Азотын тодорхойлолт гэж юу вэ. Азот ба хүчилтөрөгч ба тэдгээрийн харилцан үйлчлэл

Цахим тохиргоо 2с 2 2х 3 Химийн шинж чанар ковалент радиус 75 цаг Ионы радиус 13 (+5e) 171 (-3e) цаг Цахилгаан сөрөг чанар
(Паулингийн хэлснээр) 3,04 Электродын потенциал — Исэлдэлтийн төлөв 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -3 Энгийн бодисын термодинамик шинж чанарууд Нягт 0.808 (−195.8 °C) /см³ Молийн дулаан багтаамж 29.125 (хий N 2) J / ( моль) Дулаан дамжуулалтын 0.026 Вт /( ) Хайлах температур 63,29 Хайлах дулаан (N 2) 0.720 кЖ/моль Буцалж буй температур 77,4 Ууршилтын дулаан (N 2) 5.57 кЖ/моль Молийн хэмжээ 17.3 см³/моль Энгийн бодисын болор тор Торны бүтэц куб Торны параметрүүд 5,661 c/a харьцаа — Дебай температур үгүй

Н	7
14,00674
2с 2 2х 3
Азотын

Хоёр атомт N 2 молекул хэлбэрээр азот нь агаар мандлын ихэнх хэсгийг бүрдүүлдэг бөгөөд түүний агууламж 75.6% (массаар) буюу 78.084% (эзэлхүүнээр), өөрөөр хэлбэл 3.87 10 15 тонн орчим байдаг.

Ус мандалд ууссан азотын масс нь агаар мандлын азотыг усанд уусгаж, агаар мандалд нэгэн зэрэг ялгаруулах үйл явц нь ойролцоогоор 2 10 13 тонн бөгөөд үүнээс гадна 7 10 11 тонн азот агуулагддаг. нэгдлүүд хэлбэрээр гидросфер .

Биологийн үүрэг

Азот нь амьтан, ургамлын оршин тогтноход зайлшгүй шаардлагатай элемент бөгөөд энэ нь уураг (жингийн 16-18%), амин хүчил, нуклейн хүчил, нуклеопротейн, хлорофилл, гемоглобин зэрэгт ордог Амьд эсэд азотын атомын тоо ойролцоогоор 2%, массын хувиар - ойролцоогоор 2.5% (устөрөгч, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн дараа дөрөвдүгээр байр). Үүнтэй холбоотойгоор их хэмжээний холбоотой азот нь амьд организм, "үхсэн органик бодис" болон далай, далай тэнгисийн тархсан бодисоос олддог. Энэ хэмжээг ойролцоогоор 1.9 10 11 тонн гэж тооцоолж байна.Азот агуулсан органик бодисын задрал, задралын үйл явцын үр дүнд хүрээлэн буй орчны таатай хүчин зүйлийн нөлөөгөөр азот агуулсан ашигт малтмалын байгалийн ордууд, тухайлбал, “Чили нитрат” (натрийн бусад хольцтой нитрат), Норвеги, Энэтхэгийн хужир .

Байгаль дахь азотын эргэлт

Байгаль дахь азотын эргэлт

Байгаль дахь агаар мандлын азотын бэхжилт нь абиоген ба биоген гэсэн хоёр үндсэн чиглэлд явагддаг. Эхний арга нь азотын хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог. Азот нь химийн хувьд нэлээд идэвхгүй байдаг тул исэлдэхэд их хэмжээний энерги (өндөр температур) шаардлагатай байдаг. Эдгээр нөхцлүүд нь температур 25,000 ° C ба түүнээс дээш хүрэх үед аянгын цэнэгийн үед хүрдэг. Энэ тохиолдолд янз бүрийн азотын исэл үүсдэг. Хагас дамжуулагч эсвэл өргөн зурвасын диэлектрик (цөлийн элс) гадаргуу дээрх фотокаталитик урвалын үр дүнд абиотик бэхэлгээ үүсэх магадлал бас бий.

Гэсэн хэдий ч молекул азотын үндсэн хэсэг (ойролцоогоор 1.4·10 8 т/жил) биотик байдлаар тогтдог. Удаан хугацааны туршид зөвхөн молекулын бус азот нь молекулын азотыг холбож чаддаг гэж үздэг. олон тооныбичил биетний төрөл (дэлхийн гадаргуу дээр өргөн тархсан боловч): бактери Азотобактерболон Clostridium, буурцагт ургамлын зангилааны бактери Rhizobium, цианобактери Анабаена, Ностокболон бусад.Одоо ус, хөрсөн дэх бусад олон организмууд ийм чадвартай болох нь мэдэгдэж байна, тухайлбал, алдер болон бусад модны булцуунд байдаг актиномицетууд (нийт 160 зүйл). Тэд бүгд молекул азотыг аммонийн нэгдэл (NH 4+) болгон хувиргадаг. Энэ процесс нь ихээхэн хэмжээний эрчим хүч шаарддаг (1 г агаар мандлын азотыг засахын тулд буурцагт ургамлын зангилааны бактери 167.5 кЖ зарцуулдаг, өөрөөр хэлбэл 10 г глюкозыг исэлдүүлдэг). Тиймээс ургамал ба азотыг тогтоогч бактерийн симбиозын харилцан ашиг тус нь харагдаж байна - эхнийх нь "амьдрах газар" -аар хангаж, фотосинтезийн үр дүнд олж авсан "түлш" - глюкоз, сүүлийнх нь азотоор хангадаг. ургамалд шингэсэн хэлбэрээр шаардлагатай.

Биоген азотын бэхэлгээний явцад олж авсан аммиак ба аммонийн нэгдлүүд хэлбэрээр азот нь нитрат, нитрит болж хурдан исэлддэг (энэ процессыг нитрификац гэж нэрлэдэг). Сүүлд нь ургамлын эд эсээр холбогддоггүй (мөн цаашлаад өвсөн тэжээлтэн, махчин амьтдын хүнсний гинжин хэлхээний дагуу) хөрсөнд удаан хугацаагаар үлддэг. Ихэнх нитрат, нитритүүд нь маш сайн уусдаг тул усаар угааж, эцэст нь дэлхийн далайд ордог (энэ урсгалыг жилд 2.5-8·10 7 т гэж тооцдог).

Ургамал, амьтны эд эсэд орсон азот нь үхсэний дараа аммонификаци (аммиак ба аммонийн ионыг ялгаруулж азот агуулсан цогцолбор нэгдлүүдийн задрал) ба денитрификация, өөрөөр хэлбэл атомын азот, түүнчлэн түүний исэлд ордог. . Эдгээр процессууд нь бүхэлдээ аэробик ба агааргүй нөхцөлд бичил биетний үйл ажиллагаанаас шалтгаална.

Хүний үйл ажиллагаа байхгүй үед азотын нягтрал ба нитрификацийн үйл явц нь денитрифийн эсрэг урвалаар бараг бүрэн тэнцвэрждэг. Азотын нэг хэсэг нь галт уулын дэлбэрэлтээр мантиас агаар мандалд орж, нэг хэсэг нь хөрс, шаварлаг эрдэс бодист бат бэх тогтдог бөгөөд үүнээс гадна азот нь байнга урсаж байдаг. дээд давхаргуудгариг ​​хоорондын орон зайд агаар .

Азот ба түүний нэгдлүүдийн хор судлал

Агаар мандлын азот нь өөрөө хүний ​​бие болон хөхтөн амьтдад шууд нөлөө үзүүлэх хангалттай идэвхгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч цагт цусны даралт өндөр байхэнэ нь мэдээ алдуулалт, хордлого, амьсгал боогдох шалтгаан болдог (хүчилтөрөгчийн дутагдалтай); даралт огцом буурахад азот нь даралтыг бууруулах өвчин үүсгэдэг.

Азотын олон нэгдлүүд нь маш идэвхтэй бөгөөд ихэвчлэн хортой байдаг.

Баримт

Лабораторид үүнийг аммонийн нитритийн задралын урвалаар олж авч болно.

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

Урвал нь экзотермик бөгөөд 80 ккал (335 кЖ) ялгаруулдаг тул савыг хөргөх шаардлагатай (гэхдээ урвалыг эхлүүлэхийн тулд аммонийн нитрит шаардлагатай).

Практикт энэ урвалыг аммонийн сульфатын халсан ханасан уусмалд натрийн нитритийн ханасан уусмалыг дусал дуслаар хийж, солилцооны урвалын үр дүнд үүссэн аммонийн нитрит тэр даруй задардаг.

Энэ тохиолдолд ялгарсан хий нь аммиак, азотын исэл (I) ба хүчилтөрөгчөөр бохирдсон бөгөөд үүнээс хүхрийн хүчил, төмрийн (II) сульфатын уусмал, халуун зэсийн уусмалаар дараалан цэвэршдэг. Дараа нь азотыг хатаана.

Азотыг олж авах өөр нэг лабораторийн арга бол калийн бихромат ба аммонийн сульфатын хольцыг (2: 1 жингийн харьцаагаар) халаах явдал юм. Урвал нь тэгшитгэлийн дагуу явагдана.

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

Хамгийн цэвэр азотыг металл азидын задралаар олж авч болно.

2NaN 3 →(t) 2Na + 3N 2

"Агаар" буюу "агаар мандлын" азотыг, өөрөөр хэлбэл азотын сайн хийтэй холимогийг агаарыг халуун кокстой урвалд оруулснаар олж авдаг.

O 2 + 4N 2 + 2C → 2CO + 4N 2

Энэ тохиолдолд "генератор" буюу "агаар" гэж нэрлэгддэг хий - химийн синтез, түлшний түүхий эдийг олж авдаг. Шаардлагатай бол нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг шингээх замаар азотыг түүнээс салгаж болно.

Молекулын азотыг шингэн агаарыг хэсэгчлэн нэрэх замаар үйлдвэрлэдэг. Энэ аргыг мөн "агаар мандлын азот" авах боломжтой. Азотын ургамлуудыг мөн өргөнөөр ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь шингээх, мембранаар хий ялгах аргыг ашигладаг.

Лабораторийн аргуудын нэг нь аммиакийг зэс (II) исэлээр ~ 700 ° C температурт дамжуулах явдал юм.

2NH 3 + 3CuO → N 2 + 3H 2 O + 3Cu

Аммиакийг ханасан уусмалаас нь халааж авдаг. CuO-ийн хэмжээ нь тооцоолсон хэмжээнээс 2 дахин их байна. Хэрэглэхийн өмнөхөн азотыг хүчилтөрөгч, аммиакийн хольцоос зэс ба түүний исэл (II) (мөн ~700 ° C) дээгүүр дамжуулж, дараа нь төвлөрсөн хүхрийн хүчил, хуурай шүлтээр хатаана. Үйл явц нь нэлээд удаан боловч үнэ цэнэтэй: хий нь маш цэвэр юм.

Үл хөдлөх хөрөнгө

Физик шинж чанар

Азотын ялгаруулалтын оптик шугамын спектр

Хэвийн нөхцөлд азот нь өнгөгүй, үнэргүй, усанд бага зэрэг уусдаг хий (0°С-т 2.3 мл/100г, 80°С-д 0.8 мл/100г).

Шингэн төлөвт (буцалж буй температур -195.8 ° C) - өнгөгүй, хөдөлгөөнт, ус шиг шингэн. Агаартай харьцахдаа хүчилтөрөгчийг шингээдэг.

-209.86 хэмд азот нь цас шиг масс эсвэл том цасан цагаан талст хэлбэрээр хатуурдаг. Агаартай харьцахдаа хүчилтөрөгчийг шингээж, хайлах явцад азот дахь хүчилтөрөгчийн уусмал үүсгэдэг.

Хатуу азотын гурван талст өөрчлөлтийг мэддэг. 36.61 - 63.29 К-ийн мужид зургаан өнцөгт хаалттай савлагаатай, орон зайн бүлэгтэй β-N 2 фаз байдаг. P6 3 /ммк, торны параметрүүд a=3.93 Å ба c=6.50 Å. 36.61 К-ээс доош температурт куб тортой α-N 2 фаз нь тогтвортой, сансрын бүлэг Pa3 эсвэл P2 1 3, a=5.660 Å үетэй байна. 3500 гаруй атмосферийн даралт, 83 К-аас доош температурт зургаан өнцөгт фаз γ-N 2 үүсдэг.

Химийн шинж чанар, молекулын бүтэц

Чөлөөт төлөвт байгаа азот нь N 2 хоёр атомт молекул хэлбэрээр оршдог бөгөөд тэдгээрийн электрон хэлбэрийг σ s ²σ s *2 π x, y 4 σ z² томьёогоор тодорхойлдог бөгөөд энэ нь N азотын молекулуудын хоорондох гурвалсан холболттой тохирч байна. ≡N (холбооны урт d N≡N = 0.1095 нм). Үүний үр дүнд азотын молекул нь диссоциацийн урвалын хувьд маш хүчтэй байдаг N2 ↔ 2Nүүсэх өвөрмөц энтальпи ΔH° 298 = 945 кЖ, урвалын хурдны тогтмол K 298 = 10 -120, өөрөөр хэлбэл хэвийн нөхцөлд азотын молекулуудын диссоциаци бараг тохиолддоггүй (тэнцвэрт бараг бүрэн зүүн тийш шилжсэн). Азотын молекул нь туйлшралгүй, сул туйлширсан тул молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч маш сул байдаг. хэвийн нөхцөлазот нь хий хэлбэртэй.

3000 ° C-д ч гэсэн N 2-ийн дулааны диссоциацийн зэрэг нь зөвхөн 0.1% байдаг бөгөөд зөвхөн 5000 ° C-ийн температурт хэдэн хувьд хүрдэг (хэвийн даралттай). Агаар мандлын өндөр давхаргад N 2 молекулуудын фотохимийн диссоциаци үүсдэг. AT лабораторийн нөхцөлөндөр давтамжийн цахилгаан цэнэгийн талбараар хүчтэй ялгаралтаар хийн N 2-ыг дамжуулж атомын азотыг олж авах боломжтой. Атомын азот нь молекулын азотоос хамаагүй идэвхтэй байдаг: ялангуяа энгийн температурт хүхэр, фосфор, хүнцэл, олон тооны металлуудтай урвалд ордог.

Азотын молекулын хүч чадал өндөр тул түүний олон нэгдлүүд нь эндотермик, тэдгээрийн үүсэх энтальпи сөрөг, азотын нэгдлүүд нь дулааны хувьд тогтворгүй бөгөөд халах үед амархан задардаг. Тийм ч учраас дэлхий дээрх азот нь ихэвчлэн чөлөөт төлөвт байдаг.

Их хэмжээний идэвхгүй байдлын улмаас азот нь хэвийн нөхцөлд зөвхөн лититэй урвалд ордог.

6Li + N 2 → 2Li 3 N,

халах үед энэ нь бусад металл ба металл бус бодисуудтай урвалд орж, нитрид үүсгэдэг.

3Mg + N 2 → Mg 3 N 2,

Устөрөгчийн нитрид (аммиак) нь хамгийн чухал практик ач холбогдолтой:

Агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар тогтоох

Азотын нэгдлүүд нь химийн салбарт маш өргөн хэрэглэгддэг тул азот агуулсан бодис хэрэглэдэг бүх газрыг жагсаах боломжгүй юм: энэ бол бордооны үйлдвэр, тэсрэх бодис, будагч бодис, эм гэх мэт. Асар их хэмжээний азотыг "агаараас" гэдэг үгийн шууд утгаараа авах боломжтой боловч дээр дурдсан N 2 азотын молекулын хүч чадлын улмаас агаараас азот агуулсан нэгдлүүдийг олж авах асуудал удаан хугацаанд шийдэгдээгүй; азотын нэгдлүүдийн ихэнхийг Чилийн хужир зэрэг ашигт малтмалаас гаргаж авсан. Гэсэн хэдий ч эдгээр ашигт малтмалын нөөц буурч, азотын нэгдлүүдийн эрэлт нэмэгдэж байгаа нь агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар тогтоох ажлыг хурдасгах шаардлагатай болсон.

Агаар мандлын азотыг холбох хамгийн түгээмэл аммиакийн арга. Аммиакийн нийлэгжилтийн урвуу урвал:

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3

экзотермик (дулааны нөлөө 92 кЖ) бөгөөд эзэлхүүн нь буурахад хүргэдэг тул Ле Шателье-Брауны зарчмын дагуу тэнцвэрийг баруун тийш шилжүүлэхийн тулд хольц, өндөр даралтыг хөргөх шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч кинетикийн үүднээс авч үзвэл температурыг бууруулах нь тааламжгүй байдаг, учир нь энэ нь урвалын хурдыг ихээхэн бууруулдаг - аль хэдийн 700 ° C-т урвалын хурд нь хэтэрхий бага байна. практик хэрэглээ.

Ийм тохиолдолд катализаторыг ашигладаг, учир нь тохирох катализатор нь тэнцвэрийг өөрчлөхгүйгээр урвалын хурдыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Тохиромжтой катализатор хайхад хорин мянга орчим янз бүрийн нэгдлүүд. Шинж чанаруудын хослолын хувьд (катализаторын идэвхжил, хордлогод тэсвэртэй, хямд өртөгтэй) хөнгөн цагаан, калийн ислийн хольц бүхий металл төмрийн үндсэн дээр катализатор хамгийн их ашиглагддаг. Уг процессыг 400-600 ° C температурт, 10-1000 атмосферийн даралтаар гүйцэтгэдэг.

2000 атмосферээс дээш даралттай үед устөрөгч, азотын холимогоос аммиакийн нийлэгжилт өндөр хурдтай, катализаторгүйгээр явагддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Жишээлбэл, 850 ° C, 4500 атмосферт бүтээгдэхүүний гарц 97% байна.

Агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар холбох өөр нэг бага түгээмэл арга байдаг - цианамидын арга нь кальцийн карбидыг 1000 хэмд азоттой урвалд оруулахад үндэслэсэн. Урвал нь тэгшитгэлийн дагуу явагдана.

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C.

Урвал нь экзотермик, дулааны нөлөө нь 293 кЖ.

Жилд ойролцоогоор 1·10 6 тонн азотыг дэлхийн агаар мандлаас үйлдвэрийн аргаар авдаг. Азотыг олж авах үйл явцыг энд GRASYS дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно

Азотын нэгдлүүд

−3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5 нэгдлүүдийн азотын исэлдэлтийн төлөв.

−3 исэлдэлтийн төлөвт байгаа азотын нэгдлүүдийг нитридээр төлөөлдөг бөгөөд тэдгээрийн дотроос аммиак нь хамгийн чухал нь юм;
-2 исэлдэлтийн төлөвт байгаа азотын нэгдлүүд нь ердийн бус бөгөөд пернитридээр төлөөлдөг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь устөрөгчийн пернитрид N2H4 эсвэл гидразин юм (мөн маш тогтворгүй устөрөгчийн пернитрид N2H2, диимид байдаг);
Исэлдэлтийн төлөвт азотын нэгдлүүд -1 NH2OH (гидроксиламин) - органик нийлэгжилтэнд гидроксиламмонийн давстай хамт хэрэглэдэг тогтворгүй суурь;
Исэлдэлтийн төлөвт азотын нэгдлүүд +1 азотын исэл (I) N2O (азотын исэл, инээх хий);
Исэлдэлтийн төлөвт азотын нэгдлүүд +2 азотын исэл (II) NO (азотын дутуу исэл);
Исэлдэлтийн төлөвт азотын нэгдлүүд +3 азотын исэл (III) N2O3, азотын хүчил, анион NO2-, азотын трифторид NF3 деривативууд;
Исэлдэлтийн төлөвт азотын нэгдлүүд +4 азотын исэл (IV) NO2 (азотын давхар исэл, бор хий);
+5 исэлдэлтийн төлөвт азотын нэгдлүүд - азотын исэл (V) N2O5, азотын хүчил ба түүний давс - нитрат гэх мэт.

Хэрэглээ ба хэрэглээ

Металл шилэнд бага буцалж буй шингэн азот.

Шингэн азотыг хөргөгч болон крио эмчилгээнд хэрэглэдэг.

Азотын хийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээ нь түүний идэвхгүй шинж чанартай холбоотой юм. Хийн азот нь галд тэсвэртэй, тэсрэлтэнд тэсвэртэй, исэлдэлт, задралаас сэргийлдэг. Нефть химийн үйлдвэрт азотыг танк, дамжуулах хоолойг цэвэрлэх, даралтын дор дамжуулах хоолойн ажиллагааг шалгах, ордын үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг. Уул уурхайд азотыг уурхайд тэсрэлтээс хамгаалах орчин бүрдүүлэх, чулуулгийн давхаргыг хагалахад ашиглаж болно. Электроникийн үйлдвэрлэлд азотыг исэлдүүлэгч хүчилтөрөгч байхгүй газрыг цэвэрлэхэд ашигладаг. Хэрэв исэлдүүлэх эсвэл ялзрах нь уламжлалт агаарыг ашиглах явцад сөрөг хүчин зүйл бол азот нь агаарыг амжилттай орлуулж чадна.

Азотын хэрэглээний чухал талбар бол аммиак, азотын бордоо, тэсэрч дэлбэрэх бодис, будагч бодис гэх мэт азот агуулсан олон төрлийн нэгдлүүдийг цаашид нийлэгжүүлэхэд ашиглах явдал юм. Кокс үйлдвэрлэлд их хэмжээний азотыг ашигладаг ("хуурай кокс унтраах") ”) коксын батарейгаас кокс буулгах, түүнчлэн танкнаас насос эсвэл хөдөлгүүр рүү пуужин дахь түлшийг "шахах" үед.

AT Хүнсний үйлдвэразотыг хүнсний нэмэлт болгон бүртгэсэн E941, савлагаа, хадгалалтын хийн орчин болохын хувьд зөөлөн саванд хэт даралт, идэвхгүй уур амьсгалыг бий болгохын тулд тос, хийжүүлсэн бус ундааг савлахад хөргөгч, шингэн азотыг ашигладаг.

Шингэн азотыг ихэвчлэн хангалттай том объектуудыг хөлдөөх чадвартай бодис болгон кинонд үзүүлдэг. Энэ бол өргөн тархсан алдаа юм. Цэцгийг хөлдөөхөд хүртэл удаан хугацаа шаардагддаг. Энэ нь нэг талаар азотын маш бага дулаан багтаамжтай холбоотой юм. Үүнтэй ижил шалтгаанаар -196 хэм хүртэл түгжиж, нэг цохилтоор хагарах нь маш хэцүү байдаг.

Нэг литр шингэн азотыг ууршуулж, 20 хэм хүртэл халааж, ойролцоогоор 700 литр хий үүсгэдэг. Ийм учраас шингэн азотыг тусгай задгай вакуум тусгаарлагчтай Дьюар эсвэл криоген даралтат саванд хадгалдаг. Шингэн азотоор галыг унтраах зарчим нь ижил баримт дээр суурилдаг. Ууршиж, азот нь шатаахад шаардлагатай хүчилтөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлж, гал зогсдог. Азот нь ус, хөөс, нунтагаас ялгаатай нь зүгээр л ууршиж, алга болдог тул азотын гал унтраах нь үнэт зүйлийг хадгалах хамгийн үр дүнтэй гал унтраах механизм юм.

Амьд амьтдын шингэн азотыг хөлдөөж, дараа нь гэсгээх нь асуудалтай байдаг. Асуудал нь тухайн амьтныг хурдан хөлдөөх (мөн хөлдөөх) чадваргүйд оршдог бөгөөд хөлдөлтийн янз бүрийн байдал нь түүний амин чухал үйл ажиллагаанд нөлөөлдөггүй. Станислав Лем "Фиаско" номондоо энэ сэдвийг төсөөлж байхдаа азотын яаралтай хөлдөөх системийг зохион бүтээж, азот бүхий хоолой нь шүдээ цохиж, сансрын нисгэгчийн аманд наалдаж, азотын их хэмжээний урсгалыг нийлүүлсэн байна.

Цилиндрийн тэмдэглэгээ

Азотын цилиндрийг хараар будаж, шошготой байх ёстой шар өнгөба хүрэн судал (хэвийн

Азот бол үелэх систем дэх олон химийн элементүүдийн нэг боловч азот гэж юу вэ гэсэн асуулт байнга гарч ирдэг. Үүний шалтгаан нь маш тодорхой юм - энэ бодис нь шинжлэх ухаан, технологи, үйлдвэрлэлд идэвхтэй ашиглагдаж, олон ашигтай гэр бүл бий болгох үндэс суурь болдог. хөдөлмөрийн үйл ажиллагааматериал ба холболтууд.

Энэ элемент нь үечилсэн системийн 15-р бүлэгт багтдаг бөгөөд энэ нь дэлхий даяар түгээмэл байдаг бөгөөд дэлхийн агаар мандлын ихэнх хэсгийг, ялангуяа дээд давхаргыг бүрдүүлдэг.

Уг бодис нь бусад элементүүдтэй бараг харьцдаггүй идэвхгүй формацид хамаардаг. Элемент нь шаталтыг дэмждэггүй.

Бусад инертийн хийн нэгэн адил азот нь (Латинаар азот гэж нэрлэдэг) үнэргүй бөгөөд өнгөгүй гэдгээрээ ялгардаг. Түүнчлэн, энэ нь хортой биш бөгөөд амьд организмд аюултай биш юм. Агаарт их хэмжээний n2 агуулагддаг (энэ нь нийт агаарын эзэлхүүний 78 орчим хувийг эзэлдэг), мөн чулуулагт, чулуулаг, бүх төрлийн холболт.

Азотын молекул нь амьд организмын уургийн бүтцийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд нуклейн хүчил болон бусад зүйлээс олддог.

Азотын шинж чанар, физик шинж чанар

Дээр дурдсанчлан энэ бодис нь үнэр, амтгүй, идэвхгүй байдал, өөрөөр хэлбэл бусад химийн элементүүдтэй харьцах сул чадвараар тодорхойлогддог.

Агаарт маш их хэмжээний азот агуулагддагаас гадна бусад газраас олдсон: сансар дахь хийн мананцар, Далай ван гаригууд, түүнчлэн Тэнгэрийн ван, нарны аймгийн зарим гаригуудын хиймэл дагуулууд.

Элементийн физик шинж чанарыг мэдэх нь хаа сайгүй хэрэглэгддэг тул чухал юм. Тэд дараах байдлаар харагдаж байна.

1. Бодисын молекул жин 14 байна атомын нэгжүүдмасс (a.u.m). Ижил утга нь харьцангуй атомын масстай тэнцүү байна.
2. Дулааны багтаамж нь температураас хамаарна. Цельсийн 0 градусын температурт 1039 Ж / (кг * градус) тэнцүү байна. Хэрэв та хийг 100 атмосферийн даралт хүртэл шахвал энэ утга 1242 болж өснө.
3. Нягт нь 1.25 кг / м 3 байна.
4. Азотын хайлах цэг нь -210 хэм байна. Агаар мандалд элемент нь хийн төлөвт байдаг бөгөөд -196 градус хүртэл хөргөхөд ус шиг шингэн болж өтгөрдөг. Азот -195.8 хэмд буцалгана.
5. Бодисын исэлдэлтийн төлөв нь түүний байрлах нэгдлээс хамаардаг бөгөөд -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 гэсэн утгыг авч болно.

Өөр нэг чухал физик өмч- Азот нь агаарт хүрэхэд түүнд байгаа хүчилтөрөгчийг шингээж, улмаар хайлдаг.

Азот ба түүний нэгдлүүдийн химийн шинж чанар

N2 атомуудын хооронд гурвалсан холбоо байдаг бөгөөд бодисын молекулууд нь диссоциацийн процесст өндөр эсэргүүцлийг харуулдаг. Ердийн нөхцөлд элементийн молекулуудын хоорондын диссоциаци бараг тохиолддоггүй.

Бие даасан молекулуудын хооронд сул холбоо үйлчилдэг тул азот нь ихэвчлэн хийн төлөвт байдаг. Сонирхолтой нь, 3000 ° C хүртэл халсан ч дулааны диссоциаци бараг тохиолддоггүй.

Дэлхий дээрх азот нь ихэвчлэн чөлөөт хэлбэрээр байдаг, учир нь үүнтэй холбоотой аливаа нэгдлүүд нь температурын хүчин зүйлээс өмнө маш тогтворгүй байдаг.

N-ээс үүссэн атомын хий нь бусад элементүүдтэй харьцах илүү чадвартай бөгөөд метал, хүнцэл, хүхэр, фосфор гэх мэт бодисуудтай харьцахдаа урвалд ордог.

Байгаль дахь азотын эргэлт

Энэ бодис нь дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл бодисуудын нэг тул өөрийн гэсэн хөгжсөн эргэлттэй байдаг нь гайхах зүйл биш юм. Энэ нь ургамал, амьтны аль алиных нь нэг хэсэг бөгөөд газар, агаарт байдаг.

Биосфер дахь түүний эргэлтийн мөчлөг дараах байдалтай байна.

1. Нэгдүгээрт, бичил биетүүд задралын бүтээгдэхүүнээс азотыг шингээдэг бөгөөд түүний агууламж нь N2 молекулуудаар ханасан байдаг.
2. Аммиак ба аммонийн аль аль нь үүсдэг органик бодисын солилцоо явагддаг.
3. Бусад организмууд эдгээр бүтээгдэхүүнийг шингээж, нитрат болгон хувиргадаг.
4. Нитратууд нь ургамлын өсөлтөд оролцдог бөгөөд дараа нь амьтад дахин идэж, улмаар задралын бүтээгдэхүүнийг бий болгодог. Тиймээс хэлхээ хаалттай байна.

Азотын молекулуудын бүтэц нь энэ бодисыг зарим төрлийн бичил биетүүд, ялангуяа буурцагт ургамалтай холбоотой хамгийн сайн шингээдэг.

Тийм учраас маш их үр дүнтэй аргаХөрсний үржил шимийг сайжруулах нь азотыг идэвхтэй шингээж, улмаар хөрсийг баяжуулах буурцагт ургамал тарих явдал юм.

Мөн аянга цахилгаан нь энэ үйл явцад хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд аммиакийн зохиомол үйлдвэрлэл бас чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Азот авах

Азотын хэрэглээ

Устөрөгч, хүчилтөрөгч болон бусад нийтлэг бодисын нэгэн адил азот нь маш их үүрэг гүйцэтгэдэг чухал үүрэгбүх хүн төрөлхтний амьдралд.

Энэ нь үйл ажиллагааны олон салбарт идэвхтэй ашиглагддаг:

1. Аммиак нь үйлдвэрлэлийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог азотын хүчил, сод, бордоо Хөдөө аж ахуй. Мөн хөргөгчинд хөргөгч болон анагаах ухаанд хэрэглэдэг.
2. Хийн тусламжтайгаар олон гэрэлтүүлэг, хөргөх, хөлдөөх төхөөрөмж, жишээлбэл, вакуум суурилуулалтанд зориулсан азотын баригч.
3. Уг бодис нь тэсрэх бодис, будагч бодис, хуванцар болон синтетик материал, үүнгүйгээр пуужин, сансрын технологийн ажлыг төсөөлөхийн аргагүй юм. Мөн хиймэл даавуу үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
4. Газрын тос, байгалийн хийн салбарт азотыг даралтыг хадгалахад ашигладаг бөгөөд энэ нь илүү их ашигт малтмал олборлох боломжийг олгодог.
5. Металлургийн хувьд энэ материал нь хар ба өнгөт металлыг цэвэрлэхэд шаардлагатай байдаг.
6. Электроникийн хувьд хий өгсөнүйлдвэрлэсэн электроникийн элементүүд, хагас дамжуулагчийн исэлдэлтээс урьдчилан сэргийлэх зорилгоор ашигладаг.

Мөн энэ нь авч үзсэн бүрэлдэхүүн хэсгийн хэрэглээний бүх талбар биш юм.

Таны харж байгаагаар үелэх систем нь олон сонирхолтой элементүүдийг нуудаг бөгөөд азот нь тэдгээрийн нэг юм. Түүний хөлдөх цэг, цахим томъёо болон бусад асуудлуудыг вэб дээр өргөнөөр төлөөлдөг тул шаардлагатай бол тэдэнтэй танилцахад хэцүү биш юм.

N2 нь амьдралын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд амьгүй байгальМанай гараг болон бүхэл бүтэн сансар огторгуйн тухай, тиймээс хүн бүр энэ талаар илүү ихийг мэдэх үүрэгтэй.

Азотын шинж чанар

• Азотын- тавдугаар бүлгийн элемент, үндсэн дэд бүлэг, химийн элементүүдийн үечилсэн системийн хоёрдугаар үе Д.И. Менделеев, атомын дугаар 7. Тэмдэглэгээгээр тэмдэглэнэ Н(лат. Азот).

1 с 2 с 2 х

Азотынөнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Усанд хүчилтөрөгчөөс ч муу уусдаг.

Азотын атом нь +1 исэлдэлтийн төлөвтэй байж болно; +2; +3; +4 нь исэлдүүлэх, багасгах шинж чанарыг хоёуланг нь харуулж чадна.

НЭЭГДСЭН ТҮҮХ

1777 онд Генри Кавендиш дараах туршилтыг хийжээ: тэрээр халуун нүүрсээр агаарыг олон удаа дамжуулж, дараа нь шүлтээр боловсруулсны үр дүнд Кавендиш амьсгал боогдох (эсвэл мефит) агаар гэж нэрлэгддэг үлдэгдэлтэй болсон. Орчин үеийн химийн үүднээс авч үзвэл халуун нүүрстэй урвалд ороход агаар дахь хүчилтөрөгч хоорондоо холбогддог нь тодорхой байна. нүүрстөрөгчийн давхар исэл, дараа нь шүлттэй урвалд орсон. Хийн үлдсэн хэсэг нь ихэвчлэн азот байв. Тиймээс Кавендиш азотыг тусгаарласан боловч энэ нь шинэ энгийн бодис (химийн элемент) гэдгийг ойлгосонгүй. Тэр жилээ Кавендиш өөрийн туршлагыг Жозеф Пристлид тайлагнасан.

Тэр үед Пристли хэд хэдэн туршилт хийж, агаарын хүчилтөрөгчийг холбож, үүссэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг зайлуулж, өөрөөр хэлбэл азотыг хүлээн авсан боловч тухайн үед давамгайлж байсан флогистонын онолыг дэмжигч байсан тул тэрээр бүрэн дүүрэн байсан. олж авсан үр дүнг буруу тайлбарласан (түүний бодлоор процесс нь эсрэгээрээ байсан - хийн хольцоос хүчилтөрөгчийг зайлуулсангүй, харин эсрэгээр шаталтын үр дүнд агаар нь флогистоноор ханасан; тэр үлдсэн агаарыг (азот) гэж нэрлэдэг. ) флогистоноор ханасан, өөрөөр хэлбэл флогистик). Пристли хэдийгээр азотыг ялгаж чадсан ч нээлтийнхээ мөн чанарыг ойлгоогүй тул азотыг нээсэн гэж тооцогдохгүй байгаа нь ойлгомжтой.

Үүний зэрэгцээ ижил үр дүнтэй ижил төстэй туршилтуудыг Карл Шееле хийсэн.

1772 онд азотыг энгийн бодис гэж Даниел Рутерфорд тодорхойлсон бөгөөд тэрээр азотын үндсэн шинж чанарыг (шүлттэй урвалд ордоггүй, шаталтыг дэмждэггүй, амьсгалахад тохиромжгүй) зааж өгсөн магистрын ажлаа нийтлэв. Азотыг нээсэн хүн бол Даниел Рутерфорд юм.

Хожим нь азотыг Генри Кавендиш судалжээ (сонирхолтой баримт бол тэр ялгадас ашиглан азотыг хүчилтөрөгчтэй холбож чадсан явдал юм. цахилгаан гүйдэл, мөн үлдсэн хэсэгт азотын ислийг шингээсний дараа тэрээр бага хэмжээний хийг хүлээн авсан, туйлын идэвхгүй байсан ч азотын нэгэн адил тэрээр шинэ химийн элементүүд - идэвхгүй хий тусгаарласан гэдгээ ойлгохгүй байв). Гэсэн хэдий ч Рутерфорд мөн флогистонын онолыг дэмжигч байсан тул түүний онцолсон зүйлийг ойлгохгүй байв. Тиймээс азотыг нээгчийг тодорхой тодорхойлох боломжгүй юм.

АЗОТЫН ҮЙЛДВЭРЛЭЛ

Лабораторид үүнийг аммонийн нитритийн задралын урвалаар олж авч болно.

NH4NO2 → N2 + 2H2O

Урвал нь экзотермик бөгөөд 80 ккал (335 кЖ) ялгаруулдаг тул савыг хөргөх шаардлагатай (гэхдээ урвалыг эхлүүлэхийн тулд аммонийн нитрит шаардлагатай).

Практикт энэ урвалыг аммонийн сульфатын халсан ханасан уусмалд натрийн нитритийн ханасан уусмалыг дусал дуслаар хийж, солилцооны урвалын үр дүнд үүссэн аммонийн нитрит тэр даруй задардаг.

Энэ тохиолдолд ялгарсан хий нь аммиак, азотын исэл, хүчилтөрөгчөөр бохирдсон тул хүхрийн хүчил, төмрийн (II) сульфатын уусмал, халуун зэсийн уусмалаар дараалан цэвэршүүлдэг. Дараа нь азотыг хатаана.

• Азотыг олж авах өөр нэг лабораторийн арга бол калийн бихромат ба аммонийн сульфатын хольцыг (2: 1 жингийн харьцаагаар) халаах явдал юм. Урвал нь тэгшитгэлийн дагуу явагдана.

K2Cr2O7 + (NH4)2SO4 = (NH4)2Cr2O7 + K2SO4

(NH4)2Cr2O7 →(t) Cr2O3 + N2 + 4H2O

• Хамгийн цэвэр азотыг металл азидын задралаар олж авч болно.

2NaN3 →(t) 2Na + 3N2

• "Агаар" буюу "агаар мандлын" азотыг, өөрөөр хэлбэл азотын сайн хийтэй холимогийг агаарыг халуун кокстой урвалд оруулснаар олж авдаг.

O2+ 4N2 + 2C → 2CO + 4N2

Энэ тохиолдолд "генератор" буюу "агаар" гэж нэрлэгддэг хий - химийн синтез, түлшний түүхий эдийг олж авдаг. Шаардлагатай бол нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг шингээх замаар азотыг түүнээс салгаж болно.

• Молекулын азотыг шингэн агаарыг хэсэгчлэн нэрэх замаар үйлдвэрлэдэг. Энэ аргыг мөн "агаар мандлын азот" авах боломжтой. Азотын ургамлуудыг мөн өргөнөөр ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь шингээх, мембранаар хий ялгах аргыг ашигладаг.

• Лабораторийн аргуудын нэг нь аммиакийг зэс (II) исэлээр ~ 700 ° C температурт дамжуулах явдал юм.

2NH3 + 3CuO → N2 + 3H2O + 3Cu

Аммиакийг ханасан уусмалаас нь халааж авдаг. CuO-ийн хэмжээ нь тооцоолсон хэмжээнээс 2 дахин их байна. Хэрэглэхийн өмнөхөн азотыг хүчилтөрөгч, аммиакийн хольцоос зэс, түүний исэл (II) дээгүүр дамжуулж, дараа нь баяжуулсан хүхрийн хүчил, хуурай шүлтээр хатаана. Үйл явц нь нэлээд удаан боловч үнэ цэнэтэй: хий нь маш цэвэр юм.

АЗОТЫН ШИНЖ

ХИМИЙН ШИНЖ

• Азотын молекулын хүч чадал өндөр тул түүний олон нэгдлүүд нь эндотермик, тэдгээрийн үүсэх энтальпи сөрөг, азотын нэгдлүүд нь дулааны хувьд тогтворгүй бөгөөд халах үед амархан задардаг. Тийм ч учраас дэлхий дээрх азот нь ихэвчлэн чөлөөт төлөвт байдаг.

• Их хэмжээний идэвхгүй байдлын улмаас азот нь хэвийн нөхцөлд зөвхөн лититэй урвалд ордог.

• халах үед энэ нь бусад металл ба металл бус бодисуудтай урвалд орж, нитрид үүсгэдэг.

6Li + N2 → 2Li3N,

3Mg + N2 → Mg3N2,

2B + N2 →2BN,

Агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар тогтоох

Азотын нэгдлүүд нь химийн салбарт маш өргөн хэрэглэгддэг тул азот агуулсан бодис хэрэглэдэг бүх газрыг жагсаах боломжгүй юм: энэ бол бордоо, тэсрэх бодис, будагч бодис, эм гэх мэт үйлдвэр юм. Асар их хэмжээний азотыг "агаараас" гэдэг үгийн шууд утгаараа авах боломжтой боловч дээр дурдсан N2 азотын молекулын хүч чадлын улмаас агаараас азот агуулсан нэгдлүүдийг олж авах асуудал удаан хугацаанд шийдэгдээгүй; азотын нэгдлүүдийн ихэнхийг Чилийн хужир зэрэг ашигт малтмалаас гаргаж авсан. Гэсэн хэдий ч эдгээр ашигт малтмалын нөөц буурч, азотын нэгдлүүдийн эрэлт нэмэгдэж байгаа нь агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар тогтоох ажлыг хурдасгах шаардлагатай болсон.

• Агаар мандлын азотыг холбох хамгийн түгээмэл аммиакийн арга. Аммиакийн нийлэгжилтийн урвуу урвал:

3H2 + N2 ↔ 2NH3

экзотермик (дулааны нөлөө 92 кЖ) бөгөөд эзэлхүүн нь буурахад хүргэдэг тул Ле Шателье-Брауны зарчмын дагуу тэнцвэрийг баруун тийш шилжүүлэхийн тулд хольц, өндөр даралтыг хөргөх шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч кинетикийн үүднээс авч үзвэл температурыг бууруулах нь тааламжгүй байдаг, учир нь энэ нь урвалын хурдыг ихээхэн бууруулдаг - 700 ° C-д ч гэсэн практикт хэрэглэхэд урвалын хурд хэт бага байдаг.

Ийм тохиолдолд катализаторыг ашигладаг, учир нь тохирох катализатор нь тэнцвэрийг өөрчлөхгүйгээр урвалын хурдыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Тохиромжтой катализатор хайхад хорин мянга орчим өөр нэгдлүүдийг туршиж үзсэн. Шинж чанаруудын хослолын хувьд (катализаторын идэвхжил, хордлогод тэсвэртэй, хямд өртөгтэй) хөнгөн цагаан, калийн ислийн хольц бүхий металл төмрийн үндсэн дээр катализатор хамгийн их ашиглагддаг. Уг процессыг 400-600 ° C температурт, 10-1000 атмосферийн даралтаар гүйцэтгэдэг.

2000 атмосферээс дээш даралттай үед устөрөгч, азотын холимогоос аммиакийн нийлэгжилт өндөр хурдтай, катализаторгүйгээр явагддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Жишээлбэл, 850 ° C, 4500 атмосферт бүтээгдэхүүний гарц 97% байна.

• Агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар холбох өөр нэг бага түгээмэл арга байдаг - цианамидын арга нь кальцийн карбидыг 1000 хэмд азоттой урвалд оруулахад үндэслэсэн. Урвал нь тэгшитгэлийн дагуу явагдана.

CaC2 + N2 → CaCN2 + C.

Урвал нь экзотермик, дулааны нөлөө нь 293 кЖ.

Жилд ойролцоогоор 1 × 106 тонн азотыг дэлхийн агаар мандлаас үйлдвэрлэлийн аргаар авдаг.

• Азотын исэл ба хүчилтөрөгчийн харилцан үйлчлэл:

2NO + O2 2NO2

Физик шинж чанарууд

БАЙГАЛЬ ДАХЬ АЗОТ

БАЙГАЛИЙН АЗОТЫН МӨЧЛӨГ

Байгаль дахь агаар мандлын азотын бэхжилт нь абиоген ба биоген гэсэн хоёр үндсэн чиглэлд явагддаг. Эхний арга нь азотын хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог. Азот нь химийн хувьд нэлээд идэвхгүй байдаг тул исэлдэхэд их хэмжээний энерги (өндөр температур) шаардлагатай байдаг. Эдгээр нөхцлүүд нь температур 25,000 ° C ба түүнээс дээш хүрэх үед аянгын цэнэгийн үед хүрдэг. Энэ тохиолдолд янз бүрийн азотын исэл үүсдэг. Хагас дамжуулагч эсвэл өргөн зурвасын диэлектрик (цөлийн элс) гадаргуу дээрх фотокаталитик урвалын үр дүнд абиотик бэхэлгээ үүсэх магадлал бас бий.

Азотобактерболон Clostridium Rhizobium, цианобактери Анабаена, Носток

Гэсэн хэдий ч молекул азотын үндсэн хэсэг (ойролцоогоор 1.4 × 108 тн/жил) биотик байдлаар тогтдог. Удаан хугацааны туршид зөвхөн цөөн тооны бичил биетүүд (дэлхийн гадаргуу дээр өргөн тархсан боловч) молекул азотыг холбож чаддаг гэж үздэг байсан: бактери. Азотобактерболон Clostridium, буурцагт ургамлын зангилааны бактери Rhizobium, цианобактери Анабаена, Ностокболон бусад.Одоо ус, хөрсөн дэх бусад олон организмууд ийм чадвартай болох нь мэдэгдэж байна, тухайлбал, алдер болон бусад модны булцуунд байдаг актиномицетууд (нийт 160 зүйл). Тэд бүгд молекул азотыг аммонийн нэгдэл (NH4+) болгон хувиргадаг. Энэ процесс нь ихээхэн хэмжээний эрчим хүч шаарддаг (1 г агаар мандлын азотыг засахын тулд буурцагт ургамлын зангилааны бактери 167.5 кЖ зарцуулдаг, өөрөөр хэлбэл 10 г глюкозыг исэлдүүлдэг). Тиймээс ургамал ба азотыг тогтоогч бактерийн симбиозын харилцан ашиг тус нь харагдаж байна - эхнийх нь "амьдрах газар" -аар хангаж, фотосинтезийн үр дүнд олж авсан "түлш" - глюкоз, сүүлийнх нь азотоор хангадаг. ургамалд шингэсэн хэлбэрээр шаардлагатай.

Ургамал, амьтны эд эсэд орсон азот нь үхсэний дараа аммонификаци (аммиак ба аммонийн ионыг ялгаруулж азот агуулсан цогцолбор нэгдлүүдийн задрал) ба денитрификация, өөрөөр хэлбэл атомын азот, түүнчлэн түүний исэлд ордог. . Эдгээр процессууд нь бүхэлдээ аэробик ба агааргүй нөхцөлд бичил биетний үйл ажиллагаанаас шалтгаална.

Хүний үйл ажиллагаа байхгүй үед азотын нягтрал ба нитрификацийн үйл явц нь денитрифийн эсрэг урвалаар бараг бүрэн тэнцвэрждэг. Азотын нэг хэсэг нь галт уулын дэлбэрэлтээр мантиас агаар мандалд орж, нэг хэсэг нь хөрс, шаварлаг эрдэс бодист бат бэх тогтдог бөгөөд үүнээс гадна азот нь агаар мандлын дээд давхаргаас гариг ​​хоорондын орон зайд байнга урсаж байдаг.

БИОЛОГИЙН ҮҮРЭГ

Азот нь амьтан, ургамлын оршин тогтноход зайлшгүй шаардлагатай элемент бөгөөд энэ нь уураг (жингийн 16-18%), амин хүчил, нуклейн хүчил, нуклеопротейн, хлорофилл, гемоглобин зэрэгт ордог Амьд эсэд азотын атомын тоо ойролцоогоор 2%, массын хувиар - ойролцоогоор 2.5% (устөрөгч, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн дараа дөрөвдүгээр байр). Үүнтэй холбоотойгоор их хэмжээний холбоотой азот нь амьд организм, "үхсэн органик бодис" болон далай, далай тэнгисийн тархсан бодисоос олддог. Энэ хэмжээг ойролцоогоор 1.9х1011 тонн гэж тооцож байна.Азот агуулсан органик бодисын задрал, задралын үйл явцын үр дүнд хүрээлэн буй орчны таатай хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр азот агуулсан ашигт малтмалын байгалийн ордууд, тухайлбал, "Чили нитрат" (натри) бусад нэгдлүүдийн хольцтой нитрат), Норвеги, Энэтхэгийн хужир.

ТАРХАЛТ

Дэлхийгээс гадна азот нь хийн мананцар, нарны агаар мандал, Тэнгэрийн ван, Далай ван, од хоорондын орон зай гэх мэтээр олддог. Азот нь нарны аймгийн дөрөв дэх хамгийн түгээмэл элемент юм (устөрөгч, гели, хүчилтөрөгчийн дараа).

Хоёр атомт N2 молекул хэлбэрээр азот нь агаар мандлын ихэнх хэсгийг бүрдүүлдэг бөгөөд түүний агууламж 75.6% (массаар) эсвэл 78.084% (эзэлхүүнээр), өөрөөр хэлбэл 3.87 × 1015 тонн байдаг.

Азотын агууламж дэлхийн царцдас, өөр өөр зохиогчдын үзэж байгаагаар (0.7-1.5) × 1015 тн (түүнээс гадна ялзмагт - ойролцоогоор 6 × 1010 т), дэлхийн мантид - 1.3 × 1016 т. Энэ массын харьцаа нь азотын гол эх үүсвэр гэдгийг харуулж байна. дээд хэсэгманти, тэндээс галт уулын дэлбэрэлтээр дэлхийн бусад бүрхүүлд ордог.

Агаар мандлын азотыг усанд уусгаж, агаар мандалд нэгэн зэрэг ялгаруулах үйл явц нь 2х1013 тонн, үүнээс гадна усан мандалд 7х1011 тонн азот агуулагдаж байгааг харгалзан гидросферт ууссан азотын масс. нэгдлүүд хэлбэрээр гидросфер .

Азот ба түүний нэгдлүүдийн хор судлал

Агаар мандлын азот нь өөрөө хүний ​​бие болон хөхтөн амьтдад шууд нөлөө үзүүлэх хангалттай идэвхгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч өндөр даралттай үед энэ нь мэдээ алдуулалт, хордлого, амьсгал боогдох (хүчилтөрөгчийн дутагдалтай) үүсгэдэг; даралт огцом буурахад азот нь даралтыг бууруулах өвчин үүсгэдэг.

Азотын олон нэгдлүүд нь маш идэвхтэй бөгөөд ихэвчлэн хортой байдаг.

АЗОТЫН ХЭРЭГЛЭЭ

Металл аяганд бага буцалгах шингэн азот.

Шингэн азотыг хөргөгч болон крио эмчилгээнд хэрэглэдэг.

Азотын хийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээ нь түүний идэвхгүй шинж чанартай холбоотой юм. Хийн азот нь галд тэсвэртэй, тэсрэлтэнд тэсвэртэй, исэлдэлт, задралаас сэргийлдэг. Нефть химийн үйлдвэрт азотыг танк, дамжуулах хоолойг цэвэрлэх, даралтын дор дамжуулах хоолойн ажиллагааг шалгах, ордын үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг. Уул уурхайд азотыг уурхайд тэсрэлтээс хамгаалах орчин бүрдүүлэх, чулуулгийн давхаргыг хагалахад ашиглаж болно.

Электроникийн үйлдвэрлэлд азотыг исэлдүүлэгч хүчилтөрөгч байхгүй газрыг цэвэрлэхэд ашигладаг. Хэрэв исэлдүүлэх эсвэл ялзрах нь уламжлалт агаарыг ашиглах явцад сөрөг хүчин зүйл бол азот нь агаарыг амжилттай орлуулж чадна.

Азотын хэрэглээний чухал талбар бол аммиак, азотын бордоо, тэсэрч дэлбэрэх бодис, будагч бодис гэх мэт азот агуулсан олон төрлийн нэгдлүүдийг цаашид нийлэгжүүлэхэд ашиглах явдал юм. Кокс үйлдвэрлэлд их хэмжээний азотыг ашигладаг ("хуурай кокс унтраах") ”) коксын батарейгаас кокс буулгах, түүнчлэн танкнаас насос эсвэл хөдөлгүүр рүү пуужин дахь түлшийг "шахах" үед.

Хүнсний үйлдвэрт азотыг хүнсний нэмэлт болгон бүртгэдэг. E941Зөөлөн саванд хэт даралт, идэвхгүй уур амьсгалыг бий болгохын тулд тос, карбонатлаг бус ундааг савлахад хөргөгч, шингэн азотыг савлах, хадгалах хийн орчин болгон ашигладаг.

Нэг литр шингэн азотыг ууршуулж, 20 хэм хүртэл халааж, ойролцоогоор 700 литр хий үүсгэдэг. Ийм учраас шингэн азотыг тусгай задгай вакуум тусгаарлагчтай Дьюар эсвэл криоген даралтат саванд хадгалдаг. Шингэн азотоор галыг унтраах зарчим нь ижил баримт дээр суурилдаг. Ууршиж, азот нь шатаахад шаардлагатай хүчилтөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлж, гал зогсдог. Азот нь ус, хөөс, нунтагаас ялгаатай нь зүгээр л ууршиж, алга болдог тул азотын гал унтраах нь үнэт зүйлийг хадгалах хамгийн үр дүнтэй гал унтраах механизм юм.

Азотын- үечилсэн системийн V А бүлгийн 2-р үеийн элемент, серийн дугаар 7. Атомын электрон томьёо нь [ 2 He] 2s 2 2p 3, исэлдэлтийн шинж чанар нь 0, -3, +3 ба +5, бага давтамжтай +2 ба +4 гэх мэт. N v төлөв нь харьцангуй тогтвортой гэж үздэг.

Азотын исэлдэлтийн төлөвийн хуваарь:
+5 - N 2 O 5, NO 3, NaNO 3, AgNO 3

3 - N 2 O 3 , NO 2 , HNO 2 , NaNO 2 , NF 3

3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N.

Азот нь өндөр цахилгаан сөрөг нөлөөтэй (3.07), F ба O-ийн дараа гуравдугаарт ордог. Энэ нь ердийн металл бус (хүчил) шинж чанарыг харуулдаг бөгөөд янз бүрийн хүчилтөрөгч агуулсан хүчил, давс, хоёртын нэгдлүүд, түүнчлэн аммонийн катион NH 4 ба түүний давс.

Байгальд - арван долоо дахьхимийн элбэг элементээр (металл бус 9-рт). Бүх организмын амин чухал элемент.

Н 2

Энгийн бодис. Энэ нь маш тогтвортой N≡N ˚σππ холбоо бүхий туйл биш молекулуудаас бүрдэх ба энэ нь ердийн нөхцөлд элементийн химийн идэвхгүй байдлыг тайлбарладаг.

Өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий бөгөөд өнгөгүй шингэн болж өтгөрдөг (O2-ээс ялгаатай).

Агаарын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь эзэлхүүний 78.09%, массын хувьд 75.52 байна. Азот нь хүчилтөрөгчөөс өмнө шингэн агаараас буцалгана. Усанд бага зэрэг уусдаг (20 ˚C-т 15.4 мл / 1 л H 2 O), азотын уусах чадвар нь хүчилтөрөгчөөс бага байдаг.

Өрөөний температурт N 2 нь фтор, маш бага хэмжээгээр хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог.

N 2 + 3F 2 \u003d 2NF 3, N 2 + O 2 ↔ 2NO

Аммиак олж авах урвуу урвал нь 200˚C температурт, 350 атм хүртэл даралттай, үргэлж катализатор (Fe, F 2 O 3, FeO, Pt-ийн лабораторид) байх үед явагддаг.

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 кЖ

Le Chatelier зарчмын дагуу даралт ихсэх, температур буурах үед аммиакийн гарц нэмэгдэх ёстой. Гэсэн хэдий ч урвалын хурд нь бага температурмаш бага тул процессыг 450-500 ˚C температурт явуулж, аммиакийн гарц 15% -д хүрдэг. Урвалд ороогүй N 2 ба H 2 нь реактор руу буцаж, улмаар урвалын цар хүрээг нэмэгдүүлдэг.

Азот нь хүчил ба шүлтийн хувьд химийн идэвхгүй, шаталтыг дэмждэггүй.

Баримт in аж үйлдвэр– шингэн агаарыг хэсэгчлэн нэрэх буюу хүчилтөрөгчийг агаараас зайлуулах химийн хувьджишээлбэл, халах үед 2C (кокс) + O 2 \u003d 2CO урвалын дагуу. Эдгээр тохиолдолд азотыг олж авдаг бөгөөд энэ нь мөн хольц агуулдаг үнэт хийнүүд(гол төлөв аргон).

Лабораторид бага хэмжээний химийн цэвэр азотыг дунд зэргийн халаалттай шилжих урвалаар олж авч болно.

N -3 H 4 N 3 O 2 (T) \u003d N 2 0 + 2H 2 O (60-70)

NH 4 Cl(p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100˚C)

Энэ нь аммиакийн нийлэгжилтэнд ашиглагддаг. Азотын хүчил болон бусад азот агуулсан бүтээгдэхүүнийг химийн болон металлургийн процесс, шатамхай бодисыг хадгалах идэвхгүй орчин болгон.

НХ 3

Хоёртын нэгдэл, азотын исэлдэлтийн төлөв - 3. Хурц үнэртэй өнгөгүй хий. Молекул нь бүрэн бус тетраэдрийн бүтэцтэй [: N(H) 3 ] (sp 3 эрлийз). sp 3 эрлийз тойрог замын донор хос электроны NH 3 молекулд азот байгаа нь шалтгаан болдог. онцлог урвалустөрөгчийн катион нэмж катион үүсгэнэ аммони NH4. Энэ нь өрөөний температурт эерэг даралтын дор шингэрдэг. Шингэн төлөвт устөрөгчийн бондоор холбогддог. Дулааны хувьд тогтворгүй. Усанд сайн уусгана (20˚С-т 700 л/1 л-ээс их H 2 O); ханасан уусмал дахь эзлэх хувь жингийн 34%, эзэлхүүний 99%, рН= 11.8.

Маш идэвхтэй, нэмэлт урвалд өртөмтгий. Хүчилтөрөгчөөр шатаж, хүчилтэй урвалд ордог. Бууруулах (N -3-ийн улмаас) болон исэлдүүлэх (H +1-ийн улмаас) шинж чанарыг харуулдаг. Зөвхөн кальцийн ислээр хатаана.

Чанарын урвалууд -хийн HCl-тэй харьцах үед цагаан "утаа" үүсэх, Hg 2 (NO3) 2 уусмалаар чийгшүүлсэн цаас харлах.

HNO 3 ба аммонийн давсны нийлэгжилтийн завсрын бүтээгдэхүүн. Сод үйлдвэрлэхэд ашигладаг азотын бордоо, будагч бодис, тэсрэх бодис; шингэн аммиак нь хөргөлтийн бодис юм. Хортой.
Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:

2NH 3 (г) ↔ N 2 + 3H 2
NH 3 (g) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH -
NH 3 (г) + HCl (г) ↔ NH 4 Cl (г) цагаан "утаа"
4NH 3 + 3O 2 (агаар) = 2N 2 + 6 H 2 O (шаталт)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO+ 6 H 2 O (800˚C, кат. Pt/Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500˚C)
2 NH 3 + 3Mg \u003d Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (г) + CO 2 (г) + H 2 O \u003d NH 4 HCO 3 (өрөөний температур, даралт)
Баримт. AT лабораториуд- содын шохойгоор халаахад аммонийн давснаас аммиакийг нүүлгэн шилжүүлэх: Ca (OH) 2 + 2NH 4 Cl \u003d CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
Эсвэл аммиакийн усан уусмалыг буцалгаж, дараа нь хий хатаана.
Аж үйлдвэртаммиакийг азотоос устөрөгчтэй хамт гаргаж авдаг. Үйлдвэрээс шингэрүүлсэн хэлбэрээр эсвэл техникийн нэрийн дор төвлөрсөн усан уусмал хэлбэрээр үйлдвэрлэсэн. аммиакийн ус.

Аммиакийн гидратНХ 3 * Х 2 О. Молекул хоорондын холбоо. Цагаан, болор торонд - сул устөрөгчийн холбоогоор холбогдсон NH 3 ба H 2 O молекулууд. Энэ нь сул суурь болох аммиакийн усан уусмалд байдаг (диссоциацийн бүтээгдэхүүн нь NH 4 катион ба OH анион юм). Аммонийн катион нь ердийн тетраэдр бүтэцтэй (sp 3 эрлийз). Дулааны хувьд тогтворгүй, уусмалыг буцалгахад бүрэн задардаг. Хүчтэй хүчлээр саармагжуулдаг. Энэ нь концентрацитай уусмалд (N -3-ийн улмаас) багасгах шинж чанарыг харуулдаг. Энэ нь ионы солилцоо, цогцолбор үүсэх урвалд ордог.

Чанарын урвал- хийн HCl-тэй харьцах үед цагаан "утаа" үүсэх. үүсгэхэд ашигладаг бага зэрэг шүлтлэг орчинуусмалд, амфотерийн гидроксидын хур тунадасны үед.
1 М аммиакийн уусмал нь голчлон NH 3 * H 2 O гидрат, зөвхөн 0.4% NH 4 OH ион (гидрат диссоциацийн улмаас) агуулдаг; Иймээс ионы "аммонийн гидроксид NH 4 OH" нь уусмалд бараг байдаггүй, хатуу гидратад ийм нэгдэл байдаггүй.
Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:
NH 3 H 2 O (конц.) = NH 3 + H 2 O (NaOH-тай буцалгах)
NH 3 H 2 O + HCl (ялгаа) = NH 4 Cl + H 2 O
3(NH 3 H 2 O) (conc.) + CrCl 3 = Cr(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8(NH 3 H 2 O) (конц.) + 3Br 2(p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2(NH 3 H 2 O) (conc.) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4(NH 3 H 2 O) (конк.) + Ag 2 O = 2OH + 3H 2 O
4(NH 3 H 2 O) (конк.) + Cu(OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6(NH 3 H 2 O) (конк.) + NiCl 2 = Cl 2 + 6H 2 O
Аммиакийн шингэрүүлсэн уусмалыг (3-10%) ихэвчлэн нэрлэдэг аммиак (нэрийг алхимичид зохион бүтээсэн), төвлөрсөн уусмал (18.5 - 25%) нь аммиакийн уусмал (үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэсэн) юм.

азотын исэл

азотын дутуу исэлҮГҮЙ

Давс үүсгэдэггүй исэл. өнгөгүй хий. Радикал нь ковалент σπ-бонд (N꞊O) агуулдаг ба хатуу төлөвт димер N 2 O 2 co. N-N холболт. Дулааны хувьд маш тогтвортой. Агаар мандлын хүчилтөрөгчд мэдрэмтгий (бор өнгөтэй). Усанд бага зэрэг уусдаг, түүнтэй урвалд ордоггүй. Хүчил ба шүлттэй харьцуулахад химийн идэвхгүй. Халах үед энэ нь метал ба металл бус бодисуудтай урвалд ордог. NO ба NO 2 ("азотын хий") -ийн өндөр реактив хольц. Азотын хүчлийн нийлэгжилтийн завсрын бүтээгдэхүүн.
Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:
2NO + O 2 (жишээ нь) = 2NO 2 (20˚C)
2NO + C (графит) \u003d N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P(улаан) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150-200˚C)
2NO + 4Cu \u003d N 2 + 2 Cu 2 O (500-600˚C)
NO ба NO 2-ийн холимогт үзүүлэх урвал:
NO + NO 2 + H 2 O \u003d 2HNO 2 (p)
NO + NO 2 + 2KOH(razb.) \u003d 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + Na 2 CO 3 \u003d 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450-500˚C)
Баримт in аж үйлдвэр: катализатор дээр аммиакийг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэх, д лабораториуд- шингэрүүлсэн азотын хүчлийн бууруулагчтай харилцан үйлчлэл:
8HNO 3 + 6Hg \u003d 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 ҮГҮЙ+ 4 H 2 O
эсвэл нитратыг бууруулах:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI \u003d 2 ҮГҮЙ + I 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4

азотын давхар исэлҮГҮЙ 2

Хүчиллэг исэл нь нөхцөлт байдлаар HNO 2 ба HNO 3 гэсэн хоёр хүчилтэй тохирдог (N 4-ийн хүчил байхгүй). Хүрэн хий, өрөөний температурт мономер NO 2, хүйтэнд шингэн өнгөгүй димер N 2 O 4 (дианитроген тетроксид). Ус, шүлттэй бүрэн урвалд ордог. Маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис, металлыг идэмхий. Энэ нь азотын хүчил ба усгүй нитратыг нийлэгжүүлэх, пуужингийн түлшний исэлдүүлэгч, хүхрээс тос цэвэрлэгч, исэлдэлтийн катализатор болгон ашигладаг. органик нэгдлүүд. Хортой.
Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэл:
2NO 2 ↔ 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O \u003d 2HNO 3 + N 2 O 3 (син.) (хүйтэн үед)
3 NO 2 + H 2 O \u003d 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH (ялгаа) \u003d NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH \u003d KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (муур. Pt, Ni)
NO 2 + 2HI(p) = NO + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50-60˚C)
NO 2 + K = KNO 2
6NO 2 + Bi(NO 3) 3 + 3NO (70- 110˚C)
Баримт бичиг: in аж үйлдвэр - NO-ийн агаар мандлын хүчилтөрөгчтэй исэлдэлт, in лабораториуд- төвлөрсөн азотын хүчлийн бууруулагч бодистой харилцан үйлчлэл:
6HNO 3 (конк., уулс) + S \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (conc.,hort.) + P (улаан) \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (конк., уулс) + SO 2 \u003d H 2 SO 4 + 2 NO 2

динитрогений исэлН 2 О

Тааламжтай үнэртэй өнгөгүй хий ("инээх хий"), N꞊N꞊О, азотын исэлдэлтийн төлөв байдал +1, усанд муу уусдаг. Бал чулуу, магнийн шаталтыг дэмжинэ:

2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450˚C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
Аммонийн нитратын дулааны задралаар олж авсан:
NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2 H 2 O (195-245˚C)
анагаах ухаанд мэдээ алдуулагч болгон ашигладаг.

азотын гурвалсан исэлН 2 О 3

Бага температурт энэ нь цэнхэр шингэн, ON꞊NO 2, азотын албан ёсны исэлдэлтийн төлөв нь +3 байна. 20 ˚С-т энэ нь өнгөгүй NO ба бор NO 2 (азотын хий, үйлдвэрийн утаа - "үнэгний сүүл") холимог болж 90% задардаг. N 2 O 3 - хүчиллэг исэл, хүйтэнд усаар HNO 2 үүсгэдэг, халах үед өөр өөр урвалд ордог.
3N 2 O 3 + H 2 O \u003d 2HNO 3 + 4NO
Шүлттэй бол HNO 2 давс, жишээ нь NaNO 2 өгдөг.
NO-ийн O 2 (4NO + 3O 2 \u003d 2N 2 O 3) эсвэл NO 2 (NO 2 + NO \u003d N 2 O 3) -тай харилцан үйлчлэлцэх замаар олж авдаг.
хүчтэй хөргөлттэй. Байгаль орчинд аюултай "азотын хий" нь агаар мандлын озоны давхаргыг устгах катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг.

динитроген пентоксид Н 2 О 5

Өнгөгүй, хатуу, O 2 N - O - NO 2, азотын исэлдэлтийн төлөв +5. Өрөөний температурт 10 цагийн дотор NO 2 ба O 2 болж задардаг. Ус ба шүлттэй хүчиллэг исэл хэлбэрээр урвалд орно:
N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3
N 2 O 5 + 2NaOH \u003d 2NaNO 3 + H 2
Утаатай азотын хүчлийг усгүйжүүлэх замаар олж авсан:
2HNO 3 + P 2 O 5 \u003d N 2 O 5 + 2HPO 3
эсвэл -78˚C температурт NO 2-ыг озоноор исэлдүүлэх:
2NO 2 + O 3 \u003d N 2 O 5 + O 2

Нитрит ба нитратууд

Калийн нитритҮГҮЙ 2 . Цагаан, гигроскопик. Задрахгүйгээр хайлдаг. Хуурай агаарт тогтвортой. Усанд маш сайн уусцгаая (өнгөгүй уусмал үүсгэх), энэ нь анион дээр гидролиз болдог. Хүчиллэг орчинд ердийн исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодис нь шүлтлэг орчинд маш удаан урвалд ордог. Ион солилцооны урвалд ордог. Чанарын урвалууд NO 2 ион дээр - MnO 4-ийн нил ягаан уусмалын өнгө өөрчлөгдөх, I ионыг нэмэхэд хар тунадас үүсэх.Энэ нь гэрэл зургийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох амин хүчил, иодидын аналитик урвалж болгон будагч бодис үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. урвалжууд.
Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэл:
2KNO 2 (t) + 2HNO 3 (конц.) \u003d NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (дил.) + O 2 (жишээ нь) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (ягаан) \u003d 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- \u003d 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (ханасан) + NH 4 + (ханасан) \u003d N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (BC) = 2NO + I 2 (хар) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (разб.) + Ag + \u003d AgNO 2 (цайвар шар) ↓
Баримт inаж үйлдвэр- үйл явц дахь калийн нитратыг нөхөн сэргээх:
KNO 3 + Pb = KNO 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (конц.) + Pb (хөвөн) + H 2 O = KNO 2+ Pb(OH) 2 ↓
3 KNO 3 + CaO + SO 2 \u003d 2 KNO 2+ CaSO 4 (300 ˚C)

Х итрат кали KNO 3
техникийн нэр кали,эсвэл Энэтхэгдавс , хужир.Цагаан, задралгүй хайлж, цааш халах үед задардаг. Агаарт тэсвэртэй. Усанд маш сайн уусдаг (өндөр эндо-үр нөлөө, = -36 кЖ), гидролиз байхгүй. Ууссан үед хүчтэй исэлдүүлэгч бодис (атомын хүчилтөрөгч ялгардагтай холбоотой). Уусмалд зөвхөн атомын устөрөгчөөр (хүчиллэг орчинд KNO 2, шүлтлэг орчинд NH 3 хүртэл) буурдаг. Шилэн үйлдвэрлэлд хадгалах бодис болгон ашигладаг хүнсний бүтээгдэхүүн, пиротехникийн хольц, эрдэс бордооны бүрэлдэхүүн хэсэг.

2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 (400-500 ˚C)

KNO 3 + 2H 0 (Zn, шингэрүүлсэн HCl) = KNO 2 + H 2 O

KNO 3 + 8H 0 (Al, конц. KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)

KNO 3 + NH 4 Cl \u003d N 2 O + 2H 2 O + KCl (230-300 ˚C)

2 KNO 3 + 3C (бал чулуу) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S (шаталт)

KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)

KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)

Баримт: аж үйлдвэрт
4KOH (хэвтээ) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O

болон лабораторид:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Тогтмол системийн 15-р бүлгийн металл бус элемент - азот, 2 атом нь нэгдэж молекул үүсгэдэг, өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий бөгөөд дэлхийн агаар мандлын ихэнх хэсгийг бүрдүүлдэг. бүх амьдрал.

Нээлтийн түүх

Азотын хий 4/5 орчим байна дэлхийн агаар мандал. Энэ нь эрт агаарын судалгааны явцад тусгаарлагдсан байв. 1772 онд Шведийн химич Карл-Вильгельм Шееле анх удаа азот гэж юу болохыг харуулсан. Түүний бодлоор агаар нь хоёр хийн холимог бөгөөд нэгийг нь шаталтыг дэмждэг тул "галт агаар", нөгөөг нь "цэвэр агаар" гэж нэрлэжээ, учир нь эхнийх нь хэрэглэсний дараа үлдсэн. Эдгээр нь хүчилтөрөгч ба азот байв. Ойролцоогоор тэр үед Шотландын ургамал судлаач Даниел Рутерфорд, мөн Их Британийн химич Хенри Кавендиш, Их Британийн шашны зүтгэлтэн, эрдэмтэн Жозеф Пристли нар хүчилтөрөгчийн нээлтийг Шейлтэй хуваалцсанаар азотыг тусгаарлаж байжээ. Цаашдын судалгаагаар шинэ хий нь хужир буюу калийн нитратын (KNO 3) нэг хэсэг болохыг харуулсан бөгөөд үүний дагуу 1790 онд Францын химич Чаптал үүнийг азот ("нитр үүсгэгч") гэж нэрлэжээ. 18-р зуунд алдартай байсан флогистонын онолыг няцаасан шаталтанд хүчилтөрөгчийн үүргийн талаархи тайлбарыг Лавуазьегийн химийн элементүүд. шаталтын талаархи буруу ойлголт. Энэхүү химийн элемент нь амьдралыг дэмжих чадваргүй (Грекээр ζωή) Лавуазье хийн азот гэж нэрлэхэд хүргэсэн.

Үүсэлт ба тархалт

Азот гэж юу вэ? Химийн элементийн тархалтын хувьд зургаадугаарт ордог. Дэлхийн агаар мандлын жингийн 75.51%, эзэлхүүний 78.09% нь энэ элементээс бүрдэх бөгөөд үйлдвэрлэлийн гол эх үүсвэр юм. Агаар мандалд мөн бага хэмжээний аммиак, аммонийн давс, мөн аадар борооны үед үүссэн азотын исэл, түүнчлэн хөдөлгүүрт агуулагддаг. дотоод шаталт. Чөлөөт азот нь олон солир, галт уулын болон уурхайн хий, зарим рашаан, нар, од, мананцарт байдаг.

Азот нь кали, натрийн нитратын ашигт малтмалын ордуудад ч агуулагддаг боловч хүний ​​хэрэгцээг хангахад хангалтгүй юм. Энэ элементээр баялаг өөр нэг материал бол сарьсан багваахай олон байдаг агуйд эсвэл шувуудын байнга очдог хуурай газар байдаг гуано юм. Азот нь мөн бороо, хөрсөнд аммиак, аммонийн давс хэлбэрээр олддог далайн усаммонийн ион (NH 4 +), нитрит (NO 2 -) ба нитрат (NO 3 -) хэлбэрээр. Дунджаар энэ нь бүх амьд организмд байдаг уураг гэх мэт нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүдийн 16 орчим хувийг бүрдүүлдэг. Дэлхийн царцдас дахь байгалийн агууламж нь 1000 тутамд 0.3 хэсэг. Сансарт тархалт нь цахиурын атом тутамд 3-7 атом байдаг.

Азотын хамгийн том үйлдвэрлэгчид (аммиак хэлбэрээр). XXI эхэн үезуунд Энэтхэг, Орос, АНУ, Тринидад ба Тобаго, Украин байв.

Арилжааны үйлдвэрлэл, хэрэглээ

Аж үйлдвэрийн азотын үйлдвэрлэл нь шингэрүүлсэн агаарын фракц нэрэлт дээр суурилдаг. Түүний буцалгах цэг нь -195.8 ° C бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчөөс 13 ° C-аар бага бөгөөд ингэснээр ялгардаг. Агаар дахь нүүрстөрөгч эсвэл нүүрсустөрөгчийг шатааж, үүссэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усыг үлдэгдэл азотоос ялгах замаар азотыг их хэмжээгээр гаргаж болно. Бага хэмжээгээр цэвэр азотыг барийн азид Ba(N 3) 2-ыг халаах замаар гаргаж авдаг. Лабораторийн урвалд аммонийн нитрит (NH 4 NO 2) уусмалыг халаах, аммиакийг бромын усан уусмалаар исэлдүүлэх эсвэл халаах зэрэг орно.

• NH 4 + + NO 2 - →N 2 + 2H 2 O.
• 8NH 3 + 3Br 2 →N 2 + 6NH 4 + + 6Br -.
• 2NH 3 + 3CuO → N 2 + 3H 2 O + 3Cu.

Элементийн азотыг хүчилтөрөгч, чийгийг оруулахгүй байхыг шаарддаг урвалд идэвхгүй уур амьсгал болгон ашиглаж болно. Хэрэглээ болон шингэн азотыг олдог. Устөрөгч, метан, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, фтор, хүчилтөрөгч нь азотын буцалгах цэгт хатуу талст төлөвт ордоггүй цорын ганц бодис юм.

AT химийн үйлдвэрЭнэ химийн бодисыг исэлдүүлэх, эсвэл бүтээгдэхүүний бусад муудахаас сэргийлэх, идэвхгүй реактив хийн шингэрүүлэгч, дулаан, химийн бодисыг зайлуулах, гал түймэр, дэлбэрэлтээс хамгаалах зорилгоор ашигладаг. Хүнсний үйлдвэрт азотын хий нь хоол хүнс муудахаас сэргийлж, шингэн азотыг хөлдөөж хатаах, хөргөх системд ашигладаг. Цахилгааны салбарт хий нь исэлдэлтээс сэргийлж, бусад химийн урвал, кабелийн бүрээсийг дарж, моторыг хамгаална. Металлургийн хувьд азотыг исэлдүүлэх, карбюризаци, нүүрсгүйжүүлэхээс сэргийлэхийн тулд гагнах, гагнах ажилд ашигладаг. Идэвхгүй хийн хувьд энэ нь хөөс резин, хуванцар, эластомер үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг, аэрозолийн лаазанд түлшний үүрэг гүйцэтгэдэг, мөн тийрэлтэт онгоцонд шингэн түлшийг дардаг. Анагаах ухаанд шингэн азотоор хурдан хөлдөөх нь цусыг хадгалахад ашиглагддаг. Ясны чөмөг, эд, бактери, эр бэлгийн эс. Энэ нь криогенийн судалгаанд ч хэрэглэгдэхээ олжээ.

Холболтууд

Азотын ихэнх хэсгийг химийн нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Элементийн атомуудын хоорондох гурвалсан холбоо нь маш хүчтэй (моль тутамд 226 ккал, молекул устөрөгчөөс хоёр дахин их) тул азотын молекул бусад нэгдлүүд рүү бараг ордоггүй.

Үндсэн аж үйлдвэрийн аргаЭлемент бэхэлгээ гэдэг нь Германы хамаарлыг бууруулах зорилгоор дэлхийн 1-р дайны үед боловсруулсан аммиакийн нийлэгжилтэнд зориулсан Хабер-Бошийн процесс бөгөөд түүний элементүүдээс шууд NH 3 буюу хурц цочромтгой үнэртэй өнгөгүй хий нийлэгждэг.

Аммиакийн ихэнх хэсэг нь азотын хүчил (HNO 3), нитратууд - азотын хүчлийн давс, эфир, сод үнс(Na 2 CO 3), гидразин (N 2 H 4) нь пуужингийн түлш болон үйлдвэрлэлийн олон процесст ашиглагддаг өнгөгүй шингэн юм.

Азотын хүчил нь энэ химийн элементийн өөр нэг гол арилжааны нэгдэл юм. Бордоо, будагч бодис үйлдвэрлэхэд ашигладаг өнгөгүй, идэмхий шингэн. эмболон тэсрэх бодис. Аммонийн нитрат (NH 4 NO 3) - аммиак ба азотын хүчлийн давс нь азотын бордооны хамгийн түгээмэл бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

азот + хүчилтөрөгч

Хүчилтөрөгчтэй хамт азот нь валент нь +1, исэл (NO) (+2), давхар исэл (NO 2) (+4) зэрэг азотын исэл (N 2 O) зэрэг олон исэл үүсгэдэг. Олон тооны азотын исэл нь маш тогтворгүй байдаг; тэдгээр нь агаар мандлын бохирдлын гол эх үүсвэр юм. Инээх хий гэж нэрлэгддэг азотын ислийг заримдаа мэдээ алдуулагч болгон ашигладаг. Амьсгалах үед энэ нь бага зэргийн гистери үүсгэдэг. Азотын исэл нь хүчилтөрөгчтэй хурдан урвалд орж, химийн процесс, пуужингийн түлшний дунд болон хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох бор давхар ислийг үүсгэдэг.

Мөн металлыг азоттой хослуулан үүссэн зарим нитридыг ашигладаг өндөр температур. Бор, титан, циркони, тантал нитрид нь тусгай хэрэглээтэй байдаг. Жишээлбэл, борын нитридын (BN) нэг талст хэлбэр нь хатуулагаараа алмазаас дутахгүй, сайн исэлддэггүй тул өндөр температурт зүлгүүр болгон ашигладаг.

Органик бус цианидууд нь CN - бүлгийг агуулдаг. Устөрөгчийн цианид буюу HCN нь ууршуулах, хүдэр баяжуулах болон бусад үйлдвэрлэлийн процесст ашиглагддаг маш дэгдэмхий, маш хортой хий юм. Цианоген (CN) 2 нь химийн завсрын бодис болон утах зориулалтаар ашиглагддаг.

Азидууд нь азотын гурван атомын бүлэг -N 3 агуулсан нэгдлүүд юм. Тэдний ихэнх нь тогтворгүй, цочролд маш мэдрэмтгий байдаг. Тэдгээрийн заримыг, тухайлбал хар тугалга азид Pb(N 3) 2 нь тэслэгч болон праймеруудад ашиглагддаг. Галоген шиг азидууд нь бусад бодисуудтай амархан харилцан үйлчилж, олон нэгдэл үүсгэдэг.

Азот нь хэдэн мянган органик нэгдлүүдийн нэг хэсэг юм. Тэдгээрийн ихэнх нь аммиак, устөрөгчийн цианид, цианид, азот эсвэл азотын хүчлийн деривативууд юм. Аминууд, амин хүчил, амидууд нь аммиакаас гаралтай эсвэл аммиактай нягт холбоотой байдаг. Нитроглицерин ба нитроцеллюлоз нь азотын хүчлийн эфир юм. Нитритүүдийг азотын хүчлээс (HNO 2) гаргаж авдаг. Пурин ба алкалоид нь азот нь нэг буюу хэд хэдэн нүүрстөрөгчийн атомыг орлуулдаг гетероцикл нэгдлүүд юм.

Шинж чанар ба урвал

Азот гэж юу вэ? Энэ нь өнгөгүй, үнэргүй хий бөгөөд -195.8°С-т өтгөрдөг, өнгөгүй, зуурамтгай чанар багатай шингэн болж хувирдаг. Элемент нь N 2 молекул хэлбэрээр оршдог бөгөөд үүнийг N::: N: хэлбэрээр илэрхийлдэг бөгөөд нэг моль тутамд 226 ккал-ийн холбох энерги нь нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн дараа (моль тутамд 256 ккал) хоёрдугаарт ордог. Энэ шалтгааны улмаас молекул азотын идэвхжүүлэх энерги маш өндөр байдаг тул хэвийн нөхцөлд элемент нь харьцангуй идэвхгүй байдаг. Нэмж дурдахад маш тогтвортой азотын молекул нь азот агуулсан олон нэгдлүүдийн термодинамик тогтворгүй байдалд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд тэдгээрийн холбоо нь нэлээд хүчтэй боловч молекул азотын холбооноос доогуур байдаг.

Харьцангуй саяхан бөгөөд гэнэтийн байдлаар азотын молекулууд нийлмэл нэгдлүүдэд лиганд болж үйлчлэх чадварыг олж илрүүлсэн. Рутений цогцолборын зарим уусмалууд нь агаар мандлын азотыг шингээж чаддаг болохыг ажигласнаар илүү энгийн бөгөөд Хамгийн зөв замэнэ элементийг засах.

Идэвхтэй азотыг хий дамжуулах замаар олж авч болно бага даралтөндөр хүчдэлээр дамжуулан цахилгаан цэнэггүйдэл. Бүтээгдэхүүн нь шаргал өнгөтэй бөгөөд атомын устөрөгч, хүхэр, фосфор, янз бүрийн металлуудтай молекулын бүтээгдэхүүнээс хамаагүй хурдан урвалд ордог бөгөөд NO-ийг N 2 ба O 2 болгон задлах чадвартай.

Азот гэж юу болох талаар илүү тодорхой ойлголтыг 1s 2 2s 2 2p 3 хэлбэртэй электрон бүтцээс олж авах боломжтой. Гаднах бүрхүүлийн таван электрон нь цэнэгийг сул харуулдаг бөгөөд үүний үр дүнд ковалент радиусын зайд үр дүнтэй цөмийн цэнэг мэдрэгддэг. Азотын атомууд нь нүүрстөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд байрладаг харьцангуй жижиг бөгөөд өндөр электрон сөрөг байдаг. Цахим тохиргоо нь гурван хагас дүүргэсэн гадна орбиталыг багтаасан бөгөөд гурвыг үүсгэх боломжийг олгодог ковалент холбоо. Тиймээс азотын атом нь маш идэвхтэй байх ёстой бөгөөд бусад ихэнх элементүүдтэй тогтвортой хоёртын нэгдлүүдийг үүсгэдэг, ялангуяа нөгөө элемент нь цахилгаан сөрөг чанараараа мэдэгдэхүйц ялгаатай тул холбоонд ихээхэн туйлшрал өгдөг. Өөр элементийн цахилгаан сөрөг чанар бага байвал туйлшрал нь азотын атомд хэсэгчилсэн сөрөг цэнэг өгдөг бөгөөд энэ нь зохицуулалтын холбоонд оролцохын тулд хуваалцаагүй электронуудыг чөлөөлдөг. Нөгөө элемент нь илүү электрон сөрөг байх үед азотын хэсэгчилсэн эерэг цэнэг нь молекулын донор шинж чанарыг эрс хязгаарладаг. Бондын туйлшрал багатай тул нөгөө элементийн цахилгаан сөрөг чанар нь ижил байдаг тул олон тооны холбоо нь дангаараа давамгайлдаг. Хэрэв атомын хэмжээтэй таарахгүй байгаа нь олон тооны холбоо үүсэхээс сэргийлж байвал үүссэн ганц холбоо харьцангуй сул байх магадлалтай бөгөөд холбоо тогтворгүй болно.

Аналитик хими

Ихэнхдээ хийн хольц дахь азотын эзлэх хувийг бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг химийн бодисоор шингээж авсны дараа түүний эзлэхүүнийг хэмжих замаар тодорхойлж болно. Нитратыг хүхрийн хүчилтэй хамт мөнгөн устай хамт задлахад азотын исэл ялгардаг бөгөөд үүнийг хий хэлбэрээр хэмжиж болно. Зэсийн исэл дээр шатаах үед органик нэгдлүүдээс азот ялгардаг бөгөөд бусад шаталтын бүтээгдэхүүнийг хэрэглэсний дараа чөлөөт азотыг хий хэлбэрээр хэмжиж болно. Органик нэгдлүүд дэх бодисын агуулгыг тодорхойлох алдартай Kjeldahl арга нь нэгдлүүдийг төвлөрсөн хүхрийн хүчил (шаардлагатай бол мөнгөн ус эсвэл түүний исэл, түүнчлэн янз бүрийн давс агуулсан) задлах явдал юм. Тиймээс азот нь аммонийн сульфат болж хувирдаг. Натрийн гидроксидыг нэмэхэд аммиак ялгардаг бөгөөд энэ нь ердийн хүчилтэй хамт цуглуулагддаг; дараа нь урвалд ороогүй хүчлийн үлдэгдэл хэмжээг титрлэх замаар тодорхойлно.

Биологийн болон физиологийн ач холбогдол

Амьд бодис дахь азотын үүрэг нь түүний органик нэгдлүүдийн физиологийн идэвхийг баталж байна. Ихэнх амьд организмууд энэ химийн элементийг шууд ашиглах боломжгүй бөгөөд түүний нэгдлүүдэд нэвтрэх боломжтой байх ёстой. Тиймээс азотын бэхэлгээ нь маш чухал юм. Байгалийн хувьд энэ нь хоёр үндсэн үйл явцын үр дүнд үүсдэг. Үүний нэг нь агаар мандалд цахилгаан энергийн үйлчлэл бөгөөд үүний улмаас азот ба хүчилтөрөгчийн молекулууд задарч, чөлөөт атомууд NO ба NO 2 үүсэх боломжийг олгодог. Дараа нь давхар исэл устай урвалд орно: 3NO 2 +H 2 O→2HNO 3 +NO.

HNO 3 нь уусч, сул уусмал хэлбэрээр бороотой хамт дэлхийд ирдэг. Цаг хугацаа өнгөрөхөд хүчил нь хөрсний хосолсон азотын нэг хэсэг болж, саармагжуулж, нитрит, нитрат үүсгэдэг. Таримал хөрсөн дэх N-ийн агууламж ихэвчлэн нитрат, аммонийн давс агуулсан бордоо хэрэглэснээр сэргээгддэг. Амьтан, ургамлын ялгадас, тэдгээрийн задрал нь азотын нэгдлүүдийг хөрс, агаарт буцааж өгдөг.

Байгалийн бэхэлгээний өөр нэг гол үйл явц бол буурцагт ургамлын амин чухал үйл ажиллагаа юм. Бактеритай симбиозоор дамжуулан эдгээр өсгөвөр нь агаар мандлын азотыг шууд түүний нэгдлүүд болгон хувиргах чадвартай байдаг. Azotobacter Chroococcum, Clostridium pasteurianum зэрэг зарим бичил биетүүд N-ийг өөрөө засах чадвартай байдаг.

Хий нь өөрөө идэвхгүй тул даралтаар амьсгалахаас бусад тохиолдолд хоргүй бөгөөд цус болон биеийн бусад шингэнд илүү өндөр концентрацитай уусдаг. Энэ нь мансууруулах бодисын нөлөөг үүсгэдэг бөгөөд хэрэв даралтыг хэт хурдан бууруулвал илүүдэл азот нь биеийн янз бүрийн хэсэгт хийн бөмбөлөг хэлбэрээр ялгардаг. Энэ нь булчин болон үе мөчний өвдөлт, ухаан алдах, хэсэгчилсэн саажилт, бүр үхэлд хүргэдэг. Эдгээр шинж тэмдгүүдийг декомпрессийн өвчин гэж нэрлэдэг. Иймд ийм нөхцөлд агаараар амьсгалахаас өөр аргагүйд хүрсэн хүмүүс даралтыг маш удаан бууруулж хэвийн хэмжээнд хүргэх ёстой бөгөөд ингэснээр илүүдэл азотыг уушгинд нь хөөс үүсэхгүйгээр гадагшлуулна. Хамгийн сайн хувилбарамьсгалахад хүчилтөрөгч ба гелийн хольцыг ашиглах явдал юм. Гели нь биеийн шингэнд уусдаггүй тул аюул багасдаг.

изотопууд

Азот нь 14N (99.63%) ба 15N (0.37%) гэсэн хоёр тогтвортой изотоп хэлбэрээр байдаг. Тэдгээрийг химийн солилцоо эсвэл дулааны диффузоор тусгаарлаж болно. Хиймэл цацраг идэвхт изотоп хэлбэрийн азотын масс 10-13 ба 16-24 хооронд байна. Хамгийн тогтвортой хагас задралын хугацаа 10 минут байна. Анхны зохиомлоор өдөөгдсөн цөмийн хувирлыг 1919 онд Британийн физикч хийж, азот-14-ийг альфа тоосонцороор бөмбөгдөж, хүчилтөрөгч-17 цөм, протоныг үүсгэсэн.

Үл хөдлөх хөрөнгө

Эцэст нь бид азотын үндсэн шинж чанаруудыг жагсаав.

• Атомын дугаар: 7.
• Азотын атомын масс: 14.0067.
• Хайлах цэг: -209.86 °C.
• Буцлах цэг: -195.8 ° C.
• Нягт (1 атм, 0 ° C): литр тутамд 1.2506 г азот.
• Исэлдэлтийн нийтлэг төлөв: -3, +3, +5.
• Электрон тохиргоо: 1s 2 2s 2 2p 3 .