Які властивості притаманні азоту. Хімічні властивості

Азот (лат. Nitrogenium) – хімічний елемент 15-ї групи (V група у старій нумерації) періодичної системи Менделєєва; атомний номер 7, атомна маса 14,0067.

Безбарвний газ, без смаку та запаху. Один із найпоширеніших елементів, головна складова частина атмосфери Землі (4×10 15 т).

Кругообіг азоту в природі.

Будова молекули аміаку NH 3 .

Синтез аміаку йде у гігантських колонах синтезу, куди за допомогою компресора подається суміш водню та азоту. Реакція протікає під тиском 300 ат і температурі близько 500 °C у присутності каталізатора. Аміак NH3, що утворився в холодильнику, перетворюється на рідину (конденсується). Рідкий аміак видаляється з системи, а гази, що не прореагували, надходять у циркуляційний насос, який знову подає їх у колону синтезу.

Слово «азот», запропоноване французьким хімікомА. Лавуазьє в кінці XVIIIст., грецького походження. «Азот» означає «неживий» (приставка «а» – заперечення, «зое» – «життя»). Саме так вважав Лавуазьє. Саме так вважали його сучасники, у тому числі шотландський хімік і лікар Д. Резерфорд, який виділив азот з повітря трохи раніше від своїх відомих колег - шведа К. Шеелеу англійців Д. Прістлі і Г. Кавендіїга. Резерфорд в 1772 р. опублікував дисертацію про так званому «мефітичному», тобто неповноцінному, повітрі, що не підтримує горіння та дихання.

Назва «азот» для нового газу здавалася досить точною. Але чи це так?

Азот дійсно на відміну від кисню не підтримує дихання та горіння. Однак дихати чистим киснем постійно людина не може. Навіть хворим дають чистий кисеньлише нетривалий час. Очевидно, він не просто нейтральний розріджувач кисню. Саме суміш азоту з киснем найприйнятніша для дихання більшості жителів нашої планети.

А хіба справедливо називати неживим цей елемент? Чим підгодовують рослини, вносячи мінеральні добрива? Насамперед сполуками азоту, калію та фосфору. Азот входить до складу незліченної множини органічних сполук, У тому числі таких життєво важливих, як білки та амінокислоти.

Для людства надзвичайно корисна відносна інертність цього газу. Будь він більш схильний до хімічним реакціям, атмосфера Землі було б існувати у вигляді, як вона існує. Сильний окислювач кисень вступив із азотом в реакцію, і утворилися б отруйні оксиди азоту. Але якби азот був справді інертним газом, таким, наприклад, як гелій, то тоді ні хімічні виробництва, ні всемогутні мікроорганізми не змогли б зв'язати азот атмосфери та задовольнити потребу всього живого у зв'язаному азоті. Не було б аміаку, азотної кислоти, необхідної для безлічі речовин, було б найважливіших добрив. Не було б життя на Землі, адже азот входить до складу всіх організмів. Перед азоту припадає близько 3% від маси людського організму.

Елементарний, не пов'язаний азот застосовується досить широко. Це найдешевший з газів, хімічно інертних звичайних умовах, тому в тих процесах металургії та великої хімії, де треба захищати активне з'єднанняабо розплавлений метал від взаємодії з киснем повітря створюють чисто азотні захисні атмосфери. Під захистом азоту зберігають у лабораторіях речовини, що легко окислюються. У металургії азотом насичують поверхні деяких металів і сплавів, щоб надати їм більшої твердості та зносостійкості. Широко відомо, наприклад, азотування сталі та титанових сплавів.

Рідкий азот (температури плавлення та кипіння азоту: −210 °C та −196 °C) використовують у холодильних установках.

Мала хімічна активність азоту пояснюється насамперед будовою його молекули. Як і більшість газів (крім інертних), молекула азоту і двох атомів. В утворенні зв'язку між ними беруть участь по 3 валентні електрони зовнішньої оболонки кожного атома. Щоб зруйнувати молекулу азоту, необхідно витратити дуже велику енергію – 954,6 кДж/моль. Без руйнування молекули азот у хімічний зв'язок не вступить. За звичайних умов із ним здатний вступити у реакцію лише літій, даючи нітрид Li 3 N.

Набагато активніший атомарний азот. При звичайній температурі він вступає в реакції з сіркою, фосфором'язом і деякими металами, наприклад, з ртуттю. Але отримати азот у вигляді окремих атомівскладно. Навіть за 3000 °C немає помітного розкладання молекул азоту на атоми.

Сполуки азоту мають величезне значення й у науки, й у багатьох галузей промисловості. Задля отримання зв'язаного азоту людство йде величезні енергетичні витрати.

Основним способом зв'язування азоту у промислових умовах залишається синтез аміаку NH 3 (див. Синтез хімічний). Аміак - один із наймасовіших продуктів хімічної промисловості, світове виробництво його - понад 70 млн т на рік. Процес йде при температурі 400–600 °C та тиску в мільйони паскалів (сотні ат) у присутності каталізаторів, наприклад, губчастого заліза з добавками оксиду калію, оксиду алюмінію. Сам аміак використовується обмежено і зазвичай у вигляді водних розчинів (аміачна вода – як рідке добриво, нашатирний спирт – у медицині). Але аміак на відміну атмосферного азоту досить легко входить у реакції приєднання і заміщення. Та й окислюється він легше, ніж азот. Тому аміак і став вихідним продуктом для отримання більшості азотовмісних речовин.

Пряме окислення азоту киснем вимагає дуже високих температур (4000 ° C) або інших дуже активних методівна міцні молекули азоту - електричного розряду, іонізуючого випромінювання. Відомі п'ять оксидів азоту: N 2 O - оксид азоту (I), NO - оксид азоту (II), N 2 O 3 - оксид азоту (III), NO 2 - оксид азоту (IV), N 2 O 5 - оксид азоту (V).

У промисловості широко застосовується азотна кислота HNO 3 , яка одночасно є і сильною кислотою, та активним окислювачем. Вона здатна розчиняти всі метали, крім золота та платини. Хімікам азотна кислота відома, принаймні з XIII ст., нею користувалися давні алхіміки. Азотна кислота надзвичайно широко використовується для отримання нітросполук. Це головний нітруючий агент, за допомогою якого до складу органічних сполук вводять нітрогрупи NO 2 . А коли такі групи з'являться, наприклад, в молекулі толуолу C 6 H 5 CH 3 , то звичайний органічний розчинник перетворюється на вибухову речовину - тринітротолуол, він же тротил, або тол. Гліцерин після нітрування перетворюється на небезпечну вибухову речовину - нітрогліцерин.

Не менш важлива азотна кислота у виробництві мінеральних добрив. Солі азотної кислоти - нітрати, насамперед нітрати натрію, калію та амонію, використовуються головним чином як азотні добрива. Але, як встановив академік Д. Н. Прянишников, рослина, якщо йому надана можливість вибору, віддає перевагу аміачному азоту нітратному.

Солі іншої кислоти азоту – слабкої азотистої HNO 2 – називаються нітритами і також досить широко використовуються у хімічній та інших галузях промисловості.

Отримувати сполуки азоту з мінімальними енергетичними витратами за невеликих температур і тисків вчені прагнуть вже давно. Ідею у тому, деякі мікроорганізми можуть пов'язувати азот повітря, першим висловив російський фізик П. Коссович в наприкінці XIXв., а виділив з ґрунту першу азотфіксуючу бактерію інший наш співвітчизник - біохімік С. Н. Виноградський у 1890-ті рр. в. Але лише останнім часом став більш менш ясний механізм зв'язування азоту бактеріями. Бактерії засвоюють азот, перетворюючи його на аміак, який потім дуже швидко перетворюється на амінокислоти та білки. Процес іде за участю ферментів.

У лабораторіях кількох країн (у СРСР на початку 60-х рр.) отримано комплексні з'єднанняздатні пов'язувати атмосферний азот. Головна роль при цьому відводиться комплексам, що містять молібден, залізо та магній. В основному вже вивчено та розроблено механізм цього процесу.

Зміст статті

АЗОТ, N (nitrogenium), хімічний елемент (ат. номер 7) VA підгрупи періодичної системи елементів. Атмосфера Землі містить 78% (про.) азоту. Щоб показати, наскільки великі ці запаси азоту, відзначимо, що в атмосфері над кожним квадратним кілометром земної поверхні знаходиться стільки азоту, що з нього можна отримати до 50 млн. т нітрату натрію або 10 млн. т аміаку (сполучення азоту з воднем), та все ж таки це становить малу частку азоту, що міститься в земної кори. Існування вільного азоту свідчить про його інертність та труднощі взаємодії з іншими елементами при звичайній температурі. Пов'язаний азот входить до складу як органічної, і неорганічної матерії. Рослинний та тваринний світмістить азот, пов'язаний з вуглецем та киснем у білках. Крім цього, відомі і можуть бути отримані в великих кількостяхазотовмісні неорганічні сполуки, такі як нітрати (NO 3 –), нітрити (NO 2 –), ціаніди (CN –), нітриди (N 3–) та азиди (N 3 –).

Історична довідка.

Досліди А.Лавуазьє, присвячені дослідженню ролі атмосфери у підтримці життя та процесів горіння, підтвердили існування щодо інертної речовини в атмосфері. Не встановивши елементну природу газу, що залишається після згоряння, Лавуазьє назвав його azote, що давньогрецькою означає «неживий». У 1772 Д. Резерфорд з Единбурга встановив, що це газ є елементом, і назвав його « шкідливе повітря». Латинська назва азоту походить від грецьких слів nitron і gen, що означає «утворює селітру».

Фіксація азоту та азотний цикл.

Термін "фіксація азоту" означає процес зв'язування атмосферного азоту N 2 . У природі це може відбуватися двома шляхами: або бобові рослини, наприклад горох, конюшина і соя, накопичують на своєму корінні бульбашки, в яких бактерії, що фіксують азот, перетворюють його на нітрати, або відбувається окислення атмосферного азоту киснем в умовах розряду блискавки. С.Арреніус встановив, що у такий спосіб фіксується до 400 млн. т азоту щорічно. В атмосфері оксиди азоту з'єднуються з дощовою водою, утворюючи азотну та азотисту кислоти. Крім того, встановлено, що з дощем та снігом на кожний гектар землі потрапляє бл. 6700 г азоту; досягаючи грунту, вони перетворюються на нітрити та нітрати. Рослини використовують нітрати для утворення рослинних білкових речовин. Тварини, харчуючись цими рослинами, засвоюють білкові речовини рослин і перетворюють їх на тваринні білки. Після смерті тварин і рослин відбувається їхнє розкладання, азотні сполуки перетворюються на аміак. Аміак використовується двома шляхами: бактерії, що не утворюють нітратів, руйнують його до елементів, виділяючи азот і водень, інші бактерії утворюють з нього нітрити, які іншими бактеріями окислюються до нітратів. Таким чином відбувається кругообіг азоту в природі, або азотний цикл.

Будова ядра та електронних оболонок.

У природі існують два стабільні ізотопи азоту: з масовим числом 14 (містить 7 протонів та 7 нейтронів) і з масовим числом 15 (містить 7 протонів та 8 нейтронів). Їхнє співвідношення становить 99,635:0,365, тому атомна маса азоту дорівнює 14,008. Нестабільні ізотопи азоту 12 N, 13 N, 16 N, 17 N отримані штучно. Схематично електронна будоваатома азоту таке: 1 s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Отже, на зовнішній (другій) електронній оболонці знаходиться 5 електронів, які можуть брати участь в освіті хімічних зв'язків; орбіталі азоту можуть приймати електрони, тобто. можливе утворення сполук зі ступенем окиснення від (-III) до (V), і вони відомі.

Молекулярний азот.

З визначень густини газу встановлено, що молекула азоту двоатомна, тобто. молекулярна формула азоту має вигляд Nє N (або N 2). У двох атомів азоту три зовнішні 2 p-електрона кожного атома утворюють потрійний зв'язок:N:::N:, формуючи електронні пари. Виміряна міжатомна відстань N-N дорівнює 1,095 Å. Як і у випадку з воднем ( см. Водар), існують молекули азоту з різним спином ядра – симетричні та антисиметричні. При звичайній температурі співвідношення симетричної та антисиметричної форм дорівнює 2:1. У твердому стані відомі дві модифікації азоту: a– кубічна та b– гексагональна з температурою переходу a ® b-237,39 ° С. Модифікація bплавиться при -209,96 ° С і кипить при -195,78 ° C при 1 атм ( см. табл. 1).

Енергія дисоціації моля (28,016 г або 6,023Ч 10 23 молекул) молекулярного азоту на атоми (N 2 2N) дорівнює приблизно -225 ккал. Тому атомарний азот може утворюватися за тихого електричного розряду і хімічно активніший, ніж молекулярний азот.

Отримання та застосування.

Спосіб отримання елементного азоту залежить від необхідної його чистоти. У величезних кількостях азот отримують для синтезу аміаку, причому допустимі невеликі домішки благородних газів.

Азот із атмосфери.

Економічно виділення азоту з атмосфери обумовлено дешевизною методу зрідження очищеного повітря (пари води, CO 2 , пил, інші домішки видалені). Послідовні цикли стиснення, охолодження та розширення такого повітря призводять до його зрідження. Рідке повітря піддають фракційній перегонці при повільному підйомі температури. Першими виділяються шляхетні гази, потім азот, і залишається рідкий кисень. Очищення досягається багаторазовістю процесів фракціонування. Таким методом виробляють багато мільйонів тонн азоту щорічно, переважно для синтезу аміаку, який є вихідною сировиною в технології виробництва різних азотовмісних сполук для промисловості та сільського господарства. Крім того, очищену азотну атмосферу часто використовують, коли неприпустима присутність кисню.

Лабораторні методи.

Азот у невеликих кількостях можна отримувати у лабораторії різними способами, окислюючи аміак або іон амонію, наприклад:

Дуже зручний процес окислення іону амонію нітрит-іоном:

Відомі й інші способи - розкладання азидів при нагріванні, розкладання аміаку оксидом міді(II), взаємодія нітритів із сульфаміновою кислотою або сечовиною:

При каталітичному розкладанні аміаку за високої температури теж можна отримати азот:

Фізичні властивості.

Деякі фізичні властивості азоту наведено у табл. 1.

Таблиця 1. ДЕЯКІ ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АЗОТА
Щільність, г/см 3 0,808 (рід.)
Температура плавлення, °С –209,96
Температура кипіння, °С –195,8
Критична температура, °С –147,1
Критичний тиск, атма 33,5
Критична густина, г/см 3 а 0,311
Питома теплоємність, Дж/(Мольк) 14,56 (15 ° С)
Електронегативність по Полінгу 3
Ковалентний радіус, 0,74
Кристалічний радіус, 1,4 (M 3–)
Потенціал іонізації, В б
перший 14,54
другий 29,60
а Температура та тиск, при яких щільності азоту рідкого та газоподібного стануоднакові.
б Кількість енергії, необхідне видалення першого зовнішнього і наступного його електронів, для 1 моль атомарного азоту.

Хімічні властивості.

Як було зазначено, переважною властивістю азоту за нормальних умов температури та тиску є його інертність, чи мала хімічна активність. Електронна структураазоту містить електронну паруна 2 s-рівні та три наполовину заповнені 2 р-орбіталі, тому один атом азоту може пов'язувати трохи більше чотирьох інших атомів, тобто. його координаційне число дорівнює чотирьом. Невеликий розмір атома обмежує кількість атомів або груп атомів, які можуть бути пов'язані з ним. Тому багато сполук інших членів підгрупи VA або зовсім не мають аналогів серед сполук азоту, або аналогічні сполуки азоту виявляються нестабільними. Так, PCl 5 – стабільне з'єднання, а NCl 5 немає. Атом азоту здатний зв'язуватися з іншим атомом азоту, утворюючи кілька досить стабільних сполук, такі як гідразин N 2 H 4 і азиди металів MN 3 . Такий тип зв'язку незвичайний для хімічних елементів (за винятком вуглецю та кремнію). За підвищених температур азот реагує з багатьма металами, утворюючи частково іонні нітриди M x N y. У цих сполуках азот заряджений негативно. У табл. 2 наведені ступені окислення та приклади відповідних сполук.

нітриди.

З'єднання азоту з більш електропозитивними елементами, металами та неметалами – нітриди – схожі на карбіди та гідриди. Їх можна розділити залежно від характеру зв'язку M–N на іонні, ковалентні та з проміжним типомзв'язку. Як правило, це кристалічні речовини.

Іонні нітриди.

Зв'язок у цих сполуках передбачає перехід електронів від металу до азоту із заснуванням іона N 3– . До таких нітридів відносяться Li 3 N, Mg 3 N 2 , Zn 3 N 2 і Cu 3 N 2 . Крім літію, інші лужні метали підгрупи IA нітридів не утворюють. Іонні нітриди мають високі температури плавлення, реагують з водою, утворюючи NH 3 гідроксиди металів.

Ковалентні нітриди.

Коли електрони азоту беруть участь у освіті зв'язку разом із електронами іншого елемента без переходу їхню відмінність від азоту до іншого атома, утворюються нітриди з ковалентної зв'язком. Нітриди водню (наприклад, аміак та гідразин) повністю ковалентні, як і галогеніди азоту (NF 3 та NCl 3). До ковалентних нітридів відносяться, наприклад, Si 3 N 4 , P 3 N 5 і BN – високостабільні білі речовини, причому BN має дві алотропні модифікації: гексагональну та алмазоподібну. Остання утворюється при високих тискахі температурах і має твердість, близьку до твердості алмазу.

Нітриди із проміжним типом зв'язку.

Перехідні елементи реакції з NH 3 при високій температурі утворюють незвичайний клас сполук, в яких атоми азоту розподілені між регулярно розташованими атомами металу. У цих сполуках немає чіткого усунення електронів. Приклади таких нітридів - Fe 4 N, W 2 N, Mo 2 N, Mn 3 N 2 . Ці з'єднання, як правило, абсолютно інертні і мають хорошу електричну провідність.

Водневі сполуки азоту.

Азот і водень взаємодіють, утворюючи сполуки, що віддалено нагадують вуглеводні. Стабільність азотоводородів зменшується зі збільшенням числа атомів азоту в ланцюзі на відміну вуглеводнів, які стійкі й у довгих ланцюгах. Найбільш важливі нітриди водню – аміак NH 3 та гідразин N 2 H 4 . До них відноситься також азотистоводнева кислота HNNN (HN 3).

Аміак NH3.

Аміак – один із найважливіших промислових продуктів сучасної економіки. Наприкінці 20 ст. США робили бл. 13 млн. т аміаку щорічно (у перерахунку на безводний аміак).

Будова молекули.

Молекула NH3 має майже пірамідальну будову. Кут зв'язку H–N–H становить 107°, що близько до величини тетраедричного кута 109°. Неподілена електронна пара еквівалентна приєднаній групі, в результаті координаційне число азоту дорівнює 4 і азот знаходиться в центрі тетраедра.

Властивості аміаку.

Деякі фізичні властивості аміаку порівняно з водою наведені у табл. 3.

Температури кипіння та плавлення у аміаку набагато нижчі, ніж у води, незважаючи на близькість молекулярних маста подібність будови молекул. Це пояснюється відносно більшою міцністю міжмолекулярних зв'язків у води, ніж у аміаку (такий міжмолекулярний зв'язок називається водневим).

Аміак як розчинник.

Висока діелектрична проникність та дипольний моментрідкого аміаку дозволяють використовувати його як розчинник для полярних або іонних неорганічних речовин. Аміак-розчинник займає проміжне положенняміж водою та органічними розчинниками типу етилового спирту. Лужні та лужноземельні металирозчиняються в аміаку, утворюючи темносині розчини. Можна вважати, що в розчині відбувається сольватація та іонізація валентних електронівза схемою

Синій колір пов'язують із сольватацією та рухом електронів або з рухливістю «дірок» у рідині. При високій концентрації натрію в рідкому аміаку розчин приймає бронзове забарвлення та відрізняється високою електропровідністю. Незв'язаний лужний метал можна виділити з такого розчину випаровуванням аміаку або додаванням натрію хлориду. Розчини металів в аміаку є добрими відновниками. У рідкому аміаку відбувається автоіонізація

аналогічно процесу, що протікає у воді:

Деякі хімічні властивості обох систем зіставлені у табл. 4.

Рідкий аміак як розчинник має перевагу в деяких випадках, коли неможливо проводити реакції у воді через швидку взаємодію компонентів з водою (наприклад, окислення та відновлення). Наприклад, в рідкому аміаку кальцій реагує з KCl з утворенням CaCl 2 і K, оскільки CaCl 2 нерозчинний в рідкому аміаку, а До розчинний, і реакція протікає повністю. У воді така реакція неможлива через швидку взаємодію Ca з водою.

Одержання аміаку.

Газоподібний NH 3 виділяється із солей амонію при дії сильної основинаприклад, NaOH:

Метод застосуємо у лабораторних умов. Невеликі виробництва аміаку засновані також на гідролізі нітридів, наприклад Mg 3 N 2 водою. Ціанамід кальцію CaCN 2 при взаємодії з водою також утворює аміак. Основним промисловим методом отримання аміаку є каталітичний синтез його з атмосферного азоту та водню при високих температурі та тиску:

Водень для цього синтезу одержують термічним крекінгом вуглеводнів, дією парів води на вугілля або залізо, розкладанням спиртів парами води або електролізом води. На синтез аміаку отримано безліч патентів, що відрізняються умовами проведення процесу (температура, тиск, каталізатор). Існує спосіб промислового одержання при термічній перегонці вугілля. З технологічною розробкою синтезу аміаку пов'язані імена Ф.Габера та К.Боша.

Таблиця 4. ПОРІВНЯННЯ РЕАКЦІЙ У ВОДНОМУ І АМІАЧНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
Водне середовище Амічне середовище
Нейтралізація
OH - + H 3 O + ® 2H 2 O NH 2 – + NH 4 + ® 2NH 3
Гідроліз (протоліз)
PCl 5 + 3H 2 O POCl 3 + 2H 3 O + + 2Cl – PCl 5 + 4NH 3 PNCl 2 + 3NH 4 + + 3Cl –
Заміщення
Zn + 2H 3 O + ® Zn 2+ + 2H 2 O + H 2 Zn + 2NH 4 + ® Zn 2+ + 2NH 3 + H 2
Сольватація (комплексоутворення)
Al 2 Cl 6 + 12H 2 O 2 3+ + 6Cl – Al 2 Cl 6 + 12NH 3 2 3+ + 6Cl –
Амфотерність
Zn 2+ + 2OH – Zn(OH) 2 Zn 2+ + 2NH 2 – Zn(NH 2) 2
Zn(OH) 2 + 2H 3 O + Zn 2+ + 4H 2 O Zn(NH 2) 2 + 2NH 4 + Zn 2+ + 4NH 3
Zn(OH) 2 + 2OH – Zn(OH) 4 2– Zn(NH 2) 2 + 2NH 2 – Zn(NH 2) 4 2–

Хімічні властивості аміаку.

Крім реакцій, згаданих у табл. 4, аміак реагує з водою, утворюючи сполуку NH 3 H 2 O, яку часто помилково вважають гідроксидом амонію NH 4 OH; насправді існування NH 4 OH у розчині не доведено. Водний розчин аміаку («нашатирний спирт») складається переважно з NH 3 , H 2 O та малих концентрацій іонів NH 4 + і OH – , що утворюються при дисоціації

Основний характер аміаку пояснюється наявністю неподіленої електронної пари азоту: NH3. Тому NH 3 – це основа Льюїса, яка має найвищу нуклеофільну активність, що виявляється у формі асоціації з протоном, або ядром атома водню:

Будь-які іон або молекула, здатні приймати електронну пару (електрофільне з'єднання), будуть взаємодіяти з NH 3 з утворенням координаційного з'єднання. Наприклад:

Символ M n+ представляє іон перехідного металу (B-підгрупи періодичної таблиці, наприклад, Cu 2+ , Mn 2+ та ін). Будь-яка протонна (тобто Н-містить) кислота реагує з аміаком в водному розчиніз утворенням солей амонію, таких, як нітрат амонію NH 4 NO 3 , хлорид амонію NH 4 Cl, сульфат амонію (NH 4) 2 SO 4 фосфат амонію (NH 4) 3 PO 4 . Ці солі широко застосовують у сільському господарстві як добрива для введення азоту в грунт. Нітрат амонію також використовують як недорогу вибухову речовину; вперше воно було застосовано з нафтовим паливом (дизельним маслом). Водний розчин аміаку застосовують безпосередньо для введення в ґрунт або з зрошуючою водою. Сечовина NH 2 CONH 2 отримана синтезом з аміаку і вуглекислого газу, також є добривом. Газоподібний аміак реагує з металами типу Na та K з утворенням амідів:

Аміак реагує з гідридами та нітридами також з утворенням амідів:

Аміди лужних металів(наприклад, NaNH 2) реагують з N 2 O при нагріванні, утворюючи азиди:

Газоподібний NH 3 відновлює оксиди важких металівдо металів при високій температурі, мабуть, завдяки водню, що утворюється в результаті розкладання аміаку на N 2 і H 2:

Атоми водню молекулі NH 3 можуть заміщатися на галоген. Йод реагує з концентрованим розчином NH 3 утворюючи суміш речовин, що містить NI 3 . Ця речовина дуже нестійка і вибухає при найменшому механічному впливі. При реакції NH 3 c Cl 2 утворюються хлораміни NCl 3 NHCl 2 і NH 2 Cl. При дії на аміак гіпохлориту натрію NaOCl (утворюється з NaOH та Cl 2 ) кінцевим продуктомє гідразин:

Гідразин.

Наведені вище реакції являють собою спосіб отримання моногідрату гідразину складу N 2 H 4 H 2 O. Безводний гідразин утворюється при спеціальній перегонці моногідрату з BaO або іншими водовіднімними речовинами. За властивостями гідразин злегка нагадує пероксид водню H2O2. Чистий безводний гідразин - безбарвна гігроскопічна рідина, що кипить при 113,5 ° C; добре розчиняється у воді, утворюючи слабку основу

У кислому середовищі(H+) гідразин утворює розчинні солігідразонія типу + X - . Легкість, з якою гідразин та деякі його похідні (наприклад, метилгідразин) реагують з киснем, дозволяє використовувати його як компонент рідкого ракетного палива. Гідразин та всі його похідні сильно отруйні.

Оксиди азоту.

У сполуках з киснем азот виявляє всі ступені окислення, утворюючи оксиди: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5 . Є мізерна інформація про утворення пероксидів азоту (NO 3, NO 4). 2HNO 2 . Чистий N 2 O 3 може бути отриманий у вигляді блакитної рідини при низьких температурах (–20

При кімнатній температурі NO 2 – газ темнокоричневого кольору, має магнітними властивостямизавдяки наявності неспареного електрона. При температурах нижче 0° C молекула NO 2 димеризується тетраоксид діазоту, причому при –9,3° C димеризація протікає повністю: 2NO 2 N 2 O 4 . У рідкому стані недимеризовано тільки 1% NO 2 а при 100° C залишається у вигляді димера 10% N 2 O 4 .

NO 2 (або N 2 O 4) реагує в теплій водііз заснуванням азотної кислоти: 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO. Технологія NO 2 тому дуже важлива як проміжна стадія отримання промислово важливого продукту - азотної кислоти.

Оксид азоту(V)

N 2 O 5 ( устар. ангідрид азотної кислоти) – біла кристалічна речовина, що виходить зневодненням азотної кислоти в присутності оксиду фосфору P 4 O 10:

2MX + H 2 N 2 O 2 . При випарюванні розчину утворюється біла вибухова речовина з передбачуваною структурою H-O-N = N-O-H.

Азотиста кислота

HNO 2 не існує в чистому виглядіпроте водні розчини її невисокої концентрації утворюються при додаванні сірчаної кислоти до нітриту барію:

Азотиста кислота утворюється також при розчиненні еквімолярної суміші NO та NO 2 (або N 2 O 3) у воді. Азотиста кислота трохи сильніша оцтової кислоти. Ступінь окислення азоту у ній +3 (її структура H–O–N=O), тобто. вона може бути і окислювачем, і відновником. Під дією відновників вона відновлюється зазвичай до NO, а за взаємодії з окислювачами окислюється до азотної кислоти.

Швидкість розчинення деяких речовин, наприклад, металів або йодид-іону, в азотній кислоті залежить від концентрації азотистої кислоти, присутньої у вигляді домішки. Солі азотистої кислоти – нітрити – добре розчиняються у воді, крім нітриту срібла. NaNO 2 застосовується у виробництві барвників.

Азотна кислота

HNO 3 – один із найважливіших неорганічних продуктівОсновна хімічна промисловість. Вона використовується в технологіях безлічі інших неорганічних та органічних речовин, наприклад, вибухових речовин, добрив, полімерів та волокон, барвників, фармацевтичних препаратів та ін.

Література:

Довідник азотника. М., 1969
Некрасов Б.В. Основи загальної хімії . М., 1973
Проблеми фіксації азоту. Неорганічна та фізична хімія . М., 1982



Азот

Азот (від грец. бzфos - млявий, лат. Nitrogenium), N, хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14,0067; безбарвний газ, що не має запаху та смаку.

Історична довідка. Сполуки А. - селітра, азотна кислота, аміак - були відомі задовго до отримання А. у вільному стані. У 1772 Д. Резерфорд, спалюючи фосфор та ін речовини в скляному дзвоні, показав, що газ, що ним залишається "задушливим повітрям", не підтримує дихання і горіння. У 1787 А. Лавуазьє встановив, що "життєвий" і "задушливий" гази, що входять до складу повітря, це прості речовини, і запропонував назву "А.". У 1784 р. Кавендіш показав, що А. входить до складу селітри; звідси і походить латинська назва А. (від пізньолатинське nitrum - селітра і грецьке gennao - народжую, виготовляю), запропоноване в 1790 Ж. А. Шапталем. На початку 19 в. були з'ясовані хімічна інертність А. у вільному стані та виняткова роль його у сполуках з ін. елементами як зв'язаний азот. З того часу "зв'язування" А. повітря стало однією з найважливіших технічних проблемхімії.

Поширеність у природі. А. - один із найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса (близько 41015 т) зосереджена у вільному стані в атмосфері. У повітрі вільний А. (у вигляді молекул N2) становить 78,09% за обсягом (або 75,6% за масою), не рахуючи незначних домішок його у вигляді аміаку та оксидів. Середній вміст А. в літосфері 1,9-10-3% за масою. Природні сполуки А. - хлористий амоній NH4Cl та різні нітрати (див. Селітри). Великі скупчення селітри характерні для сухого пустельного клімату (Чилі, Середня Азія). Довгий часселітри були головним постачальником А. для промисловості (зараз основне значення для зв'язування А. має промисловий синтез аміаку з А. повітря та водню). Невеликі кількості пов'язаного А. знаходяться в кам'яному вугіллі(1-2,5%) та нафти (0,02-1,5%), а також у водах річок, морів та океанів. А. накопичується в ґрунтах (0,1%) та в живих організмах (0,3%).

Хоча назва "А." означає "який не підтримує життя", насправді це - необхідний для життєдіяльності елемент (див. Азот в організмі). У білку тварин і людини міститься 16 - 17% А. В організмах м'ясоїдних тварин білок утворюється за рахунок білкових речовин, що споживаються, наявних в організмах травоїдних тварин і в рослинах. Рослини синтезують білок, засвоюючи азотисті речовини, що містяться в грунті, головним чином неорганічні. Значні кількості А. надходять у ґрунт завдяки азотфіксуючим мікроорганізмам, здатним переводити вільний А. повітря на сполуки А. (див. Азотфіксація).

У природі здійснюється кругообіг А. (див. Кругообіг речовин), головну рольв якому грають мікроорганізми - нітрофікуючі, денітрофікуючі, азотфіксуючі та ін. Проте в результаті вилучення з ґрунту рослинами величезної кількостіпов'язаного А. (особливо при інтенсивному землеробстві) ґрунти виявляються збідненими А. Дефіцит А. характерний для землеробства майже всіх країн, спостерігається дефіцит А. та у тваринництві ("білкове голодування"). На ґрунтах, бідних на доступ А., рослини погано розвиваються. Азотні добрива та білкове підживлення тварин - найважливіший засібпідйому сільського господарства. Господарська діяльністьлюдини порушує кругообіг А. Так, спалювання палива збагачує атмосферу А., а заводи, що виробляють добрива, пов'язують А. повітря. Транспортування добрив та продуктів сільського господарства перерозподіляє А. на поверхні землі.

А.- четвертий за поширеністю елемент Сонячна система(після водню, гелію та кисню) (див. Космохімія).

Ізотопи, атом, молекула. Природний А. складається з двох стабільних ізотопів: 14N (99,635%) та 15N (0,365%). Ізотоп 15N застосовують у хімічних та біохімічних дослідженнях як мічений атом. Зі штучних радіоактивних ізотопів А. найбільший період напіврозпаду має 13N (T1/2 = 10,08 хв), інші дуже короткоживучі. У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, 14N перетворюється на радіоактивний ізотоп вуглецю 14C. Цей процес використовують і в ядерних реакціяхдля отримання 14C (див. Вуглець). Зовнішня електронна оболонкаатома А. складається з 5 електронів (однієї неподіленої пари і трьох неспарених - конфігурація 2s22p3, див Атом). Найчастіше А. у сполуках З-ковалентен за рахунок неспарених електронів (як в аміаку NH3). Наявність неподіленої пари електронів може призводити до утворення ще одного ковалентного зв'язку, і А. стає 4-ковалентним (як іоні амонію NH4+). Ступені окислення А. змінюються від +5 (N205) до -3 (NH3). У звичайних умовах у вільному стані А. утворює молекулу N2, де атоми N пов'язані трьома. ковалентними зв'язками. Молекула А. дуже стійка: енергія дисоціації її на атоми становить 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/моль), тому навіть при t близько 3300 ° C ступінь дисоціації А. становить лише близько 0,1%.

Фізичні та хімічні властивості. А. трохи легше за повітря; щільність 1,2506 кг/м3 (при 0°C і 101325 н/м2 або 760 мм рт. ст.), tпл -209,86°C, tкіп -195,8?C. А. скраплюється насилу: його критична температурадосить низька (-147,1 ° C), а критичний тиск високо 3,39 Мн/м2 (34,6 кгс/см2); щільність рідкого А. 808 кг (м3. У воді А. менш розчинний, ніж кисень: при 0°C в 1 м3 Н2О розчиняється 23,3 г А. Краще, ніж у воді, А. розчинний у деяких вуглеводнях.

Тільки з такими активними металами, як літій, кальцій, магній А. взаємодіє при нагріванні до порівняно невисоких температур. З більшістю інших елементів А. реагує при високій температурі та у присутності каталізаторів. Добре вивчені сполуки А. з киснем N2O, NO, N2O3, NO2 та N2O5 (див. Азот оксиду). З них при безпосередній взаємодії елементів (4000?C) утворюється окис NO, який при охолодженні легко окислюється далі до двоокису NO2. У повітрі оксиди А. утворюються при атмосферних розрядах. Їх можна отримати також дією на суміш А. з киснем іонізуючих випромінювань(Див. Радіаційна хімія). При розчиненні у воді азотистого N2О3 та азотного N2О5 ангідридів відповідно виходять азотиста кислота HNO2 та азотна кислота HNO3, що утворюють солі - нітрити та нітрати. З воднем А. з'єднується лише за високої температури та у присутності каталізаторів, у своїй утворюється аміак NH3. Крім аміаку, відомі й інші численні сполуки А. з воднем, наприклад гідразин H2N-NH2, діімід HN=NH, азотистоводнева кислота HN3(H-N=NєN), октазон N8H14 та ін; більшість сполук А. з воднем виділено лише органічних похідних. З галогенами А. безпосередньо не взаємодіє, тому всі галогеніди А. отримують лише непрямим шляхом, наприклад, фтористий азот NF3- при взаємодії фтору з аміаком. Як правило, галогеніди А. – малостійкі сполуки (за винятком NF3); більш стійкі оксигалогеніди А. - NOF, NOCI, NOBr, N02F та NO2CI. З сіркою також не відбувається безпосереднього з'єднання А.; азотиста сірка N4S4 виходить внаслідок реакції рідкої сірки з аміаком. При взаємодії розпеченого коксу з А. утворюється ціан (CN).; Нагріванням А. з ацетиленом C2H2 до 1500?C може бути отриманий ціаністий водень HCN. Взаємодія А. з металами при високих температурахпризводить до утворення нітридів (наприклад, Mg3N2).

При дії на звичайний А. електричних розрядів [тиск 130 - 270 н/м2 (1-2 мм рт ст)] або при розкладанні нітридів, Ti, Mg і Са, а також при електричних розрядаху повітрі може утворитися активний А., що є сумішшю молекул і атомів А., що володіють підвищеним запасоменергії. На відміну від молекулярного, активний А. дуже енергійно взаємодіє з киснем, воднем, парами сірки, фосфором та деякими металами.

А. входить до складу дуже багатьох найважливіших органічних сполук (аміни, амінокислоти, нітросполуки та ін).

Отримання та застосування. У лабораторії А. легко можна отримати при нагріванні концентрованого розчину нітриту амонію: NH4NO2 = N2 + 2H2О. Технічний спосіб отримання А. заснований на поділі попередньо зрідженого повітря, яке потім піддається розгону (див. Газів поділу).

Основна частина вільного А., що видобувається, використовується для промислового виробництва аміаку, який потім у значних кількостях переробляється на азотну кислоту, добрива, вибухові речовини і т. д. Крім прямого синтезу аміаку з елементів, промислове значеннядля зв'язування А. повітря має розроблений в 1905 ціанамідний метод, заснований на тому, що при 1000?C карбід кальцію (одержуваний розжарюванням суміші вапна та вугілля в електричній печі) реагує з вільним А.: СаС? + N? -= CaCN? + С. Ціанамід кальцію, що утворюється при дії перегрітої водяної пари, розкладається з виділенням аміаку:

CaCN+ЗН2О=СаСО3+2NH3.

Вільний А. застосовують у багатьох галузях промисловості: як інертне середовище при різноманітних хімічних та металургійних процесах, для заповнення вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні горючих рідин і т. д. Рідкий А. знаходить застосування у різних холодильних установках. Його зберігають і транспортують у сталевих судинах Дьюара, газоподібний А. у стислому вигляді – у балонах. Широко застосовують багато сполук А. виробництво пов'язаного А. стало посилено розвиватися після 1-ї світової війни і зараз досягло величезних масштабів.

МОБУСОШ №2

Реферат з хімії на тему:

"Характеристика елементів підгрупи азоту"

Підготував: Насертдінов До.

Перевірив(ла):

Агідель-2008

2.1.1 Властивості азоту

2.1.2 Застосування азоту

2.2 Аміак

2.2.1 Властивості аміаку

2.2.2 Застосування аміаку

2.2.3 Оксиди азоту

2.3 Азотна кислота

2.3.3 Застосування азотної кислоти та її солей

2.4 Фосфор

2.4.1 З'єднання фосфору

2.4.2 Застосування фосфору та його сполук

2.5 Мінеральні добрива

Література

1. Характеристика елементів підгрупи азоту

Азот – найважливіша складова частина атмосфери (78% її обсягу). У природі зустрічається у білках, у покладах нітрату натрію. Природний азот і двох ізотопів: 14 N (99,635% маси) і 15 N (0,365% маси).

Фосфор входить до складу всіх живих організмів. У природі зустрічається як мінералів. Фосфор широко застосовується в медицині, сільському господарстві, авіації, при видобутку дорогоцінних металів.

Миш'як, сурма та вісмут поширені досить широко, в основному у вигляді сульфідних руд. Миш'як - один із елементів життя, що сприяє зростанню волосся. З'єднання миш'яку отруйні, але в малих дозах можуть надавати лікувальні властивості. Миш'як застосовується в медицині та ветеринарії.

2. Будова та характеристика атомів

Елементи підгрупи на зовнішньому електрошарі мають п'ять електронів. Вони можуть віддавати їх і можуть притягувати до себе ще три електрони від інших атомів. Тому ступінь окислення вони мають - 3 до +5. Їхні леткі водневі та вищі кисневі сполуки мають кислотний характер і позначаються загальними формулами: RH 3 і R 2 O 5 .

У елементів підгрупи не металеві властивостіа разом з тим і здатність до притягання електронів менша, ніж у елементів підгруп галогенів і кисню.

У підгрупі азоту в періодичній системіпри переході елементів зверху донизу металеві властивості збільшуються.


Азот і фосфор – неметали, у миш'яку та сурми спостерігаються властивості металів, вісмут – метал.

Назва речовини

Молекулярна формула Будова Фізичні властивості Щільність, г/см 3 Темпера туру, про С
Азот N 2 Молекулярне Газ без кольору, запаху, смаку, розчинний у воді 0,81 (ж) плв стос
-210 -195,8
Фосфор білий P 4 Тетраедричні молекули. Молекулярні кристалічні грати. Тверда м'яка речовина, без кольору, малорозчинна у воді, розчинна в сіро вуглеці 1,82 44 (під водою) 257
Миш'як сірий As 4 Те саме. Крихка кристалічна речовина з металу. блиском на свіжому зламі. Нерозчинний у воді. Дуже слабкий провідник електрики 5,72 Сублімується, переходить з твердого стану в газоподібний (пар) при 615 про С
Сурма Sb 4 -- Сріблясто-біла кристалічна речовина, крихка, поганий провідник тепла та електрики 6,68 630,5 1634
Вісмут Bi n Молекулярний кристал, у якому кожен атом пов'язані з трьома сусідніми. Рожево-біла, крихка кристалічна речовина, що нагадує зовні метал, електропровідність незначна 9,8 271,3 1550

Таблиця властивостей простих речовинелементів підгрупи азоту

2.1 Азот

Азот є початковим та найважливішим елементом підгрупи. Азот - типовий неметалевий елемент. На відміну з інших елементів підгрупи, азот немає можливості збільшення валентності. Електронна структура представлена ​​сімома електронами, розташованими на двох енергетичних рівнях. Електронна формула: 1s 2 2s 2 2p 3 . Ступені окислення азоту: - 3+5,-2,-1,+1,+2,+3,+4. Атом азоту має високу хімічну активність, він приєднує електрони активніше атомів сірки та фосфору.

2.1.1 Властивості азоту

Азот при нормальних умовах- молекулярна, газоподібна, малоактивна речовина, молекула складається з двох атомів; безбарвний газ, не має запаху, мало розчинний у воді, трохи легше за повітря, не реагує з киснем, при - 196 про З стискається, при - 210 про З перетворюється на снігоподібну масу.

Азот хімічно малоактивний. Він не підтримує ні подиху, ні горіння. При кімнатній температурі реагує тільки з літієм, утворюючи Li 3 N. Для розриву азотної молекули слід витратити 942 кДж/моль енергії. Реакції, у які вступає азот, є окислювально-відновними, де азот виявляє властивості як окислювача, і відновника.

За підвищеної температури азот з'єднується з багатьма металами, при кімнатній - тільки з літієм. З неметалами азот взаємодіє при ще більшій температурі. Завдяки цьому можливе життя на нашій планеті, оскільки якби азот вступав у реакцію при невеликих температурах, то він зреагував з киснем, разом з яким входить до складу повітря, і живі істоти не змогли б дихати цією сумішшю газів.

2.1.2 Застосування азоту

Азот у промисловості отримують із повітря, використовуючи відмінність температур кипіння азоту та кисню.

Азот застосовують у хімічній промисловості для одержання аміаку, сечовини та ін.; в електротехніці при створенні електроламп, перекачуванні горючих рідин, сушінні вибухових речовин та ін.

2.2 Аміак

Аміак - одне з найважливіших водневих сполуказоту. Він має величезне практичне значення. Життя Землі багато в чому зобов'язана деяким бактеріям, які можуть переробляти азот повітря на аміак.

2.2.1 Властивості аміаку

Молекула аміаку утворюється за рахунок парування трьох p-електронів атома азоту з трьома s-електронами атомів водню. Ступінь окислення: - 3. Молекула аміаку дуже полярна.

Аміак - безбарвний газ із різким запахом, майже вдвічі легший за повітря. При охолодженні до - 33 ° С він стискається. Аміак добре розчиняється у воді.

Аміак - хімічно активне з'єднання, що входить у реакцію з багатьма речовинами. Найчастіше це реакції окислення та сполуки. В окислювально-відновних реакціях аміак виступає лише як відновник. Аміак горить у кисні, активно з'єднується з водою та кислотами.

2.2.2 Застосування аміаку

Аміак використовують для виробництва азотної кислоти та азотовмісних мінеральних добрив, солей, соди. У рідкому вигляді його застосовують у холодильній справі. Аміак застосовують у медицині для створення нашатирного спирту; у побуті у складі засобів для виведення плям, а також у хімічних лабораторіях. Солі амонію застосовують для виробництва вибухових речовин, добрив, електробатарів, для обробки та зварювання металів.

2.2.3 Оксиди азоту

Для азоту відомі оксиди, що відповідають усім його позитивним ступенямокислення (+1,+2,+3,+4,+5): N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 , N 2 O 5 . За звичайних умов азот із киснем не взаємодіє, лише за пропусканні через їх суміш електричного розряду.

Таблиця властивостей оксидів азоту.

2.3 Азотна кислота

2.3.1 Властивості азотної кислоти

Молекула азотної кислоти HNO 3 складається із трьох елементів, з'єднаних між собою ковалентними зв'язками. Це молекулярна речовина, Що містить гранично окислений атом азоту Однак валентність азоту в кислоті дорівнює чотирьом замість звичайного ступеня окиснення азоту.

Чиста азотна кислота - безбарвна рідина, що димить на повітрі, з їдким запахом. Концентрована азотна кислота забарвлена ​​у жовтий колір. Щільність азотної кислоти дорівнює 1,51 г/см 3 температура кипіння 86 про З, а при температурі - 41,6 про З вона твердне у вигляді прозорої кристалічної маси. Кислота розчиняється у воді та водному розчині є електролітом.

Розведена азотна кислота виявляє властивості, загальні всім кислот. Вона є сильним окислювачем. При кімнатній температурі кислота розкладається на оксид азоту (IV), кисень та воду, тому її зберігають у темних суліях у прохолоді. Вона реагує з металами (крім золота та платини), як з активними, так і з малоактивними.

Багато неметалів окислюються азотною кислотою. Азотна кислота, особливо концентрована, окислює органічні речовини. Тварини та рослинні тканинишвидко руйнуються при попаданні на них азотної кислоти.

2.3.2 Солі азотної кислоти та їх властивості

Солі азотної кислоти, нітрати утворюються при взаємодії кислоти з металами, оксидами металів, основами, аміаком, а також з деякими солями.

Нітрати - тверді кристалічні речовини, що добре розчиняються у воді, сильні електроліти. При нагріванні розкладаються із кисню. Має ряд специфічних властивостейяк окислювача. Залежно від характеру металу реакція розкладання протікає по-різному.

Якісну реакцію на нітрат-іон (розчини азотної кислоти та її солі) проводять так: у пробірку з досліджуваною речовиною додають мідні стружки, доливають концентрат сірчаної кислоти та нагрівають. Виділення бурого газу свідчить про наявність нітрат-іону.

Азот – це всім відомий хімічний елемент, який позначається буквою N. Цей елемент, мабуть, основа неорганічної хімії, його починають детально вивчати ще у 8 класі. У цій статті ми розглянемо цей хімічний елемент, а також його властивості та типи.

Історія відкриття хімічного елемента

Азот - це елемент, який вперше був представлений знаменитим французьким хіміком Антуаном Лавуазьє. Але за звання першовідкривача азоту бореться багато вчених, серед них і Генрі Кавендіш, Карл Шееле, Даніель Резерфорд.

В результаті досвіду першим виділив хімічний елемент, але так і не зрозумів, що він отримав просту речовину. Про свій досвід він повідомив, що теж проробляв ряд досліджень. Ймовірно, Прістлі теж вдалося виділити цей елемент, але вчений не зміг зрозуміти, що саме він отримав, тому не заслужив звання першовідкривача. Карл Шееле одночасно з ними проводив ті ж дослідження, але не дійшов потрібного висновку.

У тому ж році Даніель Резерфорд зумів не тільки отримати азот, а й описати його, опублікувати дисертацію та вказати основні хімічні властивості елемента. Але навіть Резерфорд так і не зрозумів, що він отримав. Однак саме його вважають першовідкривачем, тому що він був найближчим до розгадки.

Походження назви азоту

З грецького "азот" перекладається як "неживий". Саме Лавуазьє працював над правилами номенклатури і вирішив назвати елемент. У 18 столітті про цей елемент було відомо лише те, що він не підтримує жодного дихання. Тому цю назву прийняли.

У латинській мові азот називається "нітрогеніум", що в переклад означає "що породжує селітру". З латинської мовиі з'явилося позначення азоту - літера N. Але сама назва у багатьох країнах не прижилася.

Поширеність елемента

Азот - це, мабуть, один із найпоширеніших елементів на нашій планеті, він займає четверте місце за поширеністю. Елемент також знайдено в сонячній атмосфері, планети Уран і Нептун. З азоту складаються атмосфери Титану, Плутона та Тритона. Крім цього, атмосфера Землі складається на 78-79 відсотків із цього хімічного елемента.

Азот грає важливу біологічну роль, адже він необхідний існування рослин і тварин. Навіть тіло людини містить від 2 до 3 відсотків цього хімічного елемента. Входить до складу хлорофілу, амінокислот, білків, нуклеїнових кислот.

Рідкий азот

Рідкий азот - це прозора безбарвна рідина, є одним з агрегатних станів хімічного азот широко використовується в промисловості, будівництві та медицині. Він використовується при заморожуванні органічних матеріалів, охолодження техніки, а в медицині для видалення бородавок (естетична медицина).

Рідкий азот не токсичний, а також вибухонебезпечний.

Молекулярний азот

Молекулярний азот - це елемент, який міститься в атмосфері нашої планети та утворює більшу її частину. Формула молекулярного азоту - N2. Такий азот входить у реакції коїться з іншими хімічними елементами чи речовинами лише за дуже високій температурі.

Фізичні властивості

За нормальних умов хімічний елемент азот - який не має запаху, кольору, а також практично не розчинний у воді. Азот рідкий за своєю консистенцією нагадує воду, так само прозорий і безбарвний. У азоту є ще одне агрегатний стан, при температурі нижче -210 градусів він перетворюється на тверде тіло, Утворює багато великих білих кристалів. Поглинає кисень із повітря.

Хімічні властивості

Азот відноситься до групи неметалів і переймає властивості інших хімічних елементів з цієї групи. Як правило, неметали не є добрими провідниками електрики. Азот утворює різні оксиди, наприклад NO (монооксид). NO або окис азоту є м'язовим релаксантом (речовина, яка значно розслаблює мускулатуру і при цьому не чинить жодної шкоди та інших впливів на організм людини). Оксиди, де міститься більше атомів азоту, наприклад N 2 O - це газ, що веселить, трохи солодкуватий на смак, який використовується в медицині як анестезуючий засіб. Проте вже оксид NO 2 не має жодного відношення до перших двох, адже це досить шкідливий вихлопний газ, який міститься у вихлопах автомобілів та серйозно забруднює атмосферу.

Азотна кислота, яку утворюють атоми водню, азоту та три атоми кисню, є сильною кислотою. Її широко використовують у виробництві добрив, в ювелірній справі, органічному синтезі, військовій промисловості (виробництво вибухових речовин та синтезу отруйних речовин), виробництві барвників, ліків та ін. Азотна кислота дуже шкідлива для організму людини, на шкірі залишає виразки та хімічні опіки.

Люди помилково вважають, що вуглекислий газ- Це азот. Насправді за своїми хімічними властивостями елемент реагує лише з невеликою кількістю елементів за нормальних умов. А вуглекислий газ – це оксид вуглецю.

Застосування хімічного елемента

Азот у рідкому стані застосовують у медицині для лікування холодом (кріотерапії), а також у кулінарії як холодоагент.

Цей елемент також знайшов широке застосуванняу промисловості. Азот - це газ, який вибухо- та пожежобезпечний. Крім цього, він перешкоджає гниття та окисленню. Наразі азот використовують у шахтах з метою створення вибухобезпечного середовища. Газоподібний азот застосовують у нафтохімії.

У хімічній промисловості без азоту обійтися дуже важко. Його використовують для синтезу різних речовині сполук, наприклад, деяких добрив, аміаку, вибухових речовин, барвників. Зараз велику кількість азоту використовують для синтезу аміаку.

У харчової промисловостіця речовина зареєстрована як харчова добавка.

Суміш чи чиста речовина?

Навіть вчені першої половини 18 століття, яким вдалося виділити хімічний елемент, думали, що азот це суміш. Але є велика різниця між цими поняттями.

Має цілий комплекс постійних властивостей, таких як склад, фізичні та хімічні властивості. А суміш - це з'єднання, до якого входить два або більше хімічних елементів.

Зараз ми знаємо, що азот – це чиста речовина, оскільки він є хімічним елементом.

При вивченні хімії дуже важливо зрозуміти, що азот є основою хімії. Він утворює різні з'єднання, які всім нам зустрічаються, це і газ, що веселить, і бурий газ, і аміак, і азотна кислота. Недарма хімія у шкільництві починається саме з вивчення такого хімічного елемента, як азот.



Останні матеріали розділу:

Теорія ймовірності та математична статистика
Теорія ймовірності та математична статистика

Математика включає безліч областей, однією з яких, поряд з алгеброю і геометрією, є теорія ймовірності. Існують терміни,...

В'язь: слідами російської каліграфії
В'язь: слідами російської каліграфії

Автор під ніком anta_rus, досліджуючи російську писемність та способи зображення букв, розробив квадратну кирилицю та сонячну візерункову в'язь,...

Lim х прагне до 3 х.  Межі.  Приклади рішень
Lim х прагне до 3 х. Межі. Приклади рішень

Елементарні функції та їх графіки. Основними елементарними функціями вважаються: статечна функція, показова функція, логарифмічна...