大気
窒素は大気に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。
Mendeleev
周期表
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化学元素 · リファレンス
7N
窒素
窒素は原子番号7、元素記号Nの元素です。周期表では第2周期・第15族・pブロックに位置し、室温での基準状態は気体です。電子配置は[He] 2s2 2p3です。
原子番号7
標準原子量[14.00643, 14.00728]
族15
周期2
ブロックp
電子配置[He] 2s2 2p3
電子構造
化学的性質を決めるもの
15族元素は5個の価電子を持ち、負から正まで複数の酸化状態をとります。族を下るほど金属的性質が増します。
窒素の電子配置は[He] 2s2 2p3です。結合相手と酸化状態の違いにより、単体から多様な化合物まで幅広い化学が現れます。
化学形
化合物・イオン・材料
水素化物、酸化物、オキソ酸・オキソアニオン、ハロゲン化物、金属との化合物などが代表的です。酸化状態は窒素からビスマスまで大きく変化します。
物理的性質
状態と相変化
室温での基準状態は気体です。掲載している密度は1.251 g/Lです。融点は63.17 K (-210.0 °C)です。沸点は77.36 K (-195.8 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。
存在と用途
窒素はどこにあり、何に使われるか
窒素は大気の主成分で、窒素化合物はタンパク質や核酸にも含まれます。工業的にはアンモニアや肥料の製造が重要で、生命圏では窒素循環を通じて形を変えながら移動します。
具体例
実際の用途
肥料製造
窒素は肥料製造に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。
低温技術
窒素は低温技術に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。
周期表上の位置
周辺元素からわかること
窒素は第2周期・第15族・pブロックにあります。周辺には炭素、酸素、ケイ素、リンなどが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。
基礎データ
物理・原子データ
分類二原子分子をつくる非金属
室温での状態気体
電子殻2 · 5
密度1.251 g/L
融点63.17 K (-210.0 °C)
沸点77.36 K (-195.8 °C)
ポーリング電気陰性度3.04
第一イオン化エネルギー1 402 kJ/mol
電子親和力—
値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。
歴史
発見と同定
窒素の発見はDaniel Rutherfordと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。
同位体
同位体組成と原子量
窒素の標準原子量は[14.00643, 14.00728]の範囲で示されます。天然試料では同位体比がわずかに変動するため、一つの小数値だけではその変動を表せません。
窒素には少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。
安全性
取り扱いと曝露
窒素の安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。