Властивості азоту

АЗОТ. Поширення в природі, природна суміш складається з двох стабільних ізотопів: N – 99,6% і N – 0,37%. Штучно отримані радіоактивні ізотопи: 12N з періодом напіврозпаду 0, 0125 с, випромінюючий позитрони 13N з періодом напіврозпаду 9,93 хв, також випромінює позитрони; 14N з періодом напіврозпаду 4,1 з β- випромінюванням; 15N з періодом напіврозпаду 7,3 с і теж з β – випромінюванням.
Ізотоп 13N, відрізняється найбільшою тривалістю життя.
Азот як би (уникає) утворювати мінеральні сполуки і залишається у вільному вигляді. В атмосфері його близько 78 об.%, Що відповідає масі 4 · 10¹⁵ т. Загальний вміст азоту в поверхневих оболонках Землі близько 0,04%.
Вміст зв’язаного азоту в ґрунті досить незначно (до 1 кг в 1 т), до того ж більша частина його входить до складу органічних сполук і безпосередньо недоступна для рослин. Але поступово, в результаті діяльності бактерій, органічні сполуки азоту перетворюються на мінеральні – амонійні солі і нітрати, які засвоюються рослинами, азот входить до складу рослинних білків.
Тварини отримують готові білкові речовини від рослин; в організмах тварин міститься від 1 до 10% азоту, в шерсті і рогах його близько +15%. Зв’язаний азот накопичується в рослинному і тваринному світі, в біологічній сфері Землі. Небагато відомих родовища нітратів (чилійська селітра), а також азот кам’яного вугілля і торфу – рослинного походження.
Усі найважливіші частини клітин (протоплазма і ядро) побудовані з білкових речовин. Без білка немає життя, а без азоту немає білка. Тому грецьке слово (азоос – не підтримуючий життя) не відповідає значенню азоту в природі. А латинська назва його (нітрогеніум) означає (породжує селітру), так як азот входить до складу селітр.
АЗОТ (Nitrogenium; від грецьк.- неживий, лат. Назв.- від грец. Vltpov – селітра і – народжую, виробляю), N – хім. елемент V групи періодичної системи елементів; ат. н. 7, ат. м. 14,0067. У з’єднаннях азот проявляє всі формальні ступені окислення від 3 (в Li3N, NH3) до +5 (у N2O5). Азот відкрив в 1772 шотл. дослідник Д. Резерфорд, спалюючи фосфор та ін. речовини в скляному дзвоні. Початок пром. застосування атм. А. відноситься до 1904 (произ-во кальцій-ціанаміду за способом Франка і Каро). Зміст А. в земній ко ре – 0,04%, осн. його частина (близько 4 • 1016 т) зосереджена в атмосфері (у вигляді молекул N2). У повітрі вільного А.- 75,5%. А.- газ без кольору, запаху і смаку, не горить і не підтримує горіння ін. Речовин, важко зріджується.
Осн. термодинамічні параметри: критична точка – т-ра 126,05 К (-147,1 ° С) тиск 34,6 кгс / см², щільність 0,311 г / см³; потрійна точка – т-ра 63,15 К (-210,00 ° С), тиск 94,01 мм рт. ст .; tКИП = 77,35К
(-195,80 ° С), теплота плавлення 6,09 ккал / кг, теплота випаровування 47,6 ккал / кг. Щільність рідкого А. 0,808 г / см³. Переходи. теплопровідності (т-ра 0 ° С, тиск 1,0332 кгс / см²) 0,0205 • год • град, теплоємність (т-ра 20 ° С, тиск 1,0332 кгс / см²) 2р = 0,250 ккал / КГХ X град , cv = 0,173 ккал / кг • град. Розчинність у воді 23,2 (т-ра 0 ° С) і 14,0 (т-ра 25 ° С) см³ / л. З підвищенням парціального тиску розчинність азоту збільшується. Кристалічні модифікації: кубічна з щільністю 1,0265 г / см³ (т-ра 21 К або -252,15 ° С), стійка нижче т-ри 35,6 К (-237,56 ° С); гексагональна з щільністю 0,8792 г / см3 (т-ра 63 К або -210,16 ° С), стійка вище т-ри 35,6 К (-237,56 ° С), а модифікація, що утворюється при тиску вище 4804 кгс / см² і т-рі 44,5 К (-228,6 ° С). Щільність «повітряного» азоту, що містить 1,28% Ar, 1,2567 кг / м³, розчинність в кладі при т-рі 0 ° С становить 23,6 см³ / л. У звичайних умовах азот дуже інертний, що пояснюється високим значенням теплоти атоміеаціі (225 ккал / моль). При кімнатній т-рі азот реагує тільки з літієм, утворюючи нітрид літію (Li3N).
Високі т-ри (2000-3000 ° С), тиск, тліючий електричний розряд, іскровий розряд, наявність каталізатора різко підвищують активність А. Утворений при електричних розрядах атомарний азот вже при кімнатній т-рі з’єднується з ртуттю, сіркою і фосфором. З галогенами азот безпосередньо не взаємодіє, непрямим шляхом отримані нестійкі вибухові галогеніди NГ3 і галогеназіди ГN3. При високих т-рах, тиску і при наявності каталізатора А. безпосередньо взаємодіє з воднем, киснем, вуглецем, мн. металами і карбідом кальцію. Взаємодіючи з металами і напівметалу, азот утворює нітриди. Отримані також комплексні сполуки, в яких брало молекула N2 є лігандом. У лабораторних умовах азот отримують нагріванням концентрованого розчину азотистокислого амонію NH4NO2 (практично використовують суміш
NH4Cl + NaNO2), на прогрівання суміші грубо подрібнених біхромату калію К2Сг2O7 і сульфату амонію. Найбільш чистий азот отримують термічним розкладанням аміаку (при т-рі 1000 ° С) або азиду натрію (при т-рі вище 280 ° С). У промисловості азот отримують фракционированной перегонкою рідкого повітря, а також витягом з відхідних газів різних про-з-в. Чистий «повітряний» А. отримують спалюванням метану з подальшим відділенням води, вуглекислого газу та ін. Домішок синтетичними цеолітами. Основна частина вільного азоту застосовують для виробництва аміаку. А. використовують також як інертну середу при різноманітних хім. і металургійних процесах, зварюванні металів, в произове електровакуумних приладів, електроламп, газових термометрів та ін. Рідкий азот використовують для створення низьких температур. Широко застосовується з’єднання – азоту. В усіх промислово розвинених країнах виробництво і споживання азоту зростають

Отримання азоту і застосування.
У промисловості азот отримують скраплення повітря, який потім випаровується в спеціальних установках, причому азот випаровується першим і таким чином відокремлюється від інших компонентів повітря. У лабораторії азот отримують розкладанням нітриту амонію при нагріванні:

NH4NO2 = N2↑ + 2H2O

або пропусканням аміаку над розпеченим оксидом міді (II):

2NH3 + 3CuO = N2↑ + 3Cu + 3H2O

Азот – безбарвний газ, позбавлений запаху і смаку, 1 л його має масу 1,25 г, тобто азот трохи легше повітря У 100 об’ємах води при 20 ° C розчиняється 1,54 обсягу азоту (кисню 3,1 обсягу). Кипить рідкий азот при мінус – 195,8 ° C, твердне в снегообразную масу при мінус – 210 ° C.
Азот не підтримує горіння і дихання.
При звичайних температурах молекулярний азот хімічно інертний (з’єднується тільки з літієм) внаслідок великої міцності його двоатомних молекул N2, що має потрійну зв’язок. Але при підвищенні температури активність його росте, він взаємодіє з деякими металами – магнієм, кальцієм, титаном, утворюючи нітриди. При дуже великих температурах безпосередньо з’єднується з воднем і киснем.
Азот використовують у промисловості головним чином для синтезу аміаку, ціанаміду кальцію і деяких інших з’єднань. Азотом наповнювали полуваттние лампи, так як він не взаємодіє з металом нитки, крім того, їм насичують (азотіруют) поверхню сталевих виробів, щоб повідомити їй більшу міцність.

Посилання на основну публікацію