DUŠIK (lat. nitrogenium), simbol N, redni broj 7, atomska težina 14,008. S fosforom, arsenom, antimonom i bizmutom čini petu skupinu periodičkog sustava. Odkrio ga je g. 1772 englezki liečnik Daniel Rutherford (1749—1819), kad je iz zraka uklonio kisik s pomoću užarenog ugljena ili svieće, a nastali ugljikov dvokis lužinom. Dobiveni ostatak nazvao je »flogistonovanim zrakom«. Lavoisier nazvao ga je g. 1775 »azotom«, jer ne podržaje gorenja ni disanja.

Na zemlji dolazi d. pretežno (99% cjelokupnog d-a) u elementarnom stanju, i to u atmosferskom zraku, u kome zaprema 79,06 uteznih %, vulkanskim ekshalacijama, nekim vrstama sirovog petroleja (kalifornijski do 2,75%), nekim meteoritima, a spektroskopski je dokazana njegova prisutnost i na suncu te mnogim zviezdama. D. dolazi i u spojevima s drugim elementima kao kalijeva salitra (KNO₃) u Madžarskoj i Indiji, natrijeva (čilska salitra (NaNO₃) u Čileu te kao amoniak. Osim tragova dušične i dušikaste kiseline, koji nastaju u atmosferi električnim izbijanjem i koji daju nitrate kao konačni proizvod, te nekih riedkih nitrida, koji su vulkanskog podrietla te koji raztvaranjem daju amoniak, najveći dio dušikovih spojeva na zemlji nastao je prigodom životnih procesa (biogeno). I najvažnije prirodno nalazište dušikovih spojeva, naslage natrijeva nitrata u Čileu, nastale su, po mišljenju većine stručnjaka, razgrađivanjem organskih tvari, koje su sadržavale vezani d., s pomoću bakterija.

D. se može dobiti ili iz atmosferskog zraka ili iz različnih spojeva. Iz atmosferskog zraka dobiva se d. na taj način, da se iz zraka ukloni kisik (za hlada) s pomoću fosfora, vlažnog željeza, alkalične otopine pirogalola, kisele otopine kromiklorida ili kuproklorida, kovnog bakra u prisutnosti solne kiseline ili amoniaka ili provađanjem zraka preko užarenog bakra. Naveliko dobiva se d. danas frakcioniranom destilacijom tekućeg zraka. Budući da d. ima niže vrelište (—195,5°C) od kisika (—183°C), prvi će izhlapiti pa se na taj način može odieliti od kisika (Sl. 1). Ovako dobiven d. nije čist, već sadržava plemenite plinove (argon, helij, neon). Čist d. možemo dobiti zagrijavanjem zakiseljene otopine amonijeva nitrita ili amonijeva bikromata. Razlika u težini jedne litre d-a (kod 0°C i tlaka od 760 mm), dobivenog iz atmosferskog zraka (1,2572) i onog dobivenog iz spojeva (1,2505), dovelo je do odkrića plemenitih plinova (W. Ramsay 1894).

D. je plin bez boje, mirisa i okusa. Spec. težina (zrak = 1) = 0,9673. Ledište —210,5°C, vrelište —195,5°C. Kritična temperatura —147,1°C, kritičan tlak 33,5 atmosfere. Vrlo se težko topi u vodi (1 volum vode otapa kod 0°C 0,0235 voluma N₂). Radi toga je voda, koja stoji u kontaktu s atmosferskim zrakom, razmjerno bogatija na kisiku. D. ne gori i ne podržava gorenja te se neposredno spaja samo s malo elemenata (bor, titan, silicij, magnezij, kalcij, stroncij, barij, litij) stvarajući nitride. Malen kemijski afinitet prema drugim elementima svodi se na to, što se molekula d-a sastoji od dva atoma, koji su međusobno mnogo jače vezani, nego to biva kod drugih elemenata. Ako se veza među atomima u molekuli d-a razkine, što možemo postići električnim izbijanjem, dobivamo plin koji se djelomice sastoji od slobodnih d-ovih atoma. Takav d. ide među najreaktivnije elemente (aktivan d.) i spaja se izravno s mnogim kovinama, sumporom, fosforom pa čak i s nekim ugljovodicima, pri čemu nastaju cianidi i nitriti.

D. je bitna sastojina organskih spojeva, koji izgrađuju bilinsko i životinjsko tkivo. Radi toga svi organizmi moraju primati u se d., ali samo veoma ograničen broj organizama može asimilirati elementarni d. iz zraka. To su većinom bakterije kao Clostridium Pasteurianum, koja je veoma razširena u tlu, ali uspieva samo u sredini, siromašnoj na kisiku (anaerobno), te Azotobacter chroococcum i A. agile, koje uspievaju samo u prisuću kisika (aerobno). Konačno ide ovamo i Bacterium radicicola, koja živi u simbiozi s mahunarkama (leguminozama) stvarajući na korienu tih biljaka sitne kvržice.

Kako d. i u poljoprivredi i u tehnici (fabrikacija eksploziva i boja) ima važnu ulogu, a poznati izvori dušičnih spojeva ne mogu podmiriti sve veću potrebu, to je dobivanje dušičnih spojeva iz atmosferskog zraka (fiksacija dušika) postalo pitanje od presudne važnosti ne samo za poljoprivredu, već i za zemaljsku obranu. Taj se cilj pokušao postići na više načina:

1. Dobivanje dušičnog vapna (kalcijevog cianamida) CaCN₂ (A. R. Frank i N. Caro 1895). Ako se preko ugrijanog kalcijevog karbida CaC₂ vodi struja d., stvara se kalcijev cianamid: CaC₂ + N₂ = CaCN₂ + C. Kalcijev karbid samelje se prije reakcije u prašak, što redovno biva u suhom d-u, da bi se izključile eksplozije, koje mogu nastati u prisutnosti vlage i kisika zbog stvaranja acetilena. Sad se kalcijev karbid stavlja u željezne valjke, ođ prilike 1 m visoke, koji na dnu i na stienama imaju mnoge rupice, da bi d. imao lakši pristup. U sredinu mase stavi se štap od ugljena, a niz ovakvih valjaka smjesti se u zidane cisterne, u koje se vodi d. (Sl. 2). U početku reakcije potrebno je kalcijev karbid zagrijavati na kojih 1000°C, što se postizava tako, da se kroz štap od ugljena vodi električna struja. Poslije 12 sati izkopča se struja, jer samom reakcijom nastaje dovoljna temperatura. Cieli postupak traje 1—1½ dana. Dušično vapno služi izravno kao gnojivo pa se u tu svrhu mnogo proizvodi. Obrađeno s pregrijanom parom daje amoniak, koji se opet može u prisutnosti zraka s pomoću užarene platinene mreže oksidirati na dušičnu kiselinu, najvažniju sirovinu kod fabrikacije eksploziva.

2. Oksidacija dušika u električnom luku (Chr. Birkeland i S. Eyde 1905). Ako kroz atmosferski zrak prolaze električne iskre, spaja se jedan dio d-a s kisikom stvarajući dušikov oksid, koji daljom oksidacijom daje dušikov tetroksid: N₂+O₂=2NO; 2NO + O₂=N₂O₄. Birkeland i Eyde proveli su taj postupak tako, da su električni luk s pomoću elektromagneta razvukli u ploču od koja 3 m promjera (električno sunce). Temperatura luka iznosi oko 3200°C. Luk se nalazi u željeznoj kutiji, iznutra obloženoj šamotom (Sl. 3 i 4). Zbog visoke temperature te su naprave kratka vieka (½ godine). Kroz luk provodi se velikom brzinom struja zraka. Postupak radi dosta neracionalno, jer daje samo 1½— 2% (prostornih) NO, pa je rentabilan samo u zemljama, koje razpolažu jeftinom električnom strujom (Norvežka). Međutim je i ondje glavna tvornica u Notoddenu g. 1927 prešla na dobivanje dušične kiseline po procesu Haber-Bosch.

3. Sinteza amoniaka. (F. Haber i C. Bosch). Danas je najvažnija metoda fiksacije dušika s elementarnim vodikom u amoniak. → amoniak. Spojevi d-a. S vodikom stvara d. tri spoja: amoniak, hidrazin i azoimid.

Amoniak, NH₃ → amoniak. Hidrazin (diamid), NH₂ • NH₂ = N₂H₄. Odkrio ga je Th. Curtius 1889. Dobiva se djelovanjem amoniaka na natrijev hipoklorit. Nastaje najprije kloramin (NH₂ Cl) : NH₃ +NaOCl = NH₂Cl + NaOH. Iz kloramina daljom adicijom amoniaka nastaje sol hidrazina sa solnom kiselinom: NH₂Cl + NH₃ = NH₂ • NH₂ • HCl, iz koje se obrađivanjem s lužinom može dobiti čisti hidrazin. Slobodan hidrazin kristalična je tvar bazična značaja. S vodom daje hidrazin-hidrat NH₂ • NH₂ • H₂O, jedku tekućinu, koja nagriza i staklo, a djeluje kao jedno od najjačih sredstava za redukciju. Poput amoniaka stvara s kiselinama soli.

Azoimid NH = N₃H. Odkrio ga je Th. Curtius 1890. Dobiva se provađanjem N₂O preko natrijeva amida: N₂O + H₂NNa = N₃Na + H₂0. Stvoreni natrijev azid daje s kiselinom slobodan azoimid. To je bezbojna tekućina, kisela značaja, nepodnošljiva mirisa i vrlo eksplozivna. Vrelište 37° C. Soli te kiseline (azidi): N₃Ag, (N₃)₂Hg₂, (N₃)₂Pb također su eksplozivne. Olovna sol upotrebljava se kao detonator.

S kisikom stvara d. pet spojeva: N₂O, NO(N₂O₂), N₂O₃, NO₂(N₂O₄) i N₂O₅.

Dušični oksidul (rajski plin, njem. Lachgas, engl. laughing-gas) N₂O. Odkriše ga J. Priestley 1772 i H. Davy 1800. Stvara se zagrijavanjem amonijeva nitrata: NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O. Plin bez boje i mirisa te ugodnog sladunjavog okusa. Spec. težina (zrak = 1) = 1,53. Ledište —115°C, vrelište —88°C. Lako se topi u hladnoj, težko u vreloj vodi. Podržava gorenje, jer se razpada na N₂+ O. Služi kadšto u medicini (zubarstvu) kao narkotik.

Dušični oksid NO (N₂O₂). Odkrio ga je J. Pristley 1772. Stvara se redukcijom dušične kiseline: 8HNO₃+3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 4 H₂O + 2 NO. Plin bez boje, mirisa i okusa. Spec. težina (zrak = 1) = 1,039. Ledište —167° C, vrelište 142°C. Težko je topljiv u vodi. Na zraku se odmah oksidira na NO₂. Lako se dade reducirati na N₂O. Pomiešan s parama sumporougljika CS₂ izgara intenzivnim modrim svietlom, bogatim na kemijski aktivnim zrakama.

Dušični trioksid N₂O₃. Dobiva se hlađenjem smjese NO + NO₂. Kod 0°C tamno modra nepostojana tekućina. Spec. težina 1,449. Ledište —82°C, vrelište +3,5°C. Kod vrelišta se razpada na NO + NO₂. Dušični trioksid daje s vodom dušikastu kiselinu HNO₂. Sama je kiselina nepostojana i poznata samo u vodenim otopinama. Zagrijavanjem te otopine nastaje dušična kiselina i dušični oksid. Njezine soli (nitriti) dobivaju se žarenjem nitrata, a služe kod fabrikacije anilinskih boja.

Dušični tetroksid (dioksid ili peroksid). Kod nižih temperatura N₂O₄ (bezbojan), kod viših NO₂ (tamno smeđ). Stvara se pri oksidaciji NO ili žarenjem olovnog nitrata: Pb(NO₃)₂ = 2 PbO + 4 NO₂+O₂. Kod 20°C plin smeđe boje, neugodna mirisa i jako otrovan. Kod više temperature jače potamni (uslied sve veće disociacije na NO₂). Ledište —12°C, vrelište 22°C. Kod 0°C bezbojna tekućina. Djeluje kao jako sredstvo za oksidaciju.

Dušični pentoksid N₂O₅. Dobiva se destilacijom smjese dušične kiseline i fosfornog pentoksida ili provađanjem suhog klora preko srebrnog nitrata. Bezbojne prizme, talište 30°C, vrelište 47°C. Lako se raztvara, kadšto eksplozivno. Dušični pentoksid daje s vodom → dušičnu kiselinu HNO₃.

S halogenim elementima stvara d. halide: NF₃, NCl₃, NBr₃ i NJ₃, od kojih je NF₃ odkrit tek u najnovije vrieme. Svi su ti spojevi vrlo nepostojani i jako eksplozivni. Fluorodušik NF₃. Kod ovog spoja mogli bismo očekivati, da će od svih biti najlabilniji. Dugo se mislilo, da uobće ne može postojati, ali je g. 1928 O. Ruffu uspjelo da ga priredi elektrolizom raztaljenog bezvodnog amonijeva bifluorida NH₄HF₂. Protivno očekivanju pokazao se taj spoj kao razmjerno postojan. Bezbojni plin, vrelište —120°C. U smjesi s vodikom, amoniakom ili vodom gori. Klorodušik NCl₃. Dobiva se elektrolizom na 35°C ugrijane zasićene otopine amonijeva klorida NH₄Cl. Tamno žuta poput ulja tekućina, prodorna neugodna mirisa, spec. težine 1,653, eksplodira kod najmanjeg dodira pa u tom pogledu ide među najopasnije anorganske spojeve. Bromodušik NBr₃ nije poznat u čistom stanju. Jododušik NJ₃. Dobiva se iz praškastog joda i koncentriranog amonijeva hidroksida. Crni kristali, koji su u vlažnom stanju dosta postojani, dok osušeni eksplodiraju velikom snagom kod najmanjeg dodira.

LIT.: W. Ramsay, The gases of the atmosphere, 4. izd., London 1915; P. Pascal, Traité de chimie minérale, sv. 3., Pariz 1932; J. Newton Friend, Textbook of inorganic chemistry, sv. 5., dio I., London.S. M.