άζωτο στη φύση. Άζωτο - Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια Φυσικές ιδιότητες του αζώτου 2

Αζωτο

ΑΖΩΤΟ-ένα; Μ.[Γαλλική γλώσσα] αζώτο από τα ελληνικά. αν- - μη-, χωρίς- και ζώτικος - δίνοντας ζωή]. Ένα χημικό στοιχείο (Ν), ένα άχρωμο και άοσμο αέριο που δεν υποστηρίζει την αναπνοή και την καύση (αποτελεί το κύριο μέρος του αέρα σε όγκο και μάζα, είναι ένα από τα κύρια θρεπτικά συστατικά των φυτών).

◁ Άζωτο, ου, ου. Αχ οξύ. Αχ, λιπάσματα.Αζωτούχο, ου, ου. Αχ οξύ.

άζωτο

(λατ. Nitrogenium), χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος. Όνομα από τα ελληνικά. Το a... είναι αρνητικό πρόθεμα και το zōē είναι ζωή (δεν υποστηρίζει την αναπνοή και το κάψιμο). Το ελεύθερο άζωτο αποτελείται από 2-ατομικά μόρια (N 2). άχρωμο και άοσμο αέριο. πυκνότητα 1,25 g/l, t pl -210ºC, t kip -195,8ºC. Είναι χημικά πολύ αδρανές, αλλά αντιδρά με πολύπλοκες ενώσεις μετάλλων μετάπτωσης. Το κύριο συστατικό του αέρα (78,09% του όγκου), ο διαχωρισμός του οποίου παράγει βιομηχανικό άζωτο (πάνω από τα 3/4 πηγαίνουν στη σύνθεση αμμωνίας). Χρησιμοποιείται ως αδρανές μέσο για πολλές τεχνολογικές διεργασίες. υγρό άζωτο - ψυκτικό. Το άζωτο είναι ένα από τα κύρια βιογενή στοιχεία που αποτελεί μέρος των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων.

ΑΖΩΤΟ

ΑΖΩΤ (λατ. Nitrogenium - που δίνει αφορμή για άλατα), N (διαβάζουμε "en"), χημικό στοιχείο της δεύτερης περιόδου της ομάδας VA του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 7, ατομική μάζα 14,0067. Στην ελεύθερη του μορφή, είναι ένα αέριο άχρωμο, άοσμο και άγευστο, ελάχιστα διαλυτό στο νερό. Αποτελείται από διατομικά μόρια N 2 με υψηλή αντοχή. Αναφέρεται σε αμέταλλα.
Το φυσικό άζωτο αποτελείται από σταθερά νουκλεΐδια (εκ.ΝΟΥΚΛΕΙΔΙΟ) 14 N (περιεκτικότητα σε μείγμα 99,635% κατά μάζα) και 15 N. Διαμόρφωση εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων 2 μικρό 2 2π 3 . Η ακτίνα του ουδέτερου ατόμου αζώτου είναι 0,074 nm, η ακτίνα των ιόντων: N 3- - 0,132, N 3+ - 0,030 και N 5+ - 0,027 nm. Οι διαδοχικές ενέργειες ιονισμού ενός ουδέτερου ατόμου αζώτου είναι 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 και 97,89 eV, αντίστοιχα. Στην κλίμακα Pauling, η ηλεκτραρνητικότητα του αζώτου είναι 3,05.
Ιστορικό ανακάλυψης
Ανακαλύφθηκε το 1772 από τον Σκωτσέζο επιστήμονα Ντ. Ράδερφορντ ως αέριο ακατάλληλο για αναπνοή και καύση («ασφυκτικός αέρας») ως μέρος των προϊόντων της καύσης άνθρακα, θείου και φωσφόρου και, σε αντίθεση με το CO 2, δεν απορροφάται από ένα αλκάλιο. λύση. Σύντομα ο Γάλλος χημικός A. L. Lavoisier (εκ. Lavoisier Antoine Laurent)κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το «ασφυκτικό» αέριο είναι μέρος του ατμοσφαιρικού αέρα και πρότεινε την ονομασία «αζώτη» για αυτό (από το ελληνικό άζωος - άψυχο). Το 1784 ο Άγγλος φυσικός και χημικός G. Cavendish (εκ. Cavendish Henry)καθιέρωσε την παρουσία αζώτου στο αλάτι (εξ ου και η λατινική ονομασία για το άζωτο, που προτάθηκε το 1790 από τον Γάλλο χημικό J. Chantal).
Όντας στη φύση
Στη φύση, το ελεύθερο (μοριακό) άζωτο είναι μέρος του ατμοσφαιρικού αέρα (στον αέρα 78,09% κατ' όγκο και 75,6% κατά μάζα αζώτου) και σε δεσμευμένη μορφή είναι μέρος δύο νιτρικών: το νάτριο NaNO 3 (που βρίσκεται στη Χιλή, επομένως όνομα άλας Χιλής (εκ.ΧΙΛΙΚΟ ΝΙΤΡΟ)) και το κάλιο KNO 3 (βρίσκεται στην Ινδία, εξ ου και η ονομασία ινδική άλατα) - και μια σειρά από άλλες ενώσεις. Όσον αφορά την επικράτηση στον φλοιό της γης, το άζωτο καταλαμβάνει την 17η θέση, αντιπροσωπεύει το 0,0019% του φλοιού της γης κατά μάζα. Παρά το όνομά του, το άζωτο υπάρχει σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς (1-3% κατά ξηρό βάρος), αποτελώντας το σημαντικότερο βιογενές στοιχείο. (εκ.ΒΙΟΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ). Αποτελεί μέρος των μορίων πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων, συνενζύμων, αιμοσφαιρίνης, χλωροφύλλης και πολλών άλλων βιολογικά ενεργών ουσιών. Μερικοί λεγόμενοι μικροοργανισμοί που δεσμεύουν το άζωτο μπορούν να αφομοιώσουν το μοριακό άζωτο από τον αέρα, μετατρέποντάς το σε ενώσεις διαθέσιμες για χρήση από άλλους οργανισμούς (βλ. (εκ.ΣΥΣΚΕΥΗ ΑΖΩΤΟΥ)). Ο μετασχηματισμός των ενώσεων του αζώτου στα ζωντανά κύτταρα είναι ένα ουσιαστικό μέρος του μεταβολισμού όλων των οργανισμών.
Παραλαβή
Στη βιομηχανία, το άζωτο λαμβάνεται από τον αέρα. Για να γίνει αυτό, ο αέρας πρώτα ψύχεται, υγροποιείται και ο υγρός αέρας υποβάλλεται σε απόσταξη (απόσταξη). Το σημείο βρασμού του αζώτου είναι ελαφρώς χαμηλότερο (-195,8 °C) από το άλλο συστατικό του αέρα - οξυγόνο (-182,9 °C), επομένως, όταν ο υγρός αέρας θερμαίνεται προσεκτικά, το άζωτο εξατμίζεται πρώτα. Το αέριο άζωτο παρέχεται στους καταναλωτές σε συμπιεσμένη μορφή (150 atm. ή 15 MPa) σε μαύρους κυλίνδρους με την κίτρινη επιγραφή «άζωτο». Αποθηκεύστε υγρό άζωτο σε φιάλες Dewar (εκ. DEWAR VESSEL).
Στο εργαστήριο, το καθαρό («χημικό») άζωτο λαμβάνεται με την προσθήκη κορεσμένου διαλύματος χλωριούχου αμμωνίου NH 4 Cl σε στερεό νιτρώδες νάτριο NaNO 2 όταν θερμαίνεται:
NaNO 2 + NH 4 Cl \u003d NaCl + N 2 + 2H 2 O.
Μπορείτε επίσης να θερμάνετε στερεό νιτρώδες αμμώνιο:
NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ
Η πυκνότητα του αερίου αζώτου στους 0 ° C είναι 1,25046 g / dm 3, υγρό άζωτο (στο σημείο βρασμού) - 0,808 kg / dm 3. Το αέριο άζωτο σε κανονική πίεση στους -195,8 °C μετατρέπεται σε άχρωμο υγρό και στους -210,0 °C - σε λευκό στερεό. Στη στερεά κατάσταση, υπάρχει με τη μορφή δύο πολυμορφικών τροποποιήσεων: κάτω από -237,54 ° C, μια μορφή με κυβικό πλέγμα είναι σταθερή, πάνω - με εξαγωνικό.
Η κρίσιμη θερμοκρασία του αζώτου είναι –146,95 °C, η κρίσιμη πίεση είναι 3,9 MPa, το τριπλό σημείο βρίσκεται σε θερμοκρασία –210,0 °C και πίεση 125,03 hPa, από την οποία προκύπτει ότι το άζωτο σε θερμοκρασία δωματίου δεν είναι καθόλου , ακόμη και σε πολύ υψηλή πίεση, δεν μπορεί να υγροποιηθεί.
Η θερμότητα εξάτμισης του υγρού αζώτου είναι 199,3 kJ/kg (στο σημείο βρασμού), η θερμότητα σύντηξης του αζώτου είναι 25,5 kJ/kg (στους –210 °C).
Η ενέργεια δέσμευσης των ατόμων στο μόριο N 2 είναι πολύ υψηλή και ανέρχεται σε 941,6 kJ / mol. Η απόσταση μεταξύ των κέντρων των ατόμων σε ένα μόριο είναι 0,110 nm. Αυτό δείχνει ότι ο δεσμός μεταξύ των ατόμων αζώτου είναι τριπλός. Η υψηλή αντοχή του μορίου N 2 μπορεί να εξηγηθεί από την άποψη της μοριακής τροχιακής μεθόδου. Το ενεργειακό σχήμα της πλήρωσης των μοριακών τροχιακών στο μόριο N 2 δείχνει ότι μόνο τα δεσμευτικά s- και p- τροχιακά είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια σε αυτό. Το μόριο του αζώτου είναι μη μαγνητικό (διαμαγνητικό).
Λόγω της υψηλής αντοχής του μορίου N 2, οι διαδικασίες αποσύνθεσης διαφόρων ενώσεων αζώτου (συμπεριλαμβανομένου του διαβόητου εκρηκτικού εξογόνου (εκ.ΕΞΟΓΟΝΟ)) όταν θερμανθούν, χτυπηθούν κ.λπ., οδηγούν στο σχηματισμό μορίων N 2. Δεδομένου ότι ο όγκος του αερίου που προκύπτει είναι πολύ μεγαλύτερος από τον όγκο του αρχικού εκρηκτικού, μια έκρηξη βροντάει.
Χημικά, το άζωτο είναι μάλλον αδρανές και αντιδρά μόνο με το μέταλλο λίθιο σε θερμοκρασία δωματίου. (εκ.ΛΙΘΙΟ)με σχηματισμό στερεού νιτριδίου λιθίου Li 3 N. Στις ενώσεις εμφανίζει διάφορους βαθμούς οξείδωσης (από –3 έως +5). Σχηματίζει αμμωνία με υδρογόνο (εκ.ΑΜΜΩΝΙΑ) NH3. Η υδραζίνη λαμβάνεται έμμεσα (όχι από απλές ουσίες) (εκ.ΥΔΡΑΖΙΝΗ) N 2 H 4 και νιτρώδες οξύ HN 3 . Τα άλατα αυτού του οξέος είναι αζίδια (εκ.ΑΖΙΔΕΣ). Το αζίδιο του μολύβδου Pb (N 3) 2 αποσυντίθεται κατά την κρούση, επομένως χρησιμοποιείται ως πυροκροτητής, για παράδειγμα, σε αστάρια φυσιγγίων.
Είναι γνωστά αρκετά οξείδια του αζώτου (εκ.ΟΞΕΙΔΙΑ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ). Το άζωτο δεν αντιδρά άμεσα με τα αλογόνα· ελήφθησαν NF 3, NCl 3, NBr 3 και NI 3, καθώς και αρκετά οξυαλογονίδια (ενώσεις που, εκτός από το άζωτο, περιλαμβάνουν άτομα τόσο αλογόνου όσο και οξυγόνου, για παράδειγμα, NOF 3). έμμεσα.
Τα αλογονίδια του αζώτου είναι ασταθή και αποσυντίθενται εύκολα όταν θερμαίνονται (μερικά - κατά την αποθήκευση) σε απλές ουσίες. Έτσι, το NI 3 καθιζάνει κατά την αποστράγγιση υδατικών διαλυμάτων αμμωνίας και βάμματος ιωδίου. Ήδη με ένα ελαφρύ σοκ, ένα στεγνό NI 3 εκρήγνυται:
2NI 3 = N 2 + 3I 2 .
Το άζωτο δεν αντιδρά με θείο, άνθρακα, φώσφορο, πυρίτιο και ορισμένα άλλα αμέταλλα.
Όταν θερμαίνεται, το άζωτο αντιδρά με το μαγνήσιο και τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών και εμφανίζονται νιτρίδια που μοιάζουν με άλατα του γενικού τύπου M 3 N 2, τα οποία αποσυντίθενται με το νερό για να σχηματίσουν τα αντίστοιχα υδροξείδια και αμμωνία, για παράδειγμα:
Ca 3 N 2 + 6H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
Τα νιτρίδια αλκαλιμετάλλων συμπεριφέρονται παρόμοια. Η αλληλεπίδραση του αζώτου με τα μέταλλα μετάπτωσης οδηγεί στο σχηματισμό στερεών νιτριδίων που μοιάζουν με μέταλλα διαφόρων συνθέσεων. Για παράδειγμα, όταν ο σίδηρος και το άζωτο αντιδρούν, σχηματίζονται νιτρίδια σιδήρου της σύνθεσης Fe 2 N και Fe 4 N. Όταν το άζωτο θερμαίνεται με ακετυλένιο C 2 H 2, μπορεί να ληφθεί υδροκυάνιο HCN.
Από τις πολύπλοκες ανόργανες ενώσεις του αζώτου, το νιτρικό οξύ είναι το πιο σημαντικό. (εκ.ΝΙΤΡΙΚΟ ΟΞΥ) HNO 3, τα άλατά του είναι νιτρικά (εκ.ΝΙΤΡΙΚΟ ΑΛΑΣ), καθώς νιτρώδες οξύ HNO 2 και τα νιτρώδη άλατά του (εκ.ΝΙΤΡΩΤΑ).
Εφαρμογή
Στη βιομηχανία, το αέριο άζωτο χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή αμμωνίας. (εκ.ΑΜΜΩΝΙΑ). Ως χημικά αδρανές αέριο, το άζωτο χρησιμοποιείται για την παροχή αδρανούς περιβάλλοντος σε διάφορες χημικές και μεταλλουργικές διεργασίες, κατά την άντληση εύφλεκτων υγρών. Το υγρό άζωτο χρησιμοποιείται ευρέως ως ψυκτικό μέσο (εκ.ΨΥΚΤΙΚΟΣ), χρησιμοποιείται στην ιατρική, ιδιαίτερα στην κοσμετολογία. Τα αζωτούχα ορυκτά λιπάσματα παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της γονιμότητας του εδάφους. (εκ.ΟΡΥΚΤΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ).

εγκυκλοπαιδικό λεξικό. 2009 .

Συνώνυμα:

Δείτε τι είναι το "άζωτο" σε άλλα λεξικά:

- (Ν) χημικό στοιχείο, αέριο, άχρωμο, άγευστο και άοσμο. είναι τα 4/5 (79%) του αέρα. κτυπά βάρος 0,972; ατομικό βάρος 14; συμπυκνώνεται σε υγρό στους 140°C. και πίεση 200 ατμόσφαιρες. συστατικό πολλών φυτικών και ζωικών ουσιών. Λεξικό… … Λεξικό ξένων λέξεων της ρωσικής γλώσσας

ΑΖΩΤΟ- ΑΖΩΤΟ, χημ. στοιχείο, χαρακ. N (γαλλικά AZ), αύξων αριθμός 7, στο. σε. 14.008; σημείο βρασμού 195,7°; 1 l A. σε 0 ° και πίεση 760 mm. ζυγίζει 1,2508 g [λατ. Nitrogenium («γίνοντας αφορμή για άλατα»), γερμανικό. Stickstoff ("ασφυκτική ... ... Μεγάλη Ιατρική Εγκυκλοπαίδεια

- (λατ. άζωτο) Ν, χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 7, ατομική μάζα 14,0067. Το όνομα είναι από το ελληνικό αρνητικό πρόθεμα και zoe life (δεν υποστηρίζει την αναπνοή και το κάψιμο). Το ελεύθερο άζωτο αποτελείται από 2 ατομικά ... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

άζωτο- α μ. άζωτο m. Αραβας. 1787. Λέξις.1. αλχημεία Η πρώτη ύλη των μετάλλων είναι ο μεταλλικός υδράργυρος. Sl. 18. Ο Παράκελσος ξεκίνησε για το τέλος του κόσμου, προσφέροντας σε όλους σε μια πολύ λογική τιμή το Λαδάνιο του και το Άζωθ του, για να θεραπεύσει όλα τα δυνατά ... ... Ιστορικό Λεξικό Γαλλισμών της Ρωσικής Γλώσσας

- (άζωτο), N, χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 7, ατομική μάζα 14,0067. αέριο, σημείο βρασμού 195,80 shS. Το άζωτο είναι το κύριο συστατικό του αέρα (78,09% κατ' όγκο), είναι μέρος όλων των ζωντανών οργανισμών (στο ανθρώπινο σώμα ... ... Σύγχρονη Εγκυκλοπαίδεια

Αζωτο- (άζωτο), N, χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 7, ατομική μάζα 14,0067. αέριο, bp 195,80 °С. Το άζωτο είναι το κύριο συστατικό του αέρα (78,09% κατ' όγκο), είναι μέρος όλων των ζωντανών οργανισμών (στο ανθρώπινο σώμα ... ... Εικονογραφημένο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

- (χημικό σύμβολο N, ατομικό βάρος 14) ένα από τα χημικά στοιχεία· ένα άχρωμο αέριο που δεν έχει ούτε οσμή ούτε γεύση. πολύ ελαφρά διαλυτό στο νερό. Το ειδικό του βάρος είναι 0,972. Το Pictet στη Γενεύη και το Calheta στο Παρίσι κατάφεραν να συμπυκνώσουν το άζωτο υποβάλλοντάς το σε υψηλή πίεση... Εγκυκλοπαίδεια Brockhaus και Efron

Ν (λατ. Nitrogenium * a. nitrogen; n. Stickstoff; f. azote, άζωτο, and. nitrogeno), χημικ. στοιχείο της περιοδικής ομάδας V. συστήματα του Μεντελέεφ, στο.σ. 7, στο. μ. 14.0067. Άνοιξε το 1772 ερευνητής D. Rutherford. Υπό κανονικές συνθήκες Α.…… Γεωλογική Εγκυκλοπαίδεια

Σύζυγος, χημ. βάση, το κύριο στοιχείο της άλατος. αλατοπίπερο, αλατοπίπερο, αλατοπίπερο; είναι επίσης το κύριο, σε ποσότητα, συστατικό του αέρα μας (άζωτο 79 όγκοι, οξυγόνο 21). Αζωτούχο, νιτρικό, νιτρικό, που περιέχει άζωτο. Οι χημικοί διακρίνουν... Επεξηγηματικό Λεξικό Dahl

Οργανογόνο, άζωτο Λεξικό ρωσικών συνωνύμων. άζωτο n., αριθμός συνωνύμων: 8 αέριο (55) αμέταλλο ... Συνώνυμο λεξικό

ΑζωτοΕίναι ένα αέριο που σβήνει μια φλόγα γιατί δεν καίγεται και δεν υποστηρίζει την καύση. Λαμβάνεται με κλασματική απόσταξη υγρού αέρα, που αποθηκεύεται υπό πίεση σε χαλύβδινους κυλίνδρους. Το άζωτο χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή αμμωνίας και κυαναμιδίου ασβεστίου και ... ... Επίσημη ορολογία

Βιβλία

• Δοκιμές Χημείας Άζωτο και φώσφορος Άνθρακα και πυρίτιο Μέταλλα Βαθμού 9 Στο σχολικό βιβλίο G E Rudzitis FG Feldman Chemistry Grade 9, Borovskikh T. Αυτό το εγχειρίδιο είναι πλήρως συνεπές με το ομοσπονδιακό κρατικό εκπαιδευτικό πρότυπο (δεύτερη γενιά). Το εγχειρίδιο περιλαμβάνει τεστ που καλύπτουν τα θέματα του σχολικού βιβλίου από τους Γ. Ε. Ρουτζίτη, Φ. Γ. ...

Το περιεχόμενο του άρθρου

ΑΖΩΤΟ,Ν (άζωτο), χημικό στοιχείο (στον αριθμό 7) υποομάδα VA του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων. Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει 78% (vol.) άζωτο. Για να δείξουμε πόσο μεγάλα είναι αυτά τα αποθέματα αζώτου, σημειώνουμε ότι στην ατμόσφαιρα πάνω από κάθε τετραγωνικό χιλιόμετρο της επιφάνειας της γης υπάρχει τόσο πολύ άζωτο που έως και 50 εκατομμύρια τόνους νιτρικού νατρίου ή 10 εκατομμύρια τόνους αμμωνίας (συνδυασμός αζώτου με υδρογόνο) μπορεί να ληφθεί από αυτό, και όμως αυτό είναι ένα μικρό κλάσμα του αζώτου που περιέχεται στον φλοιό της γης. Η ύπαρξη ελεύθερου αζώτου υποδηλώνει την αδράνειά του και τη δυσκολία αλληλεπίδρασης με άλλα στοιχεία σε συνηθισμένες θερμοκρασίες. Το δεσμευμένο άζωτο είναι μέρος τόσο της οργανικής όσο και της ανόργανης ύλης. Η φυτική και ζωική ζωή περιέχει άζωτο συνδεδεμένο με άνθρακα και οξυγόνο στις πρωτεΐνες. Επιπλέον, οι ανόργανες ενώσεις που περιέχουν άζωτο είναι γνωστές και μπορούν να ληφθούν σε μεγάλες ποσότητες, όπως νιτρικά (NO 3 -), νιτρώδη (NO 2 -), κυανιούχα (CN -), νιτρίδια (N 3 -) και αζίδια (N 3 - ).

Ιστορική αναφορά.

Τα πειράματα του A. Lavoisier, αφιερωμένα στη μελέτη του ρόλου της ατμόσφαιρας στη διατήρηση της ζωής και των διαδικασιών καύσης, επιβεβαίωσαν την ύπαρξη μιας σχετικά αδρανούς ουσίας στην ατμόσφαιρα. Μη έχοντας διαπιστώσει τη στοιχειακή φύση του αερίου που παραμένει μετά την καύση, ο Λαβουαζιέ το ονόμασε αζώτο, που στα αρχαία ελληνικά σημαίνει «άψυχο». Το 1772, ο D. Rutherford από το Εδιμβούργο διαπίστωσε ότι αυτό το αέριο είναι στοιχείο και το ονόμασε «επιβλαβή αέρα». Η λατινική ονομασία για το άζωτο προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις nitron και gen, που σημαίνει «σχηματισμός άλατος».

Η δέσμευση του αζώτου και ο κύκλος του αζώτου.

Ο όρος "δέσμευση αζώτου" αναφέρεται στη διαδικασία δέσμευσης ατμοσφαιρικού αζώτου N 2 . Στη φύση, αυτό μπορεί να συμβεί με δύο τρόπους: είτε τα όσπρια, όπως τα μπιζέλια, το τριφύλλι και η σόγια, συσσωρεύουν οζίδια στις ρίζες τους, στα οποία τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο τα μετατρέπουν σε νιτρικά, είτε το ατμοσφαιρικό άζωτο οξειδώνεται με οξυγόνο υπό συνθήκες αστραπιαία εκκένωση. Ο S. Arrhenius διαπίστωσε ότι έως και 400 εκατομμύρια τόνοι αζώτου σταθεροποιούνται με αυτόν τον τρόπο ετησίως. Στην ατμόσφαιρα, τα οξείδια του αζώτου συνδυάζονται με το νερό της βροχής για να σχηματίσουν νιτρικά και νιτρώδες οξέα. Επιπλέον, έχει διαπιστωθεί ότι με βροχές και χιόνια, περ. 6700 g αζώτου; φτάνοντας στο έδαφος, μετατρέπονται σε νιτρώδη και νιτρικά. Τα φυτά χρησιμοποιούν νιτρικά άλατα για να σχηματίσουν φυτικές πρωτεΐνες. Τα ζώα, τρώγοντας αυτά τα φυτά, αφομοιώνουν τις πρωτεϊνικές ουσίες των φυτών και τις μετατρέπουν σε ζωικές πρωτεΐνες. Μετά το θάνατο των ζώων και των φυτών, αποσυντίθενται, οι ενώσεις του αζώτου μετατρέπονται σε αμμωνία. Η αμμωνία χρησιμοποιείται με δύο τρόπους: τα βακτήρια που δεν σχηματίζουν νιτρικά άλατα τη διασπούν σε στοιχεία, απελευθερώνοντας άζωτο και υδρογόνο, και άλλα βακτήρια σχηματίζουν νιτρώδη από αυτήν, τα οποία οξειδώνονται σε νιτρικά από άλλα βακτήρια. Έτσι, εμφανίζεται ο κύκλος του αζώτου στη φύση, ή ο κύκλος του αζώτου.

Η δομή του πυρήνα και του κελύφους ηλεκτρονίων.

Στη φύση, υπάρχουν δύο σταθερά ισότοπα αζώτου: με μαζικό αριθμό 14 (περιέχει 7 πρωτόνια και 7 νετρόνια) και με μαζικό αριθμό 15 (περιέχει 7 πρωτόνια και 8 νετρόνια). Η αναλογία τους είναι 99,635:0,365, άρα η ατομική μάζα του αζώτου είναι 14,008. Ασταθή ισότοπα αζώτου 12 Ν, 13 Ν, 16 Ν, 17 Ν ελήφθησαν τεχνητά. Σχηματικά, η ηλεκτρονική δομή του ατόμου αζώτου έχει ως εξής: 1 μικρό 2 2μικρό 2 2px 1 2py 1 2pzένας . Επομένως, στο εξωτερικό (δεύτερο) κέλυφος ηλεκτρονίων υπάρχουν 5 ηλεκτρόνια που μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Τα τροχιακά αζώτου μπορούν επίσης να δεχτούν ηλεκτρόνια, δηλ. ο σχηματισμός ενώσεων με καταστάσεις οξείδωσης από (–III) έως (V) είναι δυνατός και είναι γνωστοί.

Μοριακό άζωτο.

Από τους ορισμούς της πυκνότητας αερίου, διαπιστώθηκε ότι το μόριο του αζώτου είναι διατομικό, δηλ. ο μοριακός τύπος του αζώτου είναι Nє N (ή N 2). Δύο άτομα αζώτου έχουν τρία εξωτερικά 2 Π-ηλεκτρόνιο κάθε ατόμου σχηματίζουν τριπλό δεσμό: N::: N:, σχηματίζοντας ζεύγη ηλεκτρονίων. Η μετρηθείσα διατομική απόσταση N–N είναι 1,095 Å. Όπως στην περίπτωση του υδρογόνου ( εκ. ΥΔΡΟΓΟΝΟ), υπάρχουν μόρια αζώτου με διαφορετικά πυρηνικά σπιν - συμμετρικά και αντισυμμετρικά. Σε κανονική θερμοκρασία, η αναλογία συμμετρικών και αντισυμμετρικών μορφών είναι 2:1. Στη στερεά κατάσταση, είναι γνωστές δύο τροποποιήσεις του αζώτου: ένα- κυβικά και σι– εξαγωνικό με θερμοκρασία μετάβασης ένα ® σι-237,39 ° C. Τροποποίηση σιλιώνει στους -209,96°C και βράζει στους -195,78°C σε 1 atm ( εκ. αυτί. ένας).

Η ενέργεια διάστασης ενός mole (28,016 g ή 6,023 H 10 23 μόρια) μοριακού αζώτου σε άτομα (N 2 2N) είναι περίπου –225 kcal. Επομένως, το ατομικό άζωτο μπορεί να σχηματιστεί σε μια ήσυχη ηλεκτρική εκκένωση και είναι χημικά πιο ενεργό από το μοριακό άζωτο.

Παραλαβή και αίτηση.

Η μέθοδος λήψης στοιχειακού αζώτου εξαρτάται από την απαιτούμενη καθαρότητα. Λαμβάνονται τεράστιες ποσότητες αζώτου για τη σύνθεση αμμωνίας, ενώ μικρές προσμίξεις ευγενών αερίων είναι αποδεκτές.

άζωτο από την ατμόσφαιρα.

Οικονομικά, η απελευθέρωση αζώτου από την ατμόσφαιρα οφείλεται στη φθηνότητα της μεθόδου υγροποίησης του καθαρού αέρα (υδροατμοί, CO 2, σκόνη, άλλες ακαθαρσίες που αφαιρούνται). Διαδοχικοί κύκλοι συμπίεσης, ψύξης και διαστολής αυτού του αέρα οδηγούν στην υγροποίησή του. Ο υγρός αέρας υποβάλλεται σε κλασματική απόσταξη με αργή αύξηση της θερμοκρασίας. Πρώτα απελευθερώνονται ευγενή αέρια, μετά άζωτο και παραμένει υγρό οξυγόνο. Ο καθαρισμός επιτυγχάνεται με πολλαπλές διαδικασίες κλασματοποίησης. Αυτή η μέθοδος παράγει πολλά εκατομμύρια τόνους αζώτου ετησίως, κυρίως για τη σύνθεση αμμωνίας, η οποία είναι η πρώτη ύλη στην τεχνολογία για την παραγωγή διαφόρων αζωτούχων ενώσεων για τη βιομηχανία και τη γεωργία. Επιπλέον, μια ατμόσφαιρα καθαρού αζώτου χρησιμοποιείται συχνά όταν η παρουσία οξυγόνου είναι απαράδεκτη.

εργαστηριακές μεθόδους.

Μικρές ποσότητες αζώτου μπορούν να ληφθούν στο εργαστήριο με διάφορους τρόπους με την οξείδωση της αμμωνίας ή του ιόντος αμμωνίου, για παράδειγμα:

Η διαδικασία οξείδωσης του ιόντος αμμωνίου με το ιόν νιτρώδους άλατος είναι πολύ βολική:

Άλλες μέθοδοι είναι επίσης γνωστές - η αποσύνθεση αζιδίων όταν θερμαίνονται, η αποσύνθεση αμμωνίας με οξείδιο του χαλκού (II), η αλληλεπίδραση νιτρωδών με σουλφαμικό οξύ ή ουρία:

Με την καταλυτική αποσύνθεση της αμμωνίας σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί επίσης να ληφθεί άζωτο:

φυσικές ιδιότητες.

Μερικές φυσικές ιδιότητες του αζώτου δίνονται στον Πίνακα. ένας.

Πίνακας 1. ΟΡΙΣΜΕΝΕΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ
Πυκνότητα, g / cm 3	0,808 (υγρό)
Σημείο τήξης, °С	–209,96
Σημείο βρασμού, °C	–195,8
Κρίσιμη θερμοκρασία, °С	–147,1
Κρίσιμη πίεση, atm a	33,5
Κρίσιμη πυκνότητα, g / cm 3 a	0,311
Ειδική θερμοχωρητικότητα, J/(molChK)	14,56 (15°C)
Ηλεκτραρνητικότητα κατά Pauling	3
ομοιοπολική ακτίνα,	0,74
ακτίνα κρυστάλλου,	1,4 (M 3–)
Δυναμικό ιοντισμού, V β
ο πρώτος	14,54
δεύτερος	29,60
α Η θερμοκρασία και η πίεση στην οποία οι πυκνότητες υγρού και αερίου αζώτου είναι ίδιες. β Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την απομάκρυνση του πρώτου εξωτερικού και των επόμενων ηλεκτρονίων, ανά 1 mol ατομικού αζώτου.

Χημικές ιδιότητες.

Όπως έχει ήδη σημειωθεί, η κυρίαρχη ιδιότητα του αζώτου υπό κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης είναι η αδράνειά του ή η χαμηλή χημική του δραστηριότητα. Η ηλεκτρονική δομή του αζώτου περιέχει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων για 2 μικρό-επίπεδο και τρία μισογεμισμένα 2 R-τροχιακά, άρα ένα άτομο αζώτου δεν μπορεί να δεσμεύσει περισσότερα από τέσσερα άλλα άτομα, δηλ. ο αριθμός συντονισμού του είναι τέσσερις. Το μικρό μέγεθος ενός ατόμου περιορίζει επίσης τον αριθμό των ατόμων ή των ομάδων ατόμων που μπορούν να συνδεθούν με αυτό. Επομένως, πολλές ενώσεις άλλων μελών της υποομάδας VA είτε δεν έχουν καθόλου ανάλογα μεταξύ των ενώσεων αζώτου, είτε παρόμοιες ενώσεις αζώτου αποδεικνύονται ασταθείς. Έτσι, το PCl 5 είναι μια σταθερή ένωση, ενώ το NCl 5 δεν υπάρχει. Το άτομο αζώτου μπορεί να συνδεθεί με ένα άλλο άτομο αζώτου, σχηματίζοντας αρκετές αρκετά σταθερές ενώσεις, όπως η υδραζίνη N 2 H 4 και τα αζίδια μετάλλων MN 3 . Αυτός ο τύπος δεσμού είναι ασυνήθιστος για χημικά στοιχεία (με εξαίρεση τον άνθρακα και το πυρίτιο). Σε υψηλές θερμοκρασίες, το άζωτο αντιδρά με πολλά μέταλλα για να σχηματίσει μερικώς ιοντικά νιτρίδια Μ ΧΝ y. Σε αυτές τις ενώσεις, το άζωτο είναι αρνητικά φορτισμένο. Στον πίνακα. 2 δείχνει τις καταστάσεις οξείδωσης και παραδείγματα των αντίστοιχων ενώσεων.

Νιτρίδια.

Οι αζωτούχες ενώσεις με περισσότερα ηλεκτροθετικά στοιχεία, μέταλλα και αμέταλλα - νιτρίδια - είναι παρόμοιες με τα καρβίδια και τα υδρίδια. Μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τη φύση του δεσμού M–N σε ιοντικούς, ομοιοπολικούς και με ενδιάμεσο τύπο δεσμού. Κατά κανόνα, αυτές είναι κρυσταλλικές ουσίες.

Ιονικά νιτρίδια.

Ο δεσμός σε αυτές τις ενώσεις περιλαμβάνει τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το μέταλλο στο άζωτο με το σχηματισμό του ιόντος N 3–. Αυτά τα νιτρίδια περιλαμβάνουν Li3N, Mg3N2, Zn3N2 και Cu3N2. Εκτός από το λίθιο, άλλα αλκαλιμέταλλα της υποομάδας ΙΑ δεν σχηματίζουν νιτρίδια. Τα ιοντικά νιτρίδια έχουν υψηλά σημεία τήξης, αντιδρούν με το νερό για να σχηματίσουν NH 3 και υδροξείδια μετάλλων.

ομοιοπολικά νιτρίδια.

Όταν τα ηλεκτρόνια του αζώτου συμμετέχουν στο σχηματισμό ενός δεσμού μαζί με τα ηλεκτρόνια ενός άλλου στοιχείου χωρίς να τα μεταφέρουν από το άζωτο σε άλλο άτομο, σχηματίζονται νιτρίδια με ομοιοπολικό δεσμό. Τα νιτρίδια του υδρογόνου (π.χ. αμμωνία και υδραζίνη) είναι πλήρως ομοιοπολικά, όπως και τα αλογονίδια του αζώτου (NF 3 και NCl 3). Τα ομοιοπολικά νιτρίδια περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, Si 3 N 4 , P 3 N 5 και BN - εξαιρετικά σταθερές λευκές ουσίες, και το BN έχει δύο αλλοτροπικές τροποποιήσεις: εξαγωνικές και ρομβώδεις. Το τελευταίο σχηματίζεται σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες και έχει σκληρότητα κοντά σε αυτή του διαμαντιού.

Νιτρίδια με ενδιάμεσο τύπο δεσμού.

Τα μεταβατικά στοιχεία αντιδρούν με το NH 3 σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσουν μια ασυνήθιστη κατηγορία ενώσεων στην οποία τα άτομα αζώτου κατανέμονται μεταξύ ατόμων μετάλλου που απέχουν κανονικά. Δεν υπάρχει σαφής μετατόπιση ηλεκτρονίων σε αυτές τις ενώσεις. Παραδείγματα τέτοιων νιτριδίων είναι τα Fe 4 N, W 2 N, Mo 2 N, Mn 3 N 2. Αυτές οι ενώσεις είναι γενικά εντελώς αδρανείς και έχουν καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Ενώσεις υδρογόνου του αζώτου.

Το άζωτο και το υδρογόνο αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν ενώσεις που μοιάζουν αόριστα με υδρογονάνθρακες. Η σταθερότητα των αζώτων υδρογόνου μειώνεται με την αύξηση του αριθμού των ατόμων αζώτου στην αλυσίδα, σε αντίθεση με τους υδρογονάνθρακες, οι οποίοι είναι επίσης σταθεροί σε μακριές αλυσίδες. Τα πιο σημαντικά νιτρίδια υδρογόνου είναι η αμμωνία NH 3 και η υδραζίνη N 2 H 4 . Αυτά περιλαμβάνουν επίσης το υδρονίτροχο οξύ HNNN (HN 3).

Αμμωνία NH3.

Η αμμωνία είναι ένα από τα σημαντικότερα βιομηχανικά προϊόντα της σύγχρονης οικονομίας. Στα τέλη του 20ου αιώνα Οι ΗΠΑ παρήγαγαν περίπου. 13 εκατομμύρια τόνοι αμμωνίας ετησίως (σε όρους άνυδρης αμμωνίας).

Η δομή του μορίου.

Το μόριο NH 3 έχει σχεδόν πυραμιδική δομή. Η γωνία δεσμού Η–Ν–Η είναι 107°, η οποία είναι κοντά στην τετραεδρική γωνία των 109°. Το μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων είναι ισοδύναμο με την συνδεδεμένη ομάδα, ως αποτέλεσμα, ο αριθμός συντονισμού του αζώτου είναι 4 και το άζωτο βρίσκεται στο κέντρο του τετραέδρου.

ιδιότητες της αμμωνίας.

Μερικές φυσικές ιδιότητες της αμμωνίας σε σύγκριση με το νερό δίνονται στον πίνακα. 3.

Τα σημεία βρασμού και τήξης της αμμωνίας είναι πολύ χαμηλότερα από εκείνα του νερού, παρά την ομοιότητα των μοριακών βαρών και την ομοιότητα της δομής των μορίων. Αυτό οφείλεται στη σχετικά μεγαλύτερη αντοχή των διαμοριακών δεσμών στο νερό από ότι στην αμμωνία (ένας τέτοιος διαμοριακός δεσμός ονομάζεται υδρογόνο).

αμμωνία ως διαλύτης.

Η υψηλή διηλεκτρική σταθερά και η διπολική ροπή της υγρής αμμωνίας καθιστούν δυνατή τη χρήση της ως διαλύτη για πολικές ή ιοντικές ανόργανες ουσίες. Ο διαλύτης αμμωνίας καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση μεταξύ του νερού και των οργανικών διαλυτών όπως η αιθυλική αλκοόλη. Τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών διαλύονται σε αμμωνία, σχηματίζοντας σκούρα μπλε διαλύματα. Μπορεί να υποτεθεί ότι η διαλυτοποίηση και ο ιονισμός των ηλεκτρονίων σθένους συμβαίνει σε διάλυμα σύμφωνα με το σχήμα

Το μπλε χρώμα συνδέεται με τη διαλυτότητα και την κίνηση των ηλεκτρονίων ή με την κινητικότητα των «οπών» σε ένα υγρό. Σε υψηλή συγκέντρωση νατρίου σε υγρή αμμωνία, το διάλυμα παίρνει χάλκινο χρώμα και χαρακτηρίζεται από υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Το μη δεσμευμένο αλκαλιμέταλλο μπορεί να διαχωριστεί από ένα τέτοιο διάλυμα με εξάτμιση της αμμωνίας ή με προσθήκη χλωριούχου νατρίου. Τα διαλύματα μετάλλων στην αμμωνία είναι καλοί αναγωγικοί παράγοντες. Ο αυτοιονισμός συμβαίνει σε υγρή αμμωνία

παρόμοια με τη διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο νερό:

Ορισμένες χημικές ιδιότητες και των δύο συστημάτων συγκρίνονται στον Πίνακα. τέσσερα.

Η υγρή αμμωνία ως διαλύτης έχει πλεονέκτημα σε ορισμένες περιπτώσεις όπου είναι αδύνατη η διεξαγωγή αντιδράσεων στο νερό λόγω της ταχείας αλληλεπίδρασης των συστατικών με το νερό (για παράδειγμα, οξείδωση και αναγωγή). Για παράδειγμα, στην υγρή αμμωνία, το ασβέστιο αντιδρά με το KCl για να σχηματίσει CaCl 2 και K, αφού το CaCl 2 είναι αδιάλυτο στην υγρή αμμωνία, αλλά το K είναι διαλυτό και η αντίδραση προχωρά πλήρως. Στο νερό, μια τέτοια αντίδραση είναι αδύνατη λόγω της ταχείας αλληλεπίδρασης του Ca με το νερό.

Λήψη αμμωνίας.

Το αέριο NH 3 απελευθερώνεται από άλατα αμμωνίου υπό τη δράση μιας ισχυρής βάσης, για παράδειγμα, NaOH:

Η μέθοδος είναι εφαρμόσιμη σε εργαστηριακές συνθήκες. Η μικρή παραγωγή αμμωνίας βασίζεται επίσης στην υδρόλυση νιτριδίων, όπως Mg 3 N 2 , με νερό. Το κυαναμίδιο ασβεστίου CaCN 2 σχηματίζει επίσης αμμωνία όταν αλληλεπιδρά με το νερό. Η κύρια βιομηχανική μέθοδος για την παραγωγή αμμωνίας είναι η καταλυτική της σύνθεση από ατμοσφαιρικό άζωτο και υδρογόνο σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση:

Το υδρογόνο για αυτή τη σύνθεση λαμβάνεται με τη θερμική πυρόλυση υδρογονανθράκων, τη δράση υδρατμών στον άνθρακα ή τον σίδηρο, την αποσύνθεση των αλκοολών με υδρατμούς ή την ηλεκτρόλυση του νερού. Πολλά διπλώματα ευρεσιτεχνίας έχουν ληφθεί για τη σύνθεση αμμωνίας, που διαφέρουν στις συνθήκες της διεργασίας (θερμοκρασία, πίεση, καταλύτης). Υπάρχει μια μέθοδος βιομηχανικής παραγωγής κατά τη θερμική απόσταξη του άνθρακα. Τα ονόματα των F. Haber και K. Bosch συνδέονται με την τεχνολογική εξέλιξη της σύνθεσης αμμωνίας.

Πίνακας 4. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΣΕ ΝΕΡΟ ΚΑΙ ΑΜΜΩΝΙΑΚΟ ΜΕΣΟ
Υδάτινο περιβάλλον	Μέσο αμμωνίας
Εξουδετέρωση
OH - + H 3 O + ® 2H 2 O	NH 2 - + NH 4 + ® 2NH 3
Υδρόλυση (πρωτόλυση)
PCl 5 + 3H 2 O POCl 3 + 2H 3 O + + 2Cl -	PCl 5 + 4NH 3 PNCl 2 + 3NH 4 + + 3Cl -
υποκατάσταση
Zn + 2H 3 O + ® Zn 2+ + 2H 2 O + H 2	Zn + 2NH 4 + ® Zn 2+ + 2NH 3 + H 2
λύσεως (σχηματισμός σύνθετου)
Al 2 Cl 6 + 12H 2 O 2 3+ + 6Cl -	Al 2 Cl 6 + 12NH 3 2 3+ + 6Cl -
Αμφοτερικός
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–

Χημικές ιδιότητες της αμμωνίας.

Εκτός από τις αντιδράσεις που αναφέρονται στον Πίνακα. 4, η αμμωνία αντιδρά με το νερό, σχηματίζοντας την ένωση NH 3 H H 2 O, η οποία συχνά θεωρείται λανθασμένα υδροξείδιο του αμμωνίου NH 4 OH. Στην πραγματικότητα, η ύπαρξη NH 4 OH σε διάλυμα δεν έχει αποδειχθεί. Ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας ("αμμωνία") αποτελείται κυρίως από NH 3, H 2 O και μικρές συγκεντρώσεις ιόντων NH 4 + και OH - που σχηματίζονται κατά τη διάσταση

Η κύρια φύση της αμμωνίας εξηγείται από την παρουσία ενός μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων αζώτου: NH 3 . Επομένως, η NH 3 είναι μια βάση Lewis, η οποία έχει την υψηλότερη πυρηνόφιλη δραστηριότητα, που εκδηλώνεται με τη μορφή συσχέτισης με ένα πρωτόνιο ή τον πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου:

Οποιοδήποτε ιόν ή μόριο ικανό να δεχτεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίων (μια ηλεκτροφιλική ένωση) θα αντιδράσει με το NH 3 για να σχηματίσει μια ένωση συντονισμού. Για παράδειγμα:

Σύμβολο Μ nΤο + αντιπροσωπεύει ένα ιόν μετάλλου μεταπτώσεως (Β-υποομάδες του περιοδικού πίνακα, για παράδειγμα, Cu 2+, Mn 2+, κ.λπ.). Οποιοδήποτε πρωτικό οξύ (δηλαδή που περιέχει Η) αντιδρά με αμμωνία σε υδατικό διάλυμα για να σχηματίσει άλατα αμμωνίου, όπως νιτρικό αμμώνιο NH 4 NO 3, χλωριούχο αμμώνιο NH 4 Cl, θειικό αμμώνιο (NH 4) 2 SO 4, φωσφορικό αμμώνιο (NH 4 ) 3 PO 4. Αυτά τα άλατα χρησιμοποιούνται ευρέως στη γεωργία ως λιπάσματα για την εισαγωγή αζώτου στο έδαφος. Το νιτρικό αμμώνιο χρησιμοποιείται επίσης ως φθηνό εκρηκτικό. για πρώτη φορά εφαρμόστηκε με μαζούτ (πετρέλαιο ντίζελ). Ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας χρησιμοποιείται απευθείας για εισαγωγή στο έδαφος ή με νερό άρδευσης. Η ουρία NH 2 CONH 2 που λαμβάνεται με σύνθεση από αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα είναι επίσης λίπασμα. Η αέρια αμμωνία αντιδρά με μέταλλα όπως το Na και το K για να σχηματίσει αμίδια:

Η αμμωνία αντιδρά με υδρίδια και νιτρίδια και σχηματίζει αμίδια:

Τα αμίδια αλκαλιμετάλλων (για παράδειγμα, NaNH 2) αντιδρούν με N 2 O όταν θερμαίνονται, σχηματίζοντας αζίδια:

Το αέριο NH 3 μειώνει τα οξείδια βαρέων μετάλλων σε μέταλλα σε υψηλή θερμοκρασία, προφανώς λόγω του υδρογόνου που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης της αμμωνίας σε N 2 και H 2:

Τα άτομα υδρογόνου στο μόριο NH 3 μπορούν να αντικατασταθούν από ένα αλογόνο. Το ιώδιο αντιδρά με ένα πυκνό διάλυμα NH 3 , σχηματίζοντας ένα μείγμα ουσιών που περιέχει NI 3 . Αυτή η ουσία είναι πολύ ασταθής και εκρήγνυται με την παραμικρή μηχανική πρόσκρουση. Η αντίδραση του NH 3 με Cl 2 παράγει χλωραμίνες NCl 3 , NHCl 2 και NH 2 Cl . Όταν εκτίθεται σε υποχλωριώδες νάτριο αμμωνίας NaOCl (που σχηματίζεται από NaOH και Cl 2), το τελικό προϊόν είναι η υδραζίνη:

Υδραζίνη.

Οι παραπάνω αντιδράσεις είναι μια μέθοδος για τη λήψη μονοένυδρης υδραζίνης της σύνθεσης N 2 H 4 H H 2 O. Η άνυδρη υδραζίνη σχηματίζεται με ειδική απόσταξη του μονοένυδρου με BaO ή άλλες ουσίες που απομακρύνουν το νερό. Όσον αφορά τις ιδιότητες, η υδραζίνη μοιάζει ελαφρώς με το υπεροξείδιο του υδρογόνου H 2 O 2. Η καθαρή άνυδρη υδραζίνη είναι ένα άχρωμο υγροσκοπικό υγρό που βράζει στους 113,5°C. διαλύεται καλά στο νερό, σχηματίζοντας αδύναμη βάση

Σε όξινο περιβάλλον (Η +), η υδραζίνη σχηματίζει διαλυτά άλατα υδραζονίου του τύπου + Χ -. Η ευκολία με την οποία η υδραζίνη και ορισμένα από τα παράγωγά της (π.χ. μεθυλυδραζίνη) αντιδρούν με το οξυγόνο επιτρέπει τη χρήση της ως συστατικό υγρού προωθητικού. Η υδραζίνη και όλα τα παράγωγά της είναι εξαιρετικά τοξικά.

οξείδια του αζώτου.

Σε ενώσεις με οξυγόνο, το άζωτο εμφανίζει όλες τις καταστάσεις οξείδωσης, σχηματίζοντας οξείδια: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5. Υπάρχουν λίγες πληροφορίες για το σχηματισμό υπεροξειδίων του αζώτου (NO 3 , NO 4). 2HNO2. Το καθαρό N 2 O 3 μπορεί να ληφθεί ως μπλε υγρό σε χαμηλές θερμοκρασίες (–20

Σε θερμοκρασία δωματίου, το NO 2 είναι ένα σκούρο καφέ αέριο που έχει μαγνητικές ιδιότητες λόγω της παρουσίας ενός μη ζευγαρωμένου ηλεκτρονίου. Σε θερμοκρασίες κάτω από 0 ° C, το μόριο NO 2 διμερίζεται σε τετροξείδιο του διαζώτου και στους -9,3 ° C, ο διμερισμός προχωρά πλήρως: 2NO 2 N 2 O 4. Στην υγρή κατάσταση, μόνο το 1% NO 2 δεν διμερίζεται και στους 100° C 10% N 2 O 4 παραμένει σε μορφή διμερούς.

Το NO 2 (ή N 2 O 4) αντιδρά σε ζεστό νερό για να σχηματίσει νιτρικό οξύ: 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO. Η τεχνολογία NO 2 είναι επομένως πολύ σημαντική ως ενδιάμεσο βήμα στην παραγωγή ενός βιομηχανικά σημαντικού προϊόντος, του νιτρικού οξέος.

Οξείδιο του αζώτου (V)

N 2 O 5 ( απαρχαιωμένος. νιτρικός ανυδρίτης) - μια λευκή κρυσταλλική ουσία, που λαμβάνεται με αφυδάτωση νιτρικού οξέος παρουσία οξειδίου του φωσφόρου P 4 O 10:

2MX + H 2 N 2 O 2 . Όταν το διάλυμα εξατμιστεί, σχηματίζεται ένα λευκό εκρηκτικό με την προτεινόμενη δομή H–O–N=N–O–H.

Νιτρώδες οξύ

Το HNO 2 δεν υπάρχει στην καθαρή του μορφή, ωστόσο, υδατικά διαλύματα χαμηλής συγκέντρωσης σχηματίζονται με την προσθήκη θειικού οξέος στο νιτρώδες βάριο:

Το νιτρώδες οξύ σχηματίζεται επίσης με τη διάλυση ενός ισομοριακού μίγματος NO και NO 2 (ή N 2 O 3) σε νερό. Το νιτρώδες οξύ είναι ελαφρώς ισχυρότερο από το οξικό οξύ. Ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου σε αυτό είναι +3 (η δομή του είναι H–O–N=O), δηλ. μπορεί να είναι και οξειδωτικό και αναγωγικό μέσο. Υπό τη δράση αναγωγικών παραγόντων, συνήθως ανάγεται σε ΝΟ και όταν αλληλεπιδρά με οξειδωτικά μέσα, οξειδώνεται σε νιτρικό οξύ.

Ο ρυθμός διάλυσης ορισμένων ουσιών, όπως μετάλλων ή ιόντων ιωδίου, στο νιτρικό οξύ εξαρτάται από τη συγκέντρωση του νιτρώδους οξέος που υπάρχει ως πρόσμειξη. Τα άλατα του νιτρώδους οξέος - νιτρώδη - διαλύονται καλά στο νερό, εκτός από το νιτρώδες άργυρο. Το NaNO 2 χρησιμοποιείται στην παραγωγή βαφών.

Νιτρικό οξύ

Το HNO 3 είναι ένα από τα πιο σημαντικά ανόργανα προϊόντα στην κύρια χημική βιομηχανία. Χρησιμοποιείται στην τεχνολογία πολλών άλλων ανόργανων και οργανικών ουσιών, όπως εκρηκτικά, λιπάσματα, πολυμερή και ίνες, βαφές, φαρμακευτικά προϊόντα κ.λπ.

Βιβλιογραφία:

Εγχειρίδιο Azotchik. Μ., 1969
Nekrasov B.V. Βασικές αρχές Γενικής Χημείας. Μ., 1973
Προβλήματα δέσμευσης αζώτου. Ανόργανη και φυσική χημεία. Μ., 1982



Το άζωτο είναι ένα άχρωμο αέριο, ένα από τα πιο κοινά χημικά στοιχεία στον πλανήτη μας, στον περιοδικό πίνακα συμβολίζεται με το σύμβολο N από το λατ. Nitrogenum, που σημαίνει άψυχο (αζωός στα ελληνικά). Πίσω στο σχολείο, μαθαίνουμε ότι το αέριο άζωτο αποτελεί το 78 τοις εκατό της ατμόσφαιρας της γης. Αν το βάλετε σε ένα μπολ με φανταστική ζυγαριά, τότε στο άλλο μπολ τους θα πρέπει να στοιβάζετε 4 x 10 15 τόνους βάρη για ισορροπία.

Το άζωτο με τη μορφή των ενώσεων του παίζει κολοσσιαίο ρόλο στη ζωή της ανθρωπότητας. Οι αγρότες εφαρμόζουν ετησίως μια τεράστια ποσότητα αζωτούχων λιπασμάτων στο έδαφος. Οι ενώσεις που περιέχουν άζωτο έχουν αυξανόμενη ζήτηση στη βιομηχανία - αυτές είναι βαφές, διάφορα είδη καυσίμων, πολυμερή. Φαίνεται ότι η ανάγκη ικανοποιείται εύκολα λόγω του απέραντου ωκεανού της ατμόσφαιρας. Ωστόσο, κάθε μαθητής γνωρίζει καλά την αδράνεια αυτής της ουσίας: τα διατομικά μόρια που συνθέτουν το αέριο άζωτο, υπό κανονικές συνθήκες, δεν αντιδρούν σχεδόν με καμία άλλη ουσία.

Ταυτόχρονα, είναι γνωστό εδώ και καιρό μια περίσταση που κάνει τους χημικούς να αναζητούν πεισματικά νέους τρόπους. Αυτή είναι η βιολογική δέσμευση του αζώτου από ορισμένους μικροοργανισμούς, καθώς και από φύκια, που καθιερώθηκε για πρώτη φορά από τον Ρώσο επιστήμονα S. Vinogradsky στη δεκαετία του '90 του 19ου αιώνα. Αποδεικνύεται ότι η χημική αδράνεια δεν παρεμβαίνει στην απορρόφηση του αζώτου από τους ζωντανούς οργανισμούς; Εξάλλου, δεν μπορούν να χρησιμοποιούν ταυτόχρονα υψηλές θερμοκρασίες και πίεση. Έτσι, μεταξύ των ενζύμων - βιολογικών καταλυτών που περιέχονται στο σώμα των βακτηρίων - υπάρχουν εκείνα που σας επιτρέπουν να μετατρέψετε το άζωτο σε πρωτεΐνες σε συνηθισμένες θερμοκρασίες και πιέσεις παρουσία νερού και οξυγόνου.

Εντυπωσιακά, τα αζωτοενεργά συστήματα δεν ήταν μοναδικά. Οι χημικοί έχουν εργαστεί με πολλά από αυτά στο παρελθόν και τα έχουν χρησιμοποιήσει ακόμη και σε βιομηχανικές διαδικασίες.

Μετά από αυτό, έγινε μια άλλη ανακάλυψη που έσπασε το ψυχολογικό φράγμα σχετικά με το άζωτο. Οι επιστήμονες κατέληξαν σε ένα είδος συμπλέγματος ρουθηνίου και αζώτου: το μόριο αερίου σε αυτό ήταν σταθερά συνδεδεμένο με το άτομο μετάλλου. Τέτοια σύμπλοκα άλλων μορίων με μεταλλικές ενώσεις ήταν παλαιότερα γνωστά και ευρέως μελετημένα. Ωστόσο, κανείς δεν περίμενε ότι ένα μόριο «αδρανούς» αζώτου θα μπορούσε να συνδεθεί τόσο ισχυρά με ένα μεταλλικό ιόν.

Οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να ανακαλύψουν τις συνθήκες για τη δέσμευση του ελεύθερου αζώτου. Ωστόσο, διαπιστώθηκε ότι το ελεύθερο άζωτο μπορεί επίσης να σχηματίσει σύμπλοκα με ενώσεις ρουθηνίου, μερικές φορές παρουσία νερού και οξυγόνου. Στη συνέχεια ξεκίνησαν εντατικές έρευνες σε διάφορες χώρες του κόσμου και αποδείχθηκε ότι το άζωτο συνδέεται σε σύμπλοκα με διάφορα μέταλλα.

Και εδώ, θα μπορούσε κανείς μόνο να αναρωτηθεί γιατί ούτε τα σύμπλοκα του αζώτου ούτε οι αντιδράσεις του σε διαλύματα είχαν ανακαλυφθεί νωρίτερα.

Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες έχουν προχωρήσει. Πρώτον, ήταν δυνατό να φανεί ότι η διαδικασία μπορεί να επιταχυνθεί - με τη βοήθεια καταλυτών, μπορούν να δεσμευτούν μεγάλες ποσότητες μοριακού αζώτου. Δεύτερον, ανακαλύφθηκε ότι, υπό τη δράση των ενώσεων των ίδιων μετάλλων μετάπτωσης, το ελεύθερο άζωτο μπορεί να αντιδράσει με ορισμένες οργανικές ενώσεις. Έτσι, βρέθηκε ένας πολλά υποσχόμενος τρόπος για να ληφθούν πολύτιμες χημικές ουσίες από μοριακό άζωτο.

Τώρα ήταν απαραίτητο να συνδεθούν μεταξύ τους οι δύο σκιαγραφημένες κατευθύνσεις - η χημεία των συμπλεγμάτων μοριακού αζώτου και η μελέτη της αντίδρασης της αναγωγής του. Άλλωστε, πρόκειται για σχηματισμό συμπλόκου (όπως είχε προηγουμένως βρεθεί για άλλα μόρια) που, καταρχήν, θα έπρεπε να έχει «ενεργοποιήσει» μόρια αδρανούς αερίου. Ωστόσο, σε γνωστά συμπλέγματα, παρέμενε αδρανές. Μακροχρόνιες θεωρητικές και πειραματικές εργασίες έδωσαν απάντηση στο ερώτημα ποια πρέπει να είναι τα σύμπλοκα για να είναι χημικά ενεργό το άζωτο σε αυτά. Φυσικά, είναι αδύνατο να δώσουμε μια λεπτομερή περιγραφή της ανεπτυγμένης θεωρίας εδώ. Αλλά από αυτό, συγκεκριμένα, προκύπτει ότι τα σύμπλοκα ενεργά σε σχέση με περαιτέρω αντιδράσεις μπορούν να παρατηρηθούν όχι σε συνηθισμένες, αλλά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Οι επιστήμονες άρχισαν να απομονώνουν από διαλύματα ένα ολόκληρο σύνολο συμπλεγμάτων στα οποία το μόριο του αζώτου ενεργοποιείται για περαιτέρω αντιδράσεις.

Ενθαρρυμένοι από την επιτυχία των ερευνητών, προσπάθησαν να δεσμεύσουν απευθείας το άζωτο σε υδατικό διάλυμα, χρησιμοποιώντας σχετικά ασθενείς αναγωγικούς παράγοντες, όπως ακριβώς κάνουν τα βακτήρια και τα φύκια. Σε αναζήτηση των στοιχείων που έλειπαν έπρεπε να καταφύγουν στη βοήθεια της άγριας ζωής.

Ήταν ήδη γνωστό ότι στα ενζυματικά συστήματα των βακτηρίων, το μόριο του αζώτου ενεργοποιεί το μολυβδαίνιο και αυτό το μέταλλο δεν μπορεί να αντικατασταθεί από κανένα άλλο εκτός από το βανάδιο. Οι ερευνητές έχουν επικεντρώσει την προσοχή τους στις ενώσεις αυτών των συγκεκριμένων μετάλλων, πιστεύοντας ότι η φύση δεν τα επέλεξε τυχαία.

Το 1970, πήραν τελικά το αποτέλεσμα που οι ερευνητές προσπαθούσαν για πολλά χρόνια. Ήταν δυνατό να ανοίξουν συστήματα που σταθεροποιούν το άζωτο παρουσία ενώσεων μολυβδαινίου και βαναδίου σε υδατικά μέσα και μέσα νερού-αλκοόλης. Το κύριο τελικό σημείο της αντίδρασης φάνηκε να είναι σχεδόν αποκλειστικά η υδραζίνη. Υπό ελαφρώς τροποποιημένες συνθήκες, ήταν επίσης δυνατό να παρατηρηθεί ο κυρίαρχος σχηματισμός αμμωνίας.

Έτσι, ένα άλλο παράδοξο στη χημεία έχει γίνει λιγότερο. Η ιδέα της αδράνειας του αζώτου έχει διαψευσθεί και έχουν ανακαλυφθεί νέοι τρόποι για τη μετατροπή τεράστιων ατμοσφαιρικών «αποθέσεων» αυτού του αερίου σε προϊόντα που χρειάζεται ο άνθρωπος.

Αζωτο(από τα ελληνικά άζωοι - άψυχο, λατ. nitrogenium), n, χημικό στοιχείο της ομάδας v του περιοδικού συστήματος Mendeleev, ατομικός αριθμός 7, ατομική μάζα 14,0067; άχρωμο αέριο, άοσμο και άγευστο.

Ιστορική αναφορά. Οι ενώσεις του Α. - άλας, νιτρικό οξύ, αμμωνία - ήταν γνωστές πολύ πριν ληφθεί το Α. σε ελεύθερη κατάσταση. Το 1772, ο Ντ. Ράδερφορντ, καίγοντας φώσφορο και άλλες ουσίες σε ένα γυάλινο κουδούνι, έδειξε ότι το αέριο που απομένει μετά την καύση, το οποίο ονόμασε «ασφυκτικός αέρας», δεν υποστηρίζει την αναπνοή και την καύση. Το 1787, ο A. Lavoisier διαπίστωσε ότι τα «ζωτικά» και «ασφυκτικά» αέρια που συνθέτουν τον αέρα είναι απλές ουσίες και πρότεινε το όνομα «Α». Το 1784 ο G. Cavendish έδειξε ότι το A. είναι μέρος του άλατος. από εδώ προέρχεται η λατινική ονομασία A. (από το ύστερο λατινικό nitrum - αλατοπίπερο και το ελληνικό gennao - γεννώ, παράγω), που προτάθηκε το 1790 από τον J. A. Chaptal. Μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα. Αποσαφηνίστηκε η χημική αδράνεια του αζώτου στην ελεύθερη κατάσταση και ο εξαιρετικός ρόλος του σε ενώσεις με άλλα στοιχεία ως δεσμευμένο άζωτο. Έκτοτε, το «δέσιμο» του Α. αέρα έχει γίνει ένα από τα σημαντικότερα τεχνικά προβλήματα στη χημεία.

κατανομή στη φύση. Το A. είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη Γη και η κύρια μάζα του (περίπου 4 × 10 15 t) συγκεντρώνεται στην ελεύθερη κατάσταση στο ατμόσφαιρα.Στον αέρα, το ελεύθερο Α. (με τη μορφή μορίων n 2) είναι 78,09% κατ' όγκο (ή 75,6% κατά βάρος), χωρίς να υπολογίζονται οι μικρές ακαθαρσίες με τη μορφή αμμωνίας και οξειδίων. Η μέση περιεκτικότητα του Α. στη λιθόσφαιρα είναι 1,9; 10-3% κατά βάρος. Φυσικές ενώσεις Α. - χλωριούχο αμμώνιο nh 4 cl και διάφορα νιτρικά. Οι μεγάλες συσσωρεύσεις άλατος είναι χαρακτηριστικές του ξηρού κλίματος της ερήμου (Χιλή, Κεντρική Ασία). Για μεγάλο χρονικό διάστημα, το αλάτι ήταν ο κύριος προμηθευτής του Α. για τη βιομηχανία (τώρα η βιομηχανική σύνθεση είναι πρωταρχικής σημασίας για τη δέσμευση του Α. αμμωνίααπό Α. αέρα και υδρογόνο). Μικρές ποσότητες δεσμευμένου Α. βρίσκονται στον άνθρακα (1–2,5%) και στο πετρέλαιο (0,02–1,5%), καθώς και στα νερά των ποταμών, των θαλασσών και των ωκεανών. Η Α. συσσωρεύεται στα εδάφη (0,1%) και στους ζωντανούς οργανισμούς (0,3%).

Αν και το όνομα "Α." σημαίνει «δεν υποστηρίζω τη ζωή», στην πραγματικότητα είναι στοιχείο απαραίτητο για τη ζωή. Η πρωτεΐνη των ζώων και του ανθρώπου περιέχει 16 - 17% Α. Στους οργανισμούς των σαρκοφάγων ζώων, η πρωτεΐνη σχηματίζεται λόγω των καταναλωτικών πρωτεϊνικών ουσιών που υπάρχουν στους οργανισμούς των φυτοφάγων ζώων και στα φυτά. Τα φυτά συνθέτουν πρωτεΐνες αφομοιώνοντας αζωτούχες ουσίες που περιέχονται στο έδαφος, κυρίως ανόργανες. Σημαντικές ποσότητες Α. εισέρχονται στο έδαφος λόγω μικροοργανισμοί που δεσμεύουν το άζωτοικανή να μετατρέπει τον ελεύθερο αέρα Α. σε ενώσεις Α..

Στη φύση, πραγματοποιείται ο κύκλος του αζώτου, στον οποίο τον κύριο ρόλο παίζουν μικροοργανισμοί—νιτροποιούν, απονιτροποιούν, αζωτοκαθηλώνουν και άλλα. στη γεωργία σχεδόν σε όλες τις χώρες, υπάρχει έλλειψη Α. και στα ζώα εκτροφή («πρωτεϊνική πείνα»). Σε εδάφη φτωχά σε διαθέσιμο Α., τα φυτά αναπτύσσονται ελάχιστα. αζωτούχα λιπάσματακαι η πρωτεϊνική σίτιση των ζώων - το πιο σημαντικό μέσο για την εκτροφή της γεωργίας. Η ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα διαταράσσει την κυκλοφορία του αέρα.Έτσι, η καύση του καυσίμου εμπλουτίζει την ατμόσφαιρα του αέρα και τα εργοστάσια που παράγουν λιπάσματα δεσμεύουν τον αέρα. Η μεταφορά λιπασμάτων και αγροτικών προϊόντων αναδιανέμει την Α. στην επιφάνεια της γης.

Α. - το τέταρτο πιο κοινό στοιχείο του ηλιακού συστήματος (μετά το υδρογόνο, το ήλιο και το οξυγόνο).

Ισότοπα, άτομο, μόριο. Το φυσικό Α. αποτελείται από δύο σταθερά ισότοπα: 14 n (99,635%) και 15 n (0,365%). Το ισότοπο 15 n χρησιμοποιείται στη χημική και βιοχημική έρευνα ως επισημασμένο άτομο.Από τα τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα του A., τα 13 n έχουν τη μεγαλύτερη ημιζωή (t 1/2 = 10,08 ελάχ) , τα υπόλοιπα είναι πολύ βραχύβια. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, υπό τη δράση των νετρονίων από την κοσμική ακτινοβολία, τα 14 n μετατρέπονται σε ραδιενεργό ισότοπο άνθρακα 14 c. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται επίσης σε πυρηνικές αντιδράσεις για να ληφθούν 14 δευτερόλεπτα. Το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων του ατόμου Α. αποτελείται από 5 ηλεκτρόνια (ένα μοναχικό ζεύγος και τρία ασύζευκτα - διαμόρφωση 2 μικρό 2 2 Π 3) . Τις περισσότερες φορές, το Α. στις ενώσεις είναι 3-ομοιοπολικό λόγω μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων (όπως στην αμμωνία nh 3). Η παρουσία ενός μη κοινόχρηστου ζεύγους ηλεκτρονίων μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ενός άλλου ομοιοπολικού δεσμού και το διαμάντι γίνεται 4-ομοιοπολικό (όπως στο ιόν αμμωνίου nh 4 +). Οι καταστάσεις οξείδωσης του Α. ποικίλλουν από +5 (σε n 2 0 5) έως -3 (σε nh 3). Υπό κανονικές συνθήκες, στην ελεύθερη κατάσταση, ο Α. σχηματίζει ένα μόριο n 2, όπου τα n άτομα συνδέονται με τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς. Το μόριο Α είναι πολύ σταθερό: η ενέργεια διάστασής του στα άτομα είναι 942,9 kJ/mol (225,2 kcal/mol) , έτσι ακόμα και όταν tπερίπου 3300 ° C, ο βαθμός διάστασης του Α είναι μόνο περίπου 0,1%.

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ. Α. ελαφρώς ελαφρύτερο από τον αέρα. πυκνότητα 1,2506 kg / m 3(στους 0°С και 101325 n / m 2ή 760 mmHg Τέχνη.) , t pl-209,86°С, t δέμα-195,8°c. Το Α. υγροποιείται με δυσκολία: η κρίσιμη θερμοκρασία του είναι μάλλον χαμηλή (-147,1 ° C), και η κρίσιμη πίεση είναι υψηλή 3,39 MN/m 2 (34,6 kgf / cm 2) πυκνότητα υγρού Α. 808 kg (m 3.Το A. είναι λιγότερο διαλυτό στο νερό από το οξυγόνο: στους 0 ° C σε 1 m 3Το H 2 O διαλύει 23,3 σολΑ. Καλύτερα από ό,τι στο νερό, Α. διαλυτό σε ορισμένους υδρογονάνθρακες.

Μόνο με ενεργά μέταλλα όπως το λίθιο, το ασβέστιο, το μαγνήσιο, το αλουμίνιο αλληλεπιδρά όταν θερμαίνεται σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Το ατομικό οξύ αντιδρά με τα περισσότερα άλλα στοιχεία σε υψηλές θερμοκρασίες και παρουσία καταλυτών. Οι αλκαλικές ενώσεις με οξυγόνο n 2 o, no, n 2 o 3, no2 και n 2 o 5 έχουν μελετηθεί καλά. Από αυτές, η άμεση αλληλεπίδραση των στοιχείων (4000 ° C) σχηματίζει το οξείδιο αρ, το οποίο, όταν ψύχεται, είναι εύκολα οξειδώθηκε περαιτέρω στο διοξείδιο αρ. 2 . Οξείδια του οξυγόνου σχηματίζονται στον αέρα κατά τις ατμοσφαιρικές εκκενώσεις. Μπορούν επίσης να ληφθούν με τη δράση της ιονίζουσας ακτινοβολίας σε ένα μείγμα οξυγόνου και οξυγόνου. Όταν αζωτούχοι n 2 O 3 και νιτρικοί n 2 O 5 ανυδρίτες διαλύονται στο νερό, αντίστοιχα, νιτρώδες οξύ hno2 και Νιτρικό οξύ hno 3, σχηματίζοντας άλατα - νιτρώδηκαι νιτρικά. Η Α. συνδυάζεται με το υδρογόνο μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες και παρουσία καταλυτών και σε αυτή την περίπτωση αμμωνία nh 3 . Εκτός από την αμμωνία, πολλές άλλες ενώσεις αμμωνίας με υδρογόνο είναι επίσης γνωστές, για παράδειγμα υδραζίνη h2n-nh2, διιμίδιο hn=nh, νιτρικό οξύ hn3 (h-n=n;n), οκταζόνη n 8 h 14, κ.λπ.; Η πλειονότητα των ενώσεων του Α. με υδρογόνο έχουν απομονωθεί μόνο με τη μορφή οργανικών παραγώγων. Το Α. δεν αλληλεπιδρά άμεσα με τα αλογόνα, επομένως όλα τα αλογονίδια του Α. λαμβάνονται μόνο έμμεσα, για παράδειγμα, το φθόριο του αζώτου nf 3 - με αντίδραση φθορίου με αμμωνία. Κατά κανόνα, τα Α. αλογονίδια είναι ενώσεις χαμηλής αντοχής (με εξαίρεση το nf 3). Τα οξυαλογονίδια του Α. είναι πιο σταθερά - nof, noci, nobr, n0 2 f και no2ci. Άμεση σύνδεση δεν συμβαίνει ούτε με το θείο. Το αζωτούχο θείο n 4 s 4 λαμβάνεται με την αντίδραση υγρού θείου με αμμωνία. Όταν το ζεστό κοκ αλληλεπιδρά με το οξυγόνο, σχηματίζεται κυανόγονο(cn).;. Μπορεί να ληφθεί θέρμανση Α. με ακετυλένιο c 2 h 2 έως 1500 ° C υδροκυάνιο hcn. Η αλληλεπίδραση των διαμαντιών με τα μέταλλα σε υψηλές θερμοκρασίες οδηγεί στο σχηματισμό νιτρίδια(για παράδειγμα, mg 3 n 2).

Όταν εκτίθεται σε συνηθισμένες ηλεκτρικές εκκενώσεις Α. [πίεση 130 - 270 n / m 2(1- 2 mmHg)], ή κατά την αποσύνθεση νιτριδίων Β, ti, mg και Ca, καθώς και κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις στον αέρα, μπορεί να σχηματιστεί ενεργό Α., το οποίο είναι ένα μείγμα μορίων Α. και ατόμων με αυξημένο ενεργειακό απόθεμα. . Σε αντίθεση με το μοριακό οξυγόνο, το ενεργό οξυγόνο αλληλεπιδρά πολύ έντονα με το οξυγόνο, το υδρογόνο, τους ατμούς θείου, τον φώσφορο και ορισμένα μέταλλα.

Το Α. είναι μέρος πολλών σημαντικών οργανικών ενώσεων ( αμίνες, αμινοξέα, νιτροενώσειςκαι τα λοιπά.).

Παραλαβή και αίτηση. Στο εργαστήριο, το A. μπορεί εύκολα να ληφθεί με θέρμανση ενός συμπυκνωμένου διαλύματος νιτρώδους αμμωνίου: nh4no2 \u003d n 2 + 2h 2 O. Η τεχνική μέθοδος για τη λήψη του A. βασίζεται στον διαχωρισμό του προκαταρκτικά υγροποιημένου αέρα, ο οποίος στη συνέχεια αποστάζεται .

Το κύριο μέρος της εξαγόμενης ελεύθερης αμμωνίας χρησιμοποιείται για τη βιομηχανική παραγωγή αμμωνίας, η οποία στη συνέχεια μεταποιείται σε σημαντικές ποσότητες σε νιτρικό οξύ, λιπάσματα, εκρηκτικά κ.λπ. Εκτός από την άμεση σύνθεση αμμωνίας από στοιχεία, το κυαναμίδιο, που αναπτύχθηκε το 1905 , έχει βιομηχανική μέθοδο που βασίζεται στο γεγονός ότι στους 1000°c καρβίδιο ασβεστίου(που λαμβάνεται με θέρμανση μείγματος ασβέστη και άνθρακα σε ηλεκτρικό φούρνο) αντιδρά με ελεύθερο Α.: CaC + n - \u003d cacn + C. Σχηματίζεται κυαναμίδιο ασβεστίουυπό τη δράση υπέρθερμων υδρατμών, αποσυντίθεται με την απελευθέρωση αμμωνίας:

cacn + ZN 2 O \u003d CaCO 3 + 2nh 3.

Το Free A. χρησιμοποιείται σε πολλούς κλάδους της βιομηχανίας: ως αδρανές μέσο σε διάφορες χημικές και μεταλλουργικές διεργασίες, για πλήρωση ελεύθερου χώρου σε θερμόμετρα υδραργύρου, για άντληση εύφλεκτων υγρών κ.λπ. Το υγρό Α. βρίσκει εφαρμογή σε διάφορες εγκαταστάσεις ψύξης. Αποθηκεύεται και μεταφέρεται σε χαλύβδινα δοχεία Dewar, αέρια Α. σε συμπιεσμένη μορφή - σε κυλίνδρους. Χρησιμοποιούνται ευρέως πολλές ενώσεις του Α. Η παραγωγή του δεσμευμένου Α. άρχισε να αναπτύσσεται εντατικά μετά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο και έχει πλέον λάβει τεράστιες διαστάσεις.

Λιτ.: Nekrasov B.V., Fundamentals of General Chemistry, τόμος 1, Μ., 1965; Remi G., Μάθημα ανόργανης χημείας, μτφρ. from German, τόμος 1, Μ., 1963: Chemistry and technology of bound nitrogen, [M.-L.], 1934; KHE, τ. 1, Μ., 1961.

• Ονομασία - N (Άζωτο);
• Περίοδος - II;
• Ομάδα - 15 (Va);
• Ατομική μάζα - 14,00674;
• Ατομικός αριθμός - 7;
• Ακτίνα ατόμου = 92 μ.μ.
• Ομοιοπολική ακτίνα = 75 μ.μ.
• Η κατανομή των ηλεκτρονίων - 1s 2 2s 2 2p 3;
• Σημείο τήξεως = -209,86°C;
• σημείο βρασμού = -195,8°C;
• Ηλεκτραρνητικότητα (σύμφωνα με τον Pauling / σύμφωνα με τους Alpred και Rochov) = 3,04 / 3,07;
• Κατάσταση οξείδωσης: +5, +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3;
• Πυκνότητα (n.a.) = 0,808 g / cm 3 (-195,8 ° C);
• Μοριακός όγκος = 17,3 cm 3 / mol.

Ενώσεις αζώτου:

• Εξισώσεις οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων αζώτου...

Δεν είναι δυνατόν να ονομάσουμε κατηγορηματικά τον επιστήμονα που ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε το άζωτο για τον απλό λόγο ότι τρία άτομα το έκαναν σχεδόν ταυτόχρονα το 1772 - ο Henry Cavendish, ο Joseph Priestley και ο Daniel Rutherford (ο Carl Scheele μπορεί επίσης να προστεθεί σε αυτήν τη λίστα). Ωστόσο, κανένας από τους επιστήμονες κάποια στιγμή δεν κατάλαβε μέχρι το τέλος της ανακάλυψής του. Πολλοί δίνουν τον «φοίνικα» στον Σκωτσέζο Ντάνιελ Ράδερφορντ, καθώς ήταν ο πρώτος που δημοσίευσε τη μεταπτυχιακή του εργασία, στην οποία περιέγραφε τις κύριες ιδιότητες του «χαλασμένου αέρα».

Το ίδιο το όνομα προτάθηκε το 1787 από τον A. Lavoisier.

Το άζωτο είναι το τέταρτο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στο ηλιακό σύστημα (μετά το υδρογόνο, το ήλιο και το οξυγόνο). Το άζωτο είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στη Γη:

• Η ατμόσφαιρα αζώτου της γης περιέχει 3,87 10 18 kg - 75,6% (κατά μάζα) ή 78,08% (κατ' όγκο).
• ο γήινος φλοιός αζώτου περιέχει (0,7-1,5) 10 18 kg.
• ο μανδύας της γης περιέχει 1,3 10 19 kg αζώτου.
• η υδρόσφαιρα του αζώτου περιέχει 2 10 16 kg (7 10 14 kg με τη μορφή ενώσεων).

Το άζωτο παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή των οργανισμών - υπάρχει σε πρωτεΐνες, αμινοξέα, αμίνες, νουκλεϊκά οξέα.

Το φυσικό άζωτο αποτελείται από δύο σταθερά ισότοπα 14 N - 99,635% και 15 N - 0,365%.

Το άτομο αζώτου περιέχει 7 ηλεκτρόνια, τα οποία βρίσκονται σε δύο τροχιακά (s και p) (βλ. Ηλεκτρονική δομή των ατόμων). Υπάρχουν 2 ηλεκτρόνια στο εσωτερικό τροχιακό. στο εξωτερικό - 5 (ένα ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίων + τρία ασύζευκτα ηλεκτρόνια που μπορούν να σχηματίσουν τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς, βλέπε Ομοιοπολικός δεσμός).

Εισχωρώντας σε αντιδράσεις με άλλα χημικά στοιχεία, το άτομο αζώτου μπορεί να εμφανίσει κατάσταση οξείδωσης από +5 έως -3 (εκτός από τρία ηλεκτρόνια σθένους, μπορεί να σχηματιστεί ένας ακόμη δεσμός σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη λόγω ενός ζεύγους ελεύθερων ηλεκτρονίων με ένα άτομο που έχει ελεύθερο τροχιακό).

Καταστάσεις οξείδωσης του αζώτου:

• +5 - HNO 3 ;
• +4 - NO 2 ;
• +3 - HNO 2 ;
• +2 - ΟΧΙ;
• +1 - Ν2Ο;
• -1 - ΝΗ2ΟΗ;
• -2-N2H4;
• -3 (πιο συνηθισμένο) - NH 3 .

Ν 2

Τρία ασύζευκτα p-ηλεκτρόνια του ατόμου αζώτου, που βρίσκονται στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο του, έχουν το σχήμα του σχήματος οκτώ ίσων βραχιόνων, που βρίσκονται κάθετα μεταξύ τους:

Όταν σχηματίζεται ένα μόριο αζώτου (N 2), το p-τροχιακό που βρίσκεται κατά μήκος του άξονα X ενός ατόμου επικαλύπτεται με το παρόμοιο τροχιακό p x ενός άλλου ατόμου - σχηματίζεται αυξημένη πυκνότητα ηλεκτρονίων στη διασταύρωση των τροχιακών με το σχηματισμό ενός ομοιοπολικό δεσμό ( σ δεσμός).

Δύο άλλα τροχιακά ενός ατόμου, που βρίσκονται κατά μήκος των αξόνων Υ και Ζ, επικαλύπτονται με τις πλευρικές τους επιφάνειες με τα «αδέρφια» τους ενός άλλου ατόμου, σχηματίζοντας δύο ακόμη ομοιοπολικούς δεσμούς ( π δεσμούς).

Ως αποτέλεσμα, στο μόριο του αζώτου (N 2) σχηματίζονται 3 ομοιοπολικοί δεσμοί (δύο π-δεσμοί + ένας σ-δεσμός), δηλαδή εμφανίζεται ένας πολύ ισχυρός τριπλός δεσμός (βλ. Πολλαπλοί δεσμοί).

Το μόριο του αζώτου είναι πολύ ισχυρό (ενέργεια διάστασης 940 kJ/mol) και έχει χαμηλή αντιδραστικότητα.

Ιδιότητες μοριακού αζώτου

Υπό κανονικές συνθήκες, το άζωτο είναι μια ανενεργή ουσία, η οποία εξηγείται από αρκετά ισχυρούς διατομικούς δεσμούς στο μόριό του, καθώς σχηματίζονται από τρία ζεύγη ηλεκτρονίων. Για το λόγο αυτό, το άζωτο συνήθως αντιδρά σε υψηλές θερμοκρασίες.

• άοσμο και άχρωμο αέριο.
• ελάχιστα διαλυτό στο νερό.
• διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες.
• μπορεί να αντιδράσει με μέταλλα και μη μέταλλα όταν θερμαίνεται παρουσία καταλύτη (υπό την επίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας).
• Το άζωτο αντιδρά ως οξειδωτικός παράγοντας (εκτός από το οξυγόνο και το φθόριο):
  • Υπό κανονικές συνθήκες, το άζωτο αντιδρά μόνο με το λίθιο:
    6Li + N 2 = 2Li 3 N;
  • Όταν θερμαίνεται, το άζωτο αντιδρά με μέταλλα:
    2Al + N 2 = 2AlN;
  • σε θερμοκρασία 500°C και σε υψηλή πίεση παρουσία σιδήρου, το άζωτο αντιδρά με το υδρογόνο:
    Ν2 + 3Η2↔ 2ΝΗ3;
  • σε θερμοκρασία 1000°C το άζωτο αντιδρά με οξυγόνο, βόριο, πυρίτιο:
    N 2 + O 2 ↔ 2NO.
• Το άζωτο δρα ως αναγωγικός παράγοντας:
  • με οξυγόνο:
    N 2 0 + O 2 0 ↔ 2N +2 O -2 (νιτρικό οξείδιο II)
  • με φθόριο:
    N 2 0 + 3F 2 0 \u003d 2N + 3F 3 -1 (φθοριούχο άζωτο III)

Λήψη και χρήση αζώτου

Λήψη αζώτου:

• Βιομηχανικά, το άζωτο λαμβάνεται με υγροποίηση του αέρα, ακολουθούμενο από διαχωρισμό του αζώτου με εξάτμιση.
• εργαστηριακές μέθοδοι για τη λήψη αζώτου:
  • αποσύνθεση νιτρώδους αμμωνίου:
    NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O;
  • αναγωγή νιτρικού οξέος με ενεργά μέταλλα:
    36HNO 3 + 10Fe = 10Fe(NO 3) 3 + 3N 2 + 18H 2 O;
  • αποσύνθεση αζιδίων μετάλλων (καθαρό άζωτο):
    2NaN 3 → (t) 2Na + 3N 2 ;
  • Το ατμοσφαιρικό άζωτο λαμβάνεται με αντίδραση αέρα με καυτό κοκ:
    O 2 + 4N 2 + 2C → 2CO + 4N 2;
  • διέλευση αμμωνίας πάνω από οξείδιο του χαλκού (II) στους t=700°C:
    2NH 3 + 3CuO → N 2 + 3H 2 O + 3Cu.

Εφαρμογή αζώτου:

• δημιουργία αδρανών μέσων στη μεταλλουργία.
• σύνθεση αμμωνίας και νιτρικού οξέος.
• παραγωγή εκρηκτικών?
• για τη δημιουργία χαμηλών θερμοκρασιών?
• παραγωγή ορυκτών λιπασμάτων: νιτρικό κάλιο (KNO 3). νιτρικό νάτριο (NaNO 3); νιτρικό αμμώνιο (NH 4 NO 3); νιτρικός ασβέστης (Ca (NO 3) 2).