Siirry sisältöön

Typpi

Muokkaa linkkejä
Wikipediasta
Tämä artikkeli kertoo alkuaineesta. Lannoitealan yritys oli Typpi Oy.
Hiili ← Typpi → Happi
—
↑
N
↓
P  
 
 

Yleistä
Nimi Typpi
Tunnus N
Järjestysluku 7
Luokka epämetalli
Lohko p-lohko
Ryhmä 15, typpiryhmä
Jakso 2
Tiheys0,00125 · 103 kg/m3
Väriväritön
Löytövuosi, löytäjä 1772, Daniel Rutherford
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)14,00674
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)70 pm
Kovalenttisäde75 pm
Van der Waalsin säde92 pm
Orbitaalirakenne[He] 2s2 2p3
Elektroneja elektronikuorilla 2, 5
Hapetusluvut−III, −II, −I, +I, +II, +III, +IV, +V
Kiderakenneheksagonaalinen
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kaasu
Sulamispiste63,25 K (−209,86 °C)
Kiehumispiste77,35 K (−195,8 °C)
Moolitilavuus22,4 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö2,7928 kJ/mol
Sulamislämpö0,3604 kJ/mol
Äänen nopeus334 (869) m/s 293 (76,15) K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus3,04 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 1,040 (N2) kJ/(kg K)
Lämmönjohtavuus0,03 W/(m·K)
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Typpi on alkuaine, joka esiintyy luonnossa kaksiatomisena typpikaasuna, N2. Typen järjestysluku on 7, kemiallinen merkki N (lat. nitrogenium) ja IUPACin standardin mukainen atomimassa on [14,00643;14,00728][1]. Typpi on osana monissa elämälle välttämättömissä yhdisteissä. Ilmasta noin 78 % on typpeä.

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Daniel Rutherford löysi typen vuonna 1772, mutta jo keskiajan alkemistit tunsivat typen yhdisteitä.[2]

Vuonna 1790 ranskalainen kemisti Jean-Antoine Chaptal antoi aineelle nimen nitrogène (< kreik. νίτρον, nitron ’sooda’ + ransk. -gène ’muodostava’). Antoine Lavoisier oli kutsunut sitä nimellä azote.[3]

Suomenkielinen nimi typpi on johdettu murteellisesta sanasta typehtyä (’tukehtua’, ’sammua’), koska typpi on palamaton ja tukehduttaa palamisen. Sanaa käytti ensimmäisenä Julius Krohn vuonna 1862 teoksessaan Kemiallisia tiedesanoja. 1800-luvulla käytettiin myös nimitystä tuko, joka oli johdettu vastaavalla logiikalla sanasta tukahtua.[4]

Ominaisuudet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Typpi on epämetalli, jolla on viisi elektronia uloimmalla elektronikuorella. Typpi on hajutonta, mautonta ja väritöntä. Alkuaineena se esiintyy tavallisesti kaksiatomisena molekyylinä (N2), joka on normaaliolosuhteissa kaasua.

Kahden typpiatomin muodostamassa typpimolekyylissä (N2) on kestävä kolmoissidos, mikä tekee typestä kemiallisesti erittäin passiivisen. Korkeassa lämpötilassa se voi kuitenkin yhtyä vedyn kanssa ammoniakiksi tai hapen kanssa typen oksideiksi. Typen oksideja syntyy esimerkiksi polttomoottoreissa, ja ne aiheuttavat happamia sateita.

Heksatyppeä (N6) on valmistettu laboratoriossa 2025. Tutkijaryhmän tuotos on -196 asteessa stabiilia kiinteää ainetta ja huoneenlämmössä keskimääräinen elinaika on 36 millisekuntia. Rakenteeltaan se on lineaarinen; se koostuu kahdesta kolmen typen osiosta.[5]

Typen yhdisteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Typpeä esiintyy monissa erilaisissa yhdisteissä. Tavallisimpia epäorgaanisia typpeä sisältäviä yhdisteitä ovat muun muassa nitraatit ja ammoniumyhdisteet, joiden lisäksi on muun muassa nitriittejä, nitridejä, syanideja, syanaatteja ja tiosyanaatteja. Näiden lisäksi typpi voi muodostaa binäärisiä yhdisteitä hapen (typen oksidit) ja halogeenien kanssa.

Nitraatti-ioni (NO3-) on moniatominen typpeä ja happea sisältävä anioni, joka voi muodostaa ioniyhdisteitä muun muassa monien metallikationien kanssa. Ammoniumioni (NH4+) on puolestaan typen ja vedyn muodostama moniatominen kationi, joka voi muodostaa yhdisteitä monien eri anionien kanssa. Myös ammoniumnitraatti (NH4NO3) tunnetaan.

Nitriitti-ioni (NO2-) on nitraatinkaltainen typpeä ja happea sisältävä anioni, mutta siinä on yksi happiatomi vähemmän kuin nitraatti-ionissa. Nitridi-ioni (N3-) on puolestaan vain yhdestä typpiatomista muodostunut anioni, joka voi muodostaa yhdisteitä eri metallien tai puolimetallien kanssa.

Syanidi-ioni (CN-) on typen ja hiilen muodostama anioni, joka voi muodostaa ioniyhdisteitä monien metallien kanssa. Syanaatti-ionissa on niin ikään typpeä ja hiiltä sekä niiden lisäksi happea ja tiosyanaatti-ionissa hapen tilalla rikkiä. Molemmat voivat muodostaa yhdisteitä erilaisten kationien, usein metallikationien, kanssa.

Typpeä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä on lukuisia, ja niitä ovat muun muassa amiinit, amidit, pyridiinit sekä isommat ja monimutkaisemmat yhdisteet, kuten aminohapot, peptidit ja proteiinit. Monet typpeä sisältävät orgaaniset yhdisteet ovat elävien organismien tärkeitä rakenneosia sekä aineenvaihdunnan yhdisteitä (mm. urea).

Isotoopit

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Typellä on kaksi pysyvää isotooppia, jotka ovat 14N ja 15N. Luonnossa olevasta typestä 99,64 % on isotooppia 14N ja 0,36 % isotooppia 15N. Typestä tunnetaan yli kymmenen radioaktiivista isotooppia. Niistä pitkäikäisin on 13N, jonka puoliintumisaika on 9,965 minuuttia.[6]

Esiintyminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Typpi on luonnossa hyvin yleinen alkuaine. Vapaana alkuaineena sitä on runsaasti Maan ilmakehässä, jossa on 78 % typpeä.[2] Maaperässä ja vesistöissä sitä esiintyy erilaisina yhdisteinä, kuten nitraatteina ja ammoniumsuoloina. Typpiyhdisteitä on myös kaikissa eliöissä maapallolla. Tärkeitä typpipitoisia orgaanisia yhdisteitä ovat ennen kaikkea aminohapot ja niistä muodostuneet proteiinit.

Biologinen merkitys

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Pääartikkeli: Typen kierto luonnossa

Typpi on elintärkeää kaikelle elämälle, sillä sitä tarvitaan aminohappojen sekä nukleiinihappojen muodostamisessa. Vaikka suurin osa ilmakehästä onkin typpeä, kasvit eivät voi ottaa sitä suoraan ilmasta, vaan ainoastaan maaperässä olevista typen yhdisteistä, joita ovat nitraatit ja ammoniumsuolat. Näin ollen kasveilla voi olla typestä puutettakin, mikä näkyy kasvun vähenemisenä ja klorofyllin hajoamisesta johtuvana lehtien kellastumisena. Myös antosyaanivärejä saattaa alkaa kertyä lehtiin. Tämän vuoksi typpiyhdisteitä tarvitaan runsaasti lannoitteisiin. Muun muassa hernekasvien juurinystyröissä elää kuitenkin typensitojabakteereja, jotka sitovat ilmasta typpeä ja luovuttavat sitä kasvillekin, jonka kanssa ne näin elävät mutualistisessa suhteessa. Myös maan kalkituksella voidaan lisätä typen saantia maasta. Jos typpiyhdisteitä joutuu runsaasti vesistöön, ne aiheuttavat rehevöitymistä.

Eläimet eivät voi sitoa typpeä itse lainkaan, vaan saavat tarvitsemansa typen syödessään kasveja tai muita eläimiä.

Käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Nestemäistä typpeä

Nestemäinen typpi soveltuu matalan kiehumispisteensä ansiosta mm. jäähdytykseen. Tämän lisäksi typen passiivisuus mahdollistaa sen käytön suojakaasuna. Teollisuudessa typpeä käytetään ammoniakin, lannoitteiden sekä perinteisten räjähdysaineiden raaka-aineena.[2] Typpihapon ja suolahapon seos, kuningasvesi on yksi harvoja aineita, joka voi liuottaa kultaa. Typpeä käytetään myös elintarvikkeiden suojakaasuna. Tässä tarkoituksessa sen E-koodi on E 941.

Hinnanmuodostus

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Typpiyhdisteiden hinta maailmanmarkkinoilla johtuu maakaasun hinnoista, jotka puolestaan seurailevat öljynhintoja. Maailman yleisin typpilannoite on urea, jota käytetään Suomessa vain vähän. Urean tuotantokustannuksista 80 % riippuu ammoniakin hinnasta.[7]

Maailman viiden johtavan lannoitevalmistajan, joiden yhteinen markkinaosuus koko maailman lannoitemarkkinoista on noin kolmasosa, on suurin typpilannoitteiden valmistaja norjalainen Yara International, jolle Suomen valtio myi Kemiran lannoitetuotannon, Kemira GrowHow:n.[8] Yara International myi 2008 typpilannoitteita 21 400 000 tonnia. Yara International tuottaa ammoniakkia enemmän kuin toiseksi ja kolmanneksi suurin tuottaja yhteensä.

Vaarallisuus

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Laitesukelluksessa käytetyssä paineilmassa oleva typpi voi aiheuttaa sukeltajantaudin, jos syvältä noustaan liian nopeasti pintaan. Sukellettaessa paineilmalaitteilla syvälle (yli 30 metrin syvyyteen) vaarana on myös typpinarkoosi eli syvyyshumala. Riittävän korkeassa paineessa hengityskaasun typpi alkaa vaikuttaa alkoholin tavoin hermostoon.[9] Syvyyshumala muistuttaa humalatilaa, eikä se ole sukeltajalle sinällään vaarallista, mutta se aiheuttaa sukeltajassa vastuuntunnon menettämistä sekä välinpitämättömyyttä, jolloin sukeltaja saattaa olla vaaraksi itselleen sekä jopa muille sukeltajille.[10]

Koska typpikaasu on hajuton, mauton ja näkymätön kaasu, se on aiheuttanut useita kuolemaan johtaneita onnettomuuksia.[11] Nestemäinen typpi kaasuuntuu välittömästi, jolloin suljetussa tilassa hapen suhteellinen määrä laskee nopeasti normaalista 21 %:sta. Typen hengittäminen aiheuttaa tajuttomuuden 15 sekunnissa ja kuoleman alle minuutissa. Uhrille ei tule sitä tukehtumisen tunnetta, joka yleensä tulee, kun hiilidioksidin taso veressä nousee. Typpeä hengitettäessä se korvaa hapen ja jokaisella uloshengityksellä hiilidioksidi poistuu normaalisti. Noin kolmannella sisäänhengityksellä veren happipitoisuus on pudonnut niin alas, että henkilö menettää tajuntansa. Usein uhriksi joutuu myös auttamaan rientänyt henkilö, joka ei tiedosta vaaraa.[12][13] Tätä ominaisuutta käytetään teurastamoissa tajuttomuuden ja kuoleman aikaansaamiseksi teuraseläimille.[14]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 15.6.2011. (englanniksi)
  2. ↑ a b c Hamilo, M.: Typpioksiduuli antaa potilaalle hyvän olon Helsingin Sanomat. 19.6.2007. Arkistoitu 10.2.2010. Viitattu 14.7.2010.
  3. ↑ Online Etymology Dictionary (nitrogen) etymonline.com. Viitattu 17.5.2009. (englanniksi)
  4. ↑ Häkkinen, K.: Nykysuomen etymologinen sanakirja, s. 1373, 1561. (Hakusana typpi) Helsinki: WSOY, 2004. ISBN 951-0-27108-X
  5. ↑ Kangasniemi, T.: Nyt syntyi räjähtävä keksintö – Ensimmäinen yli 250 vuoteen Kauppalehti. 22.6.2025. Viitattu 23.6.2025.
  6. ↑ Isotopes of the Element Nitrogen Jefferson Lab. Viitattu 26.12.2023. (englanniksi)
  7. ↑ Käytännön Maamies, 1/2009, sivu 7 ja 8 Kyösti Arvovuori ja Hanna Karikallio
  8. ↑ Käytännön Maamies, 1/2009, sivu 9 Kyösti Arvovuori ja Hanna Karikallio
  9. ↑ Turvaohjeet pelastustoimen vesisukellukseen
  10. ↑ Laitesukellus
  11. ↑ HAZARDS OF NITROGEN ASPHYXIATION
  12. ↑ Poliisi epäilee rikosta Porvoon typpiturmassa HS.fi 2.5.2010, Archive.org
  13. ↑ Dangers of Nitrogen!
  14. ↑ Gas Killing of Chickens and Turkeys

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Typpi.
Elintarvikelisäaineisiin kuuluvat pakkauskaasut

argon (E 398) | butaani (E 943a) | happi (E 948) | helium (E 939) | hiilidioksidi (E 290) | isobutaani (E 943b) | propaani (E 944) | typpi (E 941) | typpimonoksidi (E 942) | vety (E 949)

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Typpi&oldid=23775852”