Kas yra azotas? Masė azotas. azoto molekulė

Nemetalinė elementas 15. grupė [Va] periodinės lentelės - azoto atomas 2, kuri sujungia, kad sudarytų molekulę - bespalvis, bekvapiai ir beskoniai dujų sudaro didelę dalį Žemės atmosferoje ir kuris yra dalis visų gyvų dalykų.

Istorija atradimas

Azoto dujos yra apie 4/5 Žemės atmosferą. Jis buvo izoliuotas pradžioje oro tyrimų. 1772, švedų Himik Karl Wilhelm Scheele pirmas, įrodyti, kad tokio azoto. Pasak jo, oras yra dviejų dujų, iš kurių vienas, jis vadinamas "ugnies oras" mišinys, tai yra remti degimą, ir kita - .. "Nešvarus oras", nes jis išlieka po pirmojo suvartoti. Tai buvo deguonies ir azoto. Maždaug tuo pačiu metu azotas buvo izoliuotas Škotijos botanikas Daniel Rutherford, kurie pirmą kartą paskelbė savo išvadas, taip pat britų chemikas Henry Cavendish ir britų dvasininkas ir mokslininkas Dzhozefom Pristli, kurie pasidalino su Scheele viršenybės deguonies atradimas. Kiti tyrimai parodė, kad nauja dujos yra dalis nitrato arba kalio nitrato (KNO _3), ir, atitinkamai, jis buvo pavadintas iš azoto ( "duoti gimimo salietra") Prancūzijos chemikas Chaptal 1790 Azoto pirmą kartą buvo priskirtu cheminių elementų Lavoisier, kurių paaiškinimas deguonies degimo vaidmenį paneigia Flogiston teorija - populiarus XVIII a. klaidinga degimo. Šio cheminio elemento nesugebėjimas palaikyti gyvybę (Graikų ζωή) buvo priežastis, kad Lavuazjė pavadintas azoto dujų.

Atsiradimas ir plitimas

Kas yra azotas? Pasak cheminių elementų gausa, jis užėmė šeštą. Žemės atmosfera 75.51% masės ir 78.09% tūrio sudaro elementas ir tai yra pagrindinis šaltinis pramonei. Atmosfera taip pat yra nedidelis kiekis amoniako ir amonio druskos, taip pat ir azoto oksidų bei azoto rūgšties, suformuotą Perkūnijos metu, ir vidaus degimo variklių. Kainuoja azotas randamas daugelyje meteoritai, vulkaninės ir minų dujų ir kai kurių mineralinių šaltinių, saulės, žvaigždžių ir ūkų.

Azotas yra taip pat nustatė, mineralinių telkinių kalio ir natrio nitrato, bet patenkinti žmonių poreikius pakankamas. Kita medžiaga gausu šio elemento yra guano, kuri galima rasti urvus, kur daug šikšnosparnių arba sausos vietos, kuriose lankosi paukščių. Taip pat, azoto yra įtrauktas į lietaus ir dirvožemio amoniako ir amonio druskų formos, ir jūros vandenyje amonio jonų forma (NH ₄ ^+), nitrito _(NO2 ^-) ir nitratų (NO ₃ ^-). Vidurkis yra apie 16% kompleksinių organinių junginių, tokių kaip baltymų, yra visuose gyvųjų organizmų. Natūralus kiekis žemės plutos yra 0,3 dalys pagal 1000. paplitimas vietą - nuo 3 iki 7 atomų per silicio atomo.

Didžiausios šalys gamintojos azoto (kaip amoniako) į XXI amžiaus pradžioje, buvo Indija, Rusija, Jungtinės Amerikos Valstijos, Trinidadas ir Tobagas, Ukraina.

Komercinės gamyba ir naudojimas

Pramoninės gamybos azoto grindžiamas frakcinės distiliacijos būdu iš suskystintų orą. Jo virimo temperatūra yra lygi -195.8 ° C, 13 ° C žemesnė nei, kad deguonies, kuris tokiu būdu atskirtos. Azoto taip pat gali būti pagamintas didelio masto iki anglies arba angliavandenilių ore ir atskiriant gautą anglies dioksidą ir vandenį iš liekamojo azoto degimo. Mažos apimties grynas azotas yra gaminamas kaitinant azido bario Ba (N _{3) 2.} Laboratorijos reakcija apima šildymą amonio nitrito tirpalo _{(NH4 NO2),} amoniako oksidacijos su vandeniniu tirpalu arba bromo su šildomu vario oksido :

• _NH4 ^{+ +} NO ₂ ^- → N ₂ + 2H ₂ O.
• 8NH ₃ + ₂ 3BR → N ₂ + 6NH ₄ ^{+ +} 6Br ^-.
• 2NH ₃ + 3CuO → N ₂ + 3H ₂ O + 3Cu.

Elementinio azotas nebūtinai gali būti naudojamas kaip inertinių dujų atmosferoje dėl reakcijų, kuriems reikia atskirties deguonies ir drėgmės. Yra naudojami ir skystas azotas. Vandenilis, metanas, anglies monoksido, deguonies, fluoro, ir - tik medžiaga, kuri, kai virimo temperatūros azoto nėra kieto kristalinę būseną.

Chemijos pramonėje, šis cheminis elementas yra naudojamas siekiant užkirsti kelią oksidacijos ar kitą gedimą, kaip inertinės skiedikliu, reaktyvioji dujų pašalinti šilumos arba cheminių medžiagų, taip pat gaisro ar sprogimo inhibitorių. Maisto pramonėje, azoto dujų yra naudojamas siekiant užkirsti kelią gedimą, ir tuo, kad skystas - Liofilizuotos ir aušinimo sistemų. Be elektros pramonės dujų apsaugo nuo oksidacijos ir kitų cheminių reakcijų, pressurizes kabelio apvalkalą ir apsaugo variklius. Metalurgijoje, azotas yra naudojamas suvirinimo ir litavimo, užkirsti kelią oksidacijos, carburization, ir pašalinti anglį. Neaktyvios dujų jis naudojamas porėto gumos, plastikų ir elastomerų gamyba, ji tarnauja kaip aerozolių skardinių propelento, ir taip pat sukuria slėgį skysto kuro purkštukų. Medicinoje, greitojo šaldymo skystu azotu yra naudojamas saugoti kraujo, kaulų čiulpų audinį, bakterijas ir spermos. Jis rado paraišką kriogeniniuose tyrimus.

jungtys

Dauguma azotu, naudojamas cheminiams junginiams gaminti. Trigubas jungtis tarp elemento atomų yra toks stiprus (226 kcal ekvivalentais vienam moliui du kartus didesnis negu molekulinio vandenilio), tuomet šis azotas molekulė sunkiai patenka į kitų junginių.

Pagrindinis pramoninio metodas burna elementas yra Haber-Bosch procesas amoniako sintezės Antrojo pasaulinio karo metu, Vokietijoje sukurta siekiant sumažinti priklausomybę nuo Čilės salietros. Ji apima tiesioginį sintezę NH ₃ - bespalvės dujos su aštraus, dirgina kvapo - tiesiogiai iš jos elementų.

Dauguma amoniako yra konvertuojamas į azoto rūgšties (HNO _3), ir nitratų - druskos ir esteriai azoto rūgšties, natrio karbonato (Na ₂ CO _3), hidrazino (N ₂ O ₄₎ - bespalvis skystis naudojamas kaip propelentą, ir daugeliui pramoninių procesai.

Azoto rūgštis yra kitas pagrindinis komercinis cheminis junginys elemento. Bespalvis, labai ėsdinanti skystis naudojamas trąšų, dažų, vaistų ir sprogmenų gamybos. Amonio nitratas _(NH4 NO ₃₎ - druska amoniako ir azoto rūgšties - yra dažniausia azoto trąšų komponentas.

Deguonies + azoto

C sudaro deguonies, azoto oksidų, R. H. Azoto oksidas (N ₂ O) serija, kurioje jis yra lygus +1 oksido (NO) (2) ir dioksido valentingumas _(NO2) (4). Daug labai lakiųjų azoto oksidai; jie yra pagrindiniai taršos šaltinių į atmosferą. Azoto oksido, taip pat žinomas kaip juokiasi dujas, kartais naudojamas kaip anestetikas. Įkvėpus, jis sukelia švelnų isterijos. Azoto oksido greitai reaguoja su deguonimi ir susidaro rudos spalvos dioksido tarpinį produktą į azoto rūgšties gamybos ir stipri oksidantas cheminiuose procesuose ir propelento.

Taip pat naudojamas keletas nitridai, kurias sudaro metalų su azoto atomu, aukštesnėje temperatūroje. Nitridai boro, titano, cirkonio ir tantalo turi specialų prašymą. Vienas kristalinė forma boro nitrido (BN), pavyzdžiui, yra ne mažesnis nei deimantas kietumo ir oksiduojasi, todėl blogai naudojamas kaip aukštos šlifavimo.

Neorganinė cianidų yra CN grupę ^-. Vandenilio cianidas arba vandenilio cianido HCN, yra labai laki ir labai toksiškos dujos, kurios yra naudojamos fumigatorių koncentracijos rūdos kitose pramonės procesus. Cianas (CN) ₂ yra naudojamas kaip cheminis tarpinis produktas ir fumigacijai.

Azidai yra junginiai, kurių sudėtyje yra trijų azoto atomų _{-N3 grupę.} Dauguma jų yra nestabilus ir labai jautrios sukrėtimams. Kai kurie iš jų, pavyzdžiui, švino azidas, Pb (N _{3) 2,} naudojamas detonatorių ir pradmenų. Azidai, pavyzdžiui, halogenais, lengvai sąveikauti su kitais medžiagomis, kad sudarytų junginių daugybę.

Azoto yra iš kelių tūkstančių organinių junginių dalis. Dauguma jų yra gaunama iš amoniako, vandenilio cianido, ciano, azoto arba azoto rūgšties. Aminai, amino rūgščių, amidų, pavyzdžiui, gaunama iš amoniako arba glaudžiai su juo susijęs,. Nitroglicerynowy ir nitroceliulioziniai - azoto esteriai. Nitritas buvo susintetintas iš azoto rūgšties (HNO _2). Purinas ir alkaloidai yra heterocikliniai junginiai, kuriuose azoto pakeičia vieną ar daugiau anglies atomų.

Savybės ir reakcijos

Kas yra azotas? Ji yra bespalvis, bekvapės dujos, kad kondensuojasi ne -195,8 ° C, bespalvis, žemo klampumo skysčio. Elementas egzistuoja N ₂ molekulių, atstovaujamų formoje: N ::: N:,: kurioje jungtis energiją, lygią 226 kcal ekvivalentais vienam moliui, antra tik anglies monoksido (256 kilokalorijų ekvivalentais vienam moliui). Dėl šios priežasties, aktyvacijos energija iš molekulinį azotą yra labai didelis, todėl normaliomis sąlygomis elementas yra gana inertiška. Be to, labai stabilus azoto molekulė labai prisideda prie termodinaminės nestabilumo daugelyje azoto junginių, kurioje ryšys, net jei pakankamai stiprus, bet prastesnės santykiai molekulinį azotą.

Palyginti neseniai, ir iš azoto molekulių buvo netikėtai atrado gebėjimas tarnauti kaip ligandais, kompleksiniams junginiams. Stebėjimo, kad kai kurie rutenio kompleksų sprendimai gali sugerti atmosferos azotą paskatino ką tik galima rasti paprastesnį ir geresnį būdą tvirtinimo elementą.

Aktyvus azoto gali būti įgytas išlaikius žemo slėgio dujas per aukštos įtampos elektros patvirtinimo. Produktas yra gintaro ir daug daugiau lengvai reaguoja nei molekulinės, atominės vandenilio, sieros, fosforo ir įvairių metalų, ir taip pat yra pajėgi skaidančių NE N ₂ ir O _2.

Aiškiau suprasti, kas yra azotas, galima gauti dėl savo elektroninės struktūros, kuri turi formą 1s 2s ^{2 2 3} 2p. Penki išorės elektronų apvalkalai šiek tiek ekranas mokestį, todėl veiksmingai branduolinės už jaučiamas iš kovalentinis spindulys regione. Azoto atomai yra santykinai maža ir turi aukštą elektroneigiamumas, esančią tarp anglies ir deguonies. El konfigūracija apima tris išorės pusinės orbitalės, įgalinantis formuoti tris kovalentinių jungčių. Todėl, prie kurios azoto atomo turi būti labai didelį reaktyvumą, formavimo su dauguma kitų elementų stabilių dviejų komponentų junginių, ypač, kai kitas elementas yra iš esmės skiriasi elektroneigiamumas, suteikia reikšmingą poliškumo jungtis. Kai kitas elementas elektroneigiamumas mažesnio poliškumo, pritvirtintą prie azoto atomu, dalinio neigiamu krūviu, kuris išlaisvina savo neskirstomosios elektronus dalyvauti koordinavimo obligacijas. Kai kitas elementas daugiau Elektroujemny azoto dalinis teigiamas krūvis iš esmės apriboja donorų savybes molekulės. Žemoje poliškumo, dėl dėl to, kad elektroneigiamumas lygus dar vienas elementas, daug bendravimo viršenybę vieną. Jei atominis dydis nesutapimas apsaugo nuo sudėtinių jungčių, kurios sudaro vienguba jungtis gali būti gana silpna išsidėstymą, ir ryšys yra nestabili.

analizinė chemija

Dažnai azoto dujų mišinyje procentinė dalis gali būti nustatomas matuojant jo apimtį po absorbavimo kitų komponentų cheminiai reagentai. Sieros rūgšties gyvsidabrio nitrato buvimo skilimo išleidžia azoto oksido, kuris gali būti išmatuotas dujų. Azotas yra išlaisvinta nuo organinių junginių, kai jie yra sudeginti per vario oksido, ir laisvas azotas nebūtinai gali būti matuojamas kaip dujos po to, kai kitų degimo produktų absorbcijos. Gerai žinomas Kjeldalio metodas nustatant medžiagų čia aptarto organinių junginių sudaro suardymas junginį su koncentruota sieros rūgštimi (nebūtinai turintis gyvsidabrio arba jo oksido ir įvairių druskų). Tokiu būdu azoto yra konvertuojamas į amonio sulfatu. Pridedant natrio hidroksidas spaudai amoniaką, kuris yra surinktą įprastiniu rūgšties; likutinė suma nesureagavusio rūgšties tada, nustatytas titruojant,.

Biologinis ir fiziologinis reikšmė

Azoto vaidmuo gyva medžiaga patvirtina savo fiziologinį aktyvumą organinių junginių. Dauguma gyvų organizmų negalite naudotis šia pati cheminis elementas turėtų turėti prieigą prie jo junginių. Todėl, azoto fiksacija yra būtinas. Gamtoje tai vyksta kaip dviejų pagrindinių procesų rezultatas. Vienas iš jų yra elektros energijos poveikis į atmosferą, taip, kad azoto ir deguonies molekulės atskirti, leisti laisvai atomų, siekiant sudaryti NO ir _NO2. Dioksidas tada reaguoja su vandeniu: 3NO ₂ + H ₂ O → 2HNO ₃ + NO.

HNO ₃ yra ištirpinamas ir ateina į Žemę iš Esant mažai skysčio forma lietaus. Galiausiai rūgštis virsta dalis kartu dirvožemio azotu, kuris yra neutralizuojamos susidarant nitritų ir nitratų. Iš N kiekis auginamų dirvožemių paprastai padengta tręšimo, kurių sudėtyje yra nitratų ir amonio druskų. Spin gyvūnus ir augalus, o jų skilimo grąžina azotą į dirvožemį ir orą.

Kitas svarbus natūralus tvirtinimo procesas yra gyvybiškai veikla ankštiniai augalai. Dėl simbiozė su bakterijų, šios kultūros yra gali konvertuoti atmosferos azotą tiesiai į jo junginių. Kai kurie mikroorganizmai, pavyzdžiui, Azotobacter Chroococcum ir Clostridium pasteurianum, gali nustatyti savo N.

pati dujų, yra inertiška, nekenksmingas, išskyrus, kai jie kvėpuoti spaudimą, ir ji yra ištirpinamas kraujyje ir kitais kūno skysčiais, esant didesnei koncentracijai. Tai sukelia narkotikų poveikis, o jei slėgis yra sumažinamas per greitai, perteklius azoto yra išleistas kaip dujų burbuliukų skirtingose vietose kūno. Tai gali sukelti skausmą raumenų ir sąnarių, alpimas, dalinis paralyžius ir net mirtį. Šie simptomai yra vadinami dekompresijos ligos. Todėl tie, kurie yra priversti kvėpuoti oru tokiomis aplinkybėmis turi būti labai lėtas, siekiant sumažinti spaudimą į normalų prie perteklinio azoto pro plaučius be burbuliukų susidarymo. Geresnė alternatyva yra naudoti kvėpuojantį mišinį deguonies ir helio. Helis yra daug mažiau tirpsta kūno skysčiais, o rizika sumažėja.

izotopai

Azoto egzistuoja kaip dviejų stabilių izotopų ¹⁴ N (99,63%) ir ¹⁵ (N 0,37%). Jie gali būti atskirtos cheminių mainų arba šilumos difuzijos. azoto masė dirbtinio radioaktyviu izotopu forma yra intervale 10-13 ir 16-24. Labiausiai stabili pusinės 10 minučių. Pirmasis dirbtinai sukeltas branduolinis virsmas buvo pateiktas 1919 Didžiosios Britanijos fizikas Ernest Rutherford, kuri bombarduoti azoto-14 alfa-gautų dalelių branduolys-17 deguonies ir protonus.

savybės

Galiausiai sąrašą pagrindines savybes azoto:

• Atominis skaičius: 7.
• Atominę masę azoto: 14,0067.
• Lydymosi temperatūra: -209,86 ° C
• Virimo temperatūra: -195,8 ° C
• Tankis (1 atm, 0 ° C): 1.2506 azoto gramais litre.
• Paprastųjų oksidacijos būklė -3, +3, +5.
• Elektronų konfigūracija: 1s 2s ^{2 2 3} 2p.