ХимЛаб - сайт о химии

СhemistLab.ru

Главная | Химический справочник | Регистрация | Вход
Пятница
09.12.2016
14:30
Гостевая книга
Информация о сайте
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная » Статьи » А

Азот

АЗОТ (от греч. azoos - безжизненный, лат. Nitrogenium), N, химич. элемент V группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 7, ат. м. 14,0067; бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса.

Историческая справка. Соединения А.- селитра, азотная кислота, аммиак - были известны задолго до получения А. в свободном состоянии. В 1772 Д. Резерфорд, сжигая фосфор и др. вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после сгорания газ, названный им "удушливым воздухом", не поддерживает дыхания и горения. В 1787 А. Лавуазье установил, что "жизненный" и "удушливый" газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил назв. "А.". В 1784 Г. Кавендиш показал, что А. входит в состав селитры; отсюда и происходит лат. назв. А. (от позднелат. nitrum - селитра и греч. genna.6 - рождаю, произвожу), предложенное в 1790 Ж. А. Шапталем. К началу 19 в. были выяснены химич. инертность А. в свободном состоянии и исключит, роль его в соединениях с др. элементами в качестве связанного азота. С тех пор "связывание" А. воздуха стало одной из важнейших технич. проблем химии.

Распространённость в природе. А.- один из самых распространённых элементов на Земле, причём основная его масса (ок. 4*1015т) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный А. (в виде молекул N2) составляет 78,09% по объёму (или 75,6% по массе), не считая незначит. примесей его в виде аммиака и окислов. Среднее содержание А. в литосфере 1,9*10-3% по массе. Природные соединения А.- хлористый аммоний NH4C1 и различные нитраты (см. Селитры)- Крупные скопления селитры характерны для сухого пустынного климата (Чили, Средняя Азия). Долгое время селитры были главным поставщиком А. для пром-сти (сейчас осн. значение для связывания А. имеет пром. синтез аммиака из А. воздуха и водорода). Небольшие количества связанного А. находятся в кам. угле (1-2,5%) и нефти (0,02-1,5%), а также в водах рек, морей и океанов. А. накапливается в почвах (0,1%) и в живых организмах (0,3%).

Хотя назв. "А." означает "не поддерживающий жизни", на самом деле это - необходимый для жизнедеятельности элемент (см. Азот в организме). В белке животных и человека содержится 16- 17% А. В организмах плотоядных животных белок образуется за счёт потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые вещества, гл. обр. неорганические. Значит, количества А. поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам, способным переводить свободный А. воздуха в соединения А. (см. А зотфиксация ).

В природе осуществляется круговорот А. (см. Круговорот веществ), главную роль в к-ром играют микроорганизмы - нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др. Однако в результате извлечения из почвы растениями огромного количества связанного А. (особенно при интенсивном земледелии) почвы оказываются обеднёнными А. Дефицит А. характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит А. и в животноводстве ("белковое голодание"). На почвах, бедных доступным А., растения плохо развиваются. Азотные удобрения и белковая подкормка животных - важнейшее средство подъёма сел. х-ва. Хоз. деятельность человека нарушает круговорот А. Так, сжигание топлива обогащает атмосферу А., а заводы, производящие удобрения, связывают А. воздуха. Транспортировка удобрений и продуктов сел. х-ва перераспределяет А. на поверхности земли.

А.- четвёртый по распространённости элемент Солнечной системы (после водорода, гелия и кислорода) (см. Космoxимия).

Изотопы, атом, молекула. Природный А. состоит из двух стабильных изотопов: 14N (99,635% )и 15N (0,365% ). Изотоп 15применяют в химич. и биохимич. исследованиях в качестве меченого атома. Из искусственных радиоактивных изотопов А. наибольший период полураспада имеет 13N (T1/2 = 10,08 мин), остальные весьма ко-роткоживущие. В верхних слоях атмосферы, под действием нейтронов космич. излучения, 14N превращается в радиоактивный изотоп углерода 14С. Этот процесс используют и в ядерных реакциях для получения 14С (см. Углерод). Внешняя электронная оболочка атома А. состоит из 5 электронов (одной неподелённой пары и трёх неспаренных - конфигурация 2s23, см. Атом). Чаще всего А. в соединениях 3-ковалентен за счёт неспаренных электронов (как в аммиаке NНз). Наличие неподелённой пары электронов может приводить к образованию ещё одной ковалентной связи, и А. становится 4-ковалентным (как в ионе аммония NH4). Степени окисления А. меняются от +5 (в N2O5) до -3 (в NH3). В обычных условиях в свободном состоянии А. образует молекулу N2, где атомы N связаны тремя ковалентными связями. Молекула А. очень устойчива: энергия диссоциации её на атомы составляет 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/моль), поэтому даже при t ок. 3300°С степень диссоциации А. составляет лишь ок. 0,1%.

Физические и химические свойства. А. немного легче воздуха; плотность 1,2506 кг/м3 (при 0°С и 101325 н/м2 или 760 мм рш. ст.), tпл-209,86°С, tКИП-195,8°С. А. сжижается с трудом: его критич. темп-pa довольно низка (-147,1°С) а критич. давление высоко 3,39 Мн/м2 (34,6 кгс/см2); плотность жидкого А. 808 кг/м3. В воде А. менее растворим, чем кислород: при 0°С в 1 м3 Н2О растворяется 23,3 г А. Лучше, чем в воде, А. растворим в нек-рых углеводородах.

Только с такими активными металлами, как литий, кальций, магний, А. взаимодействует при нагревании до сравнительно невысоких темп-р. С большинством других элементов А. реагирует при высокой темп-ре и в присутствии катализаторов. Хорошо изучены соединения А. с кислородом N2O, NO, N2O3, NO2 и N2O5 (см. Азота окислы). Из них при непосредственном взаимодействии элементов (4000°С) образуется окись NO, к-рая при охлаждении легко окисляется далее до двуокиси NO2. В воздухе окислы А. образуются при атм. разрядах. Их можно получить также действием на смесь А. с кислородом ионизирующих излучений (см. Радиационная химия). При растворении в воде азотистого N2O3 и азотного N2O5 ангидридов соответственно получаются азотистая кислота HNO2 и азотная кислота HNO3, образующие соли - нитриты и нитраты. С водородом А. соединяется только при высокой темп-ре и в присутствии катализаторов, при этом образуется аммиак NH3 Кроме аммиака, известны и другие многочисленные соединения А. с водородом, напр, гидразин H2N-NH2, диимид HN=NH, азо-тистоводородная к-та HN3(H-N=NΞN), октазон N8H14 и др.; большинство соединений А. с водородом выделено только ъ виде органических производных. С галогенами А. непосредственно не взаимодействует, поэтому все галогениды А. получают только косвенным путём, напр, фтористый азот NF3 - при взаимодействии фтора с аммиаком. Как правило, галогениды А.- малостойкие соединения (за исключением NF3); более устойчивы оксигалогениды А.- NOF, NOCl, NOBr, NO2F и NO2Cl. С серой также не происходит непосредственного соединения А.; азотистая сера N4S4 получается в результате реакции жидкой серы с аммиаком. При взаимодействии раскалённого кокса с А. образуется циан (CN)2. Нагреванием А. с ацетиленом С2Н2 до 1500°С может быть получен цианистый водород HCN. Взаимодействие А. с металлами при высоких темп-рах приводит к образованию нитридов (напр., Mg3N2).

При действии на обычный А. электрич. разрядов [давление 130-270 н/м2 (1-2 мм рт. cm.)] или при разложении нитридов В, Ti, Mg и Са, а также при электрич. разрядах в воздухе может образоваться активный А., представляющий собой смесь молекул и атомов А., обладающих повышенным запасом энергии. В отличие от молекулярного, активный А. весьма энергично взаимодействует с кислородом, водородом, парами серы, фосфором и некоторыми металлами.

А. входит в состав очень многих важнейших органич. соединений (амины, аминокислоты, нитросоединения и др.).

Получение и применение. В лаборатории А. легко может быть получен при нагревании концентрированного раствора нитрита аммония: NH4NO2 = N2 + 2H2O. Технич. способ получения А. осн. на разделении предварительно сжижен-ного воздуха, к-рый затем подвергается разгонке (см. Газов разделения).

Осн. часть добываемого свободного А. используется для пром. производства аммиака, к-рый затем в значит, количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т. д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, пром. значение для связывания А. воздуха имеет разработанный в 1905 цианамидный метод, осн. на том, что при 1000°С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси извести и угля в электрич. печи) реагирует со свободным А.: СаС2 + N2 = CaCN2 + С. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN2+3H2O = CaCO3+2NH3.

Свободный А. применяют во многих отраслях пром-сти: как инертную среду при разнообразных химич. и металлур-гич. процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т. д. Жидкий А. находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют в стальных сосудах Дьюара, газообразный А. в сжатом виде - в баллонах. Широко применяют многие соединения А. Произ-во связанного А. стало усиленно развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.

Лит.: Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Химия и технология связанного азота, [М.- Л.], 1934; КХЭ, т. 1, М.,1961.

По материалам БСЭ.

Категория: А | Добавил: lascheggia (22.09.2015)
Просмотров: 170
Таблица Менделеева
Форма входа

Категории раздела
А [58]Б [51]
В [40]Г [48]
Д [40]Е [2]
Ж [11]З [24]
И [23]К [70]
Л [39]М [56]
Н [55]О [26]
П [66]Р [56]
С [97]Т [50]
У [14]Ф [32]
Х [19]Ц [59]
Ч [8]Ш [20]
Щ [7]Э [33]
Ю [1]Я [11]
Поиск
Типовые задачи

Типовые задачи и решения по общей и неорганической химии

Типовые задачи и решения по физико-химическим методам анализа

Типовые задачи и решения по электрохимии

Типовые задачи и решения по комплексным соединениям

Типовые задачи и решения по физической химии

Облако тегов
Посетители

Онлайн всего: 18
Гостей: 18
Пользователей: 0
Поделиться
lascheggia © 2012-2016
Бесплатный хостинг uCoz