Azot Renksiz ve toksik olmayan, kokusuz ve tatsız. Azot doğada yanıcı olmayan bir gaz olarak bulunur. normal sıcaklıklar ve baskı. Bu gaz (azot) havadan biraz daha hafif olduğundan konsantrasyonu rakımla birlikte artar. Nitrojen kaynama noktasına kadar soğutulduğunda renksiz bir sıvıya dönüşür ve belirli basınç ve sıcaklıkta renksiz bir katıya dönüşür. kristal madde. Azot, suda ve diğer sıvıların çoğunda az çözünür ve elektrik ve ısıyı zayıf bir iletkendir.
Azotun çoğu kullanımı inert özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Ancak ne zaman yüksek basınçlar ve sıcaklıklar azot Lityum ve magnezyum gibi bazı aktif metallerle nitrürler oluşturmak üzere ve ayrıca oksijen ve hidrojen gibi belirli gazlarla reaksiyona girer.
Nitrojen hakkında temel gerçekler: keşif tarihi ve temel özellikler
Azot (N2)- Dünyadaki en yaygın maddelerden biri. Gezegenimizin atmosferinin %75'ini oluştururken, içindeki oksijenin payı sadece %22'dir.
Garip bir şekilde, bilim adamları uzun zamandır bu gazın varlığından haberi yoktu. 1772 yılına kadar İngiliz kimyager Daniel Rutherford onu "bozulmuş hava", yanmayı destekleyemeyen, alkalilere tepki vermeyen ve solunum için uygun olmayan bir hava olarak tanımladı. Kelimenin kendisi " azot"(Yunancadan - “cansız”) 15 yıl sonra Antoine Lavoisier tarafından önerildi.
Şu tarihte: normal koşullar Renksiz, kokusuz ve tatsız, havadan ağır ve pratik olarak inert bir gazdır. -195,8 °C sıcaklıkta sıvı hale geçer; -209,9 °C'de - kara benzer şekilde kristalleşir.
Azot uygulamaları
Şu anda, azotİnsan faaliyetinin her alanında geniş bir uygulama alanı bulmuştur.
Bu yüzden, petrol ve gaz endüstrisi Petrol kuyularındaki seviyeyi ve basıncı düzenlemek, depolama tanklarındaki oksijenin yerini almak için kullanır doğal gaz, boru hatlarının temizlenmesi ve test edilmesi. Kimya endüstrisi gübre üretimi ve amonyak sentezi, metalurji için ihtiyaç duyuyor teknolojik süreçler. Bu gerçeği sayesinde nitrojen oksijenin yerini alır ancak yanmayı desteklemez, yangın söndürmede kullanılır. İÇİNDE gıda endüstrisiÜrünlerin nitrojen atmosferinde paketlenmesi, koruyucu madde kullanımının yerini alır, yağların oksidasyonunu ve mikroorganizmaların gelişmesini engeller. Ek olarak, bu madde farmasötiklerde çeşitli ilaçlar elde etmek için ve laboratuvar teşhislerinde bir dizi test yapmak için kullanılır.
Sıvı nitrojen buz kristalleri oluşmadan her şeyi saniyeler içinde dondurabilme yeteneğine sahiptir. Bu nedenle doktorlar bunu ölü hücreleri uzaklaştırmak için kriyoterapide ve ayrıca sperm, yumurta ve doku örneklerinin dondurularak saklanmasında kullanırlar.
Şu ilginç:
- Sıvı nitrojenle yapılan anlık dondurma, 1998 yılında biyolog Curt Jones tarafından mutfakta arkadaşlarıyla vakit geçirirken icat edildi. Daha sonra Amerikan tatlı tutkunları arasında rağbet gören bu tatlıyı üreten bir şirket kurdu.
- Dünya endüstrisi bu gazın yılda 1 milyon tonunu dünya atmosferinden alıyor.
- Bir bardak sıvı nitrojene 1-2 saniye batırılan kişinin eli, sıvının cilde temas ettiği noktalarda kaynadığında oluşan gaz kabarcıklarından oluşan “eldiven” sayesinde zarar görmeden kalacaktır.
NİTROJEN, N (lat. Nitrojenyum * a. nitrojen; n. Stickstoff; f. azot, nitrojen; i. nitrojeno), - V grubunun kimyasal bir elementi periyodik tablo Mendeleev, atom numarası 7, atom kütlesi 14.0067. 1772 yılında İngiliz kaşif D. Rutherford tarafından keşfedildi.
Azotun özellikleri
Normal şartlarda nitrojen renksiz ve kokusuz bir gazdır. Doğal nitrojen iki maddeden oluşur kararlı izotoplar: 14 N (%99,635) ve 15 N (%0,365). Azot molekülü iki atomludur; atomlar bir kovalent üçlü bağ NN ile bağlanır. Tanımlanmış bir nitrojen molekülünün çapı farklı şekillerde, 3,15-3,53 A. Nitrojen molekülü çok kararlıdır - ayrışma enerjisi 942,9 kJ/mol'dür.
Moleküler nitrojen
Moleküler nitrojen sabitleri: f erime - 209,86°C, f kaynama - 195,8°C; yoğunluk nitrojen gazı 1,25 kg/m3, sıvı - 808 kg/m3.
Azotun özellikleri
İÇİNDE katı hal nitrojen iki modifikasyonda mevcuttur: kübik a şekli yoğunluğu 1026,5 kg/m3 ve yoğunluğu 879,2 kg/m3 olan altıgen b şeklindedir. Füzyon ısısı 25,5 kJ/kg, buharlaşma ısısı 200 kJ/kg. Yüzey gerilimi havayla temas halindeki sıvı nitrojen 8.5.10 -3 N/m; geçirgenlik 1.000538. Azotun sudaki çözünürlüğü (100 ml H20 başına cm3): 2,33 (0°C), 1,42 (25°C) ve 1,32 (60°C). Harici elektron kabuğu Azot atomu 5 elektrondan oluşur. Azotun oksidasyon durumları 5 (N205'te) ila -3 (NH3'te) arasında değişir.
Azot bileşiği
Normal koşullar altında nitrojen, geçiş metali bileşikleriyle (Ti, V, Mo, vb.) reaksiyona girerek kompleksler oluşturabilir veya amonyak ve hidrazin oluşturacak şekilde indirgenebilir. Azot, nispeten düşük sıcaklıklara ısıtıldığında aktif metallerle etkileşime girer. Azot, yüksek sıcaklıklarda ve katalizörlerin varlığında diğer elementlerin çoğuyla reaksiyona girer. Nitrojen bileşikleri: N 2 O, NO, N 2 O 5 iyi bir şekilde incelenmiştir. Azot, C ile yalnızca yüksek sıcaklıklarda ve katalizörlerin varlığında birleşir; bu amonyak NH3 üretir. Azot halojenlerle doğrudan etkileşime girmez; bu nedenle, tüm nitrojen halojenürler, örneğin nitrojen florür NF3 - amonyak ile etkileşime girerek yalnızca dolaylı olarak elde edilir. Azot da doğrudan kükürt ile birleşmez. Sıcak su nitrojenle reaksiyona girdiğinde siyanojen (CN) 2 oluşur. Sıradan nitrojen elektrik deşarjlarına maruz kaldığında ve ayrıca havadaki elektrik deşarjları sırasında, nitrojen molekülleri ve atomların artan enerji rezervine sahip bir karışımı olan aktif nitrojen oluşabilir. Aktif nitrojen oksijen, hidrojen, buhar ve bazı metallerle çok enerjik bir şekilde etkileşime girer.
Azot, dünyadaki en yaygın elementlerden biridir ve büyük kısmı (yaklaşık 4,10 15 ton) serbest halde yoğunlaşmıştır. Her yıl volkanik aktivite Atmosfere 2,10 6 ton nitrojen salınıyor. Azotun küçük bir kısmı konsantre edilir (litosferdeki ortalama içerik 1.9.10 -%3). Doğal nitrojen bileşikleri - amonyum klorür ve çeşitli nitratlar(güherçile). Azot nitrürler yalnızca şu durumlarda oluşturulabilir: yüksek sıcaklıklar ve görünüşe göre Dünya'nın gelişiminin ilk aşamalarında meydana gelen baskılar. Büyük güherçile birikimleri yalnızca kuru çöl iklimlerinde (vb.) bulunur. Küçük miktarlarda sabit nitrojen (%1-2,5) ve (%0,02-1,5) ile nehirlerin, denizlerin ve okyanusların sularında bulunur. Azot toprakta (%0,1) ve canlı organizmalarda (%0,3) birikir. Azot protein moleküllerinin bir parçasıdır ve birçok doğal organik bileşikler.
Doğada azot döngüsü
Doğada, biyosferdeki moleküler atmosferik nitrojenin döngüsünü, atmosferdeki kimyasal olarak bağlı nitrojenin döngüsünü, gömülü azotun döngüsünü içeren bir nitrojen döngüsü vardır. organik madde Litosferdeki yüzey nitrojeninin atmosfere geri dönmesiyle. Sanayiye yönelik azot, daha önce tamamen dünyada sayısı çok sınırlı olan doğal güherçile yataklarından elde ediliyordu. Şili'de özellikle sodyum nitrat formundaki büyük nitrojen yatakları bulunur; Güherçile üretimi bazı yıllarda 3 milyon tonun üzerine çıkmıştır.
Azotun kimyasal özellikleri
Güçlü bir üçlü bağın varlığından dolayı moleküler nitrojen aktif değildir ve nitrojen bileşikleri termal olarak kararsızdır ve ısıtıldığında serbest nitrojen oluşturmak üzere nispeten kolay ayrışır.
Metallerle etkileşim
Normal koşullar altında moleküler nitrojen yalnızca bazı güçlü indirgeyici maddelerle, örneğin lityumla reaksiyona girer:
6Li + N2 = 2Li3N.
Magnezyum nitrür oluşturmak için basit maddeler 300 °C'ye kadar ısıtma gerektirir:
3Mg + N2 = Mg3N2.
nitrürler aktif metaller temsil etmek iyonik bileşikler amonyak oluşturmak üzere su ile hidrolize edilirler.
Oksijen ile etkileşim
Azot, yalnızca bir elektrik deşarjının etkisi altında oksijenle reaksiyona girer:
02 + N2 = 2NO.
Hidrojen ile etkileşim
Hidrojen ile reaksiyon, yaklaşık 400 °C sıcaklıkta ve 200 atm basınçta, bir katalizör - metalik demir varlığında meydana gelir:
3H2 + N2 = 2NH3.
Diğer metal olmayanlarla etkileşim
Yüksek sıcaklıklarda diğer metal olmayan maddelerle, örneğin borla reaksiyona girer:
Azot, halojenler ve kükürt ile doğrudan reaksiyona girmez, ancak halojenürler ve sülfürler dolaylı olarak üretilebilir. Azot su, asitler ve alkalilerle etkileşime girmez.
nitrürler- daha az elektronegatif elementlere sahip nitrojen bileşikleri, örneğin metallerle (AlN; TiNx; Na3N; Ca3N2; Zn3N2; vb.) ve bir takım metal olmayanlarla (NH3, BN, Si3N4) ).
Yapı.
Atomlar arasındaki kimyasal bağın türüne bağlı olarak nitrürler iyonik, kovalent ve iyonik-kovalent-metalik olarak ayrılır. Nitrürlerdeki nitrojen atomları, daha az elektronegatif bir elementten elektronları kabul ederek stabil bir yapı oluşturur. elektronik konfigürasyon s 2 p 6 veya kararlı bir sp 3 konfigürasyonu oluşturmak için bir ortağa bir elektron bağışlayın
Fiş
İyonik tip nitrürler, metallerin nitrojenle 700-1200 °C sıcaklıklarda etkileşmesi sonucu elde edilir. Diğer nitrürler, bir metalin nitrojen veya amonyakla reaksiyona sokulmasıyla veya metal oksitlerin ve klorürlerin, nitrojen veya amonyak varlığında yüksek sıcaklıklarda karbonla indirgenmesiyle elde edilebilir. Nitrürler ayrıca ark, yüksek frekanslı ve mikrodalga plazma torçlarında plazmada da oluşturulur. İÇİNDE ikinci durum nitrürler, parçacık boyutu 10-100 nm olan ultra ince tozlar halinde oluşturulur.
Kimyasal özellikler
İyonik tip nitrürler su ve asitler tarafından kolayca ayrıştırılır ve aşağıdaki temel özellikleri sergiler:
V, VI ve elementlerin nitrürlerinin ısıtılması VIII grupları nitrojenin, düşük nitrürlerin açığa çıkmasıyla bunların ayrışmasına yol açar ve katı çözümler metallerde nitrojen. Bor, silikon, alüminyum, indiyum, galyum ve grup IV geçiş metallerinin nitrürleri, vakumda ısıtıldığında ayrışmaz.
Nitrürlerin oksijenle oksidasyonu metal ve nitrojen oksitlerin oluşumuna yol açar. Nitrürlerin karbonla etkileşimi karbürlere ve karbonitritlere yol açar.
14.Amonyak ve türevlerinin kimyasal özellikleri hakkında neler biliyorsunuz? Amonyağın katalitik oksidasyon sürecinin özü nedir?
Yalnızlığın varlığı nedeniyle elektron çifti birçok reaksiyonda amonyak, bir Brønsted bazı veya kompleks oluşturucu ajan olarak görev yapar ("nükleofil" ve "Brønsted bazı" kavramları karıştırılmamalıdır. Nükleofiliklik, pozitif yüklü bir parçacığın afinitesi ile belirlenir. Bir bazın bir protona afinitesi vardır. "Baz" kavramı "nükleofil" kavramının özel bir halidir. Böylece bir proton ekleyerek bir amonyum iyonu oluşturur:
Sulu çözelti amonyak (" amonyak") proses nedeniyle hafif alkali bir reaksiyona sahiptir:
K o =1,8·10 −5
Asitlerle etkileşime girerek verir karşılık gelen tuzlar amonyum:
Amonyak da çok zayıf asit(sudan 10.000.000.000 kat daha zayıf), metaller - amidlerle tuz oluşturma yeteneğine sahiptir. NH 2 - iyonları içeren bileşiklere amidler, N 3 - iyonlarına ise nitrürler denir. Amidler alkali metaller amonyakla muamele edilerek elde edilir:
Isıtıldığında amonyak ayrışır ve sergiler onarıcı özellikler. Böylece oksijen atmosferinde yanarak su ve nitrojen oluşturur. Amonyağın platin katalizör üzerinde hava ile oksidasyonu, endüstriyel olarak üretmek için kullanılan nitrojen oksitleri üretir. nitrik asit:
(reaksiyon tersine çevrilebilir)
(katalizörsüz, yüksek sıcaklıkta)
(bir katalizör varlığında, yüksek sıcaklıkta)
Açık rejeneratif kapasite NH3, lehimleme sırasında metal yüzeyi oksitlerden temizlemek için amonyak NH4Cl kullanımına dayanmaktadır:
Amonyağın jelatin varlığında sodyum hipoklorit ile oksitlenmesiyle hidrazin elde edilir:
· Halojenler (klor, iyot), amonyak - nitrojen halojenürler (nitrojen klorür, nitrojen iyodür) ile tehlikeli patlayıcılar oluşturur.
· Amonyak, nükleofilik ekleme yoluyla halojenlenmiş alkanlarla reaksiyona girerek ikame edilmiş bir amonyum iyonu oluşturur (amin üretme yöntemi):
(metil amonyum hidroklorür)
· İLE karboksilik asitler, bunların anhidritleri, asit halojenürleri, esterleri ve diğer türevleri amidleri verir. Aldehitler ve ketonlar ile - karşılık gelen aminlere indirgenebilen Schiff bazları (indirgeyici aminasyon).
· 1000 °C'de amonyak kömürle reaksiyona girerek hidrosiyanik asit HCN'yi oluşturur ve kısmen nitrojen ve hidrojene ayrışır. Ayrıca metanla reaksiyona girerek aynı hidrosiyanik asidi oluşturabilir:
Amonyak türevleri;. Aminler, içerdikleri amonyak kalıntılarının sayısına göre, monoatomik veya mono-, diatomik veya di- ve çok atomlu veya poliaminlere ayrılır; yani örneğin C2H5NH2, C2H4(NH2)2, CH(C6H4NH2)3, vb. amonyak parçacığına giren radikallerin sayısına göre bilinmektedir. ikincisinin atomikliğinin yanı sıra aminler, örneğin monoatomik bir amonyak kalıntısının (NH2) her zaman mevcut olduğu 1) birincil olarak ayrılır. metilamin CH3NH2, fenilamin veya anilin, C6H5NH2, vb. 2) ikincil, amonyaktaki 2 hidrojen atomunun iki monoatomik radikal veya bir diatomik ile değiştirilmesiyle oluşur (ikinci durumda aminlere iminler denir, bundan sonra buna bakın) ve örneğin bir diatomik kalıntı (NH) ile karakterize edilirler. dimetilamin NH(CH3)2, metiletilamin NH(CH3)(C2H5), metilanilin NH(C6H5)(CH3); piperidin veya pentametilenimin, C5H10 =NH, vb. 3) üçüncül, amonyaktaki üç hidrojen atomunun tamamının üç monoatomik radikal veya diatomik ve monoatomik veya bir triatomik ile değiştirilmesiyle meydana gelir. trimetilaminN(CH3)3, dimetilanilin C6H5N(CH3)2, propilpiperidin C5H10N(C3H7), piridin C5H5N, vb. Tüm aminler son derece amonyağa benzer; örneğin asit elementlerini ekleyip amonyum tuzlarına dönüşebilirler. (CH3)NH3Cl, C5H5NHCl, vb.; Bunların en basitleri olan metil ve dimetilaminler, koku ve diğer fiziksel özellikler bakımından bile amonyağa benzer.
Amonyağın katalitik oksidasyonu şu anda nitrik asit üretmenin ana yöntemidir.
Yöntem, nitrojen oksitlerin üretimi ve bunların nitrik asit halinde işlenmesiyle ilgilidir. Yöntemin özü: Moleküler nitrojenin katalitik oksidasyon işlemi, elde edilen nitrojen oksitlerin su ile emilme aşamasıyla aynı basınç altında gerçekleştirilir ve moleküler nitrojenin katalitik oksidasyonunun endotermik prosesi için enerji, bir gaz doğrudan reaksiyon bölgesine akar. Moleküler nitrojenin katalitik oksidasyonu işlemi, 1000 o C'nin altındaki sıcaklıklarda ve katalizörün önündeki gaz fazındaki oksitleyici içeriği, HNO3 + NOx buharının hacimce %10'unun altında olduğunda ve içindeki basınçta gerçekleştirilir. sistem 25 atm'ye kadardır. Moleküler nitrojenin oksidasyonu için katalizörler, platin grubu metallerle platin alaşımlarını veya refrakter metallerin destekleyici katkı maddelerini içeren demir, kobalt, krom, alüminyum oksitlerine dayanan katalizörleri kullanır. Oksitleyici ile bir gaz akışı oluşturmak için yalnızca atmosferik hava değil, aynı zamanda gaz karışımıüretim asidinin soyulması ile elde edilir. Teknik sonuç, enerji ve sermaye maliyetlerinde bir azalmanın yanı sıra nitrik asit üretimine yönelik teknolojik şemanın basitleştirilmesidir.
15.Bana tanıdıklarınızı anlatın allotropik formlar karbon. Fullerenlerin keşfinin tarihi hakkında ne biliyorsunuz?
Elmas, sertliği ve yüksek ışık dağılımı sayesinde karbonun en iyi bilinen allotroplarından biridir. endüstriyel uygulamalar ve mücevherlerde. Elmas bilinen en sert doğal mineraldir, bu da onu mükemmel bir aşındırıcı yapar ve taşlama ve cilalama için kullanılabilir. İÇİNDE doğal çevre hiçbiri yok bilinen madde en küçük elmas parçasını bile çizebilecek kapasitededir.
Endüstriyel sınıf elmaslara yönelik pazar, diğer değerli taşlara yönelik pazarlardan biraz farklıdır. Endüstriyel elmaslar öncelikle sertlikleri ve termal iletkenlikleri nedeniyle değerlenir, bu da elmasların berraklık ve renk gibi diğer gemolojik özelliklerini büyük ölçüde gereksiz kılar.
Elmastaki her karbon atomu tetrahedrondaki diğer dört karbon atomuyla kovalenttir. Bu tetrahedralar birlikte altı üyeli atom halkalarından oluşan üç boyutlu bir katman ağı oluşturur. Bu kararlı kovalent bağ ağı ve bağların üç boyutlu dağılımı, elmasların bu kadar sert olmasının nedenidir.
Grafit
Grafit (1789'da Abraham Gottlob Werner tarafından adlandırılmıştır (Yunanca grafen - kalemlerde kullanılan "çekmek/yazmak"), karbonun en yaygın allotroplarından biridir. Altıgen katmanlı bir yapıyla karakterize edilir. Doğada oluşur. Mohs ölçeği 1'dir. Yoğunluğu 2,3'tür, elmastan daha azdır. Yaklaşık 700 °C'de oksijenle yanarak karbondioksit oluşturur. Kimyasal aktivite açısından elmastan daha reaktiftir. Grafitteki karbon atomlarının altıgen katmanları arasındaki reaktifler sıradan solventlerle, asitlerle veya erimiş maddelerle reaksiyona girmez. kromik asit onu oksitler karbondioksit.Zift ve kok karışımının 2800 °C'de ısıtılmasıyla elde edilir; düşük basınçlarda 1400-1500 °C'de gaz halindeki hidrokarbonlardan elde edilmesi, ardından elde edilen pirokarbonun 2500-3000 °C'de ve yaklaşık 50 MPa'lık bir basınçta pirografit oluşumuyla ısıtılması. Elmastan farklı olarak grafit elektriksel iletkenliğe sahiptir ve elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılır. Grafit, standart koşullar altında karbonun en kararlı formudur
Her bir karbon atomunun dört dış elektronunun tamamının atomlar arasında "lokalize" olduğu elmastan farklı olarak kovalent bağ Grafitte her atom 4 atomdan yalnızca 3'üne kovalent bağla bağlıdır. dış elektronlar. Bu nedenle, her karbon atomu, delokalize elektron sistemine bir elektron katkıda bulunur. Bu elektronlar iletim bandındadır. Ancak grafitin elektriksel iletkenliği katmanların yüzeyi boyunca yönlendirilir. Bu nedenle grafit, elektriği karbon atomu katmanının düzlemi boyunca iletir, ancak elektriği düzleme dik bir yönde iletmez.
16.Hakkında ne biliyorsun? fiziksel ve kimyasal özellikler karbondioksit (CO2) ? Doğada meydana gelen süreçlerde karbondioksit ve karbonatların rolünü bize anlatın
Azot kimyasal bir elementtir atom numarası 7. Kokusuz, tatsız ve renksiz bir gazdır.
Böylece kişi nitrojenin varlığını hissetmez. dünyanın atmosferi yüzde 78'i ise bu maddeden oluşuyor. Azot gezegenimizdeki en yaygın maddelerden biridir. Azot olmadan yiyecek olmayacağını sık sık duyabilirsiniz ve bu doğrudur. Sonuçta tüm canlıları oluşturan protein bileşiklerinin mutlaka nitrojen içermesi gerekir.
Doğadaki azot
Azot atmosferde iki atomdan oluşan moleküller halinde bulunur. Atmosferin yanı sıra, dünyanın mantosunda ve toprağın humus tabakasında da nitrojen bulunur. Endüstriyel üretim için ana azot kaynağı minerallerdir.
Ancak, son on yıllar Maden rezervleri tükenmeye başladığında, endüstriyel ölçekte nitrojenin havadan ayrılmasına acil bir ihtiyaç vardı. Bu sorun artık çözüldü ve atmosferden endüstriyel ihtiyaçlar için büyük miktarda nitrojen çıkarılıyor.
Azotun biyolojideki rolü, azot döngüsü
Dünya üzerinde nitrojen, hem biyotik (yaşamla ilgili) hem de abiyotik faktörler. Azot bitkilere atmosferden ve topraktan doğrudan değil mikroorganizmalar yoluyla girer. Azot sabitleyen bakteriler azotu tutar ve işleyerek onu bitkiler tarafından kolayca emilebilecek bir forma dönüştürür. Bitki gövdesinde azot dönüştürülür karmaşık bileşiklerözellikle proteinler.
İle besin zinciri Bu maddeler otçulların ve daha sonra yırtıcı hayvanların vücutlarına girer. Tüm canlıların ölümünden sonra nitrojen toprağa geri döner ve burada ayrışmaya (amonifikasyon ve denitrifikasyon) uğrar. Azot toprakta sabitlenir, mineraller, su atmosfere girer ve daire tekrarlanır.
Azot uygulaması
Azotun keşfinden sonra (bu 18. yüzyılda gerçekleşti), maddenin kendisinin özellikleri, bileşikleri ve çiftlikte kullanılma olasılığı iyi araştırıldı. Gezegenimizdeki nitrojen rezervleri çok büyük olduğundan, bu eleman son derece aktif olarak kullanılmaya başlandı. 
Saf nitrojen sıvı veya gaz halinde kullanılır. Sıvı nitrojen eksi 196 santigrat derece sıcaklığa sahiptir ve aşağıdaki alanlarda kullanılır:
— tıpta. Sıvı nitrojen, kriyoterapi prosedürlerinde yani soğuk tedavide soğutucu olarak kullanılır. Flaş dondurma, çeşitli tümörleri çıkarmak için kullanılır. Doku örnekleri ve canlı hücreler (özellikle sperm ve yumurtalar) sıvı nitrojende saklanır. Düşük sıcaklık biyomateryali uzun süre saklamanıza, ardından buzunu çözüp kullanmanıza olanak tanır.
Tüm canlı organizmaların sıvı nitrojende saklanması ve gerekirse zarar vermeden buzunun çözülmesi olasılığı bilim kurgu yazarları tarafından dile getirildi. Ancak gerçekte bu teknolojiye hakim olmak henüz mümkün olmadı;
— gıda endüstrisinde Sıvı nitrojen, kapta inert bir ortam oluşturmak için sıvıları şişelerken kullanılır.
Genel olarak azotun gerekli olduğu alanlarda kullanılır. gazlı ortamörneğin oksijen olmadan
— yangınla mücadelede. Azot oksijenin yerini alır, bu olmadan yanma süreçleri desteklenmez ve yangın söner.
Azot gazı aşağıdaki endüstrilerde uygulama alanı bulmuştur:
— gıda üretimi. Azot, paketlenmiş ürünlerin tazeliğini korumak için inert gazlı bir ortam olarak kullanılır;
— petrol endüstrisinde ve madencilikte. Boru hatları ve tanklar nitrojenle temizlenir ve patlamaya dayanıklı bir yapı oluşturmak için şaftlara enjekte edilir. gaz ortamı;
— uçak imalatındaŞasi lastikleri nitrojenle şişirilir.
Yukarıdakilerin tümü saf nitrojen kullanımı için geçerlidir, ancak bu elementin çeşitli bileşiklerden oluşan bir kütlenin üretimi için başlangıç maddesi olduğunu unutmayın:
- amonyak. Nitrojen içeren son derece aranan bir madde. Amonyak gübre, polimer, soda ve nitrik asit üretiminde kullanılır. Kendisi tıpta, soğutma ekipmanlarının imalatında kullanılır;
- azotlu gübreler;
— patlayıcılar;
- boyalar vb. 
Azot yalnızca en yaygın olanlardan biri değildir. kimyasal elementler, ama aynı zamanda insan faaliyetinin birçok dalında kullanılan çok gerekli bir bileşen.
Azot (İngiliz Azotu, Fransızca Azot, Almanca Stickstoff) birkaç araştırmacı tarafından neredeyse aynı anda keşfedildi. Cavendish, havadaki nitrojeni (1772) önce sıcak kömürden, sonra da karbon dioksiti absorbe etmek için bir alkali çözeltiden geçirerek elde etti. Cavendish vermedi özel isim yeni gaz, ona mefitik hava (Latince - mephitis - dünyanın boğucu veya zararlı buharlaşması) olarak atıfta bulunur. Resmi olarak, nitrojenin keşfi genellikle 1772'de "Sabitlenebilir havada, aksi halde boğucu olarak da adlandırılır" tezini yayınlayan Rutherford'a atfedilir. kimyasal özellikler azot. Aynı yıllarda Scheele nitrojeni atmosferik hava Cavendish'le aynı şekilde. Yeni gaza bozulmuş hava (Verdorbene Luft) adını verdi. Priestley (1775) nitrojenle flojistikleştirilmiş hava adını verdi. 1776-1777'de Lavoisier atmosferik havanın bileşimini detaylı olarak incelemiş ve hacminin 4/5'inin boğucu gazdan (Hava mofetti) oluştuğunu tespit etmiştir.
Lavoisier, elementin solunumu destekleme konusundaki yetersizliğini vurgulayarak, elemente Yunanca olumsuz "a" ön ekinden ve yaşam anlamına gelen "zoe" sözcüğünden yola çıkarak "nitrojen" adını vermeyi önerdi. 1790 yılında nitrojen için "nitrojen" (nitrojen - "güherçile oluşturan") adı önerildi ve bu isim daha fazla temel elementin uluslararası adı (Nitrojenyum) ve nitrojenin sembolü - N.
Doğada olmak, almak:
Azot doğada çoğunlukla serbest halde bulunur. havada hacim oranı%78,09 ve kütle kesri- %75,6. Azot bileşikleri Olumsuz büyük miktarlar topraklarda bulunur. Azot, proteinlerin ve birçok doğal organik bileşiğin bir parçasıdır. Genel içerik nitrojen yer kabuğu 0,01%.
Atmosfer yaklaşık 4 katrilyon (4 10 15) ton nitrojen içerir ve okyanuslar yaklaşık 20 trilyon (20 10 12) ton nitrojen içerir. Her yıl bu miktarın çok küçük bir kısmı (yaklaşık 100 milyar ton) canlı organizmalara bağlanıyor ve birleşiyor. Bu 100 milyar ton sabit nitrojenin yalnızca 4 milyar tonu bitki ve hayvan dokularında bulunur; geri kalanı çürüyen mikroorganizmalarda birikir ve sonunda atmosfere geri döner.
Teknolojide nitrojen havadan elde ediliyor. Azot elde etmek için hava sıvı duruma aktarılır ve ardından buharlaştırma yoluyla azot daha az uçucu oksijenden ayrılır (t balya N 2 = -195,8 ° C, t balya O 2 = -183 ° C)
İÇİNDE laboratuvar koşulları saf nitrojen, amonyum nitritin ayrıştırılmasıyla veya amonyum klorür ve sodyum nitrit çözeltilerinin ısıtıldığında karıştırılmasıyla elde edilebilir:
NH4NO2N2 + 2H20; NH4Cl + NaNO2NaCl + N2 + 2H20.
Fiziksel özellikler:
Doğal nitrojen iki izotoptan oluşur: 14 N ve 15 N. Normal koşullar altında nitrojen renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır, havadan biraz daha hafiftir, suda az çözünür (1 litre suda 15,4 ml nitrojen çözünür, 31 ml) oksijen). Azot -195,8°C sıcaklıkta renksiz bir sıvıya, -210,0°C sıcaklıkta ise beyaz bir sıvıya dönüşür. sağlam. Katı halde, iki polimorfik modifikasyon formunda bulunur: -237.54°C'nin altında kübik kafesli form stabildir, üstte altıgen kafesli form.
Azot molekülündeki atomların bağlanma enerjisi çok yüksektir ve 941,6 kJ/mol'e ulaşır. Bir moleküldeki atomların merkezleri arasındaki mesafe 0,110 nm'dir. Molekül N2 diyamanyetiktir. Bu, nitrojen atomları arasındaki bağın üçlü olduğunu gösterir.
Nitrojen gazının 0°C'deki yoğunluğu 1,25046 g/dm3
Kimyasal özellikler:
Normal koşullar altında nitrojen, güçlü kovalent bağı nedeniyle kimyasal olarak aktif olmayan bir maddedir. Normal koşullar altında yalnızca lityum ile reaksiyona girerek nitrür oluşturur: 6Li + N 2 = 2Li 3 N
Artan sıcaklıkla birlikte moleküler nitrojenin aktivitesi artar ve hem oksitleyici bir madde (hidrojen, metallerle) hem de indirgeyici bir madde (oksijen, flor ile) olabilir. Isıtıldığında, yüksek tansiyon ve bir katalizör varlığında nitrojen hidrojenle reaksiyona girerek amonyak oluşturur: N2 + 3H2 = 2NH3
Azot oksijenle sadece birleşir elektrik arkı nitrojen oksit(II) oluşumu ile: N2 + O2 = 2NO
İÇİNDE elektrik deşarjı flor ile reaksiyon da mümkündür: N 2 + 3F 2 = 2NF 3
En önemli bağlantılar:
Azot oluşturma yeteneğine sahiptir kimyasal bileşikler, +5'ten -3'e kadar tüm oksidasyon durumlarındadır. Bağlantılar pozitif derece oksidasyon, nitrojenin flor ve oksijenle oluşması ve +3'ün üzerindeki oksidasyon durumlarında nitrojen yalnızca oksijenli bileşiklerde bulunabilir.
Amonyak NH3, suda çözünen (“amonyak”) keskin kokulu, renksiz bir gazdır. Amonyak temel özelliklere sahiptir ve su, hidrojen halojenürler ve asitlerle etkileşime girer:
NH3 + H20 NH3 *H20 NH4++ + OH-; NH3 + HCl = NH4Cl
Karmaşık bileşiklerdeki tipik ligandlardan biri: Cu(OH) 2 + 4NH3 = (OH) 2 (viol., r-Rom)
İndirgeyici madde: 2NH3 + 3CuO 3Cu + N2 + 3H2O.
Hidrazin- N 2 H 4 (hidrojen pernitrür), ...
Hidroksilamin- NH2OH, ...
Nitrik oksit(I), N 2 O (azot oksit, gülme gazı). ...
Nitrik oksit(II) NO renksiz, kokusuz, suda az çözünen ve tuz oluşturmayan bir gazdır. Laboratuvarda bakır ve seyreltik nitrik asidin reaksiyona sokulmasıyla elde edilirler:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
Endüstride nitrik asit üretmek için amonyağın katalitik oksidasyonu ile elde edilir:
4NH3 + 5O2 4NO + 6 H2O
Kolayca nitrojen okside (IV) oksitlenir: 2NO + O 2 = 2NO 2
Nitrik oksit(III), ??? ...
...
nitröz asit, ??? ...
...
nitritler, ??? ...
...
Nitrik oksit(IV), NO 2 - zehirli gaz rengi kahverengidir, karakteristik bir kokusu vardır, suda iyi çözünür, nitro ve nitrik olmak üzere iki asit verir: H 2 O + NO 2 = HNO 2 + HNO 3
Soğutulduğunda renksiz bir dimere dönüşür: 2NO 2 N 2 O 4
Nitrik oksit (V), ??? ...
...
Nitrik asit HNO 3 keskin kokulu, renksiz bir sıvıdır, kaynama noktası = 83°C. Güçlü asit, tuzlar - nitratlar. Asit kalıntısında bir nitrojen atomunun varlığından kaynaklanan en güçlü oksitleyici ajanlardan biri en yüksek derece oksidasyon N +5. Nitrik asit metallerle reaksiyona girdiğinde ana ürün olarak hidrojen açığa çıkmaz, fakat çeşitli ürünler nitrat iyonunun azaltılması:
Cu + 4HNO3 (kons) = Cu(NO3)2 + 2N02 + 2H20;
4Mg + 10HNO3 (yüksek oranda seyreltilmiş) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 5H2O.
Nitratlar, ??? ...
...
Başvuru:
Gıda endüstrisinde paketleme gazı olarak sıvıları pompalarken elektrikli akkor lambaları ve cıva termometrelerindeki boş alanı doldurmak için inert bir ortam oluşturmak için yaygın olarak kullanılır. Çelik ürünlerin yüzeyini nitrürlemek için kullanılır; yüzey katmanında çeliğe daha fazla sertlik veren demir nitrürler oluşur. Sıvı nitrojen sıklıkla çeşitli maddelerin derin soğutulması için kullanılır.
Azot, protein maddelerinin bir parçası olduğundan bitki ve hayvanların yaşamı için önemlidir. Amonyak üretmek için büyük miktarlarda nitrojen kullanılır. Üretimde azot bileşikleri kullanılıyor mineral gübreler, patlayıcılar ve birçok sektörde.
L.V. Çerkaşina
HF Tyumen Devlet Üniversitesi, gr. 542(ben)
Kaynaklar:
- GP. Khomchenko. Üniversitelere başvuran adaylar için kimya üzerine bir el kitabı. M., Yeni Dalga, 2002.
- GİBİ. Egorov, Kimya. Üniversitelere girenler için ders yardımı. Rostov-na-Donu, Phoenix, 2003.
- Elementlerin keşfi ve adlarının kökeni/
