Položaj dušika u periodnom sistemu. Azot - Velika sovjetska enciklopedija. Nitridi sa srednjim tipom veze
AZOT, N (lat. Nitrogenium * a. dušik; n. Stickstoff; f. azot, dušik; i. nitrogeno), - hemijski element V grupe periodni sistem Mendeljejev, atomski broj 7, atomska masa 14,0067. Otkrio 1772. godine engleski istraživač D. Rutherford.
Svojstva dušika
U normalnim uslovima, azot je gas bez boje i mirisa. Prirodni dušik se sastoji od dva stabilna izotopa: 14 N (99,635%) i 15 N (0,365%). Molekul dušika je dvoatomski; atomi su povezani kovalentnom trostrukom vezom NN. Definiran promjer molekule dušika na različite načine, 3,15-3,53 A. Molekul azota je veoma stabilan - energija disocijacije je 942,9 kJ/mol.
Molekularni azot
Molekularne konstante azota: f topljenje - 209,86°C, f ključanje - 195,8°C; Gustina gasovitog azota je 1,25 kg/m3, tečnog azota - 808 kg/m3.
Karakteristike dušika
U čvrstom stanju azot postoji u dve modifikacije: kubičnom a-obliku sa gustinom od 1026,5 kg/m3 i heksagonalnom b-obliku sa gustinom od 879,2 kg/m3. Toplota fuzije 25,5 kJ/kg, toplota isparavanja 200 kJ/kg. Površinski napon tečnog azota u kontaktu sa vazduhom 8.5.10 -3 N/m; dielektrična konstanta 1,000538. Rastvorljivost azota u vodi (cm 3 na 100 ml H 2 O): 2,33 (0°C), 1,42 (25°C) i 1,32 (60°C). Vanjski elektronski omotač atoma dušika sastoji se od 5 elektrona. Stanja oksidacije dušika variraju od 5 (u N 2 O 5) do -3 (u NH 3).
Azotno jedinjenje
U normalnim uslovima, azot može da reaguje sa jedinjenjima prelaznih metala (Ti, V, Mo, itd.), formirajući komplekse ili se redukuje u amonijak i hidrazin. Azot stupa u interakciju s aktivnim metalima, kao što je kada se zagrije na relativno niske temperature. Azot reaguje sa većinom drugih elemenata na visokim temperaturama iu prisustvu katalizatora. Jedinjenja azota sa: N 2 O, NO, N 2 O 5 su dobro proučavana. Azot se kombinuje sa C samo na visokim temperaturama iu prisustvu katalizatora; ovo proizvodi amonijak NH 3 . Dušik nema direktnu interakciju sa halogenima; stoga se svi dušikovi halogenidi dobivaju samo indirektno, na primjer, dušikov fluorid NF 3 - interakcijom s amonijakom. Nitrogen se ne kombinuje direktno sa sumporom. Kada topla voda reaguje sa azotom, nastaje cijanogen (CN) 2. Kada je obični dušik izložen električnim pražnjenjima, kao i tijekom električnih pražnjenja u zraku, može nastati aktivni dušik, koji je mješavina molekula dušika i atoma sa povećanom rezervom energije. Aktivni dušik vrlo energično djeluje s kisikom, vodonikom, parom i nekim metalima.
Azot je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji, a najveći dio (oko 4,10 15 tona) je koncentrisan u slobodnom stanju u. Svake godine vulkanska aktivnost ispusti 2,10 6 tona dušika u atmosferu. Mali dio dušika je koncentrisan u (prosječni sadržaj u litosferi 1.9.10 -3%). Prirodna jedinjenja azota su amonijum hlorid i razni nitrati (salitra). Nitridi dušika mogu nastati samo kada visoke temperature i pritisci, koji su se očigledno odigrali u najranijim fazama razvoja Zemlje. Velike akumulacije šalitre nalaze se samo u suhim pustinjskim klimama ( itd.). Male količine fiksiranog azota nalaze se u (1-2,5%) i (0,02-1,5%), kao iu vodama rijeka, mora i okeana. Azot se akumulira u zemljištu (0,1%) i živim organizmima (0,3%). Dušik je dio proteinskih molekula i mnogih prirodnih organskih spojeva.
Kruženje dušika u prirodi
U prirodi postoji ciklus azota, koji uključuje ciklus molekularnog atmosferskog azota u biosferi, ciklus hemijski vezanog azota u atmosferi, ciklus zakopanog azota. organske materije površinski dušik u litosferi s njegovim povratkom u atmosferu. Azot za industriju se ranije u potpunosti vadio iz prirodnih nalazišta salitre, čiji je broj u svijetu vrlo ograničen. Posebno velike naslage dušika u obliku natrijum nitrata nalaze se u Čileu; proizvodnja salitre u nekim godinama iznosila je više od 3 miliona tona.
Azot je dobro poznati hemijski element, koji se označava slovom N. Ovaj element je možda osnova neorganske hemije počinje se detaljno proučavati u 8. razredu. U ovom članku ćemo pogledati ovaj kemijski element, kao i njegova svojstva i vrste.
Istorija otkrića hemijskog elementa
Azot je element koji je prvi uveo poznati francuski hemičar Antoine Lavoisier. Ali mnogi naučnici se bore za titulu otkrivača dušika, uključujući Henry Cavendish, Karl Scheele i Daniel Rutherford.
Kao rezultat eksperimenta, on je bio prvi koji je izolovao hemijski element, ali nikada nije shvatio da je dobio jednostavnu supstancu. Izvijestio je o svom iskustvu i također je uradio niz studija. Priestley je vjerovatno uspio i da izoluje ovaj element, ali naučnik nije mogao da shvati šta je tačno dobio, pa nije zaslužio titulu otkrivača. Karl Scheele je sproveo isto istraživanje u isto vrijeme kada i oni, ali nije došao do željenog zaključka.
Iste godine Daniel Rutherford je uspio ne samo da dobije dušik, već i da ga opiše, objavi disertaciju i naznači glavne hemijska svojstva element. Ali čak ni Rutherford nikada nije u potpunosti shvatio šta je dobio. Međutim, on se smatra otkrićem, jer je bio najbliži rješenju.
Poreklo imena azot
Sa grčkog "azot" se prevodi kao "beživotni". Lavoisier je bio taj koji je radio na pravilima nomenklature i odlučio da tako nazove element. U 18. veku, sve što se znalo o ovom elementu je da ne podržava disanje. Stoga je ovaj naziv usvojen.
Na latinskom se azot naziva "nitrogenium", što znači "rađanje šalitre". Od latinski jezik i pojavila se oznaka za dušik - slovo N. Ali samo ime nije zaživjelo u mnogim zemljama.
Rasprostranjenost elemenata
Azot je možda jedan od najzastupljenijih elemenata na našoj planeti, zauzimajući četvrto mjesto po obilju. Element se takođe nalazi u solarnoj atmosferi, na planetama Uranu i Neptunu. Atmosfere Titana, Plutona i Tritona su napravljene od azota. Osim toga, Zemljina atmosfera se sastoji od 78-79 posto ovog hemijskog elementa.
Dušik ima važnu biološku ulogu, jer je neophodan za postojanje biljaka i životinja. Čak i ljudsko tijelo sadrži 2 do 3 posto ovog hemijskog elementa. Sadrži hlorofil, aminokiseline, proteine, nukleinske kiseline.
Tečni azot
Tečni dušik je bezbojna prozirna tekućina i jedno je od agregacijskih stanja hemijski azotširoko se koristi u industriji, građevinarstvu i medicini. Koristi se za zamrzavanje organskih materijala, opreme za hlađenje, te u medicini za uklanjanje bradavica (estetska medicina).
Tečni dušik je netoksičan i neeksplozivan.
Molekularni azot
Molekularni dušik je element koji se nalazi u atmosferi naše planete i čini njen veći dio. Formula molekularnog dušika je N2. Takav dušik reagira s drugim kemijskim elementima ili tvarima samo na vrlo visokim temperaturama.
Fizička svojstva
U normalnim uslovima, hemijski element azot je bez mirisa, boje i praktično nerastvorljiv u vodi. Tečni dušik ima konzistenciju sličnu vodi, proziran i bezbojan. Azot ima još jedno agregatno stanje na temperaturama ispod -210 stepeni u koje se pretvara solidan, formira mnoge velike snježnobijele kristale. Apsorbuje kiseonik iz vazduha.
Hemijska svojstva
Azot pripada grupi nemetala i preuzima svojstva od drugih hemijski elementi iz ove grupe. Općenito, nemetali nisu dobri provodnici električne energije. Dušik stvara različite okside, kao što je NO (monoksid). NO ili dušikov oksid je relaksant mišića (tvar koja značajno opušta mišiće bez nanošenja štete ili drugih učinaka na ljudsko tijelo). Oksidi koji sadrže više atoma dušika, na primjer N 2 O, je smiješni plin blago slatkastog okusa, koji se u medicini koristi kao anestetik. Međutim, NO 2 oksid nema nikakve veze sa prva dva, jer je to prilično štetan izduvni gas, koji se nalazi u izduvnim gasovima automobila i ozbiljno zagađuje atmosferu.
Dušična kiselina, koju formiraju atomi vodika, atoma dušika i tri atoma kisika, je jaka kiselina. Široko se koristi u proizvodnji đubriva, u nakit, organska sinteza, vojna industrija (proizvodnja eksploziva, i sintezu toksičnih supstanci), proizvodnju boja, lijekova i sl. Dušična kiselina je vrlo štetna za ljudski organizam, ostavlja čireve i hemijske opekotine na koži.
Ljudi pogrešno vjeruju da je ugljični dioksid dušik. U stvari, zbog svojih hemijskih svojstava, element reaguje sa samo malim brojem elemenata u normalnim uslovima. A ugljični dioksid je ugljični monoksid.
Primena hemijskog elementa
Tečni azot se koristi u medicini za hladno lečenje (krioterapija), a takođe i u kulinarstvu kao rashladno sredstvo.
Ovaj element je također našao široku primjenu u industriji. Azot je gas koji je otporan na eksploziju i vatru. Osim toga, sprječava truljenje i oksidaciju. Sada se dušik koristi u rudnicima za stvaranje okruženja otpornog na eksploziju. Gas dušik se koristi u petrohemiji.
U hemijskoj industriji veoma je teško bez azota. Koristi se za sintezu raznih tvari i spojeva, na primjer, nekih gnojiva, amonijaka, eksploziva i boja. Sada veliki broj dušik se koristi za sintezu amonijaka.
U prehrambenoj industriji ova supstanca je registrovana kao aditiv za hranu.
Smjesa ili čista tvar?
Čak su i naučnici u prvoj polovini 18. veka koji su uspeli da izoluju hemijski element smatrali da je azot mešavina. Ali postoji velika razlika između ovih pojmova.
Ima čitav niz trajnih svojstava, kao što su sastav, fizička i hemijska svojstva. Smjesa je spoj koji sadrži dva ili više kemijskih elemenata.
Sada znamo da je dušik čista supstanca jer je hemijski element.
Kada proučavate hemiju, veoma je važno shvatiti da je azot osnova svake hemije. Formira razna jedinjenja sa kojima se svi susrećemo, uključujući gas smeha, smeđi gas, amonijak i azotnu kiselinu. Nije uzalud da hemija u školi počinje proučavanjem takvog hemijskog elementa kao što je dušik.
- dušik - (Alkem.) Kreativni princip u prirodi, većina koji je pohranjen u astralnoj svjetlosti. Simbolizira ga figura koja predstavlja krst (usp. Teozofski rječnik
- Azot - Az'ot (utvrđeno mesto) (Još 13:3; Isus Navin 15:47; 1. Kraljevima 5:1, 3.5-7; 1. Kraljevima 6:17; 2. Letopisa 26:6; Neh.4: 7; Ne .13:23; Am.3:9) - jedan od pet glavnih filistejskih gradova; Vikhlyantsev Bible Dictionary
- dušik - azot m Hemijski element, plin bez boje i mirisa koji čini najveći dio zraka i jedan je od glavnih elemenata ishrane biljaka. Rječnik Efremova
- AZOT - AZOT (lat. Nitrogenium) - N, hemijski element V grupe periodnog sistema, atomski broj 7, atomska masa 14,0067. Ime dolazi od grčkog a - negativnog prefiksa i zoe - život (ne podržava disanje i sagorijevanje). Veliki enciklopedijski rečnik
- dušik - dušik, pl. ne, m. neg. a i zoe – život]. Gas bez boje i mirisa koji se nalazi u vazduhu. || Hemijski element (hemijski). Veliki rječnik strane reči
- dušik - pozajmljeno sa francuskog jezik u 18. veku Franz. azot je nova formacija hemičara Lavoisier-a (grčki "ne" i zōos "živi"). Azot doslovno znači “ne dati život”. Vidi zoologiju sa istim korijenom. Shansky Etymological Dictionary
- dušik - AZOT -a; m. [francuski] azot od grčkog. an- - ne-, bez- i zōtikos - davanje života]. Hemijski element (N), gas bez boje i mirisa koji ne podržava disanje i sagorevanje (po zapremini i masi čini glavni deo vazduha... Kuznjecovljev objašnjavajući rečnik
- dušik - AZ’OT, dušik, pl. ne, mužu (od grčkog negativa a i zoe - život). Gas bez boje i mirisa koji se nalazi u vazduhu. | Hemijski element (hemijski). Ushakov's Explantatory Dictionary
- Azot - I (hemijski znak N, atomska težina - 14) - jedan od hemijskih elemenata; bezbojni gas koji nema ni miris ni ukus; vrlo slabo rastvorljiv u vodi. Njegova specifična težina je 0,972. Encyclopedic Dictionary Brockhaus i Efron
- azot - AZOT, a, m Hemijski element, gas bez boje i mirisa, glavni komponenta vazduh, koji je takođe deo proteina i nukleinskih kiselina. | adj. azotni, aja, oh i azotni, aja, oh. Azotne, azotne kiseline. Azotna đubriva. Ozhegov's Explantatory Dictionary
- Azot - Ašdod (Ašdod), prvi put se spominje u Jošui 11:22 kao grad Anakima. Kasnije je imenovan među pet glavnih filistejskih gradova-država zajedno sa Gazom, Aškelonom, Gatom i Ekronom (Jošua 13:3; 1. Sam. 6:17). acc. Isus Navin 15:47... Brockhaus biblijska enciklopedija
- Azot - (utvrđeno mesto; Isus Navin 11:22, 13:3, 15:47, Sudije 1:18, Dela 8:40) - jedan od pet glavnih filistejskih gradova, na istočnoj obali Sredozemno more, između Akrona i Askalona, na 15 ili 20 engleskih. milja do sela iz Gaze. Arhimandritska biblijska enciklopedija. Nikefor
- dušik - AZOT (od grčkog a-prefiksa, ovdje znači odsustvo i život; lat. Nitrogenium, od nitrum - šalitra i grč. gennao - rađam, proizvodim) N hemikalija. element V gr. periodni sistem, at. n. 7, at. m. 14.0067. Priroda Hemijska enciklopedija
- azot - -a, m Hemijski element, gas bez boje i mirisa koji ne podržava sagorevanje (čini najveći deo vazduha po zapremini ili masi, i jedan je od glavnih elemenata ishrane biljaka). [francuski azot od grčkog. ’α- - ne-, bez- i ζωή - život] Mali akademski rječnik
- dušik – francuski – azot. Grčki – azoo (neživi). Reč „azot“ postala je poznata i korišćena u ruskom jeziku od 18. veka. kao naučni izraz za hemijski element, bezbojni gas. Etimološki rečnik Semenova
- Azoth - Azōtus, Ἄζωτος grad u Palestini, blizu mora. Osvojili su ga Psametih iz Egipta (Hdt. 2.157), kao i Jonatan Makabej, koji ga je uništio. Godine 56. pne, zajedno sa drugim gradovima, ponovo ga je sagradio prokonzul Gabinije. A. u Starom zavjetu, n. Esdud selo. Rječnik klasičnih starina
- dušik - AZOT (od grčkog a- - prefiks, ovdje znači odsustvo, i Joe - život; lat. Nitrogenium), N, hemikalija. element, bezbojni gas. Basic njegova masa je koncentrisana u slobodnom stanju u atmosferi. Poljoprivredni rječnik
- dušik - dušik/. Morfemsko-pravopisni rječnik
- AZOT - AZOT (simbol N), hemijski element bez boje i mirisa koji pripada V grupi periodnog sistema. Otkriven 1772. godine, obično se nalazi u obliku plina. To je glavna komponenta Zemljine atmosfere (78% zapremine). Naučno-tehnički rečnik
- dušik - orf. dušik, -a Lopatinov pravopisni rečnik
- azot - Ova riječ je umjetno stvorena 1787. godine, kada je bio potreban naučni termin za naziv ovog gasa. Pošto ovaj gas ne podržava disanje pa je i naziv skovan u skladu s tim... Krilov etimološki rečnik
- Azot - I Azot (Nitrogenijum, N) hemijski element grupe V periodnog sistema D.I. Mendeljejev, jedan od najčešćih hemijskih elemenata u prirodi. Sastoji se od svih živih organizama... Medicinska enciklopedija
- Azot - N (lat. Nitrogenium * a. dušik; n. Stickstoff; f. azot, azot; i. nitrogeno), - hemijska. element grupe V je periodičan. Mendeljejev sistem, at.sci. 7, at. m. 14.0067. Otvoren 1772 istraživač D. Rutherford. U normalnim uslovima A. Planinska enciklopedija
- dušik - dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik, dušik Zaliznyakov gramatički rječnik
- dušik - DUHOT m. baza, glavni element salitre; salitra, salitra, salitra; To je ujedno i glavna, po količini, komponenta našeg vazduha (dušik - 79 zapremina, kiseonik - 21). Azot, dušik, dušik koji sadrži dušik. Dahl's Explantatory Dictionary
- dušik - imenica, broj sinonima: 8 plin 55 nemetal 17 dušik 1 organogen 6 šalitra 3 salitra 3 salitra 3 element 159 Rječnik ruskih sinonima
- dušik - AZOT -a m.<�араб. 1787. Лексис.1. алхим. Первая материя металлов - металлическая ртуть. Сл. 18. Пустился он <�парацельс>na kraj svijeta, nudeći svakome svoj Laudanum i svoj Azoth po vrlo razumnoj cijeni... Rečnik galicizama ruskog jezika
Svojstva elemenata V-A podgrupe
Element |
Azot |
Fosfor |
Arsenic |
Antimon |
Bizmut |
Nekretnina |
|||||
Serijski broj elementa |
7 |
15 |
33 |
51 |
83 |
Relativna atomska masa |
14,007 |
30,974 |
74,922 |
121,75 |
208,980 |
Tačka topljenja, C 0 |
-210 |
44,1 |
817 |
631 |
271 |
Tačka ključanja, C 0 |
-196 |
280 |
613 |
1380 |
1560 |
Gustina g/cm 3 |
0,96 |
1,82 |
5,72 |
6,68 |
9,80 |
Stanja oksidacije |
+5, +3,-3 |
+5, +3,-3 |
+5, +3,-3 |
+5, +3,-3 |
+5, +3,-3 |
1. Struktura atoma hemijskih elemenata
Ime hemijski element |
Dijagram strukture atoma |
Elektronska struktura posljednjeg energetskog nivoa |
Formula višeg oksida R 2 O 5 |
Formula hlapljivog jedinjenja vodika RH 3 |
1. Azot |
N+7) 2) 5 |
…2s 2 2p 3 |
N2O5 |
NH 3 |
2. Fosfor |
P+15) 2) 8) 5 |
…3s 2 3p 3 |
P2O5 |
PH 3 |
3. Arsen |
As+33) 2) 8) 18) 5 |
…4s 2 4p 3 |
As2O5 |
Pepeo 3 |
4. Antimon |
Sb+51) 2) 8) 18) 18) 5 |
…5s 2 5p 3 |
Sb2O5 |
SbH 3 |
5. Bizmut |
Bi+83) 2) 8) 18) 32) 18) 5 |
…6s 2 6p 3 |
Bi2O5 |
BiH 3 |
Prisustvo tri nesparena elektrona na vanjskom energetskom nivou objašnjava da je u normalnom, nepobuđenom stanju, valencija elemenata azotne podgrupe tri.
Atomi elemenata azotne podgrupe (osim azota - spoljašnji nivo azota se sastoji od samo dva podnivoa - 2s i 2p) imaju prazne ćelije d-podnivoa na spoljnim energetskim nivoima, tako da mogu da ispare jedan elektron iz s -podnivo i prenesite ga na d-podnivo. Dakle, valencija fosfora, arsena, antimona i bizmuta je 5.
Elementi azotne grupe formiraju jedinjenja sastava RH 3 sa vodonikom, a oksidi tipa R 2 O 3 i R 2 O 5 sa kiseonikom. Oksidi odgovaraju kiselinama HRO 2 i HRO 3 (i orto kiselinama H 3 PO 4, osim dušika).
Najveće oksidaciono stanje ovih elemenata je +5, a najniže -3.
Budući da se naboj jezgra atoma povećava, broj elektrona na vanjskom nivou je konstantan, broj energetskih nivoa u atomima raste i radijus atoma raste od dušika do bizmuta, privlačenje negativnih elektrona na pozitivno jezgro slabi i povećava se sposobnost gubljenja elektrona, a samim tim, u podgrupi azota sa kako se serijski broj povećava, nemetalna svojstva se smanjuju, a metalna svojstva povećavaju.
Azot je nemetal, bizmut je metal. Od dušika do bizmuta, jačina spojeva RH 3 opada, a snaga kisikovih spojeva se povećava.
Najvažniji među elementima azotne podgrupe su azota i fosfora .
Azot, fizička i hemijska svojstva, priprema i primena
1. Azot je hemijski element
N +7) 2) 5
1 s 2 2 s 2 2 p 3 nedovršeni vanjski nivo, str -element, nemetalni
Ar(N)=14
2. Moguća oksidaciona stanja
Zbog prisustva tri nesparena elektrona, dušik je vrlo aktivan i nalazi se samo u obliku spojeva. Azot pokazuje oksidaciona stanja u jedinjenjima od “-3” do “+5”
3. Azot - jednostavna supstanca, molekularna struktura, fizička svojstva
Azot (od grčkog ἀ ζωτος - beživotan, lat. Nitrogenijum), umjesto prethodnih naziva („flogistički“, „mefitičan“ i „pokvaren“ zrak) predloženih u 1787. Antoine Lavoisier . Kao što je gore prikazano, već je tada bilo poznato da dušik ne podržava ni sagorijevanje ni disanje. Ova nekretnina se smatrala najvažnijom. Iako se kasnije pokazalo da je dušik, naprotiv, neophodan za sva živa bića, naziv je sačuvan u francuskom i ruskom jeziku.
N 2 – kovalentna nepolarna veza, trostruka (σ, 2π), molekularna kristalna rešetka
zaključak:
1. Niska reaktivnost pri normalnoj temperaturi
2. Gas, bezbojan, bez mirisa, lakši od vazduha
g ( B zrak)/ g ( N 2 ) = 29/28
4. Hemijska svojstva dušika
N – oksidant (0 → -3) |
N – redukciono sredstvo (0 → +5) |
1. Sa metalima nastaju nitridi Mx Ny - kada se zagreva sa Mg i zemnoalkalne i alkalne: 3S a + N 2= Ca 3 N 2 (na t) - c Li u k t sobi Nitridi se razlažu vodom Ca 3 N 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3 2. Sa vodonikom 3 H 2 + N 2 ↔ 2 NH 3 (uslovi - T, p, kat) |
N 2 + O 2 ↔ 2 NE – Q (na t= 2000 C) Dušik ne reaguje sa sumporom, ugljenikom, fosforom, silicijumom i nekim drugim nemetalima. |
5. Račun:
U industriji azot se dobija iz vazduha. Da bi se to postiglo, zrak se prvo hladi, ukapljuje, a tekući zrak se podvrgava destilaciji. Azot ima nešto nižu tačku ključanja (–195,8°C) od druge komponente vazduha, kiseonika (–182,9°C), tako da kada se tečni vazduh lagano zagreje, azot prvo ispari. Gas azota se isporučuje potrošačima u komprimovanom obliku (150 atm. ili 15 MPa) u crnim bocama sa žutim natpisom „dušik“. Čuvajte tečni azot u Dewarovim bocama.
U laboratorijičisti („hemijski“) dušik se dobiva dodavanjem zasićene otopine amonijum hlorida NH 4 Cl čvrstom natrijum nitritu NaNO 2 kada se zagreje:
NaNO 2 + NH 4 Cl = NaCl + N 2 + 2H 2 O.
Također možete zagrijati čvrsti amonijum nitrit:
NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. EKSPERIMENT
6. Aplikacija:
U industriji se dušični plin uglavnom koristi za proizvodnju amonijaka. Kao hemijski inertan gas, azot se koristi za obezbeđivanje inertnog okruženja u različitim hemijskim i metalurškim procesima, pri pumpanju zapaljivih tečnosti. Tečni dušik se široko koristi kao rashladno sredstvo, posebno u kozmetologiji. Dušična mineralna đubriva su važna za održavanje plodnosti zemljišta.
7. Biološka uloga
Azot je element neophodan za postojanje životinja i biljaka čiji je dioproteini (16-18% po masi), aminokiseline, nukleinske kiseline, nukleoproteini, hlorofil, hemoglobin itd. U sastavu živih ćelija broj atoma azota je oko 2%, a maseni udio oko 2,5% (četvrto mesto posle vodonika, ugljenika i kiseonika). S tim u vezi, značajna količina fiksiranog dušika sadržana je u živim organizmima, “mrtvoj organskoj tvari” i raspršenoj tvari mora i oceana. Ova količina se procjenjuje na otprilike 1,9 10 11 tona. Kao rezultat procesa truljenja i razlaganja organskih tvari koje sadrže dušik, podložni povoljnim faktorima okoliša, mogu se formirati prirodne mineralne naslage koje sadrže dušik, na primjer, „čileanski“. salitraN 2 → Li 3 N → NH 3
br. 2. Zapišite jednadžbe za reakciju dušika s kisikom, magnezijem i vodikom. Za svaku reakciju izradite elektronsku vagu, naznačite oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo.
br. 3. Jedan cilindar sadrži dušik, drugi kisik, a treći ugljični dioksid. Kako razlikovati ove plinove?
br. 4. Neki zapaljivi plinovi sadrže slobodni dušik kao nečistoću. Može li se dušikov (II) oksid formirati prilikom sagorijevanja takvih plinova u običnim plinskim pećima? Zašto?
(lat. Nitrogenum) hemijski element grupe V periodnog sistema Mendeljejeva, atomski broj 7, atomska masa - 14,0067. Bezbojni gas, bez ukusa i mirisa. Jedan od najčešćih elemenata, glavna komponenta Zemljine atmosfere (4*10^15 t). Reč „azot“, koju je predložio francuski hemičar A. Lavoisier krajem 18. veka, grčkog je porekla. “Azot” znači “beživotni” (prefiks “a” je negacija. “zoe” je život). To je upravo ono što je Lavoisier mislio. Upravo u to su vjerovali i njegovi savremenici, uključujući škotskog hemičara i doktora D. Rutherforda, koji je izolovao dušik iz zraka nešto ranije od svojih slavnih kolega - Šveđanina K. Scheelea, Engleza D. Priestleya i G. Cavendisha. Rutherford 1772 objavio disertaciju o tzv. “maficu”, tj. neispravan vazduh koji ne podržava sagorevanje i disanje.
ime " azot" izgledalo je sasvim tačno za novi gas. Ali da li je to istina? Dušik zaista, za razliku od kiseonika, ne podržava disanje i sagorevanje. Međutim, osoba ne može stalno udisati čisti kiseonik. Čak se i pacijentima daje čisti kiseonik samo na kratko. Na svim orbitalnim stanicama, na letjelicama Sojuz i Vostok, kosmonauti su udisali uobičajeni atmosferski zrak, gotovo 4/5 koji se sastoji od dušika. Očigledno, to nije samo neutralni razrjeđivač kisika. Upravo je mješavina dušika i kisika najprihvatljivija za disanje većini stanovnika naše planete.
Da li je pošteno nazvati ovaj element beživotnim? Čime se biljke hrane prilikom dodavanja mineralnih đubriva? Prije svega, spojevi dušika, kalija i fosfora. Dušik je dio bezbrojnih organskih spojeva, uključujući i ona vitalna kao što su proteini i aminokiseline.
Relativna inertnost ovog gasa je izuzetno korisna za čovečanstvo. Kada bi bila sklonija hemijskim reakcijama, Zemljina atmosfera ne bi mogla postojati u obliku u kojem postoji. Jaki oksidacijski agens, kisik, reagirao bi s dušikom i formirao bi toksične dušikove okside. Ali da je dušik zaista inertan plin, kao što je helijum, na primjer, onda ni hemijska proizvodnja ni svemoćni mikroorganizmi ne bi mogli vezati atmosferski dušik i zadovoljiti potrebe svih živih bića za vezanim dušikom. Ne bi bilo amonijaka, azotne kiseline, neophodnih za proizvodnju mnogih supstanci, i ne bi bilo važnih đubriva. Na Zemlji ne bi bilo života, jer je dušik dio svih organizama. Po dionici azotčini značajan dio mase ljudskog tijela.
Elementarni, nefiksni azot se koristi prilično široko. Ovo je najjeftiniji od plinova, kemijski inertan u uobičajenim uvjetima, pa se u onim procesima metalurgije i velike hemije gdje je potrebno zaštititi aktivni spoj ili rastopljeni metal od interakcije sa atmosferskim kisikom, stvaraju se čisto dušične zaštitne atmosfere. Lako oksidirajuće supstance se čuvaju u laboratorijama pod zaštitom azota. U metalurgiji, površine nekih metala i legura su zasićene dušikom kako bi im se dala veća tvrdoća i otpornost na habanje. Na primjer, nitriranje čelika i legura titana je široko poznato.
Tečni azot(tačke topljenja i ključanja dušika: - 210°C i -196°C) se koriste u rashladnim uređajima. Mala reaktivnost azota se objašnjava, prije svega, strukturom njegove molekule. Kao i većina plinova (osim inertnih), molekul dušika se sastoji od dva atoma. Tri valentna elektrona iz vanjske ljuske svakog atoma učestvuju u formiranju veze između njih. Da bi se uništio molekul dušika, potrebno je potrošiti vrlo veliku energiju - 954,6 kJ/mol. Bez uništenja molekula, dušik neće ući u kemijsku vezu. U normalnim uslovima, samo litijum je sposoban da reaguje sa njim, dajući Li3N nitrid. Atomski dušik je mnogo aktivniji. Na uobičajenim temperaturama reaguje sa sumporom, fosforom, arsenom i nekim metalima, kao što je živa. Ali teško je dobiti dušik u obliku pojedinačnih atoma. Čak i na 3000 C nema primjetne razgradnje molekula dušika na atome.
Jedinjenja dušika su od ogromnog značaja kako za nauku tako i za mnoge industrije. Da bi dobilo fiksni dušik, čovječanstvo ide na ogromne troškove energije.
Glavna metoda fiksacije dušika u industrijskim uvjetima ostaje sinteza amonijaka NH3 (vidi Hemijska sinteza). Amonijak je jedan od najpopularnijih proizvoda hemijske industrije, njegova globalna proizvodnja je više od 70 miliona tona godišnje. Proces se odvija na temperaturi od 400-600 °C i pritisku od miliona paskala (stotine atm) u prisustvu katalizatora, na primjer, spužvastog željeza s dodatkom kalijevog oksida i aluminijevog oksida. Sam amonijak se koristi u ograničenoj mjeri i obično u obliku vodenih otopina (amonijačna voda kao tekuće gnojivo, amonijak u medicini). Ali amonijak, za razliku od atmosferskog dušika, prilično lako ulazi u reakcije dodavanja i supstitucije. I oksidira lakše od dušika. Stoga je amonijak postao polazni proizvod za proizvodnju većine tvari koje sadrže dušik.
Direktno oksidacija azota kiseonik zahteva veoma visoke temperature (4000C°) ili druge veoma aktivne metode izlaganja jakih molekula azota električnom pražnjenju ili jonizujućem zračenju. Poznato je pet oksida dušika (II): N3O dušikov oksid (III), N2O3 dušikov oksid (III), N2O3 dušikov oksid (III), NO2 dušikov oksid (IV), N2O5, dušikov oksid (V).
Dušična kiselina HNO3 se široko koristi u industriji, koja je i jaka kiselina i aktivno oksidaciono sredstvo. Sposoban je da rastvori sve metale osim zlata i platine. Hemičari su poznavali azotnu kiselinu još od 13. veka; koristili su je stari alhemičari. Dušična kiselina se izuzetno široko koristi za pripremu nitro spojeva. Ovo je glavno sredstvo za nitriranje, uz pomoć kojeg se NO2 azotne grupe uvode u sastav organskih jedinjenja. A kada se tri takve grupe pojave, na primjer, u molekulu toluena C6H5CH3, tada se obično organsko otapalo pretvara u eksplozivni trinitrotoluen, TNT ili tol. Glicerin se nakon nitriranja pretvara u opasni eksplozivni nitroglicerin.
Nitratna kiselina nije ništa manje važna u proizvodnji mineralnih đubriva. Soli azotne kiseline - nitrati, prvenstveno natrijum, kalijum i amonijum nitrat, koriste se uglavnom kao azotna đubriva. Ali, kako je ustanovio akademik D.N. Pryanishnikov, biljka, ako joj se pruži prilika da bira, preferira amonijačni dušik od nitratnog dušika.
Soli druge dušične kiseline - slabog azotnog HNO2 - nazivaju se nitriti i također se dosta koriste u kemijskoj i drugim industrijama. Natrijev nitrit, na primjer, dodaje se u malim dozama kobasicama i šunki kako bi se očuvala inherentna ružičasto-crvena boja mesa.
Primi jedinjenja azota Naučnici već dugo teže minimalnim troškovima energije na niskim temperaturama i pritiscima. Ideju da neki mikroorganizmi mogu da vežu vazdušni azot prvi je izneo ruski fizičar P. Kossovich krajem 19. veka. A prvu bakteriju koja fiksira dušik izolirao je iz tla još jedan naš sunarodnik, biohemičar S. N., Vinogradsky 1890-ih. Ali tek nedavno je mehanizam fiksacije dušika bakterijama postao manje-više jasan. Bakterije metaboliziraju dušik, pretvarajući ga u amonijak, koji se zatim vrlo brzo pretvara u aminokiseline i proteine. Proces se odvija uz učešće enzima.
Laboratorije u nekoliko zemalja su dobile kompleksna jedinjenja koja mogu da fiksiraju atmosferski azot. Glavna uloga u ovom slučaju je data kompleksima koji sadrže molibden, željezo i magnezij. U osnovi, mehanizam ovog procesa je već proučavan i razvijen.