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질소는 주로 암모니아 합성에 많이 사용된다. 암모니아의 형태로 바뀐 질소는 이후 질산 등의 질소 화합물 합성이나 비료 생산 등의 재료로 사용될 수 있다. 액체 질소는 냉각제로 사용되기도 한다.
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질소 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
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역사[편집]
존재[편집]
성질[편집]
방법[편집]
용도[편집]
냉각장치[편집]
질소 화합물[편집]
질소 고정[편집]
안전성[편집]
각주[편집]
참고 문헌[편집]
외부 링크[편집]
질소의 성질과 쓰임새
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질소의 성질과 쓰임새에 대해 알아보자 :: 건강&일상정보
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질소의 성질과 쓰임새에 대해서 확인해보자!
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질소의 성질과 쓰임새
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질소(N)
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질소의 성질과 쓰임새에 대해서 알아볼까요?
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질소: 질소란 무엇이고 어디에 사용되나요? – Atlas Copco 한국
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질소란
질소의 특성과 사용되는 산업 분야는
질소를 생성하는 방법은
질소의 사용 분야는
Earlyadopter :: 질소의 성질, 쓰임새 완벽 정리 ✓
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질소의 성질과 쓰임새에 대해 : 네이버 블로그
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질소(窒素←일본어: 窒素 짓소[*] , 영어: Nitrogen 나이트러겐[*] )는 비금속 화학 원소로, 기호는 N(←라틴어: Nitrogenium 니트로게니움[*] )이고 원자 번호는 7이다. 일반적으로 질소원자 두 개가 결합하여 무색, 무미, 무취인 기체 상태로 존재한다. 질소는 지구 대기에서 가장 많은 비중을 차지하며, 또한 지구상의 모든 생명체의 구성물이다. 또한 질소는 아미노산, 암모니아, 질산 그리고 시안화물과 같은 화합물을 구성하는 성분이기도 하다.
역사 [ 편집 ]
1776년 앙투안 라부아지에가 증명하였다. 원소명은 그리스어의 “초석(nitre)에서 생긴다(genes)”에서 따왔다. 한자어 질소(窒素)는 독일어 Stickstoff에서 유래하였다.
존재 [ 편집 ]
질소는 대기에서 발견되는데, 그 양은 부피 백분율로 대기의 78.09%, 질량 백분율로 75.54%를 차지한다. 질소는 지표상에서 화성암의 형태로도 존재하지만, 다른 원소보다 많은 양이 존재하고 있지는 않다.[1] 질소는 태양 대기, 흑점, 성운 등에서도 발견된다. 또한 질소는 생명체에서 단백질, 알칼로이드 등의 구성 원소로서 필수적인 성분이다.[2] 주로 초석(硝石, saltpeter, 질산칼륨(KNO 3 ))의 형태로 많이 산출되며, 칠레의 칠레초석이 유명하다.
성질 [ 편집 ]
물리적 성질 [ 편집 ]
질소 원자의 성질 [ 편집 ]
바닥상태에서의 질소 원자의 전자 배치는 1s22s22p3이다. 전기 음성도는 폴링 척도로 3.0이며, 이는 질소가 속해 있는 15족 원소 중에서는 가장 높은 값이다. 질소의 순차적 이온화 에너지는 다음과 같다.
차수 1차 2차 3차 4차 5차 6차 이온화 에너지 14.54eV 29.605eV 47.426eV 77.450eV 97.863eV 551.925eV
질소 원자의 이온화 에너지는 비교적 높은 편이며, 이는 질소 원자가 상온에서 화학 반응 중에서도 단원자 양이온을 잘 만들지 않는 원인이 된다. 그러나 N3-과 같은 단원자 음이온은 만들 수 있다.[3]
원자핵의 성질 [ 편집 ]
자연적으로 발견되는 동위 원소는 14N, 15N가 있고, 그중 14N이 대부분을 차지하고 있다. 12N, 13N, 16N, 17N는 방사성 동위 원소이다. 이들은 매우 불안정하여 빠르게 붕괴한다.[1] 12N와 13N는 양전자를 내놓으며 붕괴(β+ 붕괴)한다. 12N의 반감기는 0.0125초이며, 13N는 9.93분이다. 16N과 17N는 전자를 내놓으며 붕괴(β- 붕괴)한다. 16N의 반감기는 7.35초이며, 17N은 4.14초이다. 12N, 13N, 16N, 17N는 반감기가 너무 짧아 분석에 활용하기 힘들다.[3]
질소 분자의 성질 [ 편집 ]
질소는 주로 상온에서 이원자 분자를 이루고 있는 냄새, 색깔, 맛이 없는 기체의 형태로 존재한다. 녹는점은 -210°C, 끓는점은 -195.89°C이다. 임계 온도는 -147.1°C이며 임계 압력은 33.5atm이다. 0°C, 1atm에서 밀도는 1.25057g/L이다. 고체 상태의 질소는 육방정계 형태의 결정이다. 질소는 무극성 분자로서,[4] 물에는 약간 녹고, 용해도는 온도가 증가할수록 감소한다. 알코올에도 약간 녹지만 다른 용매에는 녹지 않는 경우가 대부분이다.[1]
방전으로 활성화할 수 있으며, 이 경우 활성 질소라 불린다. 활성 질소는 부분적인 전하를 띠고 있으며 불안정하고, 화학적으로 반응성이 높다. 시간이 지나면 금빛의 잔광을 내며 보통의 상태로 돌아간다.[3] 원자핵의 반지름은 약 10−4Å이다. 이원자 분자 상태로 존재할 때 질소 원자 간 거리는 1.0976Å이다. 바닥상태의 이원자 분자에서 질소 원자 간의 결합은 하나의 시그마 결합과 두 개의 파이 결합으로 구성되어 있는 삼중 결합이다.[2] 결합 에너지는 942kJ/mol이다.[5]
화학적 성질 [ 편집 ]
질소의 분자 구조
질소가 가질 수 있는 산화수는 -3에서 +5까지로 넓은 편이다. 각각의 산화수는 모두 안정한 화합물을 만들 수 있다. 이원자 분자 상태로 존재하는 질소는 삼중 결합을 포함하고 있어 3000°C 이상으로 가열해도 약간의 해리가 일어날 뿐이다. 상온에서 반응성이 크지 않지만 고온에서는 대부분의 비금속, 금속과 반응할 수 있다.[2]
다른 원소와의 반응 [ 편집 ]
질소의 다른 원소와의 반응은 다음과 같은 것들이 있다.[2]
활성 질소의 반응 [ 편집 ]
방전으로 인해 생성되는 활성 질소는 화학적으로 반응성이 일반 질소에 비해 더 높으며, 반응식에서는 N 2 *로 표기된다. 활성 질소는 다음과 같은 반응에 연계되어 있다.[3]
흰인과 반응하여 붉은인 또는 질화 인을 생성한다.
나트륨과 반응하여 질화 나트륨을 생성한다. 반응식은 다음과 같다.
6 Na + N 2 * → 2 Na 3 N
일산화 질소와 반응하여 질소와 산소 분자를 생성한다. 반응식은 다음과 같다.
2 NO + N 2 * → 2 N 2 + O 2
아세틸렌과 반응하여 사이안화 수소를 생성한다. 반응식은 다음과 같다.
HC≡CH + N 2 * → 2 HCN
에틸렌과 반응하여 사이안화 수소를 주로 생성하고 부산물로 에테인, 메테인, 아세틸렌 등이 생성된다.
방법 [ 편집 ]
실험적으로 질소를 얻는 방법은 다음과 같은 것이 있다.[2]
진한 아질산 암모늄 용액을 70°C로 가열하여 얻는다.
암모니아를 니켈 분말 상에서 1000°C로 가열하면 질소와 수소로 분해된다. 그 후 냉각시켜 끓는점 차이를 이용하여 질소와 수소를 분리한다.
공기를 가열한 구리관을 통과시킨다. 이 경우 약 1%의 아르곤을 불순물로 포함하게 된다.
공업적으로는 다음과 같은 방법을 사용한다.[2]
용도 [ 편집 ]
생물학 [ 편집 ]
질소는 주로 암모니아 합성에 많이 사용된다. 암모니아의 형태로 바뀐 질소는 이후 질산 등의 질소 화합물 합성이나 비료 생산 등의 재료로 사용될 수 있다. 액체 질소는 냉각제로 사용되기도 한다.[2]
화학 [ 편집 ]
질소는 다이너마이트를 비롯한 각종 폭약을 만드는 데 기본적인 원료로서 사용된다.
공업 [ 편집 ]
공장, 철 구조물, 구리 자동차, 철도차량 용접에 사용된다.
원료의 분쇄 및 재활용에 사용된다.
아이스크림 제조에 사용된다.
냉동식품의 급속냉동, 가공, 보존에 사용된다.
폭약 제조에 사용된다.
과자 봉지의 충전재로 쓰인다.
냉각장치 [ 편집 ]
질소의 끓는 점이 -195.8℃이며, 산소나 수소 분자에 비해 안정적이므로 시료의 동결 보관 등에 널리 이용된다.
질소 화합물 [ 편집 ]
질소는 많은 화합물의 구성 원소이다. 질소가 포함된 화합물에는 알칼로이드, 아마이드, 아민, 사이안화물, 하이드라진, 이미드, 질산, 아질산, 퓨린, 피리미딘, 요소 등 수없이 많다. 화학 공업에서도 질소가 포함된 암모니아는 세계에서 가장 많이 생산되는 화합물 중 하나이다.[1]
질소의 산화수에 따른 질소 화합물의 예시는 다음과 같다.[3]
질소 고정 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 질소 고정 입니다.
질소 고정이란 대기 중의 질소를 반응성이 높은 다른 화합물의 형태로 바꾸는 일련의 생물학적, 화학적 과정을 의미한다. 지구상에서 일어나는 질소 고정의 대부분은 미생물이 질소를 암모니아의 형태로 바꾸는 것이다. 질소 고정을 하는 대표적인 미생물로는 뿌리혹박테리아가 있다. 공업적으로 대기 중의 질소를 암모니아나 다른 형태의 화합물로 바꾸는 것 역시 질소 고정이라고 할 수 있다. 이때는 300atm의 고압과 200~300°C의 고온이 필요한데, 이는 미생물이 일으키는 질소 고정이 상온·상압 조건에서 이루어지는 것과는 매우 대조적이다.[1]
생물학적 질소 고정 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 질소 동화 입니다.
생물학적인 질소 고정 과정은 질소 동화라고 하기도 한다. 대기 중의 질소나 무기 질소 화합물을 생물체의 작용으로 유기 질소 화합물로 바꾸는 것을 의미한다. 주로 질소 고정 세균이 일으킨다.[6]
화학 공업적 질소 고정 [ 편집 ]
대기 중의 질소를 직접 사용할 수는 없으나, 이를 화학 공정을 통해서 암모늄염, 질산염, 사이안아마이드염, 사이안염 등의 사용할 수 있는 형태로 바꿀 수 있다. 이러한 공정도 질소 고정이라 칭한다. 질소 고정 과정은 질소 공업에 가장 기본적인 공정이 된다. 공업적으로 가장 많이 사용되는 공정은 질소를 암모니아의 형태로 만드는 것이다.[6]
안전성 [ 편집 ]
기체 상태의 질소는 독성이 없고 인화성 또한 없지만, 생명을 유지하는 데는 도움이 되지 못한다. 따라서 질소는 환기가 잘 되는 환경에서 보관·사용되어야 한다. 질소의 농도가 높은 밀폐된 공간을 출입할 때는 주의할 필요가 있다. 액체 상태의 질소는 온도가 극도로 낮기 때문에 취급에 주의를 요한다. 액체 질소가 피부 조직에 닿을 경우 조직을 급속도로 얼려 버릴 수 있고, 플라스틱이나 고무 등이 닿을 경우 부스러져 버릴 수 있다.[1]
또한 해녀나 잠수부 등이 수심 깊은 곳에서 잠수할 경우 호흡으로 들어온 질소가 혈액 속에 녹아 있다가 기압이 낮은 물 위로 올라왔을 때 혈액 속의 녹은 질소가 기포가 되어 혈액 안을 돌아다니는 잠수병이 생길 수도 있다.
각주 [ 편집 ]
가 나 다 라 마 바 Considine, G. D. et al., “NITROGEN”, Van Nostrand’s encyclopedia of chemistry, 5th edition, Hoboken: Wiley-Interscience, 2005, pp. 1082~1086. 가 나 다 라 마 바 사 화학대사전편집위원회 편, 성용길, 김창홍 역, 〈질소〉, 《화학대사전》(Vol. 8), 서울: 世和, 2001, 163~165쪽. 가 나 다 라 마 Parker, S. P. et al., “Nitrogen”, McGraw-Hill encyclopedia of chemistry, New York: McGraw-Hill, 1993, pp. 697~699. ↑ 김봉래 외 2 (2006년 7월 1일). 《완자 화학 Ⅰ(1권)》 초판. 비유와상징. 9쪽. ↑ Oxtoby, D. W. et al., Principles of Modern Chemisty, 6th edition, Belmont: Thomson Brooks/Cole, 2008, p. 80. 가 나 화학대사전편집위원회 편, 성용길, 김창홍 역, 〈질소 고정〉, 《화학대사전》(Vol. 8), 서울: 世和, 2001, 165쪽.
참고 문헌 [ 편집 ]
Considine, G. D. et al., Van Nostrand’s encyclopedia of chemistry , 5th edition, Hoboken: Wiley-Interscience, 2005.
, 5th edition, Hoboken: Wiley-Interscience, 2005. Oxtoby, D. W. et al., Principles of Modern Chemisty , 6th edition, Belmont: Thomson Brooks/Cole, 2008.
, 6th edition, Belmont: Thomson Brooks/Cole, 2008. Parker, S. P. et al., McGraw-Hill encyclopedia of chemistry , New York: McGraw-Hill, 1993.
, New York: McGraw-Hill, 1993. 화학대사전편집위원회 편, 성용길, 김창홍 역, 《화학대사전》, 서울: 世和, 2001.
질소의 성질과 쓰임새
오늘 이시간은 질소의 성질과 쓰임새를 살펴보겠습니다.
질소는 우리가 아는 것보다 많은곳에서 활용이 되고 있습니다. 우리 일상생활에서도 이용이 되고 있습니다.
안녕하세요?
질소는 우리가 생각하는것 보다 많이 우리 생활에 많이 이용되고 있는거 알고 계셨나요?
공기 부피의 총 78%나 차지하는 우리가 마시는 공기 중에 가장 많이 포함되어 있는 기체이입니다.
질소는 외골수라서 자기가 아닌 다른 물질과 잘 반응을 하지 않는 성질을 가지고 있어서 이러한 부분으로 활용하는 곳 중의 하나가 전구 속에 질소를 넣어서 필라멘트를 보호하기도 합니다.
원소기호는 N, 끓는저믄 -196도, 녹는점은 -210도이며 색갈과 맛 그리고 냄새가 없는게 특징이며 비금속 계열입니다.
질소 영문표기는 nitrogen입니다.
스코틀랜드 물리학자인 다니엘 러더퍼드가 1772년 질소원자를 처음으로 발견하였습니다.
질소의 원소 명칭은 질소가 초석(질산칼륨)의 주성분으로써 초석을 뜻하는 라틴어 nitrum, 그리고 생성한다는 그리스어 gennao를 합쳐서 nitrogene으로 제안 되었고 영어 nitrogen이 생겨났습니다.
질량백분율로 우주에서 여섯번째로 많은 원소이며 해수나 암석 등 가스 형태 이외의 형태로도 존재합니다.
공기중에 함유량이 많은 질소는 독성이 있었다면 호흡을 하는 우리는 아마 매우 위험했겠죠.
참고로 건조공기에는 질소가 78%, 산소가 21% 아르곤이 0.9 등의 비율로 포함되어 있습니다.
질소 자체가 이렇게 무해하기 때문에 우리 식품에서도 자주 쓰이는데요.
질소과자라는 말이 있죠? 과자에 빵빵하게 들어가 있는 공기가 바로 질소를 넣은 것입니다.
잘 부셔지는 과자를 외부로부터 보호하기 위해서 빵빵하게 넣은 질소는 내용물을 보호하는 역활을 합니다.
보호역활 뿐만 아니라 내용물이 부패하지 않게 해주는 역활을 하니다.
질소 대신 산소가 들어 있다면 산소를 좋아하는 세균들이 번식을 하고 결국 음식은 부패를 하거나 변색, 눅눅해 지겠죠?
또한 질소 아이스크림이라고 들어 보셨나요? 질소를 액화시키면 영하 196도의 낮은 온도를 낼 수 있는데 특히 급속 냉동을 할 때 유용합니다.
슈퍼나 놀이동산가면 제일 많이 보이는 구슬 아이스크림 아시죠? 이것또한 대부분은 액화질소를 이용하여 급속냉각을 하여 만들어집니다.
이렇게 다른것과 반응을 잘 하지 않는 질소도 고압에서는 반응을 가끔합니다.
질소와 산소는 평소에는 서로 반응을 하지않습니다만 고온 고압이 발생하는 곳에서는 산소와 질소가 화학반응을 일으켜 일산화질소를 만들어 냅니다.
이 일산화질소는 특히 자동차 매연에서 많이 발생하는데 대기중에서 수증기와 반응을 하여 산성이 강한 질산을 결국 만들어내고 이 질산은 산성비를 내리게 하는 원인이 됩니다.
특히 광화학 스모그를 발생시키는데 호흡기나 눈에 매우 안좋은 영향을 끼친다고 해요.
이상으로 질소의 성질과 쓰임새에 대해 살펴봤습니다.
질소의 성질과 쓰임새에 대해 알아보자
오늘은 우리에게 익숙한 원소인
질소의 성질과 쓰임새에
대해서 알아보려고 합니다.
우리에게 밀접한 원소인
질소의 성질과 쓰임새는 어떤게 있을까요??
원소주기율표에서 2주기 15족에
속해있는 질소는,
비금속 원소로서 우리가 사는
지구의 대기의 약 78%정도를
구성하고 있는 성분으로
잘알려져있습니다.
우선 성질에 대해서 알아보면,
아래표와 같이 질소의 성질은
상온에서 무색 무취의 기체
형태로 존재합니다.
분자형태인 N2를 이루고 있죠.
그리고
우리가 살고 있는 대기에도 많지만,
우주에서 6번째로 많기도 합니다.
주로 대기에서 많이 발견되지만
가스형태 뿐 아니라
해수, 암석 등에도 넓게 분포하고 있습니다.
원자량 14.01 상태 무색,무취의 기체 밀도 1.251g/L
또한 이 원소를 발견한 사람은,
1772년 스코틀랜드의 의사였던
러더퍼드에 의해서 처음 세상에
알려지게 되었다고 합니다.
질소의 쓰임새는
아마도 우리에게 가장 익숙한 형태로는
과자 포장이 아닐까 싶네요.
한때 과자반 질소반 이라는말이
유행이었었죠
상온에서 비활성의 특징을 가지고
있기 때문에
과자포장에도 많이 사용됩니다.
아래 사진에 나와있는것 처럼
비활성 기체이다 보니
신선도 보존에 적합하기 때문에
이렇게 포장에도 많이 사용됩니다.
또한 그외에도 다양한 곳에서
사용되는데 하나씩 살펴보겠습니다.
이과학생이라면 잘 알겠지만,
비료의 재료로도 빼놓을수 없습니다.
또한 아질산질소의 경우에는
마취제로 쓰이며,
액체질소의 경우에는
부패하기 쉬운 식품의
냉동 및 건조에 유용한데,
수송시에 쓰이는
냉동제로도 사용됩니다.
그리고 다이너마이트 등의 폭약을
만드는 기본 원료로도 사용되고 있습니다.
간단히 정리하면,
1.포장재
2.냉동제
3.수면제
4.폭탄
5.비료
6.로켓연료
등으로 사용되고 있습니다.
우리 삶에서 다양한 형태로 이용되고 있고
우리에게 익숙한 원소인
질소의 성질과 쓰임새에 대해서 알아보았습니다.
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요즘 무더위가 한창 기승인데,
커디션 조절에 신경쓰시길 바라며
이만 글을 마치겠습니다.
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