Azot (din greaca ázōos - lifeless, lat.Nitrogenium)
N, elementul chimic al grupului V al sistemului periodic Mendeleyev, numărul atomic 7, masa atomică 14.0067; gaz incolor, inodor și fără gust.
Istoric istoric. Compușii A. - nitrați, acid azotic, amoniac - erau cunoscuți cu mult înainte de producerea lui A. în stare liberă. În 1772, D. Rutherford, arzând fosfor și alte substanțe într-un clopot de sticlă, a arătat că gazul rămas după combustie, pe care el la numit "aer sufocant", nu susține respirația și arderea. În 1787, A. Lavoisier a stabilit că gazele "vitale" și "sufocante" care compun aerul sunt substanțe simple și au propus denumirea "A.". În 1784 G. Cavendish a arătat că A. este o parte a azotatului de amoniu; prin urmare, denumirea latină A. (de la Latina nitrum latină - saltpetre și gennao greacă - eu dau naștere, produc), propusă în 1790 de către J. A. Shapthal. La începutul secolului al XIX-lea. Inerția chimică a lui A în stare liberă și rolul său excepțional în compușii cu alte elemente ca azotul legat au fost elucidate. De atunci, "legarea" aerului a devenit una dintre cele mai importante probleme tehnice ale chimiei.
Deși numele "A." înseamnă "nu susține viața", de fapt este un element esențial pentru viață (a se vedea azotul din corp). În proteina animalelor și a oamenilor conține 16 - 17% A. În organismele de animale carnivore, proteina este formată din cauza substanțelor proteice consumate care sunt prezente în organismele de erbivore și în plante. Plantele sintetizează proteina, asimilând substanțele azotate conținute în sol, în principal substanțele anorganice. Cantități semnificative de A. vin în sol datorită microorganismelor de fixare a azotului, capabile să transfere aerul liber la compușii A. (A se vedea Azotfixarea).
În natură efectuate A. ciclu (. Vezi substanțele ciclu), Rolul principal este jucat în care microorganismele. - Nitrofitsiruyuschie, denitrofitsiruyuschie, azot de fixare etc. solului Cu toate acestea, recuperarea cantității mare de plante de sol asociate A. (în special în agricultură intensivă) sunt epuizate A Deficitul lui A. este caracteristic agriculturii din aproape toate țările, există un deficit al lui A. și al animalelor ("foamete de proteine"). Pe soluri, plantele slab accesibile A. se dezvoltă prost. Îngrășămintele cu azot și hrănirea cu proteine a animalelor reprezintă cel mai important mijloc de creștere a agriculturii. Activitatea economică a omului încalcă ciclul A. Astfel, arderea combustibilului îmbogățește atmosfera lui A. Și plantele care produc îngrășăminte, conectează aerul. Transportul de îngrășăminte și de produse agricole redistribuie A. pe suprafața pământului.
A. - cel de-al patrulea element comun al sistemului solar (după hidrogen, heliu și oxigen) (a se vedea Cosmochimia).
Izotopi, atom, moleculă. Natural A. constă din doi izotopi stabili: 14 N (99,635%) și 15 N (0,365%). Izotopul 15 N este utilizat în studiile chimice și biochimice ca un atom marcat (A se vedea etichetele atomice). Dintre izotopii artificiali radioactivi ai lui A. cel mai mare timp de înjumătățire are 13 N (T1 / 2 = 10,08 min), celelalte fiind foarte scurte. În atmosfera superioară, sub acțiunea radiației cosmice de neutroni, 14 N este convertit în izotopul radioactiv carbon 14 C. Acest proces este utilizat în reacțiile nucleare pentru a produce 14 C (cm. Carbon). Învelișul de electroni exterior al atomului A este format din 5 electroni (o pereche unshared și trei nepereche -. Configurație 2s 2 2p 3 atom cm). Cel mai adesea, compusul A din compuși este 3-covalent datorită electronilor neparticipați (ca în NH3 amoniac). Prezența unei perechi de electroni unshared poate conduce la formarea unei alte legături covalente, și A devine 4-covalente (ca ionul de amoniu NH4 +). Gradul de oxidare al lui A. variază de la +5 (în N2O5) la -3 (în NH3). În condiții obișnuite, într-o stare liberă, A formează o moleculă N2. unde atomii N sunt legați prin trei legături covalente. A. Molecula este foarte stabil: ea pe atomii de energie de disociere este 942.9 kJ / mol (225.2 Kcal / mol), astfel încât chiar și la t ° C, de aproximativ 3300 A. Gradul de disociere de numai aproximativ 0,1%.
Proprietăți fizice și chimice. A. ușor mai ușor decât aerul; densitate de 12506 kg / m3 (la 0 ° C și 101325 n / m2 sau 760 mm Hg), punct de topire -209,86 ° C, punct de topire -195,8 ° C A. lichefiați cu dificultate: temperatura critică este destul de scăzută (-147,1 ° C), iar presiunea critică este mare de 3,49 MN / m2 (34,6 kgf / cm2); densitatea lichidului A. 808 kg În apă, A. este mai puțin solubil decât oxigenul: la 0 ° C în 1 m 3 H2O, se dizolvă 23,3 g de A. Mai bine decât în apă, A. este solubil în unele hidrocarburi.
Numai cu metale active, cum ar fi litiul, calciul, magneziul și A., interacționează cu încălzirea la temperaturi relativ scăzute. Cu cele mai multe alte elemente, A. reacționează la temperaturi ridicate și în prezența catalizatorilor. Compușii A cu oxigen N2O, NO, N2O3 sunt bine studiate. NO2 și N2O5 (a se vedea Oxizii de azot). Dintre acestea, atunci când elementele (4000 ° C) interacționează direct, se formează NO oxid, care, după răcire, oxidă ușor în continuare la dioxidul de NO2. În aer, oxizii de aluminiu se formează în descărcări atmosferice. Acestea pot fi de asemenea obținute prin acțiunea unui amestec de A. cu oxigen de radiații ionizante (vezi Radiația Chimie). Atunci când oxidul de azot N2O3 și anhidridele N2N2O5 se dizolvă în apă, se obține acidul nitric HNO2 și acidul azotic HNO3. săruri de formare - nitriți și nitrați. Cu hidrogen, A este legat numai la temperaturi înalte și în prezența catalizatorilor, cu formarea amoniacului NH3. În plus față de amoniac, sunt cunoscuți și alți numeroși compuși ai lui A cu hidrogen, de exemplu, hidrazina H2N-NH2. diimida HN = NH, acidul azotic HN3 (H-N = N = N), octazona N8H14, etc; majoritatea compușilor lui A. cu hidrogen sunt izolați numai sub formă de derivați organici. Cu halogenurile A. nu interacționează direct, prin urmare, toate halogenurile A se obțin numai indirect, de exemplu, fluorura de azot NF3 - prin interacțiunea dintre fluor și amoniac. Ca regulă, halogenurile A sunt compuși cu stabilitate scăzută (cu excepția NF3); oxihalidele A. - NOF, NOCI, NOBr, N02F și NO2CI sunt mai stabile. Cu sulf, nu există nici o legătură directă a A; se obține azotul N4 S4 ca urmare a reacției de sulf lichid cu amoniac. În interacțiunea cocsului fierbinte cu A. Cyan (CN) este format. Încălzirea hidrogenului cu acetilena C2 H2 până la 1500 ° C poate produce acid cianhidric HCN. Interacțiunea metalelor cu metalele la temperaturi ridicate conduce la formarea de nitruri (de exemplu, Mg3N2).
Atunci când se aplică descompunerea electrică [presiunea de 130-270 N / m 2 (1 - 2 mm Hg)] la ordinul A sau atunci când nitrurile B, Ti, Mg și Ca sunt descompuse, precum și în timpul evacuărilor electrice în aer, activele A. care este un amestec de molecule și atomi de A. având o rezervă sporită de energie. Spre deosebire de cea moleculară, agentul A interacționează foarte puternic cu oxigenul, hidrogenul, vaporii de sulf, fosforul și unele metale.
A. este o parte a multor compuși organici foarte importanți (amine, aminoacizi, compuși nitro, etc.).
Recepție și aplicare. În laboratorul de A. poate fi ușor obținută prin încălzirea unei soluții concentrate de nitrit de amoniu: (. A se vedea de separare a gazelor (A se vedea, de separare a gazelor)) NH4NO2 = N2 + 2H2 O. Metoda tehnică de producție A. bazată pe diviziunea preîncălzirea aerului lichefiat care este apoi supus distilării. .
Cea mai mare parte a AA liber produs este utilizat pentru producția industrială de amoniac, care este apoi prelucrat în cantități mari de acid azotic, îngrășăminte, explozivi, și așa mai departe. D. În plus față de sinteza directă a amoniacului din elementele de importanță industrială pentru legarea A. Air a dezvoltat în 1905 cianamida metodă bazată pe faptul că reacționează cu AA liber + N SaS- la 1000 ° C, carbură de calciu (obținută prin încălzirea amestecului într-un cuptor electric de var și de cărbune) - = CaCN- + C. rezultată cianamidă de calciu cu dis Vaporii de apă supraîncălzite se descompun odată cu evoluția amoniacului:
A. Free folosit în multe industrii .. Ca mediu inert într-o varietate de procese chimice și metalurgice, pentru a umple spațiul gol din termometre cu mercur, când se pompează lichide inflamabile etc. Liquid A. își găsește aplicarea în diferite sisteme de refrigerare. Este depozitat și transportat în vase de oțel Dewar, gaze A în formă comprimată - în cilindri. Utilizată pe scară largă de numeroși compuși din A., producția de asocieri A. a început să se dezvolte intens după primul război mondial și a ajuns acum la o scară imensă.
REFERINȚE Nekrasov, BV, Fundamentele Chimiei Generale, Vol. 1, Moscova, 1965; Remi G. Curs chimie anorganică, trans. cu el. 1, M. 1963: Chimie și tehnologie de azot legat, [M.-L.], 1934; KHE, vol. 1, M., 1961.
Marea Enciclopedie Sovietică. - Enciclopedia Sovietică. 1969-1978.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: