Какво е азот? Маса азот. азот молекула

На неметален елемент на 15-та група [Va] Периодичната таблица - азотен атом, два от които се комбинират, за да образуват молекула - безцветен, без мирис и вкус газ представлява голяма част от земната атмосфера и който е част от всички живи същества.

История на откриването

Азотният газ е около 4/5 от земната атмосфера. Той е изолиран в началото на въздуха изследвания. През 1772, шведски Химик Карл Вилхелм Шееле първо да се докаже, че такава азот. Според него, въздухът е смес от два газа, една от които той нарича "огън въздух", която е в подкрепа на изгаряне, а друг - .. "Нечистия въздух", защото тя остава след първата консумира. Това са кислород и азот. Приблизително по същото време азотът е бил изолиран от шотландския ботаник Даниел Ръдърфорд, който за първи път публикува откритията си, както и на британския химик Хенри Кавендиш и британската духовник и учен Dzhozefom Pristli, който споделя с Шеле върховенство на откриването на кислород. Допълнителни изследвания показват, че нов газ е част от нитрат или калиев нитрат (KNO _3), и, съответно, той е наречен на азот ( "раждат селитра") от френския химик Chaptal през 1790 азот първо се дължи на химичните елементи на Лавоазие, чието обяснение за ролята на кислорода в горивната опровергава теорията флогистон - популярен в XVIII век. погрешно схващане горене. Неспособността на този химичен елемент в подкрепа на живота (на гръцки ζωή) беше причината, че Лавоазие наречен азотен газ.

Появата и разпространението

Какво е азот? Според изобилието на химични елементи, той нарежда на шесто място. атмосфера на Земята, за да 75,51% от теглото и 78,09% от обема се състои от елемента и е основен източник за индустрията. Атмосферата съдържа малко количество амоняк и амониеви соли, както и азотни оксиди и азотна киселина, образувана по време на гръмотевични бури и в двигатели с вътрешно горене. Безплатна азот се намира в много метеорити, вулканична и мина на газ и някои минерални извори, на слънцето, звездите и мъглявини.

Азот и се намира в находища на калиев и натриев нитрат, но да отговарят на човешки нужди достатъчно. Друг материал, богати на този елемент е гуано, които могат да бъдат намерени в пещерите, където много прилепи, или сухите места, често посещавани от птици. Също така, азот се съдържа в дъжда и почвата под формата на амоняк и амониеви соли, и в морска вода под формата на амониеви йони _(NH4 ^+), нитрит (NO ₂ ^-) и нитрат (NO ₃ ^-). Средната стойност е около 16% от сложни органични съединения, такива като протеини, се намират във всички живи организми. Естественото съдържание в земната кора е 0,3 части 1000. Разпространение в пространството - от 3 до 7 атоми на силициев атом.

Най-големите страни производителки на азот (като амоняк) в началото на XXI век, са Индия, Русия, САЩ, Тринидад и Тобаго, Украйна.

Търговски производството и използването

Промишленото производство на азот се основава на фракционна дестилация на втечнен въздух. Неговата температура на кипене е равна на -195.8 ° С, 13 ° С по-ниска от тази на кислород, който по този начин се отделя. Азотът може да се получи по-голям мащаб от изгарянето на въглерод или въглеводороди във въздуха и отделяне на получения въглероден диоксид и вода от остатъчната азот. В малък мащаб чист азот се получава чрез нагряване на азид барий Ba (N _{3) 2.} Лабораторни реакция включват нагряване на разтвор на амониев нитрит (NH ₄ NO _2), окисление на амоняк с воден разтвор на бром или с нагрява меден оксид :

• NH ₄ ^{+ +} NO ₂ ^- → N ₂ + 2Н _2О
• 8NH ₃ + 3Br ₂ → N ₂ + 6NH ₄ ^{+ +} 6Br ^-.
• 2NH ₃ + 3CuO → N ₂ + 3H _2О + 3Cu.

Елементен азот може да бъде използвана в инертна атмосфера за реакции, изискващи изключване на кислород и влага. Използва се и течен азот. Водород, метан, въглероден окис, кислород, флуор, и - само вещество, което, когато точката на кипене на азот не е в твърдо кристално състояние.

В химическата промишленост, този химичен елемент се използва за предотвратяване окисляването или друг разваляне, като инертен разредител, реактивен газ за отстраняване на топлината или химикали, както и от пожар или експлозия инхибитор. В хранителната промишленост, азотен газ се използва за предотвратяване разваляне, и течността - за сушене чрез замразяване и охладителни системи. В електрическата промишленост газ предпазва от окисляване и други химични реакции, сгъстява обвивката на кабела и предпазва двигателите. В металургията, азот се използва при заваряване и спояване, предотвратяване на окисление, цементация и decarburization. Като неактивна газ се използва в производството на порести каучук, пластмаси и еластомери, служи като пропелант в аерозолни флакони, и също така създава налягане в струи за течно гориво. В медицината бързо замразяване с течен азот се използва за съхраняване на кръв, костен мозък, тъкан, бактерии и сперматозоиди. Той е намерил приложение в криогенен изследвания.

връзки

Повечето от азота, използвани при производството на химични съединения. Тройната връзка между атомите на елемента е толкова силна, (226 ккал на мол от два пъти по-висока от тази на молекулен водород), тази молекула азот едва влиза в други съединения.

Основният промишлен метод за свързване елемент е Haber-Bosch метод за синтез на амоняк, разработена по време на Втората световна война, Германия за намаляване на зависимостта от чилийската нитрат. Тя включва директен синтез на NH ₃ - безцветен газ с остър, дразнещ мирис - директно от нейните елементи.

Повечето от амоняк се превръща в азотна киселина (HNO ₃₎ и нитрати - соли и естери на азотна киселина, калцинирана сода (натриев _{2СО 3),} хидразин (N ₂ H ₄₎ - безцветна течност използвана като ракетно гориво и в много индустриални процеси.

Азотна киселина е друг основен търговски химическото съединение на елемента. Безцветен, силно корозивна течност се използва в производството на торове, багрила, наркотици и експлозиви. Амониевият нитрат (NH ₄ NO ₃₎ - сол на амоняк и азотна киселина - е най-честата компонент азотни торове.

Кислород + азот

С представлява серия от кислород, азотни оксиди, г. Н. азотен оксид (N ₂ O), в което е равно на валентността на един оксид (NO) (2) и двуокис (NO ₂₎ (4). Много силно летливи азотни оксиди; те са основните източници на замърсяване на атмосферата. Азотен оксид, известен също като райски газ, понякога се използва като анестетик. Когато се вдиша, той предизвиква лека истерия. Азотният оксид реагира бързо с кислород, за да се образува кафяв диоксид междинен продукт в производството на азотна киселина и силен окислител в химически процеси и пропелант.

се използват и някои нитриди, образувани от метали с азот съединение при повишени температури. Нитриди бор, титан, цирконий и тантал имат специално приложение. Един кристална форма на борен нитрид (BN), например, не е по-малък диамант в твърдост и окислен лошо поради това се използва като високо абразивни.

Неорганични цианиди съдържат група CN ^-. Циановодородът или циановодородна киселина HCN, е силно летлив и изключително токсичен газ, който се използва за опушване концентрации руда в други промишлени процеси. Цианоген (CN) ₂ се използва като междинен продукт и за опушване.

Азидите са съединения, които съдържат група от три азотни атома -N _3. Повечето от тях са нестабилни и много чувствителни към сътресения. Някои от тях, като оловен азид, Pb (N _{3) 2,} използвани в детонатори и праймери. Азиди, като халогени, лесно взаимодействат с други вещества, за да се образува множество от съединения.

Азотът е част от няколко хиляди органични съединения. Повечето от тях са получени от амоняк, водороден цианид, цианоген, азотен или азотна киселина. Амини, амино киселини, амиди, например, получени от амоняк или тясно свързан с него. Нитроглицериновите и нитроцелулозни - азотен естери. Нитрит се получава от азотиста киселина (HNO _2). Пурини и алкалоиди са хетероциклични съединения, в които азотът замества един или повече въглеродни атоми.

Имоти и реакции

Какво е азот? Той е безцветен, без мирис газ, който се кондензира в -195,8 ° С, безцветен, нисък вискозитет течност. Елемент съществува под формата на N ₂ молекули, представени под формата: N ::: N: в която енергията на свързването, равна на 226 Kcal на мол, на второ място въглероден монооксид (256 килокалории на мол). Поради тази причина, енергията активиране на молекулярен азот е много висока, така че при нормални условия на елемент е относително инертен. Също така, много стабилен азот молекула значително допринася за термодинамична нестабилността на много азотни съединения, в които връзка, дори ако достатъчно силна, но лоши отношения молекулярен азот.

Сравнително наскоро, както и способността на азотните молекули е неочаквано откриха служат като лиганди за комплексните съединения. Наблюдението, че някои решения на рутениеви комплекси могат да абсорбират атмосферен азот води до това, което може скоро да се намери по-прост и по-добър начин на закрепване на елемент.

Активно азот може да бъде получена чрез преминаване на газ с ниско налягане чрез високо напрежение електрически разряд. Продуктът е кехлибарен и много по-лесно реагира от молекулното, атомен водород, сяра, фосфор и различни метали, а също така може да разлагане НЕ на N ₂ и О _2.

По-ясно разбиране на това, което е азот, може да се получи благодарение на електронен структура, която има формата 1s 2s ^{2 2 3} 2p. Пет външни електронен слой леко екрана на таксата, в резултат на ефективна ядрена такса усещат в района на радиуса на ковалентна. Азотните атоми са относително малки и имат висока Електроотрицателност, разположен между въглерода и кислорода. E конфигурация включва три външни полу-орбитали, които дават възможност да се образува три ковалентни връзки. Следователно, азотният атом трябва да има изключително висока реактивност, образуващ с повечето други елементи стабилни двоични съединения, особено когато друг елемент е значително различен Електроотрицателност, придава значително полярност връзки. При друг елемент електроотрицателност ниска полярност прикачен към азотния атом на частичен отрицателен заряд, който освобождава своите несподелени електрони, за да участват в координационни връзки. При друг елемент по електроотрицателна азот частичен положителен заряд значително ограничава донори свойства на молекулата. При ниска полярност поради поради електроотрицателност се равнява на друг елемент, множествена комуникация предимство пред единствен. Ако атомната размер разминаване предотвратява образуването на множество връзки, които образуват може да бъде относително слаб единична връзка и връзката е нестабилна.

аналитична химия

Често процентът на азот в газовата смес може да бъде определена чрез измерване на обема си след абсорбцията на други компоненти на химически реагенти. Разлагането на сярна киселина в присъствието на живачен нитрат освобождава азотен оксид, който може да бъде измерена като газ. Азот се освобождава от органични съединения, когато те се изгарят над меден оксид, и свободната азота може да бъде измерена като газ след абсорбцията на други продукти от горенето. Добре известен метод Kjeldahl за определяне на вещества счита тук в органични съединения се състои в разлагане на съединението с концентрирана сярна киселина (по избор съдържащ живак или неговия оксид и различни соли). Така азот се превръща в амониев сулфат. Добавянето на натриев хидроксид пресата амоняк, който се събира чрез конвенционален киселина; остатъчното количество на нереагирал киселина след това се определя чрез титруване.

Биологични и физиологично значение

Ролята на азот в жива материя потвърждава неговата физиологична активност на органични съединения. Повечето живи организми не могат да използват този химически елемент самата трябва да имат достъп до неговите съединения. Следователно, фиксиране на азот е от съществено значение. В природата, това се появява в резултат на две основни процеси. Един е ефектът на електрическа енергия към атмосферата, така че азотни и кислородни молекули се разпадат, което позволява свободно атоми за образуване на NO и NO _2. Диоксид след това реагира с вода: 3NO ₂ + H ₂ O → 2HNO ₃ + NO.

HNO ₃ се разтваря и идва към Земята от дъжда под формата на слаб алкохол. Накрая киселина става част от комбинирана азота почва, която се неутрализира до образуване на нитрити и нитрати. Съдържанието на N в култивирани почви обикновено възстановена чрез торене съдържащ нитрати и амониеви соли. Spin животни и растения и тяхното разлагане връща азот съединение в почвата и въздуха.

Друг основен естествен процес фиксиране е жизнената дейност на бобови растения. Поради симбиоза с бактерии, тези култури са способни на превръщане на атмосферния азот директно в неговите съединения. Някои микроорганизми, като Azotobacter Chroococcum и Clostridium pasteurianum, са в състояние да определят собствената си Н.

на самия газ е инертен, безвреден, освен когато диша под налягане и се разтваря в кръвта и други телесни течности при по-високи концентрации. Това води до ефекта на лекарството, и ако налягането се намалява много бързо, излишък на азот се освобождава като газови мехурчета в различни места на тялото. Това може да предизвика болки в мускулите и ставите, загуба на съзнание, частична парализа и дори смърт. Тези симптоми се наричат кесонна болест. Затова тези, които са принудени да дишат въздух при такива обстоятелства трябва да е много бавен, за да се намали налягането до нормално до излишък от азот през белите дробове, без образуване на мехурчета. По-добра алтернатива е да се използва дишаща смес от кислород и хелий. Хелий е много по-малко разтворим в телесните течности и рискът намалява.

изотопи

Азот съществува като две стабилни изотопи ¹⁴ N (99,63%) и ¹⁵ N (0,37%). Те могат да бъдат разделени чрез химичен обмен или чрез термична дифузия. азот маса под формата на изкуствен радиоактивен изотоп е в диапазона 10-13 и 16-24. Най-стабилен полуживот на 10 минути. Първо изкуствено предизвикана трансмутация е направено през 1919 г. от британски физика Ernest Rutherford, които обстрелват азот-14 алфа-частици, получени ядро-17 кислород и протони.

свойства

Най-накрая се изброят основните свойства на азота:

• Атомен номер: 7.
• Атомна тегло на азот: 14,0067.
• Точка на топене: -209,86 ° С
• Точка на кипене: -195,8 ° С
• Плътност (1 атм, 0 ° С): 1.2506 грама азот за литър.
• Конвенционални окисление на -3, 3, 5.
• Електрон конфигурация: 1s 2s ^{2 2 3} 2p.