksessa, joka on väritön neste, jota käytetään rakettipolttoaineena ja monissa teollisissa prosesseissa.

Typpihappo on toinen suosittu kaupallinen typpiyhdiste. Väritön, erittäin syövyttävä neste, jota käytetään paljon lannoitteiden, väriaineiden, lääkkeiden ja räjähteiden valmistuksessa. Urea (CH4N2O) on lannoitteiden yleisin typenlähde. Ammoniumnitraattia (NH4NO3), joka on ammoniakin ja typpihapon suola, käytetään myös keinolannoitteiden typpikomponenttina ja polttoöljyn kanssa yhdistettynä räjähdysaineena (ANFO).

Typpi muodostaa hapen kanssa useita oksideja, muun muassa dityppioksidia (N2O), jossa typpi on hapettumisasteessa +1, typpioksidia (NO), jossa typpi on hapettumisasteessa +2, ja typpidioksidia (NO2), joka on hapettumisasteessa +4. Monet typen oksideista ovat erittäin haihtuvia; ne ovat ilmakehän tärkeimpiä saastuttajia. Typpioksiduuli, joka tunnetaan myös naurukaasuna, käytetään joskus nukutusaineena; hengitettynä se aiheuttaa lievää hysteriaa. Typpioksidi reagoi nopeasti hapen kanssa muodostaen ruskeaa typpidioksidia, välituotetta typpihapon valmistuksessa ja voimakasta hapettavaa ainetta, jota hyödynnetään kemiallisissa prosesseissa ja rakettipolttoaineissa.

Joitakin tärkeitä ovat myös tietyt nitridit, kiinteät aineet, jotka muodostuvat metallien ja typen suorassa yhdistymisessä yleensä korkeissa lämpötiloissa. Niihin kuuluvat karkaisuaineet, joita syntyy, kun seostettuja teräksiä kuumennetaan ammoniakki-ilmakehässä, prosessia kutsutaan nitridoinniksi. Boorin, titaanin, zirkoniumin ja tantaalin nitriiteillä on erityisiä sovelluksia. Esimerkiksi boorinitridin (BN) eräs kiteinen muoto on lähes yhtä kova kuin timantti ja vaikeammin hapettuva, joten se on käyttökelpoinen korkean lämpötilan hioma-aineena.

Epäorgaaniset syanidit sisältävät ryhmän CN-. Syaanivety eli formonitriili, HCN, on erittäin haihtuva ja erittäin myrkyllinen kaasu, jota käytetään kaasutuksessa, malmien rikastamisessa ja monissa muissa teollisissa prosesseissa. Syanogeenia eli oksalonitriiliä, (CN)2, käytetään myös kemiallisena välituotteena ja kaasutusaineena.

Azidit, jotka voivat olla joko epäorgaanisia tai orgaanisia, ovat yhdisteitä, jotka sisältävät kolme typpiatomia ryhmänä, joka merkitään (-N3). Useimmat atsidit ovat epävakaita ja erittäin herkkiä iskuille. Joitakin niistä, kuten lyijyatsidia, Pb(N3)2, käytetään sytyttimissä ja räjähdysaineissa. Azidit, kuten halogeeniyhdisteetkin, reagoivat helposti muiden aineiden kanssa syrjäyttämällä niin sanotun atsidiryhmän ja tuottavat monenlaisia yhdisteitä.

Typpi muodostaa monia tuhansia orgaanisia yhdisteitä. Useimpien tunnettujen lajikkeiden voidaan katsoa olevan peräisin ammoniakista, syaanivedystä, syanogeenista ja typpi- tai typpihaposta. Esimerkiksi amiinit, aminohapot ja amidit ovat peräisin ammoniakista tai läheistä sukua sille. Nitroglyseriini ja nitroselluloosa ovat typpihapon estereitä. Nitroyhdisteitä saadaan typpihapon ja orgaanisen yhdisteen välisessä reaktiossa (jota kutsutaan nitraatioksi). Nitriitit ovat peräisin typpihaposta (HNO2). Nitrosoyhdisteitä saadaan typpihapon vaikutuksesta orgaaniseen yhdisteeseen. Puriinit ja alkaloidit ovat heterosyklisiä yhdisteitä, joissa typpi korvaa yhden tai useamman hiiliatomin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.