חנקן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
חמצן - חנקן - פחמן
 

N
P  
 
 
N-TableImage.png
כללי
מספר אטומי 7
סמל כימי N
סדרה כימית אל מתכת
צפיפות 1.2506 kg/m3
מראה
חסר צבע
Liquidnitrogen.jpg
חנקן נוזלי
תכונות אטומיות
משקל אטומי 14.0067 amu
רדיוס ואן דר ואלס 155 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 5
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר גז
טמפרטורת ניזול 77.5K (-195.65°C)
טמפרטורת מיצוק 63.14K (-210.01°C)
מהירות הקול 334 מטר לשנייה ב298.15K
שונות
אלקטרושליליות 3.04
קיבול חום סגולי 1040 J/(kg·K)
מוליכות תרמית 0.02598 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 1402.3 kJ/mol
אנרגיית יינון שנייה 2856 kJ/mol
אנרגיית יינון שלישית 4578 kJ/mol
אנרגיית יינון רביעית 9444.9 kJ/mol

חנקן (Nitrogen) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי N ומספרו האטומי 7.
מולקולת החנקן מורכבת משני אטומי חנקן הקשורים ביניהם בקשר קוולנטי משולש (N≡N) ומסומלת N2. זהו היסוד בעל המסה האטומית הקטנה ביותר ביחס למספר האלקטרונים שלו.

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

החנקן הוא יסוד שכיח יחסית, גז חסר טעם, ריח וצבע בטמפרטורת החדר, המהווה בקירוב 78 אחוזים מאטמוספירת כדור הארץ. לחנקן ישנה האלקטרושליליות השלישית בעצמתה בטבלה המחזורית - 3.0 (לפלואור הגבוהה ביותר). חנקן גזי דו-אטומי (N2) הנו גז אדיש מבחינה כימית.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

החנקן זוהה על ידי דניאל רתרפורד בסקוטלנד בשנת 1772. מרכיב מהאוויר שלא ניתן להבעיר בו אש היה ידוע במאה ה-18 לכימאים. החנקן נחקר על ידי קרל וילהלם שלה, הנרי קוונדיש וג'וזף פריסטלי שהתייחסו אליו כאל "אוויר שרוף". תרכובות חנקן היו ידועות בימי הביניים. אלכימאים הכירו את החומצה החנקתית בתור Aqua Fortis ותערובת חומצה חנקתית (HNO3) וחומצה הידרוכלורית (HCl) נקראו Aqua Regia (או מי מלך) שהתפרסמה בזכות יכולתה להמיס זהב.

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

חנקן הוא הגז הנפוץ ביותר באטמוספירת כדור-הארץ (78.084% מהנפח, 75.5% מהמשקל), הוא המקור היחיד לתעשייה לחנקן נוזלי, שמעובה מהאוויר. בחלל התגלו מגוון תרכובות חנקן. הוא נוצר בתהליכי היתוך גרעיני בכוכבים. מהווה חלק גדול מפסולת בעלי חיים, בדרך-כלל בצורת שתן, חומצת שתן ותוצרים אחרים של אורגניזמים שונים. N2 קיים באטמוספירת טיטאן (אחד מירחי שבתאי) והתגלה בחלל הבין-כוכבי על ידי David Knauth ושותפיו בעזרת טלסקופ על-סגול.

אמצעי זהירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

דשנים וזבל כימי המכילים חנקן הם מקור חמור לזיהום נהרות ומקווי מים. תרכובות שמכילות קבוצת ציאנו (CN) רעילות ביותר ויכולות לגרום למוות בכמויות קטנות אצל יונקים.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכל לאחסון חנקן נוזלי
  • משמש בחומצות אמיניות כמרכיב ליצירת קשרים פפטידיים בין החומצות, ובכך ממלא תפקיד חשוב ביותר ביצירת החלבון.
  • משמש רכיב עיקרי במגוון תרכובות חשובות, ביניהן אמוניה וציאניד (חומצה ציאנית).
  • בעת ייצור נוזלים נפיצים ממולא חלל האוויר בחדר הייצור בחנקן, עקב אדישותו מבחינה כימית.
  • כנוזל, משמש לקירור עקב טמפרטורת רתיחתו הנמוכה ומפיקים אותו על ידי זיקוק ודחיסה מאוויר. בשימוש רפואי משמש להסרת יבלות - מדובר בחנקן בטמפרטורה הנמוכה מ-200°- צלזיוס. יכולתו להקפיא תאים חיים באה לידי ביטוי ברפואה בכך שהקפאת היבלת מקפיאה גם את התאים בה, ומסייעת להורדתה. חנקן זה מכונה "אש קרה".
  • מלחי חומצה חנקתית הם תרכובות חשובות. לדוגמה, אשלגן חנקתי (KNO3) המשמש חומר גלם לייצור אבק שריפה ודשן מצוין.
  • תרכובות חנקן אורגניות כגון ניטרוגליצרין ו־TNT משמשות כחומר נפץ.
  • חומצה חנקתית משמשת כחומר מחמצן לדלק טילים. הידרזין (N2H4) ונגזרותיו משמשות לעתים כדלק טילים.
  • גז הצחוק (N2O) משמש בטיפולי שיניים וטיפולים רפואיים אחרים כגז ערפול חלקי.

איזוטופי חנקן[עריכת קוד מקור | עריכה]

סמל (p)‏Z (n)‏N מסה איזוטופית (u) זמן מחצית חיים ספין גרעיני שכיחות האיזוטופ
שבר מולרי מהיסוד)
טווח השינוי הטבעי
(כשבר מולרי מהיסוד)
התרגשות אנרגטית
10N ‏7 3 10.04165(43) [MeV‏ (16)2.3] s‏ 10-24‏×(140)200 (2-)
11N 4 11.02609(5) [MeV‏ (75-52+)1.58] s‏ 10-24‏×(210)590 1/2+
11mN ‏KeV‏ (60)740 s‏ 10-22‏×(80)6.90 1/2-
12N 5 12.0186132(11) ms‏ (16)11.000 1+
13N 6 13.00573861(29) min‏ (4)9.965 1/2-
14N 7 14.0030740048(6) יציב 1+ 0.99636(20) 0.99579-0.99654
15N 8 15.0001088982(7) יציב 1/2- 0.00364(20) 0.00346-0.00421
16N 9 16.0061017(28) s‏ (2)7.13 2-
17N 10 17.008450(16) s‏ (4)4.173 1/2-
18N 11 18.014079(20) ms‏ (9)622 1-
19N 12 19.017029(18) ms‏ (8)271 (1/2)-
20N 13 20.02337(6) ms‏ (7)130
21N 14 21.02711(10) ms‏ (6)87 1/2-#
22N 15 22.03439(21) ms‏ (14)13.9
23N 16 23.04122(32)# [ms‏ (12-15+)14.1] ms‏ (24)14.5 1/2-#
24N 17 24.05104(43)# ns‏ 52>
25N 18 25.06066(54)# ns‏ 260> 1/2-#

תפקיד ביולוגי[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מחזור החנקן
מחזור החנקן

חנקן הוא רכיב חיוני לכל בעלי החיים, נמצא בבסיסים חנקניים המרכיבים את ה DNA ו RNA ובחומצות האמיניות שהינם אבני בניין של החלבון. חנקן יכול גם לשמש כמקור אנרגיה לחיידקים אנארוביים, למשל בתהליך האנמוקס.

תפקיד החנקן בצמח הוא להוות מרכיב בחומצות האמיניות, בחלבונים, בנוקלאוטידים, בחומצות הגרעין, בכלורופיל, ב-ATP, בהורמונים ובקואנזימים. מחסור בחנקן גורם לכלרוזה ובמקרים חמורים העלים מצהיבים לגמרי, משחימים ולאחר מכן מתים לחלוטין. בנוסף, עלולים להצטבר על הצמח פיגמנטים סגולים, הצמח מפסיק לגדול וישנם עלים מעטים בלבד.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]