Азот

Загальний вміст азоту в земній корі оцінюється величиною порядку 0,03 %. Найбільша його частина зосереджена в атмосфері, основну масу якої (75,5 % за вагою) і становить вільний азот (N2). Складні органічні похідні азоту входять до складу всіх живих організмів. У результаті відмирання останніх і тління їх останків утворюються більш прості азотні сполуки, які за сприятливих умов (головним чином – відсутності вологи) можуть накопичуватися. Саме такого, мабуть, походження поклади NaNO3 в Чилі, мають деяке промислове значення як одне з джерел отримання пов’язаного азоту (тобто азоту у вигляді сполук).

Так як вільний азот міститься в атмосфері, отримання його зводиться до відокремлення від кисню та інших складових частин повітря. Це здійснюється поступовим випаровуванням рідкого повітря у спеціальних установках, причому одночасно виходять також кисень та інертні гази. У лабораторних умовах азот може бути отриманий, наприклад, з реакції

NH4 NO2 = 2Н2 О + N2

яка легко протікає при нагріванні концентрованого розчину азотистокислий амонію (або суміші NaNO2 + NH4 Cl).

Азот є безбарвний і не має запаху газ (т. пл. -210 °С, т. кип. -196 °С). Розчинність його у воді мала – близько 2 % за об’ємом. Молекула азоту двоатомні і помітно не розпадається на атоми навіть при дуже високих температурах.

Вільний азот хімічно дуже інертний. У звичайних умовах він не реагує ні з металоїдами, ні з металами (крім Li). При підвищенні температури його активність збільшується головним чином по відношенню до металів, з деякими з яких він при нагріванні з’єднується, утворюючи нітриди цих металів (наприклад, Mg3 N2).

Застосування вільного азоту, як такого, досить обмежено. Головним чином його використовують для заповнення електроламп. Сполуки азоту мають величезне значення для біології і використовуються в різноманітних галузях промисловості. Найбільші їх кількості витрачаються в якості мінеральних добрив і при виробництві вибухових речовин.

Основним вихідним продуктом для промислового отримання азотних сполук є вільний азот повітря. Переклад його в пов’язане стан здійснюється головним чином методом синтезу аміаку, розробленим у 1913 р.

Додаток до оборотної реакції

N2 + ЗН2 < => 2NH3 + 22 ккал

принципу зміщення рівноваг показує, що найбільш вигідними для утворення аміаку умовами є можливо низька температура і можливо високий тиск. На рис. ПО дано криві, що характеризують положення рівноваги даної системи при різних умовах. Як видно з малюнка, вигідні співвідношення встановлюються тільки при порівняно низьких температурах і високих тисках. Однак навіть при 700 °С швидкість реакції настільки мала (і отже, рівновага встановлюється так повільно), що не може бути й мови про її практичному використанні. Навпаки, при більш високих температурах, коли рівноважний стан встановлюється швидко, мізерно малим стає вміст аміаку в системі. Таким чином, технічне проведення розглянутого процесу виявляється ніби неможливим, оскільки, прискорюючи досягнення рівноваги за допомогою нагрівання, ми одночасно зміщуємо положення рівноваги в невигідну сторону.

Існує, однак, засіб прискорити досягнення рівноважного стану без одночасного зміщення рівноваги. Таким часто допомагає засобом є застосування відповідного каталізатора.

Посилання на основну публікацію