Azotas (bendra informacija). Azotas: charakteristikos, cheminės savybės, fizinės savybės, junginiai, vieta gamtoje

Visi žino: azotas yra inertiškas. Dėl to dažnai skundžiamės elementu Nr.7, o tai natūralu: už santykinę jo inerciją tenka mokėti per didelę kainą, per daug energijos, pastangų ir pinigų tenka išleisti jį paversti gyvybiškai svarbiais junginiais.

Tačiau, kita vertus, jei azotas nebūtų toks inertiškas, atmosferoje įvyktų azoto reakcijos su deguonimi, o gyvybė mūsų planetoje tokiomis formomis, kokia yra, taptų neįmanoma. Augalai, gyvūnai, jūs ir aš tiesiogine prasme užspringtume gyvybei nepriimtinų oksidų ir rūgščių srautuose. Ir „dėl viso to“ mes siekiame kuo daugiau atmosferos azoto paversti oksidais ir azoto rūgštimi. Tai vienas iš elemento Nr.7 paradoksų. (Čia autorius rizikuoja būti apkaltintas trivialumu, nes paradoksalus azoto pobūdis, o tiksliau jo savybės, tapo miestelio šneka. Ir vis dėlto...)

Azotas yra nepaprastas elementas. Kartais atrodo, kad kuo daugiau apie jį sužinome, tuo jis tampa nesuprantamas. Elemento Nr.7 prieštaringos savybės atsispindėjo net jo pavadinime, nes jis suklaidino net tokį puikų chemiką kaip Antoine'as Laurent'as Lavoisier. Tai buvo Lavoisier, kuris pasiūlė azotą vadinti azotu, kai jis nebuvo nei pirmasis, nei paskutinis, gavęs ir ištyręs oro dalį, kuri nepalaiko kvėpavimo ir degimo. Pasak Lavoisier, „azotas“ reiškia „negyvas“, o šis žodis yra kilęs iš graikų „a“ – neigimo ir „zoe“ – gyvybės.

Terminas „azotas“ vis dar buvo vartojamas alchemikų žodyne, iš kur jį pasiskolino prancūzų mokslininkas. Tai reiškė tam tikrą „filosofinį principą“, savotišką kabalistinį burtą. Ekspertai teigia, kad raktas į žodį „azotas“ iššifruoti yra paskutinė Apokalipsės frazė: „Aš esu alfa ir omega, pradžia ir pabaiga, pirmoji ir paskutinė...“ Viduramžiais buvo trys kalbos. buvo ypač gerbiami: lotynų, graikų ir hebrajų. O alchemikai žodį „azotas“ padarė iš pirmosios raidės „a“ (a, alfa, aleph) ir paskutinių šių trijų abėcėlių raidžių: „zet“, „omega“ ir „tov“. Taigi šis paslaptingas sintetinis žodis reiškė „visų pradų pradžią ir pabaigą“.

Lavoisier amžininkas ir tėvynainis J. Chaptal be didesnio dėmesio pasiūlė elementą Nr.7 pavadinti hibridiniu lotynų ir graikų pavadinimu „nitrogenium“, o tai reiškia „nešantis salietrą“. Nitratas – nitratinė druska, nuo seniausių laikų žinoma medžiaga. (Apie juos pakalbėsime vėliau.) Reikia pasakyti, kad terminas „azotas“ prigijo tik rusų ir prancūzų kalbose. Anglų kalboje elementas Nr.7 yra „Nitrogen“, vokiškai – „Stockton“ (dusinantis). Cheminis simbolis N yra duoklė Šaptalio azotui.

Kas atrado azotą?

Azoto atradimas priskiriamas žymaus škotų mokslininko Josepho Blacko mokiniui Danieliui Rutherfordui, kuris 1772 m. paskelbė disertaciją „Apie vadinamąjį fiksuotą ir mefitinį orą“. Juodu išgarsėjo savo eksperimentais su „fiksuotu oru“ - anglies dioksidu. Jis išsiaiškino, kad sufiksavus anglies dioksidą (surišus jį šarmu), dar lieka kažkoks „nefiksuotas oras“, kuris buvo vadinamas „mefitiniu“ – sugedęs – nes nepalaikė degimo ir kvėpavimo. Black pasiūlė šio „oro“ tyrimą Rutherfordui kaip disertaciją.

Maždaug tuo pačiu metu azotą gavo K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish, o pastarasis, kaip matyti iš jo laboratorijos įrašų, tyrinėjo šias dujas dar prieš Rutherfordą, tačiau, kaip visada, neskubėjo publikuoti savo darbo rezultatus. Tačiau visi šie puikūs mokslininkai turėjo labai miglotą supratimą apie jų atrastos medžiagos prigimtį. Jie buvo atkaklūs flogistono teorijos šalininkai ir siejo „mefinio oro“ savybes su šia įsivaizduojama medžiaga. Tik Lavoisier, surengęs ataką prieš flogistoną, įtikino save ir kitus, kad dujos, kurias jis pavadino „negyvomis“, yra paprasta medžiaga, kaip deguonis...

Universalus katalizatorius?

Galima tik spėlioti, ką reiškia „visų pradų pradžia ir pabaiga“ alcheminiame „azote“. Bet mes galime rimtai kalbėti apie vieną iš „pradžių“, susijusių su elementu Nr. Azotas ir gyvybė yra neatsiejamos sąvokos. Bent jau kiekvieną kartą, kai biologai, chemikai ir astrofizikai bando suvokti gyvybės „pradžios pradžią“, jie tikrai susiduria su azotu.

Žemiškų cheminių elementų atomai gimsta žvaigždžių gelmėse. Būtent iš ten, nuo nakties šviesulių ir dienos šviesos, prasideda mūsų žemiškojo gyvenimo ištakos. Šią aplinkybę turėjo omenyje anglų astrofizikas W. Fowleris, sakydamas, kad „mes visi... esame žvaigždžių dulkių dalelė“...

Žvaigždės azoto „dulkės“ atsiranda labai sudėtingoje termobranduolinių procesų grandinėje, Pradinis etapas kuris yra vandenilio pavertimas heliu. Tai daugiapakopė reakcija, kuri, kaip manoma, vyksta dviem būdais. Vienas iš jų, vadinamas anglies-azoto ciklu, yra tiesiogiai susijęs su elementu Nr. Šis ciklas prasideda tada, kai žvaigždžių medžiagoje, be vandenilio branduolių – protonų, jau yra anglies. Anglies-12 branduolys, pridedant dar vieną protoną, virsta nestabiliu azoto-13 branduoliu:

12 6 C + 1 1 H → 13 7 N + γ.

Tačiau, išskyręs pozitroną, azotas vėl tampa anglimi - susidaro sunkesnis izotopas 13 C:

13 7 N → 13 6 C + e + + γ.

Toks branduolys, priėmęs papildomą protoną, virsta labiausiai paplitusio izotopo Žemės atmosferoje - 14 N - branduoliu.

13 6 C + 1 1 H → 14 7 N + γ.

Deja, tik dalis šio azoto keliauja aplink Visatą. Veikiamas protonų, azotas-14 virsta deguonimi-15, kuris, savo ruožtu, išskirdamas pozitroną ir gama kvantą, virsta kitu antžeminiu azoto izotopu - 15 N:

14 7 N + 1 1 H → 15 8 O + γ;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ.

Antžeminis azotas-15 yra stabilus, tačiau žvaigždės viduje jis taip pat yra veikiamas branduolinio skilimo; 15 N branduoliui priėmus kitą protoną, įvyks ne tik deguonies 16O susidarymas, bet ir kita branduolinė reakcija:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 C + 4 2 He.

Šioje virsmų grandinėje azotas yra vienas iš tarpinių produktų. Garsus anglų astrofizikas R.J. Theileris rašo: „14 N yra izotopas, kurį nėra lengva sukonstruoti. Azotas susidaro anglies-azoto cikle ir, nors vėliau vėl virsta anglimi, jei procesas vyksta stacionariai, medžiagoje yra daugiau azoto nei anglies. Atrodo, kad tai yra pagrindinis 14 N šaltinis...

Vidutiniškai sudėtingas anglies ir azoto ciklas pasižymi įdomiais modeliais. Anglis 12C jame atlieka savotiško katalizatoriaus vaidmenį. Spręskite patys, galų gale 12 C branduolių skaičiaus pokyčio nėra.Azotas, atsiradęs proceso pradžioje, pabaigoje išnyksta... O jei anglis šiame cikle yra katalizatorius, tai azotas aiškiai yra autokatalizatorius. , t.y. reakcijos produktas, katalizuojantis tolesnius tarpinius etapus.

Neatsitiktinai čia pradėjome kalbėti apie elemento Nr.7 katalizines savybes. Bet ar žvaigždžių azotas išlaikė šią savybę gyvoje medžiagoje? Gyvybės procesų katalizatoriai yra fermentai, o visuose juose, kaip ir daugumoje hormonų bei vitaminų, yra azoto.

Azotas Žemės atmosferoje

Gyvybė daug skolinga azotui, tačiau azotas, bent jau atmosferos azotas, savo kilmę slepia ne tiek Saulei, kiek gyvybės procesams. Ryškus neatitikimas tarp elemento Nr.7 kiekio litosferoje (0,01%) ir atmosferoje (75,6% masės arba 78,09% tūrio). Apskritai mes gyvename azoto atmosferoje, vidutiniškai prisotintoje deguonimi.

Tuo tarpu jokioje kitoje planetoje saulės sistema, laisvo azoto nerasta kometose ar kituose šaltos erdvės objektuose. Yra jo junginiai ir radikalai - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3, bet nėra azoto. Tiesa, Veneros atmosferoje buvo užfiksuota apie 2% azoto, tačiau šį skaičių dar reikia patvirtinti. Manoma, kad elemento Nr.7 pirminėje Žemės atmosferoje nebuvo. Iš kur tada jis atsiranda ore?

Matyt, mūsų planetos atmosfera iš pradžių buvo sudaryta iš lakiųjų medžiagų, susidariusių žemės žarnyne: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3. Laisvas azotas, jei jis atsirado kaip vulkaninės veiklos produktas, pavirto amoniaku. Tam buvo tinkamiausios sąlygos: vandenilio perteklius, pakilusi temperatūra – Žemės paviršius dar nebuvo atvėsęs. Taigi, ką reiškia, kad azotas pirmą kartą buvo atmosferoje amoniako pavidalu? Matyt taip. Prisiminkime šią aplinkybę.

Bet tada atsirado gyvybė... Vladimiras Ivanovičius Vernadskis teigė, kad „žemės dujų apvalkalas, mūsų oras, yra gyvybės kūrinys“. Būtent gyvenimas paleido nuostabiausią fotosintezės mechanizmą. Vienas iš galutinių šio proceso produktų, laisvasis deguonis, pradėjo aktyviai jungtis su amoniaku, išskirdamas molekulinį azotą:

CO 2 + 2H 2 O → fotosintezė→ HSON + H 2 O + O 2;

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O.

Yra žinoma, kad deguonis ir azotas normaliomis sąlygomis nereaguoja vienas su kitu, o tai leido žemės orui išlaikyti „status quo“ sudėtį. Atkreipkite dėmesį, kad nemaža dalis amoniako galėjo ištirpti vandenyje formuojantis hidrosferai.

Šiais laikais pagrindinis į atmosferą patenkančio N2 šaltinis yra vulkaninės dujos.

Jei sulaužysite trigubą ryšį...

Sunaikinęs neišsenkamas surišto aktyvaus azoto atsargas, Gyva gamta Susidūriau su problema: kaip surišti azotą. Laisvoje molekulinėje būsenoje, kaip žinome, ji pasirodė esanti labai inertiška. To priežastis yra trigubas jo molekulės cheminis ryšys: N≡N.

Paprastai tokio daugialypumo ryšiai yra nestabilūs. Prisiminkime klasikinį acetileno pavyzdį: HC = CH. Jo molekulės trigubas ryšys yra labai trapus, o tai paaiškina neįtikėtiną šių dujų cheminį aktyvumą. Tačiau azotas turi aiškią anomaliją: jo trigubas ryšys sudaro stabiliausią iš visų žinomų dviatomių molekulių. Norint sugriauti šį ryšį, reikia įdėti daug pastangų. Pavyzdžiui, pramoninei amoniako sintezei reikalingas didesnis nei 200 atm slėgis. ir aukštesnė nei 500°C temperatūra, ir net privalomas katalizatorių buvimas... Sprendžiant azoto fiksavimo problemą, gamta turėjo nustatyti nenutrūkstamą azoto junginių gamybą perkūnijos metodu.

Statistika teigia, kad kasmet į mūsų planetos atmosferą trenkia daugiau nei trys milijardai žaibų. Atskirų iškrovų galia siekia 200 milijonų kilovatų, o oras įkaista (žinoma, lokaliai) iki 20 tūkstančių laipsnių. Tokioje baisioje temperatūroje deguonies ir azoto molekulės suyra į atomus, kurie, lengvai reaguodami vienas su kitu, sudaro trapų azoto oksidą:

N 2 + O 2 → 2NO.

Dėl greito aušinimo (žaibo smūgis trunka dešimt tūkstančių sekundės) azoto oksidas nesuyra ir laisvai oksiduojamas atmosferos deguonies iki stabilesnio dioksido:

2NO + O 2 → 2NO 2.

Esant atmosferos drėgmei ir lietaus lašams, azoto dioksidas paverčiamas azoto rūgštimi:

3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO.

Taigi, patekę į šviežią perkūniją, gauname galimybę maudytis silpname azoto rūgšties tirpale. Į dirvą prasiskverbianti atmosferinė azoto rūgštis su savo medžiagomis formuoja įvairias natūralias trąšas. Azotas atmosferoje fiksuojamas ir fotocheminėmis priemonėmis: sugėrusi šviesos kvantą, N2 molekulė pereina į sužadintą, aktyvuotą būseną ir tampa pajėgi jungtis su deguonimi...

Bakterijos ir azotas

Iš dirvožemio azoto junginiai patenka į augalus. Be to: „arkliai valgo avižas“, o plėšrūnai valgo žolėdžius. Medžiagų ciklas, įskaitant elementą Nr. 7, vyksta maisto grandinėje. Tuo pačiu metu keičiasi azoto egzistavimo forma, jis tampa vis sudėtingesnių ir dažnai labai aktyvių junginių dalimi. Tačiau ne tik „perkūnijos sukeltas“ azotas keliauja maisto grandinėmis.

Net senovėje buvo pastebėta, kad kai kurie augalai, ypač ankštiniai, gali padidinti dirvožemio derlingumą.

„...Arba, metams keičiantis, pasėkite aukso grūdus
Kur surinkau derlių iš lauko, ankštys ošia,
Arba kur augo smulkiavaisiai vikiai su karčiais lubinais...“

Perskaitykite tai: tai žolės auginimo sistema! Šios eilutės paimtos iš Virgilijaus eilėraščio, parašyto maždaug prieš du tūkstančius metų.

Bene pirmasis žmogus, pagalvojęs, kodėl ankštiniai augalai didina grūdų derlių, buvo prancūzų agrochemikas J. Boussingault. 1838 m. jis nustatė, kad ankštiniai augalai praturtina dirvą azotu. Grūdai (ir daugelis kitų augalų) ardo žemę, ypač paimdami tą patį azotą. Boussingault teigė, kad ankštinių augalų lapai sugeria azotą iš oro, tačiau tai buvo klaidinanti. Tuo metu nebuvo galima manyti, kad problema yra ne pačiuose augaluose, o specialiuose mikroorganizmuose, dėl kurių ant jų šaknų susiformavo mazgeliai. Simbiozėje su ankštiniais augalais šie organizmai fiksuoja atmosferos azotą. Dabar tai yra bendra tiesa...

Šiais laikais žinoma nemažai įvairių azoto fiksatorių: bakterijos, aktinomicetai, mielės ir pelėsiai, melsvadumbliai. Ir visi jie aprūpina augalus azotu. Tačiau čia kyla klausimas: kaip mikroorganizmai suskaido inertinę N2 molekulę be didelių energijos sąnaudų? Ir kodėl vieni iš jų turi šį naudingiausią visoms gyvoms būtybėms, o kiti – ne? Ilgam laikui tai liko paslaptimi. Tylus elemento Nr.7 biologinės fiksacijos mechanizmas, be griaustinio ir žaibo, buvo atrastas visai neseniai. Įrodyta, kad elementinio azoto kelias į gyvąją medžiagą tapo įmanomas dėl redukcijos procesų, kurių metu azotas paverčiamas amoniaku. Fermentas azotogenazė vaidina lemiamą vaidmenį šiame procese. Jo centrai, kuriuose yra geležies ir molibdeno junginių, suaktyvina azotą, kad „prisijungtų“ prie vandenilio, kuris anksčiau buvo aktyvuotas kito fermento. Taigi labai aktyvus amoniakas gaunamas iš inertinio azoto – pirmojo stabilaus biologinio azoto fiksavimo produkto.

Štai kaip tai veikia! Iš pradžių gyvybės procesai pirminės atmosferos amoniaką pavertė azotu, o paskui gyvybė azotą vėl pavertė amoniaku. Ar buvo verta gamtai dėl to „laužyti ietis“? Žinoma, nes taip atsirado elemento Nr.7 ciklas.

Druskos telkiniai ir gyventojų skaičiaus augimas

Dėl žaibo ir dirvožemio bakterijų natūralaus azoto fiksavimo kasmet susidaro apie 150 milijonų tonų šio elemento junginių. Tačiau ne visas fiksuotas azotas dalyvauja cikle. Dalis jo pašalinama iš proceso ir nusodinama salietros nuosėdų pavidalu. Turtingiausia tokia saugykla pasirodė Kordiljerų papėdėje esanti Čilės Atakamos dykuma. Jau metus čia nelijo. Tačiau kartais jie nukrenta kalnų šlaituose stiprus lietus, išplovus dirvožemio junginius. Per tūkstančius metų vandens srautai nunešė ištirpusias druskas, tarp kurių daugiausia buvo nitratų. Vanduo išgaravo, druskos liko... Taip atsirado didžiausias pasaulyje azoto junginių telkinys.

Žymus vokiečių chemikas Johanas Rudolfas Glauberis, gyvenęs XVII amžiuje, pažymėjo išskirtinę azoto druskų reikšmę augalų vystymuisi. Savo raštuose, apmąstydamas azoto medžiagų ciklą gamtoje, jis vartojo tokius posakius kaip „dirvožemio azoto sultys“ ir „druska yra vaisingumo druska“.

Tačiau natūrali salietra kaip trąša pradėta naudoti tik praėjusio amžiaus pradžioje, kai pradėjo kurtis Čilės telkiniai. Tuo metu jis buvo vienintelis reikšmingas šaltinis surišto azoto, nuo kurio tarsi priklausė žmonijos gerovė. Azoto pramonė tada nebuvo svarstoma.

1824 m. anglų dvasininkas Thomas Malthus paskelbė savo liūdnai pagarsėjusią doktriną, kad gyventojų skaičius auga daug greičiau nei maisto gamyba. Tuo metu Čilės salietros eksportas siekė tik apie 1000 tonų per metus. 1887 m. Malthuso tautietis, garsus mokslininkas Thomas Huxley, išpranašavo neišvengiamą civilizacijos pabaigą dėl „azoto bado“, kuris turėtų kilti po Čilės salietros telkinių atsiradimo (iki šiol jos gamyba jau siekė daugiau nei 500 tūkst. tonų per metus). ).

Po vienuolikos metų kitas garsus mokslininkas seras Williamas Crookesas pareiškė britų visuomenė propaguojant mokslą, kad mažiau nei po pusės amžiaus įvyks maisto žlugimas, jei gyventojų skaičius nesumažės. Savo liūdną prognozę jis taip pat argumentavo tuo, kad „Čilės salietros telkiniai greitai bus visiškai išeikvoti“ su visomis iš to išplaukiančiomis pasekmėmis.

Šios pranašystės neišsipildė – žmonija nemirė, o įvaldė dirbtinį elemento Nr.7 fiksavimą. Be to, šiandien natūralių nitratų dalis sudaro tik 1,5% pasaulio azoto turinčių medžiagų produkcijos.

Kaip buvo fiksuojamas azotas

Žmonės nuo seno galėjo gauti azoto junginių. Ta pati salietra buvo ruošiama specialiose pašiūrėse – salietra, tačiau šis būdas buvo labai primityvus. „Jie gamina salietrą iš mėšlo krūvų, pelenų, išmatų, odos įbrėžimų, kraujo ir bulvių viršūnių. Per šiuos dvejus metus krūvos laistomos šlapimu ir apverčiamos, po to ant jų susidaro salietros danga“, – taip vienoje senoje knygoje aprašyta salietros gamyba.

Akmens anglys, kuriose yra iki 3% azoto, taip pat gali būti azoto junginių šaltinis. Surištas azotas! Šis azotas pradėjo išsiskirti koksuojant anglims, sulaikydamas amoniako frakciją ir praleidžiant ją per sieros rūgštį.

Galutinis produktas yra amonio sulfatas. Bet ir tai apskritai yra trupiniai. Sunku net įsivaizduoti, kokiais būdais būtų vystęsi mūsų civilizacija, jei nebūtų laiku išsprendusi pramoniniu požiūriu priimtinos atmosferos azoto fiksavimo problemos.

Scheele pirmasis surišo atmosferos azotą. 1775 m. jis gavo natrio cianidą, kaitindamas sodą ir anglį azoto atmosferoje:

Na 2 CO 3 + 4C + N 2 → 2NaCN + 3CO.

1780 m. Priestley atrado, kad virš vandens apverstame inde esančio oro tūris sumažėja, jei pro jį praleidžiama elektros kibirkštis, o vanduo įgauna silpnos rūgšties savybes. Šis eksperimentas, kaip žinome (Priestley to nežinojo), buvo natūralaus azoto fiksavimo mechanizmo modelis. Po ketverių metų Cavendish, leisdamas elektros iškrovą per stiklinį vamzdelį su šarmu uždarytą orą, ten atrado salietrą.

Ir nors visi šie eksperimentai tuo metu negalėjo peržengti laboratorijos ribų, jie rodo pramoninių azoto fiksavimo metodų prototipą - cianamidą ir lanką, atsiradusį XIX...XX amžių sandūroje.

Cianamido metodą 1895 metais užpatentavo vokiečių mokslininkai A. Frankas ir N. Caro. Taikant šį metodą, azotas, kaitinant kalcio karbidu, buvo prijungtas prie kalcio cianamido:

CaC 2 + N 2 → Ca(CN) 2.

1901 m. Franko sūnus, turėdamas mintį, kad kalcio cianamidas gali būti gera trąša, iš esmės pradėjo šios medžiagos gamybą. Fiksuoto azoto pramonės augimą paskatino pigios elektros energijos prieinamumas. Perspektyviausias atmosferos azoto fiksavimo būdas XIX amžiaus pabaigoje. buvo laikomas lanku, naudojant elektros iškrovą. Netrukus po Niagaros elektrinės pastatymo amerikiečiai netoliese paleido pirmąją lanko elektrinę (1902 m.). Po trejų metų Norvegijoje pradėjo veikti teoretiko ir šiaurės pašvaistę tyrinėjančio specialisto H. Birkelando ir praktinio inžinieriaus S. Eide sukurta lanko instaliacija. Šios rūšies augalai paplito; Jų pagaminta salietra buvo vadinama norvegiška. Tačiau energijos sąnaudos šio proceso metu buvo itin didelės ir siekė iki 70 tūkst. kilovatų/val. vienai tonai surišto azoto, o tik 3% šios energijos buvo sunaudota tiesiogiai fiksavimui.

Per amoniaką

Aukščiau išvardyti azoto fiksavimo metodai buvo tik požiūriai į metodą, kuris atsirado prieš pat Pirmąjį pasaulinį karą. Būtent apie jį amerikietis mokslo populiarintojas E. Slossonas labai šmaikščiai pastebėjo: „Visada buvo sakoma, kad britai dominuoja jūroje, o prancūzai – žemėje, o vokiečiams liko tik oras. Atrodė, kad vokiečiai rimtai žiūrėjo į šį pokštą ir pradėjo naudoti oro karalystę, kad pultų britus ir prancūzus... Kaizeris... turėjo visą cepelinų parką ir azoto fiksavimo metodą, kurio nežinojo jokia kita tauta. . Cepelinai sprogo kaip oro maišai, tačiau azotą kaupiančios gamyklos toliau veikė ir padarė Vokietiją nepriklausomą nuo Čilės ne tik karo metu, bet ir taikos metu“. Tai apie apie amoniako sintezę – pagrindinį šiuolaikinės fiksuoto azoto pramonės procesą.

Slossonas nebuvo visiškai teisus sakydamas, kad azoto fiksavimo į amoniaką būdas nebuvo žinomas niekur, išskyrus Vokietiją. Teorinis pagrindasŠį procesą nustatė prancūzų ir anglų mokslininkai. Dar 1784 metais garsusis C. Berthollet nustatė amoniako sudėtį ir išreiškė mintį apie šios medžiagos sintezės ir skilimo reakcijų cheminę pusiausvyrą. Po penkerių metų anglas W. Austinas pirmą kartą bandė susintetinti NH 3 iš azoto ir vandenilio. Ir galiausiai prancūzų chemikas A. Le Chatelier, aiškiai suformulavęs judriosios pusiausvyros principą, pirmasis susintetino amoniaką. Tuo pačiu metu jis naudojo aukšto slėgio ir katalizatorius - kempinę platiną ir geležį. 1901 metais Le Chatelier užpatentavo šį metodą.

Amoniako sintezės tyrimus amžiaus pradžioje taip pat atliko E. Permanas ir G. Atkinsas Anglijoje. Savo eksperimentuose šie tyrėjai kaip katalizatorius naudojo įvairius metalus, ypač varį, nikelį ir kobaltą...

Tačiau pirmą kartą Vokietijoje iš tikrųjų buvo įmanoma pramoniniu mastu sukurti amoniako sintezę iš vandenilio ir azoto. Taip yra dėl garsaus chemiko Fritzo Haberio. 1918 metais jam buvo įteikta Nobelio chemijos premija.

Vokiečių mokslininko sukurta NH 3 gamybos technologija labai skyrėsi nuo kitų to meto pramonės šakų. Čia pirmą kartą buvo pritaikytas uždaro ciklo principas su nuolat veikiančia įranga ir energijos atgavimu. Galutinį amoniako sintezės technologijos kūrimą užbaigė Habero kolega ir bičiulis K. Boschas, kuris taip pat buvo apdovanotas Nobelio premija– cheminės sintezės metodų kūrimui esant aukštam slėgiui.

Gamtos taku

Amoniako sintezė tapo dar vienu natūralaus elemento Nr.7 fiksavimo modeliu. Prisiminkime, kad mikroorganizmai azotą suriša būtent NH 3 . Su visais Haber-Bosch proceso privalumais jis atrodo netobulai ir gremėzdiškai lyginant su natūraliu!

„Biologinė atmosferos azoto fiksacija... buvo tam tikras paradoksas, nuolatinis iššūkis chemikams, savotiškas mūsų žinių nepakankamumo įrodymas. Šie žodžiai priklauso sovietų chemikams M.E. Volpinas ir A.E. Shilovas, kuris bandė fiksuoti molekulinį azotą švelniomis sąlygomis.

Iš pradžių buvo nesėkmių. Bet 1964 metais SSRS mokslų akademijos Organinių elementų junginių institute, Volpino laboratorijoje, buvo padarytas atradimas: esant pereinamųjų metalų junginiams – titanui, vanadžiui, chromui, molibdenui ir geležiui – aktyvuojamas elementas Nr. ir normaliomis sąlygomis sudaro sudėtingus junginius, kurie vandens skaidomi iki amoniako. Būtent šie metalai yra azoto fiksavimo centrai azotą fiksuojančiuose fermentuose ir puikūs katalizatoriai gaminant amoniaką.

Netrukus po to Kanados mokslininkai A. Allenas ir K. Zenofas, tirdami hidrazino N 2 H 2 reakciją su rutenio trichloridu, gavo cheminį kompleksą, kuriame vėl švelniomis sąlygomis buvo prijungtas azotas. Šis rezultatas taip prieštaravo įprastoms idėjoms, kad žurnalo, kuriame mokslininkai atsiuntė savo straipsnį su sensacinga žinute, redaktoriai atsisakė jį paskelbti. Vėliau sovietų mokslininkams švelniomis sąlygomis pavyko gauti azoto turinčių organinių medžiagų. Dar per anksti kalbėti apie pramoninius švelnaus cheminio atmosferos azoto fiksavimo metodus, tačiau pasiekta sėkmė leidžia numatyti artėjančią revoliuciją rišamojo elemento Nr. 7 technologijoje.

Šiuolaikinis mokslas nepamiršo senųjų azoto junginių gamybos per oksidus metodų. Čia pagrindinės pastangos nukreiptos į plėtrą technologiniai procesai, pagreitinantis N 2 molekulės skilimą į atomus. Dauguma daug žadančios kryptys Azoto oksidacija laikomas oro deginimas specialiose krosnyse, plazmatronų panaudojimas ir pagreitintų elektronų pluošto panaudojimas šiems tikslams.

Ko bijoti?

Šiandien nėra pagrindo baimintis, kad žmonijai kada nors trūks azoto junginių. Elemento Nr.7 pramoninė fiksacija vyksta neįtikėtinu tempu. Jei septintojo dešimtmečio pabaigoje pasaulinė fiksuoto azoto gamyba siekė 30 milijonų tonų, tai iki kito šimtmečio pradžios jis greičiausiai pasieks milijardą tonų!

Tokios sėkmės ne tik džiugina, bet ir kelia susirūpinimą. Faktas yra tas, kad dirbtinis N2 fiksavimas ir didžiulių azoto turinčių medžiagų kiekių patekimas į dirvą yra grubiausias ir reikšmingiausias žmogaus įsikišimas į natūralų medžiagų ciklą. Šiais laikais azoto trąšos yra ne tik vaisingosios medžiagos, bet ir teršalai aplinką. Jos išplaunamos iš dirvožemio į upes ir ežerus, sukelia žalingą vandens telkinių žydėjimą, oro srovių nunešamos dideliais atstumais...

Iki 13% mineralinėse trąšose esančio azoto patenka į gruntinius vandenis. Azoto junginiai, ypač nitratai, yra kenksmingi žmonėms ir gali sukelti apsinuodijimą. Štai azotas yra jūsų maitintojas!

Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) patvirtino didžiausias leistinas nitratų koncentracijas geriamas vanduo: 22 mg/l vidutinio klimato platumose ir 10 mg/l tropikuose. TSRS sanitariniai standartai jie reguliuoja nitratų kiekį rezervuarų vandenyje pagal „tropinius“ standartus - ne daugiau kaip 10 mg/l. Pasirodo, nitratai yra „dviašmenis kardas“...

1957 m. spalio 4 d. žmonija vėl įsikišo į stichijos Nr. 7 ciklą, į kosmosą paleisdama azoto pripildytą „rutulį“ – pirmąjį dirbtinį palydovą...

Mendelejevas apie azotą

„Nors patys aktyviausi, t.y. lengviausia ir dažniausiai chemiškai aktyviausia mus supančio oro dalis yra deguonis, tačiau didžiausią jo masę, sprendžiant tiek pagal tūrį, tiek pagal svorį, sudaro azotas; būtent azoto dujos sudaro daugiau nei 3/4, nors ir mažiau nei 4/5, oro tūrio. Ir kadangi azotas yra tik šiek tiek lengvesnis už deguonį, azoto masė ore sudaro apie 3/4 visos jo masės. Kadangi azotas yra oro dalis tokiais dideliais kiekiais, jis atmosferoje neatlieka ypač svarbaus vaidmens. cheminis veiksmas kurį pirmiausia lemia deguonies kiekis joje. Tačiau teisinga azoto idėja gaunama tik tada, kai tai sužinome grynas deguonis gyvūnai negali gyventi ilgai, net miršta, o oro azotas, nors ir tik lėtai ir po truputį, sudaro įvairius junginius, kurių dalis žaidžia gyvybiškai svarbi rolė gamtoje, ypač organizmų gyvenime“.

Kur naudojamas azotas?

Azotas yra pigiausias iš visų dujų, normaliomis sąlygomis chemiškai inertiškas. Jis plačiai naudojamas cheminėse technologijose, siekiant sukurti neoksiduojančią aplinką. Laboratorijose junginiai, kurie lengvai oksiduojasi, laikomi azoto atmosferoje. Išskirtiniai meno kūriniai kartais (sandėliavimo ar transportavimo metu) dedami į sandarius dėklus, pripildytus azoto, kad apsaugotų dažus nuo drėgmės ir cheminių medžiagų. veikliosios medžiagos oro.

Azoto vaidmuo metalurgijoje ir metalo apdirbime yra reikšmingas. Įvairūs metalai išlydytoje būsenoje skirtingai reaguoja į azoto buvimą. Pavyzdžiui, varis yra visiškai inertiškas azoto atžvilgiu, todėl vario gaminiai dažnai suvirinami šių dujų sraute. Magnis, atvirkščiai, degdamas ore gamina junginius ne tik su deguonimi, bet ir su azotu. Taigi, dirbant su magnio produktais aukštoje temperatūroje, azoto aplinka netinka. Titano paviršiaus prisotinimas azotu suteikia metalui didesnį stiprumą ir atsparumą dilimui – ant jo susidaro labai stiprus ir chemiškai inertiškas titano nitridas. Ši reakcija vyksta tik esant aukštai temperatūrai.

Įprastoje temperatūroje azotas aktyviai reaguoja tik su vienu metalu – ličiu.

Didžiausias azoto kiekis sunaudojamas amoniakui gaminti.

Azoto narkozė

Plačiai paplitusi nuomonė apie fiziologinį azoto inertiškumą nėra visiškai teisinga. Azotas normaliomis sąlygomis yra fiziologiškai inertiškas.

At aukštas kraujo spaudimas, pavyzdžiui, narams nardant padidėja ištirpusio azoto koncentracija baltymuose ir ypač riebaliniuose kūno audiniuose. Tai sukelia vadinamąją azoto narkozę. Naras tarsi girtauja: sutrinka judesių koordinacija, aptemsta sąmonė. Mokslininkai galiausiai įsitikino, kad to priežastis buvo azotas, atlikę eksperimentus, kurių metu į naro skafandrą vietoj įprasto oro buvo tiekiamas helio-deguonies mišinys. Kartu išnyko ir anestezijos simptomai.

Kosminis amoniakas

Astronomai mano, kad didžiosios Saulės sistemos planetos – Saturnas ir Jupiteris – iš dalies pagamintos iš kieto amoniako. Amoniakas užšąla –78°C temperatūroje, o, pavyzdžiui, Jupiterio paviršiuje vidutinė temperatūra yra 138°C.

Amoniakas ir amonis

Didelėje azoto šeimoje yra keistas junginys - amonio NH 4. Laisva forma jis niekur nerandamas, tačiau druskose jis atlieka šarminio metalo vaidmenį. Pavadinimą „amonis“ 1808 m. pasiūlė garsus anglų chemikas Humphry Davy. Lotyniškas žodis amonis kažkada reiškė: druska iš amonio. Amoniakas yra Libijos regionas. Čia buvo egiptiečių dievo Amono, kurio vardu buvo vadinamas visas regionas, šventykla. Amoniake amonio druskos (pirmiausia amoniakas) nuo seno gaunamos deginant kupranugarių mėšlą. Druskoms suskaidžius, susidarė dujos, kurios dabar vadinamos amoniaku.

Nuo 1787 m. (tais pačiais metais, kai buvo priimtas terminas „azotas“) Cheminės nomenklatūros komisija suteikė šioms dujoms pavadinimą amoniakas (amoniakas). Rusų chemikas Ya.D. Zacharovas manė, kad šis vardas yra per ilgas, ir 1801 m. jis išbraukė dvi raides. Taip buvo sukurtas amoniakas.

Juoko dujos

Iš penkių azoto oksidų du – oksidas (NO) ir dioksidas (NO 2) – buvo plačiai naudojami pramonėje. Kiti du – azoto anhidridas (N 2 O 3) ir azoto anhidridas (N 2 O 5) – laboratorijose nedažnai aptinkami. Penktasis yra azoto oksidas (N 2 O). Jis turi labai unikalų fiziologinį poveikį, dėl kurio dažnai vadinamas juoko dujomis.

Puikus anglų chemikas Humphry Davy panaudojo šias dujas specialioms sesijoms organizuoti. Taip vienas Davy amžininkų apibūdino azoto oksido poveikį: „Vieni džentelmenai šokinėjo ant stalų ir kėdžių, kitiems atpalaidavo liežuvius, o kiti demonstravo itin didelį polinkį bartis“.

Sviftas veltui nusijuokė

Išskirtinis satyrikas Džonatanas Sviftas noriai tyčiojosi iš šiuolaikinio mokslo sterilumo. „Guliverio kelionėse“ Lagado akademijos aprašyme yra tokia ištrauka: „Jis disponavo dviem dideliais kambariais, užgriuvusiais nuostabiausių įdomybių; jam vadovaujant dirbo penkiasdešimt padėjėjų. Kai kurie kondensavo orą į sausą, tankią medžiagą, išgaudami iš jos salietrą...“

Dabar salietra iš oro yra visiškai tikras dalykas. Amonio nitratas NH 4 NO 3 iš tikrųjų gaminamas iš oro ir vandens.

Bakterijos fiksuoja azotą

Idėją, kad kai kurie mikroorganizmai gali surišti azotą iš oro, pirmasis išsakė rusų fizikas P. Kossovičius. Rusijos biochemikas S.N. Winogradsky buvo pirmasis, kuriam pavyko iš dirvožemio išskirti vienos rūšies bakterijas, kurios fiksuoja azotą.

Augalai išrankūs

Dmitrijus Nikolajevičius Pryanishnikovas nustatė, kad augalas, jei jam suteikiama galimybė pasirinkti, teikia pirmenybę amoniakiniam azotui, o ne nitratiniam azotui. (Nitratai yra azoto rūgšties druskos).

Svarbus oksidatorius

Azoto rūgštis HNO 3 yra viena iš svarbiausių oksidatorių, naudojamų chemijos pramonėje. Vienas didžiausių XVII amžiaus chemikų pirmasis jį paruošė, veikiant salietrą sieros rūgštimi. Johanas Rudolfas Glauberis.

Tarp junginių, dabar gaunamų naudojant azoto rūgštį, daug yra absoliučiai būtinų medžiagų: trąšų, dažiklių, polimerinių medžiagų, sprogmenų.

Dvigubas vaidmuo

Kai kurie azoto turintys junginiai, naudojami agrochemijoje, atlieka dvejopas funkcijas. Pavyzdžiui, kalcio cianamidą medvilnės augintojai naudoja kaip defoliantą – medžiagą, dėl kurios lapai nukrenta prieš nuimant derlių. Tačiau šis junginys taip pat tarnauja kaip trąša.

Azotas pesticiduose

Ne visos azoto turinčios medžiagos prisideda prie bet kurio augalo vystymosi. Fenoksiacto ir trichlorfenoksiacto rūgščių amino druskos yra herbicidai. Pirmoji slopina piktžolių augimą javų pasėlių laukuose, antroji naudojama ariamai žemei valyti – naikina smulkius medžius ir krūmus.

Polimerai: nuo biologinių iki neorganinių

Azoto atomai yra daugelio natūralių ir sintetinių polimerų dalis – nuo ​​baltymų iki nailono. Be to, azotas esminis elementas be anglies, neorganiniai polimerai. Neorganinės gumos – polifosfonitrilo chlorido – molekulės yra uždari ciklai, sudaryti iš kintančių azoto ir fosforo atomų, apsuptų chloro jonų. Neorganiniams polimerams taip pat priskiriami kai kurių metalų nitridai, įskaitant kiečiausią iš visų medžiagų – borazoną.

AZOTAS
N (azotas),
cheminis elementas(at. 7 numeriu) VA periodinės elementų lentelės pogrupiai. Žemės atmosferoje yra 78 % (tūrio) azoto. Norėdami parodyti, kokios didelės yra šios azoto atsargos, pažymime, kad atmosferoje virš kiekvieno kvadratinio kilometro žemės paviršiaus azoto yra tiek daug, kad iš jo galima gauti iki 50 milijonų tonų natrio nitrato arba 10 milijonų tonų amoniako (azoto ir vandenilio derinio), tačiau tai sudaro nedidelę dalį azoto, esančio žemės plutoje. Laisvo azoto buvimas rodo jo inertiškumą ir sunkumus sąveikauti su kitais elementais esant įprastoms temperatūroms. Fiksuotas azotas yra tiek organinių, tiek neorganinių medžiagų dalis. Augaluose ir gyvūnuose yra azoto, susieto su anglimi ir deguonimi baltymuose. Be to, yra žinomi azoto turintys neorganiniai junginiai, tokie kaip nitratai (NO3-), nitritai (NO2-), cianidai (CN-), nitridai (N3-) ir azidai (N3-), kurių galima gauti dideliais kiekiais.
Istorinė nuoroda. A. Lavoisier eksperimentai, skirti tirti atmosferos vaidmenį palaikant gyvybę ir degimo procesus, patvirtino santykinai inertiškos medžiagos egzistavimą atmosferoje. Nenustatęs po degimo likusių dujų elementinės prigimties, Lavoisier jas pavadino azotu, kuris senovės graikų kalboje reiškia „negyvas“. 1772 m. D. Rutherfordas iš Edinburgo nustatė, kad šios dujos yra elementas ir pavadino jas „kenksmingu oru“. Lotyniškas azoto pavadinimas kilęs iš graikiškų žodžių nitron ir gen, kurie reiškia „sudarantis druską“.
Azoto fiksacija ir azoto ciklas. Terminas „azoto fiksavimas“ reiškia atmosferos azoto N2 fiksavimo procesą. Gamtoje tai gali įvykti dviem būdais: arba ankštiniai augalai, pavyzdžiui, žirniai, dobilai ir sojos pupelės, ant jų šaknų kaupiasi mazgeliai, kuriuose azotą fiksuojančios bakterijos paverčia jį nitratais arba žaibo iškrovos sąlygomis vyksta atmosferos azoto oksidacija deguonimi. S. Arrhenius nustatė, kad kasmet tokiu būdu fiksuojama iki 400 mln. Atmosferoje azoto oksidai jungiasi su lietaus vandeniu ir sudaro azoto ir azoto rūgštis. Be to, nustatyta, kad lyjant ir sningant apytiksliai. 6700 g azoto; patekę į dirvą, jie virsta nitritais ir nitratais. Augalai naudoja nitratus, kad susidarytų augaliniai baltymai. Gyvūnai, maitindamiesi šiais augalais, pasisavina augalų baltymines medžiagas ir paverčia jas gyvuliniais baltymais. Po gyvūnų ir augalų žūties jie suyra, o azoto junginiai virsta amoniaku. Amoniakas naudojamas dvejopai: nitratų nesudarančios bakterijos jį skaido iki elementų, išskirdamos azotą ir vandenilį, o kitos bakterijos iš jo formuoja nitritus, kuriuos kitos bakterijos oksiduoja iki nitratų. Taip gamtoje vyksta azoto ciklas, arba azoto ciklas.

Branduolio ir elektronų apvalkalo sandara. Gamtoje yra du stabilūs azoto izotopai: masės 14 (N yra 7 protonai ir 7 neutronai) ir 15 masės (yra 7 protonai ir 8 neutronai). Jų santykis yra 99,635:0,365, taigi azoto atominė masė yra 14,008. Nestabilūs azoto izotopai 12N, 13N, 16N, 17N buvo gauti dirbtiniu būdu. Schematiškai azoto atomo elektroninė struktūra yra tokia: 1s22s22px12py12pz1. Vadinasi, ant išorinio (antrojo) elektronų apvalkalo yra 5 elektronai, kurie gali dalyvauti formuojant cheminiai ryšiai; azoto orbitalės gali priimti ir elektronus, t.y. galimas junginių su oksidacijos būsenomis nuo (-III) iki (V) susidarymas, ir jie yra žinomi.
Taip pat žiūrėkite ATOMO STRUKTŪRA.
Molekulinis azotas. Iš dujų tankio nustatymų nustatyta, kad azoto molekulė yra dviatomė, t.y. azoto molekulinė formulė yra NєN (arba N2). Dviejų azoto atomų atveju kiekvieno atomo trys išoriniai 2p elektronai sudaro trigubą ryšį:N:::N:, sudarydami elektronų poras. Išmatuotas tarpatominis atstumas N-N lygus 1,095. Kaip ir vandenilio atveju (žr. VANDENILIS), čia yra azoto molekulės su skirtingais branduolio sukiniais – simetriškais ir antisimetriniais. Esant įprastoms temperatūroms, simetrinių ir antisimetrinių formų santykis yra 2:1. Kietoje būsenoje yra žinomos dvi azoto modifikacijos: a - kubinė ir b - šešiakampė, kurios pereinamoji temperatūra a (r) b -237,39 ° C. Modifikacija b lydosi -209,96 ° C temperatūroje ir verda -195,78 ° C temperatūroje 1 atm (žr. 1 lentelę). Molio (28,016 g arba 6,023 * 10 23 molekulių) molekulinio azoto disociacijos energija į atomus (N2 2N) yra maždaug -225 kcal. Todėl atominis azotas gali susidaryti tylios elektros iškrovos metu ir yra chemiškai aktyvesnis už molekulinį azotą.
Kvitas ir paraiška. Elementinio azoto gavimo būdas priklauso nuo reikiamo grynumo. Amoniako sintezei azotas gaunamas dideliais kiekiais, o mažos tauriųjų dujų priemaišos yra priimtinos.
Azotas iš atmosferos. Ekonominiu požiūriu azotas iš atmosferos išsiskiria dėl mažos išvalyto oro suskystinimo metodo kainos (pašalinami vandens garai, CO2, dulkės ir kitos priemaišos). Iš eilės vykstantys tokio oro suspaudimo, aušinimo ir išsiplėtimo ciklai veda prie jo suskystinimo. Skystas oras yra frakciškai distiliuojamas lėtai kylant temperatūrai. Pirmiausia išsiskiria tauriosios dujos, tada azotas, o lieka skystas deguonis. Gryninimas pasiekiamas kartotiniais frakcionavimo procesais. Šiuo metodu kasmet pagaminama daug milijonų tonų azoto, daugiausia skirta amoniako, kuris yra įvairių azoto turinčių junginių, skirtų pramonei ir žemės ūkiui, gamybos technologijoje žaliava, sintezei. Be to, išgryninta azoto atmosfera dažnai naudojama, kai deguonies buvimas yra nepriimtinas.
Laboratoriniai metodai. Laboratorijoje azoto galima gauti nedideliais kiekiais Skirtingi keliai, oksiduojantis amoniakas arba amonio jonas, pavyzdžiui:

Amonio jonų oksidacijos nitrito jonais procesas yra labai patogus:

Taip pat žinomi ir kiti būdai – azidų skilimas kaitinant, amoniako skaidymas vario(II) oksidu, nitritų sąveika su sulfamo rūgštimi arba karbamidu:

Katalizinis amoniako skilimas aukštoje temperatūroje taip pat gali gaminti azotą:

Fizinės savybės. Kai kurie fizines savybes ir azotas pateikti lentelėje. 1.
1 lentelė. KAI KURIOS FIZINĖS AZOTO SAVYBĖS
Tankis, g/cm3 0,808 (skystis) Lydymosi temperatūra, °C -209,96 Virimo temperatūra, °C -195,8 Kritinė temperatūra, °C -147,1 Kritinis slėgis, atma 33,5 Kritinis tankis, g/cm3 a 0,311 Savitoji šiluma, J/(mol ) 14,56 (15° C) Polingo elektronegatyvumas 3 kovalentinis spindulys, 0,74 kristalinis spindulys, 1,4 (M3-) jonizacijos potencialas, Wb

pirmas 14.54 antras 29.60

A Temperatūra ir slėgis, kai skysto ir dujinio azoto tankiai yra vienodi.
b Energijos kiekis, reikalingas pirmam išoriniam ir kitam elektronui pašalinti 1 moliui atominio azoto.

Cheminės savybės. Kaip jau minėta, vyraujanti azoto savybė normaliomis temperatūros ir slėgio sąlygomis yra jo inertiškumas arba mažas cheminis aktyvumas. Azoto elektroninėje struktūroje yra elektronų pora 2s lygyje ir trys pusiau užpildytos 2p orbitalės, todėl vienas azoto atomas gali susieti ne daugiau kaip keturis kitus atomus, t.y. jo koordinavimo numeris yra keturi. Mažas atomo dydis taip pat riboja su juo susietų atomų ar atomų grupių skaičių. Todėl daugelis kitų VA pogrupio narių junginių arba išvis neturi analogų tarp azoto junginių, arba panašūs azoto junginiai pasirodo esantys nestabilūs. Taigi, PCl5 yra stabilus junginys, bet NCl5 neegzistuoja. Azoto atomas gali jungtis su kitu azoto atomu, sudarydamas keletą gana stabilių junginių, tokių kaip hidrazinas N2H4 ir metalo azidai MN3. Šio tipo ryšys yra neįprastas cheminiams elementams (išskyrus anglį ir silicį). At pakilusios temperatūros azotas reaguoja su daugeliu metalų, sudarydamas iš dalies joninius nitridus MxNy. Šiuose junginiuose azotas yra neigiamai įkrautas. Lentelėje 2 lentelėje parodytos oksidacijos būsenos ir atitinkamų junginių pavyzdžiai.
2 lentelė. AZOTO IR ATITINKAMŲJŲ JUNGINIŲ OKSIDAVIMO BŪKLĖS
Oksidacijos būsena Junginių pavyzdžiai
-III Amoniakas NH3, amonio jonas NH4+, nitridai M3N2 -II Hidrazinas N2H4 -I Hidroksilaminas NH2OH I Natrio hiponitritas Na2N2O2, azoto oksidas(I) N2O II Azoto oksidas(II) NO III Azoto oksidas NaNO2 natrio nitritas (IV nitritas) ) NO2, dimeras N2O4 V Azoto oksidas (V) N2O5, azoto rūgštis HNO3 ir jos druskos (nitratai) Nitridai. Azoto junginiai su daugiau elektropozityvių elementų, metalų ir nemetalų – nitridų – yra panašūs į karbidus ir hidridus. Priklausomai nuo M-N jungties pobūdžio, jie gali būti skirstomi į joninius, kovalentinius ir su tarpiniu ryšiu. Paprastai tai yra kristalinės medžiagos.
Joniniai nitridai.Šių junginių sujungimas apima elektronų perkėlimą iš metalo į azotą, kad susidarytų N3-jonas. Tokie nitridai yra Li3N, Mg3N2, Zn3N2 ir Cu3N2. Be ličio, kiti šarminiai metalai nesudaro IA nitridų pogrupių. Joniniai nitridai turi aukštą lydymosi temperatūrą ir reaguoja su vandeniu, sudarydami NH3 ir metalų hidroksidus.
Kovalentiniai nitridai. Kai azoto elektronai dalyvauja formuojant ryšį kartu su kito elemento elektronais, neperkeldami jų iš azoto į kitą atomą, susidaro nitridai su kovalentiniu ryšiu. Vandenilio nitridai (tokie kaip amoniakas ir hidrazinas) yra visiškai kovalentiniai, kaip ir azoto halogenidai (NF3 ir NCl3). Kovalentiniai nitridai apima, pavyzdžiui, Si3N4, P3N5 ir BN – labai stabilias baltąsias medžiagas, o BN turi dvi alotropines modifikacijas: šešiakampę ir panašią į deimantą. Pastarasis susidaro esant aukštam slėgiui ir temperatūrai, o kietumas yra artimas deimantų kietumui.
Nitridai su tarpiniu ryšiu. Pereinamieji elementai reaguoja su NH3 esant aukštai temperatūrai, sudarydami neįprastą junginių klasę, kurioje azoto atomai pasiskirsto tarp reguliariai išdėstytų metalų atomų. Šiuose junginiuose nėra aiškaus elektronų poslinkio. Tokių nitridų pavyzdžiai yra Fe4N, W2N, Mo2N, Mn3N2. Šie junginiai paprastai yra visiškai inertiški ir turi gerą elektrinį laidumą.
Azoto vandenilio junginiai. Azotas ir vandenilis sąveikauja, sudarydami junginius, neaiškiai primenančius angliavandenilius (taip pat žr. ORGANINĖ CHEMIJA). Vandenilio nitratų stabilumas mažėja didėjant azoto atomų skaičiui grandinėje, priešingai nei angliavandenilių, kurie yra stabilūs ilgose grandinėse. Svarbiausi vandenilio nitridai yra amoniakas NH3 ir hidrazinas N2H4. Tai taip pat apima vandenilio azoto rūgštį HNNN (HN3).
Amoniakas NH3. Amoniakas yra vienas iš svarbiausių šiuolaikinės ekonomikos pramonės produktų. XX amžiaus pabaigoje. JAV pagamino apie. 13 mln. tonų amoniako kasmet (bevandenio amoniako atžvilgiu).
Molekulių sandara. NH3 molekulė turi beveik piramidinę struktūrą. H-N-H ryšio kampas yra 107°, o tai artima tetraedriniam 109° kampui. Vieniša elektronų pora yra lygiavertė prijungtai grupei, todėl azoto koordinacinis skaičius yra 4, o azotas yra tetraedro centre.

Amoniako savybės. Kai kurios fizinės amoniako savybės, palyginti su vandeniu, pateiktos lentelėje. 3.

3 lentelė. KAI KURIOS FIZINĖS AMONIAKO IR VANDENS SAVYBĖS

Amoniako virimo ir lydymosi taškai yra daug žemesni nei vandens, nepaisant molekulinės masės ir molekulinės struktūros panašumo. Tai paaiškinama santykinai didesniu tarpmolekulinių ryšių stiprumu vandenyje nei amoniake (tokie tarpmolekuliniai ryšiai vadinami vandeniliniais ryšiais).
Amoniakas kaip tirpiklis. Didelė skysto amoniako dielektrinė konstanta ir dipolio momentas leidžia jį naudoti kaip polinių arba joninių neorganinių medžiagų tirpiklį. Amoniako tirpiklis užima tarpinę padėtį tarp vandens ir organinių tirpiklių, tokių kaip etilo alkoholis. Šarminiai ir šarminių žemių metalai ištirpsta amoniake, sudarydami tamsiai mėlynus tirpalus. Galima daryti prielaidą, kad valentinių elektronų solvatacija ir jonizacija vyksta tirpale pagal schemą

Mėlyna spalva siejama su tirpimu ir elektronų judėjimu arba „skylių“ judumu skystyje. Esant didelei natrio koncentracijai skystame amoniake, tirpalas įgauna bronzinę spalvą ir yra labai laidus elektrai. Nesurištus šarminius metalus nuo tokio tirpalo galima atskirti išgarinant amoniaką arba pridedant natrio chlorido. Metalų tirpalai amoniake yra geros reduktorius. Autojonizacija vyksta skystame amoniake

panašus į procesą, vykstantį vandenyje

Kai kurios abiejų sistemų cheminės savybės palygintos lentelėje. 4. Skystas amoniakas kaip tirpiklis turi pranašumą kai kuriais atvejais, kai neįmanoma atlikti reakcijų vandenyje dėl greitos komponentų sąveikos su vandeniu (pavyzdžiui, oksidacijos ir redukcijos). Pavyzdžiui, skystame amoniake kalcis reaguoja su KCl, sudarydamas CaCl2 ir K, nes CaCl2 netirpsta skystame amoniake, o K yra tirpus, ir reakcija vyksta visiškai. Vandenyje tokia reakcija neįmanoma dėl greitos Ca sąveikos su vandeniu. Amoniako gamyba. Dujinis NH3 išsiskiria iš amonio druskų, veikiant stipriai bazei, pavyzdžiui, NaOH:

Metodas taikomas laboratorinėmis sąlygomis. Maža gamyba amoniakas taip pat yra pagrįstas nitridų, pavyzdžiui, Mg3N2, hidrolize su vandeniu. Kalcio cianamidas CaCN2 taip pat sudaro amoniaką, kai sąveikauja su vandeniu. Pagrindinis pramoninis amoniako gamybos būdas yra jo katalizinė sintezė iš atmosferos azoto ir vandenilio esant aukštai temperatūrai ir slėgiui:

Šiai sintezei skirtas vandenilis gaunamas termiškai krekingo angliavandenilius, vandens garus veikiant anglį ar geležį, skaidant alkoholius vandens garais arba elektrolizuojant vandenį. Gauta daug patentų amoniako sintezei, kurios skiriasi proceso sąlygomis (temperatūra, slėgis, katalizatorius). Yra pramoninės gamybos būdas, naudojant terminį anglies distiliavimą. F. Haberio ir K. Boscho vardai siejami su amoniako sintezės technologine plėtra.
Cheminės amoniako savybės. Be lentelėje nurodytų reakcijų. 4, amoniakas reaguoja su vandeniu, sudarydamas junginį NH3НH2O, kuris dažnai klaidingai laikomas amonio hidroksidu NH4OH; iš tikrųjų NH4OH egzistavimas tirpale neįrodytas. Vandeninis amoniako tirpalas (" amoniako") daugiausia susideda iš NH3, H2O ir nedidelės NH4+ ir OH- jonų koncentracijos, susidariusios disociacijos metu

Pagrindinė amoniako prigimtis paaiškinama tuo, kad yra viena azoto:NH3 elektronų pora. Todėl NH3 yra Lewiso bazė, turinti didžiausią nukleofilinį aktyvumą, pasireiškiantį asociacijos su protonu arba vandenilio atomo branduoliu forma:

Bet kuris jonas ar molekulė, galinti priimti elektronų porą (elektrofilinį junginį), reaguos su NH3 ir sudarys koordinacinį junginį. Pavyzdžiui:

Simbolis Mn+ žymi pereinamojo metalo joną (periodinės lentelės B pogrupis, pavyzdžiui, Cu2+, Mn2+ ir kt.). Bet kuri protonė (t. y. H turinti) rūgštis reaguoja su amoniaku vandeniniame tirpale, sudarydama amonio druskas, tokias kaip amonio nitratas NH4NO3, amonio chloridas NH4Cl, amonio sulfatas (NH4)2SO4, amonio fosfatas (NH4)3PO4. Šios druskos plačiai naudojamos žemės ūkyje kaip trąšos azotui į dirvą patekti. Amonio nitratas taip pat naudojamas kaip nebrangi sprogstamoji medžiaga; pirmą kartą jis buvo naudojamas su naftos kuru (dyzelinu). Vandeninis amoniako tirpalas naudojamas tiesiogiai įterpti į dirvą arba su laistymo vandeniu. Karbamidas NH2CONH2, gaunamas sintezės būdu iš amoniako ir anglies dioksido, taip pat yra trąša. Amoniako dujos reaguoja su metalais, tokiais kaip Na ir K, sudarydamos amidus:

Amoniakas taip pat reaguoja su hidridais ir nitridais, sudarydamas amidus:

Šarminių metalų amidai (pavyzdžiui, NaNH2) kaitinant reaguoja su N2O, sudarydami azidus:

Dujinis NH3 redukuoja sunkiųjų metalų oksidus į metalus aukštoje temperatūroje, matyt, dėl vandenilio, susidarančio amoniakui skaidant į N2 ir H2:

Vandenilio atomai NH3 molekulėje gali būti pakeisti halogenu. Jodas reaguoja su koncentruotu NH3 tirpalu, sudarydamas medžiagų, turinčių NI3, mišinį. Ši medžiaga yra labai nestabili ir sprogsta nuo menkiausio mechaninio poveikio. NH3 reaguojant su Cl2, susidaro chloraminai NCl3, NHCl2 ir NH2Cl. Kai amoniakas yra veikiamas natrio hipochlorito NaOCl (susidaro iš NaOH ir Cl2), galutinis produktas yra hidrazinas:

Hidrazinas. Aukščiau pateiktos reakcijos yra hidrazino monohidrato, kurio sudėtis N2H4ЧH2O, gavimo būdas. Bevandenis hidrazinas susidaro specialiai distiliuojant monohidratą su BaO arba kitomis vandenį šalinančiomis medžiagomis. Hidrazino savybės yra šiek tiek panašios į vandenilio peroksidą H2O2. Grynas bevandenis hidrazinas yra bespalvis, higroskopinis skystis, verdantis 113,5°C temperatūroje; gerai tirpsta vandenyje, sudarydamas silpną bazę

Rūgščioje aplinkoje (H+) hidrazinas sudaro tirpias []+X- tipo hidrazonio druskas. Hidrazinas ir kai kurie jo dariniai (pvz., metilhidrazinas) lengvai reaguoja su deguonimi, leidžia jį naudoti kaip skystojo raketų kuro komponentą. Hidrazinas ir visi jo dariniai yra labai toksiški. Azoto oksidai. Junginiuose su deguonimi azotas turi visas oksidacijos būsenas, sudarydamas oksidus: N2O, NO, N2O3, NO2 (N2O4), N2O5. Informacijos apie azoto peroksidų (NO3, NO4) susidarymą yra nedaug. Azoto (I) oksidas N2O (dianitro monoksidas) gaunamas termiškai disociuojant amonio nitratą:

Molekulė turi linijinę struktūrą

N2O yra gana inertiškas kambario temperatūroje, tačiau aukštoje temperatūroje jis gali palaikyti lengvai oksiduojamų medžiagų degimą. N2O, žinomas kaip juoko dujos, medicinoje naudojamas švelniai anestezijai. Azoto oksidas (II) NO yra bespalvės dujos, vienas iš katalizinės amoniako terminės disociacijos produktų, kai yra deguonies:

NO taip pat susidaro terminio azoto rūgšties skilimo metu arba variui reaguojant su praskiesta azoto rūgštimi:

NO gali būti gaminamas sintezės būdu iš paprastų medžiagų (N2 ir O2) labai aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, elektros išlydžio metu. NO molekulės struktūra turi vieną nesuporuotą elektroną. Ryšiai su tokia struktūra sąveikauja su elektros ir magnetiniai laukai. Skystoje arba kietoje būsenoje oksidas yra mėlynos spalvos, nes nesuporuotas elektronas sukelia dalinę asociaciją skystoje būsenoje ir silpną dimerizaciją kietoje būsenoje: 2NO N2O2. Azoto oksidas (III) N2O3 (azoto trioksidas) - azoto rūgšties anhidridas: N2O3 + H2O 2HNO2. Grynas N2O3 gali būti gaunamas kaip mėlynas skystis žemoje temperatūroje (-20°C) iš ekvimolekulinio NO ir NO2 mišinio. N2O3 yra stabilus tik kietoje būsenoje esant žemai temperatūrai (lydymosi temperatūra -102,3 ° C), skystoje ir dujinėje būsenose vėl suyra į NO ir NO2. Azoto oksidas (IV) NO2 (azoto dioksidas) molekulėje taip pat turi nesuporuotą elektroną (žr. azoto oksidą (II) aukščiau). Molekulės struktūra turi trijų elektronų ryšį, o molekulė pasižymi laisvojo radikalo savybėmis (viena linija atitinka du suporuotus elektronus):

NO2 gaunamas kataliziškai oksiduojant amoniaką deguonies pertekliumi arba oksiduojant NO ore:

ir taip pat pagal reakcijas:

Kambario temperatūroje NO2 yra tamsiai rudos dujos, turinčios magnetines savybes dėl nesuporuoto elektrono buvimo. Esant žemesnei nei 0° C temperatūrai, NO2 molekulė dimerizuojasi į azoto tetroksidą, o esant -9,3° C vyksta visiška dimerizacija: 2NO2 N2O4. Skystoje būsenoje tik 1 % NO2 yra nedimerizuotas, o 100° C temperatūroje 10 % N2O4 lieka dimero pavidalu. NO2 (arba N2O4) reaguoja šiltame vandenyje ir susidaro azoto rūgštis: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO. Todėl NO2 technologija yra labai svarbi kaip tarpinis etapas gaminant pramoniniu požiūriu svarbų produktą – azoto rūgštį. Azoto oksidas (V) N2O5 (pasenęs azoto anhidridas) yra balta kristalinė medžiaga, gaunama dehidratuojant azoto rūgštį, esant fosforo oksidui P4O10:

N2O5 lengvai ištirpsta oro drėgme ir vėl susidaro HNO3. N2O5 savybes lemia pusiausvyra

N2O5 yra geras oksidatorius, lengvai, kartais smarkiai reaguoja su metalais ir organiniais junginiais, o grynas kaitinant sprogsta. Tikėtiną N2O5 struktūrą galima pavaizduoti kaip

Azoto oksorūgštys. Azotui žinomos trys okso rūgštys: hipoazotinė H2N2O2, azotinė HNO2 ir azoto rūgštis HNO3. Hiponito rūgštis H2N2O2 yra labai nestabilus junginys, susidarantis nevandeninėje terpėje iš sunkiojo metalo druskos - hiponitrito, veikiant kitai rūgštimi: M2N2O2 + 2HX 2MX + H2N2O2. Tirpalui išgaravus susidaro baltas sprogmuo, kurio struktūra yra H-O-N=N-O-H.
Azoto rūgšties HNO2 nėra gryna forma tačiau mažos koncentracijos vandeniniai tirpalai susidaro į bario nitritą pridedant sieros rūgšties:

Azoto rūgštis taip pat susidaro, kai vandenyje ištirpsta ekvimolinis NO ir NO2 (arba N2O3) mišinys. Azoto rūgštis yra šiek tiek stipresnė acto rūgštis. Jame esančio azoto oksidacijos laipsnis yra +3 (jo struktūra H-O-N=O), t.y. tai gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius. Redukuojančių agentų įtakoje jis dažniausiai redukuojamas iki NO, o sąveikaujant su oksidatoriais oksiduojasi iki azoto rūgšties. Kai kurių medžiagų, pavyzdžiui, metalų ar jodido jonų, tirpimo azoto rūgštyje greitis priklauso nuo azoto rūgšties, esančios priemaišoje, koncentracijos. Azoto rūgšties druskos – nitritai – gerai tirpsta vandenyje, išskyrus sidabro nitritą. NaNO2 naudojamas dažų gamyboje. Azoto rūgštis HNO3 yra vienas iš svarbiausių neorganinių pagrindinės chemijos pramonės produktų. Jis naudojamas daugelio kitų neorganinių ir organinių medžiagų technologijose, pvz. sprogmenų, trąšos, polimerai ir pluoštai, dažikliai, vaistai ir kt.
taip pat žr CHEMINIAI ELEMENTAI.
LITERATŪRA
Azotininko vadovas. M., 1969 Nekrasov B.V. Bendrosios chemijos pagrindai. M., 1973 Azoto fiksavimo problemos. Neorganinė ir fizikinė chemija. M., 1982 m

Collier enciklopedija. – Atvira visuomenė. 2000 .

Sinonimai:

Pažiūrėkite, kas yra „AZOTAS“ kituose žodynuose:

- (N) cheminis elementas, dujos, bespalvis, beskonis ir bekvapis; sudaro 4/5 (79%) oro; mušti svoris 0,972; atominis svoris 14; 140 °C temperatūroje kondensuojasi į skystį. ir slėgis 200 atmosferų; yra daugelio augalinių ir gyvūninių medžiagų sudedamoji dalis. Žodynas…… Rusų kalbos svetimžodžių žodynas

AZOTAS- AZOTAS, cheminis. elementas, simbolis N (prancūzų AZ), serijos numeris 7, at. V. 14.008; virimo temperatūra 195,7°; 1 l A. esant 0° ir 760 mm slėgiui. sveria 1,2508 g [lat. Nitrogenium („generuojanti salietrą“), vok. Stickstoff („dusinantis…… Didžioji medicinos enciklopedija

- (lot. Nitrogenium) N, periodinės sistemos V grupės cheminis elementas, atominis skaičius 7, atominė masė 14,0067. Pavadinimas iš graikų kalbos yra neigiamas priešdėlis ir zoe gyvenimas (nepalaiko kvėpavimo ar degimo). Laisvąjį azotą sudaro 2 atomai.... Didysis enciklopedinis žodynas

azoto- a m. azote m. arabų. 1787. Lexis.1. alchemikas Pirmoji metalų medžiaga yra metalinis gyvsidabris. Sl. 18. Paracelsas iškeliavo į pasaulio pabaigą, siūlydamas visiems savo Laudanumą ir Azotą už labai priimtiną kainą, kad išgydytų visus įmanomus... ... Istorinis rusų kalbos galicizmų žodynas

- (azotas), N, periodinės sistemos V grupės cheminis elementas, atominis skaičius 7, atominė masė 14,0067; dujos, virimo temperatūra 195,80 shs. Azotas yra pagrindinis oro komponentas (78,09 % tūrio), yra visų gyvų organizmų dalis (žmogaus organizme... ... Šiuolaikinė enciklopedija

Azotas- (azotas), N, periodinės sistemos V grupės cheminis elementas, atominis skaičius 7, atominė masė 14,0067; dujos, virimo temperatūra 195,80 °C. Azotas yra pagrindinis oro komponentas (78,09 % tūrio), yra visų gyvų organizmų dalis (žmogaus organizme... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

- (cheminis ženklas N, atominė masė 14) vienas iš cheminių elementų; bespalvės dujos, bekvapės, beskoniai; labai mažai tirpsta vandenyje. Jo savitasis svoris yra 0,972. Pictet Ženevoje ir Calhet Paryžiuje pavyko kondensuoti azotą jį atidengdami aukštas kraujo spaudimas … Brockhauso ir Efrono enciklopedija

Patyrę sodininkai savo sodo medicinos spintelėje visada turi kristalinio geležies sulfato arba geležies sulfato. Kaip ir daugelis kitų cheminių medžiagų, jis turi savybių, kurios apsaugo sodo kultūras nuo daugelio ligų ir vabzdžių kenkėjų. Šiame straipsnyje kalbėsime apie geležies sulfato naudojimo ypatybes sodo augalams gydyti nuo ligų ir kenkėjų ir apie kitas jo naudojimo svetainėje galimybes.

Buvo laikai, kai sąvokų „sodo medis“, „šeimos medis“, „kolekcijos medis“, „daugiamedis“ tiesiog nebuvo. Ir tokį stebuklą buvo galima pamatyti tik „Michurintsy“ ūkyje - žmonės, kuriuos nustebino kaimynai, žiūrėdami į savo sodus. Ten ne tik ant vienos obels, kriaušės ar slyvos sunokusios veislės skirtingi terminai nokimo, bet ir įvairių spalvų bei dydžių. Tokių eksperimentų nusivylė ne daug žmonių, o tik tie, kurie nebijojo daugybės bandymų ir klaidų.

Mūsų šalies klimato sąlygos, deja, nėra tinkamos daugeliui javų auginti be sodinukų. Sveiki ir tvirti daigai – raktas į kokybišką derlių, savo ruožtu daigų kokybė priklauso nuo kelių faktorių: Net ir sveikai atrodančios sėklos gali būti užkrėstos ligos sukėlėjais, kurie ilgai išlieka sėklos paviršiuje, po sėjos, patekę į palankias sąlygas, jie suaktyvėja ir užkrečia jaunus ir trapius augalus

Mūsų šeima labai mėgsta pomidorus, todėl dauguma sodo lysvių yra skirtos būtent šiai kultūrai. Kiekvienais metais stengiamės išbandyti naujas įdomias veisles, o kai kurios iš jų prigyja ir tampa mėgstamiausiomis. Tuo pačiu metu per daugelį sodininkystės metų jau sukūrėme mėgstamų veislių rinkinį, kurį reikia sodinti kiekvieną sezoną. Juokais tokius pomidorus vadiname „specialios paskirties“ veislėmis – šviežioms salotoms, sultims, marinavimui ir laikymui.

Sniegas dar visiškai nenutirpęs, o nerimstantys priemiesčių zonų šeimininkai jau skuba įvertinti laukiančius darbus sode. Ir čia tikrai yra ką veikti. Ir, ko gero, svarbiausias dalykas, apie kurį reikia pagalvoti ankstyvą pavasarį – kaip apsaugoti savo sodą nuo ligų ir kenkėjų. Patyrę sodininkai žino, kad šių procesų negalima palikti atsitiktinumui, o atidėliojimas ir perdirbimo atidėjimas gali žymiai sumažinti vaisių derlių ir kokybę.

Jei patys ruošiate dirvožemio mišinius kambariniams augalams auginti, tuomet turėtumėte atidžiau pažvelgti į palyginti naują, įdomų ir, mano nuomone, reikalingą komponentą - kokoso substratą. Tikriausiai kiekvienas bent kartą gyvenime yra matęs kokoso riešutą ir jo „apšepuotą“ kevalą, padengtą ilgais pluoštais. Iš kokosų (iš tikrųjų kaulavaisių) gaminama daug skanių gaminių, tačiau kevalai ir pluoštai anksčiau buvo tik pramoninės atliekos.

Žuvies ir sūrio pyragas – paprasta pietų ar vakarienės idėja jūsų dienos ar sekmadienio meniu. Pyragas skirtas nedidelei 4-5 asmenų šeimai, turinčiai vidutinį apetitą. Šiame kepinyje viskas iš karto – ir žuvis, ir bulvės, ir sūris, ir traški tešlos plutelė, apskritai beveik kaip uždaroje picos kalzone, tik skaniau ir paprasčiau. Žuvies konservai gali būti bet kokie – skumbrės, saury, rožinė lašiša ar sardinės, rinkitės pagal savo skonį. Šis pyragas taip pat ruošiamas su virta žuvimi.

Figos, figos, figmedis – tai visi to paties augalo pavadinimai, kuriuos mes tvirtai siejame su Viduržemio jūros gyvenimu. Kas kada nors ragavo figų vaisių, žino, kokie jie skanūs. Tačiau, be subtilaus saldaus skonio, jie taip pat labai naudingi sveikatai. Ir čia yra įdomi detalė: pasirodo, kad figos yra visiškai nepretenzingas augalas. Be to, sėkmingai galima auginti sklype vidurinėje zonoje arba name – konteineryje.

Šią skanią kreminę jūros gėrybių sriubą paruošti užtrunka mažiau nei valandą ir ji pasirodo švelni ir kreminė. Rinkitės jūros gėrybes pagal savo skonį ir biudžetą; tai gali būti jūros gėrybių kokteilis, karališkosios krevetės ar kalmarai. Išviriau sriubą su didelėmis krevetėmis ir midijomis jų kiautuose. Pirma, labai skanu, antra – gražu. Jei ruošiate ją šventinei vakarienei ar pietums, midijos su kiautais ir didelės neluptos krevetės lėkštėje atrodo apetitingai ir gražiai.

Gana dažnai sunkumų auginant pomidorų sodinukus iškyla net patyrusiems vasaros gyventojams. Vieniems visi daigai pasirodo pailgi ir silpni, kitiems jie staiga pradeda kristi ir žūva. Reikalas tas, kad sunku išlaikyti idealias sąlygas auginti sodinukus bute. Bet kokių augalų sodinukai turi būti aprūpinti daug šviesos, pakankamai drėgmės ir optimalios temperatūros. Ką dar reikia žinoti ir stebėti auginant pomidorų daigus bute?

„Altajaus“ serijos pomidorų veislės yra labai populiarios tarp sodininkų dėl savo saldumo. subtilaus skonio, labiau primena vaisiaus nei daržovės skonį. Tai dideli pomidorai, kurių kiekvieno vaisiaus svoris yra vidutiniškai 300 gramų. Bet tai ne riba, yra ir didesnių pomidorų. Šių pomidorų minkštimas pasižymi sultingumu ir mėsingumu bei lengvu maloniu riebumu. Iš „Agrosuccess“ sėklų galite išauginti puikius „Altajaus“ serijos pomidorus.

Daugelį metų alavijas išliko labiausiai neįvertintas kambarinis augalas. Ir tai nenuostabu, nes plačiai paplitęs alavijo paplitimas praėjusiame amžiuje lėmė tai, kad visi pamiršo apie kitas šio nuostabaus sukulento rūšis. Alavijas yra augalas, pirmiausia dekoratyvinis. Ir kada padaryti teisingą pasirinkimą tipas ir įvairovė gali pranokti bet kurį konkurentą. Madinguose florariumuose ir įprastuose vazonuose alavijas yra tvirtas, gražus ir stebėtinai patvarus augalas.

Skanus vinigretas su obuoliu ir raugintų kopūstų- vegetariškos salotos iš virtų ir atšaldytų, žalių, marinuotų, sūdytų, marinuotų daržovių ir vaisių. Pavadinimas kilęs iš prancūziško acto padažo, alyvuogių aliejus ir garstyčių (vinaigretės). Rusų virtuvėje vinaigretė atsirado ne taip seniai, maždaug XIX amžiaus pradžioje, galbūt receptas buvo pasiskolintas iš austrų ar vokiečių virtuvės, nes austriškos silkės salotų ingredientai labai panašūs.

Kai svajingai rūšiuojame rankose ryškius sėklų pakelius, kartais nesąmoningai įsitikiname, kad turime būsimo augalo prototipą. Protiškai skiriame jam vietą gėlyne ir laukiame brangios pirmojo pumpuro pasirodymo dienos. Tačiau sėklų pirkimas ne visada garantuoja, kad galiausiai gausite norimą gėlę. Noriu atkreipti dėmesį į priežastis, kodėl sėklos gali nesudygti arba žūti pačioje dygimo pradžioje.

APIBRĖŽIMAS

Azotas- septintasis periodinės lentelės elementas. Pavadinimas – N iš lotyniško „nitrogenium“. Įsikūręs antrame periode, VA grupė. Nurodo nemetalus. Branduolinis krūvis yra 7.

Didžioji dalis azoto yra laisvos būsenos. Laisvasis azotas yra pagrindinis oro komponentas, kuriame yra 78,2 % (tūrio) azoto. Neorganinių azoto junginių gamtoje dideliais kiekiais nėra, išskyrus natrio nitratą NaNO 3, kuris Čilės Ramiojo vandenyno pakrantėje sudaro storus sluoksnius. Dirvožemyje yra nedidelis azoto kiekis, daugiausia azoto rūgšties druskų pavidalu. Tačiau sudėtingų organinių junginių – baltymų – pavidalu azotas yra visų gyvų organizmų dalis.

Paprastos medžiagos pavidalo azotas yra bespalvės, bekvapės dujos, labai mažai tirpios vandenyje. Jis yra šiek tiek lengvesnis už orą: 1 litro azoto masė yra 1,25 g.

Azoto atominė ir molekulinė masė

Santykinė elemento atominė masė yra tam tikro elemento atomo masės ir 1/12 anglies atomo masės santykis. Santykinė atominė masė yra be matmenų ir žymima A r (indeksas „r“ yra pradinė angliško žodžio relatīvi raidė, reiškianti „santykinė“). Santykinė atominio azoto masė yra 14,0064 amu.

Molekulių masės, kaip ir atomų masės, išreiškiamos atominės masės vienetais. Medžiagos molekulinė masė yra molekulės masė, išreikšta atominės masės vienetais. Santykinė medžiagos molekulinė masė yra tam tikros medžiagos molekulės masės ir 1/12 anglies atomo masės santykis, kurio masė yra 12 amu. Yra žinoma, kad azoto molekulė yra dviatomė - N 2. Santykinė azoto molekulės molekulinė masė bus lygi:

M r (N 2) = 14,0064 × 2 ≈ 28.

Azoto izotopai

Gamtoje azotas egzistuoja dviejų stabilių izotopų 14 N (99,635 %) ir 15 N (0,365 %) pavidalu. Jų masės skaičiai yra atitinkamai 14 ir 15. Azoto izotopo 14 N atomo branduolyje yra septyni protonai ir septyni neutronai, o izotopas 15 N – tiek pat protonų ir šeši neutronai.

Yra keturiolika dirbtinių azoto izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 10 iki 13 ir nuo 16 iki 25, iš kurių stabiliausias izotopas yra 13 N, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 10 minučių.

Azoto jonai

Išorinis azoto atomo energijos lygis turi penkis elektronus, kurie yra valentiniai elektronai:

1s 2 2s 2 2p 3 .

Azoto atomo struktūra parodyta žemiau:

Dėl cheminės sąveikos azotas gali prarasti valentinius elektronus, t.y. būti jų donoru, ir virsti teigiamai įkrautais jonais arba priimti elektronus iš kito atomo, t.y. būti jų akceptoriumi ir virsti neigiamo krūvio jonais:

N 0 -5e → N 2+;

N0-4e → N4+;

N0-3e → N3+;

N0-2e → N2+;

N0-1e → N1+;

N 0 +1e → N 1-;

N 0 +2e → N 2-;

N 0 +3e → N 3- .

Azoto molekulė ir atomas

Azoto molekulė susideda iš dviejų atomų – ​​N2. Štai keletas savybių, apibūdinančių azoto atomą ir molekulę:

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Amonio chloridui susidaryti buvo paimta 11,2 litro (n.s.) amoniako dujų ir 11,4 litro (n.s.) vandenilio chlorido. Kokia yra susidariusio reakcijos produkto masė?
Sprendimas	Parašykime amonio chlorido susidarymo iš amoniako ir vandenilio chlorido reakcijos lygtį: NH 3 + HCl = NH 4 Cl. Raskime pradinių medžiagų molių skaičių: n(NH3) = V(NH3)/Vm; n(NH3) = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol. n(HCl) = V(NH3)/Vm; n(HCl) = 11,4 / 22,4 = 0,51 mol. n(NH3) n(NH4Cl) = n(NH3) = 0,5 mol. Tada amonio chlorido masė bus lygi: M(NH4Cl) = 14 + 4 × 1 + 35,5 = 53,5 g/mol. m(NH4Cl) = n(NH4Cl) × M(NH4Cl); m(NH4Cl) = 0,5 × 53,5 = 26,75 g.
Atsakymas	26,75 g

2 PAVYZDYS

Pratimas	10,7 g amonio chlorido sumaišoma su 6 g kalcio hidroksido ir mišinys pašildomas. Kokios dujos ir kiek jų išsiskyrė pagal masę ir tūrį (n.s.)?
Sprendimas	Parašykime amonio chlorido sąveikos su kalcio hidroksidu reakcijos lygtį: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3 - + 2H 2 O. Nustatykime, kurio iš dviejų reagentų yra perteklius. Norėdami tai padaryti, apskaičiuojame jų apgamų skaičių: M(NH4Cl) = A r (N) + 4 × A r (H) + A r (Cl); M(NH4Cl) = 14 + 4 × 1 + 35,5 = 53,5 g/mol. n(NH4Cl) = m (NH4Cl)/M(NH4Cl); n(NH4Cl) = 10,7 / 53,5 = 0,1 mol. M(Ca(OH)2) = A r (Ca) + 2 × A r (H) + 2 × A r (O); M(Ca(OH)2) = 40 + 2 × 1 + 2 × 16 = 42 + 32 = 74 g/mol. n(Ca(OH)2) = m (Ca(OH)2) / M(Ca(OH)2); n(Ca(OH)2) = 6/74 = 0,08 mol. n(Ca(OH)2) n(NH3) = 2xn(Ca(OH)2) = 2x0,08 = 0,16 mol. Tada amoniako masė bus lygi: M(NH3) = A r (N) + 3 × A r (H) = 14 + 3 × 1 = 17 g/mol. m(NH3) = n(NH3) × M(NH3) = 0,16 × 17 = 2,72 g. Amoniako tūris yra: V(NH3) = n(NH3) × V m; V(NH 3) = 0,16 × 22,4 = 3,584 l.
Atsakymas	Dėl reakcijos susidarė 3,584 litro tūrio ir 2,72 g masės amoniakas.

Elektroninė konfigūracija 2s 2 2p 3 Cheminės savybės Kovalentinis spindulys 75 val Jonų spindulys 13 (+5e) 171 (-3e) pm Elektronegatyvumas
(pagal Paulingą) 3,04 Elektrodo potencialas — Oksidacijos būsenos 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -3 Paprastos medžiagos termodinaminės savybės Tankis 0,808 (–195,8 °C)/cm³ Molinė šiluminė talpa 29,125 (dujos N 2) J / ( mol) Šilumos laidumas 0,026 W/( ·) Lydymosi temperatūra 63,29 Lydymosi šiluma (N 2) 0,720 kJ/mol Virimo temperatūra 77,4 Garavimo šiluma (N 2) 5,57 kJ/mol Molinis tūris 17,3 cm³/mol Paprastos medžiagos kristalinė gardelė Grotelių struktūra kub Grotelių parametrai 5,661 c/a santykis — Debye temperatūra n/a

N	7
14,00674
2s 2 2p 3
Azotas

Diatominių N2 molekulių pavidalo azotas sudaro didžiąją dalį atmosferos, kur jo kiekis yra 75,6% (masės) arba 78,084% (tūrio), tai yra apie 3,87 10 15 tonų.

Hidrosferoje ištirpusio azoto masė, atsižvelgiant į tai, kad vienu metu vyksta atmosferos azoto tirpimo vandenyje ir jo išleidimo į atmosferą procesai, yra apie 2 10 13 tonų, be to, yra apie 7 10 11 tonų azoto. hidrosferoje junginių pavidalu.

Biologinis vaidmuo

Azotas yra elementas, būtinas gyvūnų ir augalų egzistavimui, jis yra baltymų (16-18% masės), aminorūgščių, nukleino rūgščių, nukleoproteinų, chlorofilo, hemoglobino ir kt. Gyvų ląstelių sudėtyje. azoto atomų yra apie 2%, pagal masės dalį - apie 2,5% (ketvirta vieta po vandenilio, anglies ir deguonies). Šiuo atžvilgiu gyvuose organizmuose yra daug fiksuoto azoto, „negyvos organinės medžiagos“ ir jūrų bei vandenynų išsklaidytos medžiagos. Šis kiekis įvertintas maždaug 1,9 10 11 t. Dėl azoto turinčių organinių medžiagų puvimo ir skilimo procesų, veikiant palankiems aplinkos veiksniams, gali susidaryti natūralūs azoto turinčių mineralų telkiniai, pavyzdžiui, „Čilės salietra“ (natrio nitratas su priemaišomis kiti junginiai), norvegiška, indiška salietra.

Azoto ciklas gamtoje

Azoto ciklas gamtoje

Atmosferos azoto fiksacija gamtoje vyksta dviem pagrindinėmis kryptimis – abiogenine ir biogenine. Pirmasis kelias daugiausia apima azoto reakcijas su deguonimi. Kadangi azotas yra chemiškai labai inertiškas, oksidacijai reikia daug energijos (aukštos temperatūros). Šios sąlygos pasiekiamos žaibo smūgio metu, kai temperatūra pasiekia 25 000 °C ar daugiau. Tokiu atveju susidaro įvairūs azoto oksidai. Taip pat yra galimybė, kad abiotinė fiksacija įvyksta dėl fotokatalitinių reakcijų puslaidininkių arba plačiajuosčio ryšio dielektrikų (dykumos smėlio) paviršiuje.

Tačiau pagrindinė molekulinio azoto dalis (apie 1,4·10 8 t/metus) fiksuojama biotiškai. Ilgą laiką buvo manoma, kad molekulinį azotą gali surišti tik nedaugelis mikroorganizmų rūšių (nors ir plačiai paplitusių Žemės paviršiuje): bakterijos. Azotobakterijos Ir Clostridium, ankštinių augalų mazginės bakterijos Rhizobium, cianobakterijos Anabaena, Nostoc tt Dabar žinoma, kad daugelis kitų organizmų vandenyje ir dirvožemyje turi tokį gebėjimą, pavyzdžiui, alksnio ir kitų medžių gumbuose esantys aktinomicetai (iš viso 160 rūšių). Visi jie molekulinį azotą paverčia amonio junginiais (NH 4 +). Šiam procesui reikia didelių energijos sąnaudų (1 g atmosferinio azoto fiksuoti bakterijos ankštinių augalų mazgeliuose sunaudoja apie 167,5 kJ, tai yra, oksiduoja apie 10 g gliukozės). Taigi matoma abipusė nauda iš augalų ir azotą fiksuojančių bakterijų simbiozės – pirmosios suteikia pastarosioms „vietą gyventi“ ir aprūpina „kuru“, gautu fotosintezės metu – gliukoze, antrosios – azotu. būtina augalams tokia forma, kurią jie galėtų įsisavinti.

Azotas amoniako ir amonio junginių pavidalu, susidaręs dėl biogeninio azoto fiksavimo procesų, greitai oksiduojasi iki nitratų ir nitritų (šis procesas vadinamas nitrifikacija). Pastarieji, nesusieti augalų audiniais (o toliau maisto grandinėje – žolėdžių ir plėšrūnų), dirvoje ilgai neužsibūna. Dauguma nitratų ir nitritų yra labai tirpūs, todėl juos nuplauna vanduo ir galiausiai patenka į pasaulio vandenynus (šis srautas vertinamas 2,5-8·10 7 t/metus).

Azotas, įtrauktas į augalų ir gyvūnų audinius po jų mirties, yra amonifikuojamas (azoto turinčių kompleksinių junginių skilimas išskiriant amoniaką ir amonio jonus) ir denitrifikacija, tai yra, išsiskiria atominis azotas, taip pat jo oksidai. . Šie procesai vyksta visiškai dėl mikroorganizmų aktyvumo aerobinėmis ir anaerobinėmis sąlygomis.

Nesant žmogaus veiklos, azoto fiksavimo ir nitrifikacijos procesus beveik visiškai subalansuoja priešingos denitrifikacijos reakcijos. Dalis azoto į atmosferą patenka iš mantijos su ugnikalnių išsiveržimais, dalis yra tvirtai įsitvirtinusi dirvose ir molio mineraluose, be to, azotas nuolat nuteka iš viršutinių atmosferos sluoksnių į tarpplanetinę erdvę.

Azoto ir jo junginių toksikologija

Pats atmosferos azotas yra pakankamai inertiškas, kad turėtų tiesioginį poveikį žmogaus organizmui ir žinduoliams. Tačiau esant aukštam kraujospūdžiui, tai sukelia narkozę, apsvaigimą ar uždusimą (dėl deguonies trūkumo); Kai slėgis greitai mažėja, azotas sukelia dekompresinę ligą.

Daugelis azoto junginių yra labai aktyvūs ir dažnai toksiški.

Kvitas

Laboratorijose jį galima gauti amonio nitrito skilimo reakcijos būdu:

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

Reakcija egzoterminė, išsiskiria 80 kcal (335 kJ), todėl jai vykstant indas turi būti aušinamas (nors amonio nitritas turi būti kaitinamas, kad prasidėtų reakcija).

Praktiškai ši reakcija atliekama į pašildytą sočiųjų amonio sulfato tirpalą lašinant įlašinant prisotintą natrio nitrito tirpalą, o mainų reakcijos metu susidaręs amonio nitritas akimirksniu suyra.

Šiuo atveju išsiskiriančios dujos yra užterštos amoniaku, azoto oksidu (I) ir deguonimi, iš kurių jos išvalomos paeiliui leidžiant per sieros rūgšties, geležies (II) sulfato tirpalus ir per karštą varį. Tada azotas išdžiovinamas.

Kitas laboratorinis azoto gamybos būdas yra kalio dichromato ir amonio sulfato mišinio kaitinimas (santykiu 2:1 pagal svorį). Reakcija vyksta pagal lygtis:

K 2 Cr 2 O 7 + (NH 4) 2 SO 4 = (NH 4) 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → (t) Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O

Gryniausias azotas gali būti gaunamas skaidant metalų azidus:

2NaN3 →(t) 2Na + 3N 2

Vadinamasis „oro“ arba „atmosferos“ azotas, tai yra azoto ir inertinių dujų mišinys, gaunamas reaguojant orui su karštu koksu:

O 2 + 4N 2 + 2C → 2CO + 4N 2

Taip gaminamos vadinamosios „generatoriaus“ arba „oro“ dujos – cheminės sintezės žaliavos ir kuras. Jei reikia, azotą nuo jo galima atskirti absorbuojant anglies monoksidą.

Molekulinis azotas gaminamas pramoniniu būdu, frakciniu būdu distiliuojant skystą orą. Šis metodas taip pat gali būti naudojamas „atmosferos azotui“ gauti. Taip pat plačiai naudojami azoto įrenginiai, kuriuose naudojami adsorbcijos ir membraninių dujų atskyrimo metodai.

Vienas iš laboratorinių metodų yra amoniako perdavimas per vario (II) oksidą ~700°C temperatūroje:

2NH3 + 3CuO → N2 + 3H2O + 3Cu

Amoniakas paimamas iš jo prisotinto tirpalo kaitinant. CuO kiekis yra 2 kartus didesnis nei apskaičiuotas. Prieš pat naudojimą azotas išvalomas iš deguonies ir amoniako, praleidžiant varį ir jo oksidą (II) (taip pat ~700°C), po to džiovinamas koncentruota sieros rūgštimi ir sausu šarmu. Procesas gana lėtas, bet vertas: gautos dujos labai švarios.

Savybės

Fizinės savybės

Optinės linijos azoto emisijos spektras

Normaliomis sąlygomis azotas yra bespalvės, bekvapės dujos, mažai tirpios vandenyje (2,3 ml/100g esant 0 °C, 0,8 ml/100g esant 80 °C).

Skystos būsenos (virimo temperatūra –195,8 °C) yra bespalvis, judrus skystis, kaip vanduo. Susilietus su oru, jis sugeria iš jo deguonį.

Esant -209,86 °C azotas virsta kieta sniego masės arba didelių sniego baltumo kristalų pavidalu. Susilietus su oru, jis sugeria iš jo deguonį ir ištirpsta, sudarydamas deguonies tirpalą azote.

Yra žinomos trys kietojo azoto kristalinės modifikacijos. 36,61–63,29 K diapazone yra β-N 2 fazė su šešiakampiu uždaru sandarikliu, erdvės grupė P6 3/mmc, gardelės parametrai a=3,93 Å ir c=6,50 Å. Esant žemesnei nei 36,61 K temperatūrai, α-N 2 fazė su kubine gardele yra stabili, turinti erdvės grupę Pa3 arba P2 1 3 ir periodą a = 5,660 Å. Esant didesniam nei 3500 atmosferų slėgiui ir žemesnei nei 83 K temperatūrai, susidaro šešiakampė γ-N 2 fazė.

Cheminės savybės, molekulinė struktūra

Laisvoje būsenoje azotas egzistuoja diatominių N 2 molekulių pavidalu, kurių elektroninė konfigūracija apibūdinama formule σ s ²σ s *2 π x, y 4 σ z ², kuri atitinka trigubą ryšį tarp azoto molekulių N ≡N (ryšio ilgis d N≡N = 0,1095 nm). Dėl to azoto molekulė yra itin stipri disociacijos reakcijai N 2 ↔ 2N specifinė formavimosi entalpija ΔH° 298 =945 kJ, reakcijos greičio konstanta K 298 =10 -120, tai yra, azoto molekulių disociacija normaliomis sąlygomis praktiškai nevyksta (pusiausvyra beveik visiškai pasislinkusi į kairę). Azoto molekulė yra nepolinė ir silpnai poliarizuota, sąveikos jėgos tarp molekulių labai silpnos, todėl normaliomis sąlygomis azotas yra dujinis.

Net 3000 °C temperatūroje N 2 šiluminės disociacijos laipsnis tesiekia 0,1 % ir tik apie 5000 °C temperatūroje pasiekia kelis procentus (esant normaliam slėgiui). Aukštuose atmosferos sluoksniuose vyksta fotocheminė N 2 molekulių disociacija. Laboratorinėmis sąlygomis atominį azotą galima gauti leidžiant dujinį N 2 esant stipriai iškrovai per aukšto dažnio elektros iškrovos lauką. Atominis azotas yra daug aktyvesnis nei molekulinis azotas: ypač esant normaliai temperatūrai, jis reaguoja su siera, fosforu, arsenu ir daugeliu metalų, pavyzdžiui, ko.

Dėl didelio azoto molekulės stiprumo daugelis jos junginių yra endoterminiai, jų susidarymo entalpija neigiama, o azoto junginiai termiškai nestabilūs ir gana lengvai suyra kaitinami. Štai kodėl azotas Žemėje dažniausiai yra laisvos būsenos.

Dėl didelio inertiškumo azotas normaliomis sąlygomis reaguoja tik su ličiu:

6Li + N 2 → 2Li 3 N,

Kaitinamas, jis reaguoja su kai kuriais kitais metalais ir nemetalais, taip pat sudarydamas nitridus:

3Mg + N2 → Mg3N2,

Vandenilio nitridas (amoniakas) turi didžiausią praktinę reikšmę:

Pramoninis atmosferos azoto fiksavimas

Azoto junginiai itin plačiai naudojami chemijoje, net neįmanoma išvardyti visų sričių, kuriose naudojamos azoto turinčios medžiagos: tai trąšų, sprogmenų, dažiklių, vaistų ir kt. Nors milžiniškus azoto kiekius galima gauti tiesiogine prasme „iš oro“, dėl aukščiau aprašytos azoto molekulės N 2 stiprumo, azoto turinčių junginių gavimo iš oro problema jau seniai liko neišspręsta; Dauguma azoto junginių buvo išgauti iš jo mineralų, pavyzdžiui, Čilės salietros. Tačiau šių mineralų atsargų sumažėjimas, taip pat augantis azoto junginių poreikis privertė paspartinti pramoninės atmosferos azoto fiksacijos darbus.

Labiausiai paplitęs amoniako atmosferos azoto fiksavimo būdas. Grįžtamoji amoniako sintezės reakcija:

3H2 + N2↔ 2NH3

egzoterminis (šiluminis efektas 92 kJ) ir sumažėjęs tūris, todėl norint perkelti pusiausvyrą į dešinę pagal Le Chatelier-Brown principą, būtinas mišinio aušinimas ir aukštas slėgis. Tačiau kinetikos požiūriu temperatūros mažinimas yra nepalankus, nes tai labai sumažina reakcijos greitį – jau esant 700 °C reakcijos greitis yra per mažas praktiniam naudojimui.

Tokiais atvejais naudojama katalizė, nes tinkamas katalizatorius leidžia padidinti reakcijos greitį nekeičiant pusiausvyros. Ieškant tinkamo katalizatoriaus buvo išbandyta apie dvidešimt tūkstančių skirtingų junginių. Remiantis savybių deriniu (katalizinis aktyvumas, atsparumas apsinuodijimui, maža kaina), plačiausiai naudojamas katalizatorius, pagamintas iš metalinės geležies su aliuminio ir kalio oksidų priemaišomis. Procesas vykdomas 400–600°C temperatūroje ir 10–1000 atmosferų slėgyje.

Reikėtų pažymėti, kad esant didesniam nei 2000 atmosferų slėgiui, amoniako sintezė iš vandenilio ir azoto mišinio vyksta dideliu greičiu ir be katalizatoriaus. Pavyzdžiui, esant 850 °C ir 4500 atmosferų, produkto išeiga yra 97%.

Yra dar vienas, mažiau paplitęs atmosferos azoto pramoninio surišimo būdas – cianamido metodas, pagrįstas kalcio karbido reakcija su azotu 1000 °C temperatūroje. Reakcija vyksta pagal lygtį:

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C.

Reakcija egzoterminė, jos šiluminis efektas 293 kJ.

Kasmet pramoniniu būdu iš Žemės atmosferos pašalinama apie 1·10 6 t azoto. Azoto gavimo procesas detaliai aprašytas čia GRASYS

Azoto junginiai

Azoto oksidacijos laipsniai junginiuose yra −3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5.

Azoto junginius –3 oksidacijos būsenoje atstovauja nitridai, iš kurių praktiškai svarbiausias yra amoniakas;
Azoto junginiai, esantys –2 oksidacijos būsenoje, yra mažiau būdingi ir juos reprezentuoja pernitridai, iš kurių svarbiausias yra vandenilio pernitridas N2H4 arba hidrazinas (yra ir itin nestabilus vandenilio pernitridas N2H2, diimidas);
Azoto junginiai oksidacijos būsenoje –1 NH2OH (hidroksilaminas) yra nestabili bazė, kartu su hidroksilammonio druskomis naudojama organinėje sintezėje;
Azoto junginiai oksidacijos būsenoje +1 azoto oksidas (I) N2O (azoto oksidas, juoko dujos);
Azoto junginiai oksidacijos būsenoje +2 azoto oksidas (II) NO (azoto monoksidas);
Azoto junginiai oksidacijos būsenoje +3 azoto oksidas (III) N2O3, azoto rūgštis, anijono dariniai NO2-, azoto trifluoridas NF3;
Azoto junginiai oksidacijos būsenoje +4 azoto oksidas (IV) NO2 (azoto dioksidas, rudos dujos);
Azoto junginiai oksidacijos būsenoje +5 - azoto oksidas (V) N2O5, azoto rūgštis ir jos druskos - nitratai ir kt.

Naudojimas ir taikymas

Žemai verdantis skystas azotas metalinėje stiklinėje.

Skystas azotas naudojamas kaip šaltnešis ir krioterapijai.

Azoto dujos pramonėje naudojamos dėl inertiškų savybių. Dujinis azotas yra atsparus ugniai ir sprogimui, apsaugo nuo oksidacijos ir puvimo. Naftos chemijoje azotas naudojamas rezervuarams ir vamzdynams išvalyti, vamzdynų veikimui slėgiu tikrinti, laukų gamybai didinti. Kasyboje azotas gali būti naudojamas kuriant sprogimui atsparią aplinką kasyklose ir plėsti uolienų sluoksnius. Elektronikos gamyboje azotas naudojamas vietoms, kuriose nėra oksiduojančio deguonies, išvalyti. Procese, kuris tradiciškai atliekamas naudojant orą, jei oksidacija arba skilimas yra neigiami veiksniai, azotas gali sėkmingai pakeisti orą.

Svarbi azoto panaudojimo sritis yra jo naudojimas tolesnei įvairių azoto turinčių junginių, tokių kaip amoniakas, azoto trąšos, sprogmenys, dažikliai ir kt., sintezei. Kokso gamyboje naudojamas didelis azoto kiekis („sausas“). kokso gesinimas“) iškraunant koksą iš kokso krosnių akumuliatorių, taip pat „presuojant“ kurą raketose iš cisternų į siurblius ar variklius.

Maisto pramonėje azotas registruojamas kaip maisto priedas E941, kaip dujinė pakavimo ir laikymo terpė, išpilstant aliejų ir negazuotus gėrimus naudojamas šaltnešis ir skystas azotas, kad būtų sukurtas perteklinis slėgis ir inertiška aplinka minkštuose induose.

Skystas azotas dažnai rodomas filmuose kaip medžiaga, galinti akimirksniu užšaldyti gana didelius objektus. Tai dažna klaida. Net gėlės užšaldymas reikalauja gana ilgo laiko. Taip yra iš dalies dėl labai mažos azoto šiluminės talpos. Dėl tos pačios priežasties labai sunku atšaldyti, tarkime, iki –196 °C ir suskaldyti juos vienu smūgiu.

Litras skysto azoto, išgaruojant ir kaitinant iki 20 °C, sudaro apie 700 litrų dujų. Dėl šios priežasties skystas azotas yra laikomas specialiuose atviro tipo vakuuminiu būdu izoliuotuose Dewar induose arba kriogeniniuose slėginiuose rezervuaruose. Gaisrų gesinimo skystuoju azotu principas pagrįstas tuo pačiu faktu. Išgaruodamas azotas išstumia degimui reikalingą deguonį, ugnis nutrūksta. Kadangi azotas, skirtingai nei vanduo, putos ar milteliai, tiesiog išgaruoja ir išnyksta, gesinimas azotu yra efektyviausias gaisro gesinimo mechanizmas vertybių išsaugojimo požiūriu.

Gyvų būtybių užšaldymas skystu azotu su galimybe vėliau atitirpti yra problemiškas. Problema yra nesugebėjimas užšaldyti (ir atšaldyti) būtybės pakankamai greitai, kad sušalimo nehomogeniškumas nepakenktų jo gyvybinėms funkcijoms. Stanislovas Lemas, fantazuodamas šia tema savo knygoje „Fiasko“, sugalvojo avarinio azoto užšaldymo sistemą, kurioje azoto žarna, išmušusi dantis, buvo įsmeigta į astronauto burną, o į vidų buvo tiekiama gausi azoto srovė.

Cilindro žymėjimas

Azoto balionai nudažyti juodai, turi būti su geltonu užrašu ir ruda juostele (standartai