Азот

7 Көміртегі ← Азот → Оттегі N ↓ P Периодическая система элементов 7N
Жай заттың сыртқы бейнесі
қалыпты және стандартты жағдайларда-түсі, дәмі мен иісі жоқ газ. Сұйық азот
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі	Азот, 7
Топ типі	Бейметалдар
Топ, период, блок	15, 2, p
Атомдық масса (молярлық масса)	(14,00643; 14,00728) м. а. б. (г/моль)
Электрондық конфигурация	[He] 2s2 2p3
Атом радиусы	75 пм
Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус	71±1 pm пм
Ван-дер-Ваальс радиусы	155 пм пм
Ион радиусы	13 (+5e) 171 (−3e) пм
Электртерістілігі	3,04 (Полинг шкаласы)
Тотығу дәрежелері	5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2, −3
Иондалу энергиясы	1-ші: 1402.3 (14,53) кДж/моль (эВ) 2-ші: 2856 кДж/моль (эВ) 3-ші: 4578.1 кДж/моль (эВ)
Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза	Газ
Тығыздық (қ.ж.)	0,808 г/см3 (-195,8 °C); МЕМСТ 2939-63 бойынша стандартты жағдайларда 1,1649 кг / м3; н. у. 0,001251 кезінде г/см³
Балқу температурасы	63,29 K (−209,86 °C)
Қайнау температурасы	77,4 K (−195,75 °C)
Балқу жылуы	(N2) 0,720 кДж/моль
Булану жылуы	(N2) 5,57 кДж/моль
Молярлық жылусыйымдылық	29,125 Дж/(K·моль)
Молярлық көлем	22,4×103 см³/моль
Қаныққан бу қысымы P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000 T (К) 37 41 46 53 62 77
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы	кубтық
Тор параметрлері	5,661 Å
Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік	(300 K) 0,026 Вт/(м·К)
CAS нөмірі	17778-88-0 7727-37-9 (N2)

Азот - N

Азот ( гр. ázōos – тіршіліксіз; латын. Nitrogenium; N) — химиялық элемент – түссіз, иіссіз, дәмсіз – суда аз еритін газ. Бұл элемент аминқышқылдарының амидтердің ақуыздардың-нуклейін қышқылдарының-нуклеотидтердің және өмірде өте маңызды басқада көптеген органикалық қоспалардың құрамына енеді. N – элементтердің периодты жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі – 7, атом салмағы – 14.0067. Табиғатта екі изотопы кездеседі: ¹⁴N (99.635%), ¹⁵N (0.365%).

Жалпы мәліметтер

Азотты 1772 жылы ағылшын ғалымы Даниэль Резерфорд ашқан. Жер қыртысындағы азоттың мөлшері 0.03%. Табиғатта азот дербес және қосылыстар күйінде кездеседі және негізгі қоры екі атомнан тұратын молекула түрінде ауа құрамында болады. Азоттың ауадағы салмақ үлесі 75.6% , көлем үлесі 78.1%. Жер қыртысының 1 т массасына 1 кг азоттан келеді, әрі ол бейорганикалық және органикалық қосылыстар күйінде кездеседі. Оның бейорганикалық қосылыстарының негізгілеріне натрий нитраты (чили селитрі), калий нитраты (үнді селитрі) жатады. Органикалық қосылыстар күйіндегі азоттың негізгі қоры барлық тірі ағзалардың ақуыздарында құрамына кіреді. Кезінде жанбайтын қасиетіне байланысты “тіршіліксіз” деп аталып кеткенімен азот тіршілікке өте керек элемент. Қалыпты температурада азот түссіз, иіссіз газ. Қайнау температурасы – 196 °C, қату температурасы – 210 °C. Су бір өлшем көлемінде (20 °C-та) 0.0154 көлем азот ериді, яғни азоттың суда ерігіштігі оттектің ерігігтігінен төмен. Ауадан аздап жеңіл болады.

Азот молекуласының атомдары өзара үш байланыспен тартылатындықтан, оларды бір-бірінен ажыратуға көп энергия керек. Сол себепті азот кәдімгі жағдайда тұрақты болып келеді де, литийден басқа ешқандай жай және күржелі затпен әрекеттеспейді. Химиялық белсенділігінің төмендіг жөнінен азот инертті газдардан кейінгі орынды иемденеді. Азотты қыздырса, көптеген металдармен әрекеттесіп, нитридтер түзеді. Бейметалдармен аса жоғары температурада ғана әрекеттеседі. Мысалы, оның оттекпен әрекеттесуі 3000-4000 °C-та басталады. Өнеркәсіпте азот ауаны сұйылту арқылы алынса, лабораториялық жағдайда аммоний нитритін немесе бихроматын қыздырып алады. Азот негізінен аммиак өндіруге, ал инертті болғандықтан, электр шамдарын толтыруға қолданылады. Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде азот II периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Азоттан басқа ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb және висмут Ві элементтері кұрайды. Азотты алғаш рет 1772 жылы ағылшын ғалымы Д. Резерфорд ашты. Азот грекше «өмірді қуаттамайды» деген мағына береді.

Периодтық жүйедегі орны. Азот екінші периодтың, бесінші топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 7. Олай болса азоттың ядросында 7 протон мен 7 нейтрон бар. Электрондарының жалпы саны да 7. Осы 7 электрон екі электрондық қабатта былай бөлініп орналасқан: 1s²2s²2p³.

Сондықтан азот қосылыстарында үш валентті, негізгі жағдайдағы қосылыстарында азоттың тотығу дәрежелері -3, 0, +3 болады, мысалы:

NH₃, N₂, N₂O₃

Қосылыс түзген кезде азот атомында бос d қабаты болмағандықтан 2s деңгейшесіндегі электрон жұбы ажырайды. Байланыс түзу үшін бір электрон электртерістілігі басымырақ элементке ауысып, азоттың тотығу дәрежесі +1, әрі қарай +2, +3, +4, +5-ке дейін жетеді.

Бұл тізбеде N₂О мен NО тұз тұзбейтін оксидтер. Қалғандары қышқылдық оксидтер; оларға сәйкес қышқылдарының формулалары HNО₂ - азотты қышқыл, HNО₃ - азот кышқылы.

Физикалық қасиеттері

Азот көлемі бойынша ауаның 78%-ын құрайды. Ол - түссіз, иіссіз, суда нашар еритін, ауадан сәл ғана жеңіл D (ауа) = 0,97,D (H₂) = 14 болатын, жануды қолдамайтын, тыныс алуға жарамсыз газ. Ауадағы 1 л азот газының массасы 1,25 г. Азот -196°С-та сұйылады, -210°С-та қатады (қар тектес). 209,86 °C кезінде азот қатты күйде қарға ұқсас масса немесе үлкен қарлы ақ кристалдар түрінде өтеді. Ауамен жанасқан кезде одан оттегіні сіңіреді, бұл ретте азотта оттегі ерітіндісін түзе отырып, ерітіледі.

Қатты азоттың үш кристалды модификациялары белгілі. 3.гексагональды тығыз қаптамасы бар β — N2 фазасы бар, p63/mmc кеңістіктік тобы, тор параметрлері a=3,93 Å и c=6,50 Å. 36,61 К-ден төмен температурада pa3 немесе P213 кеңістіктік тобы және A=5,660 Å периоды бар α-N2 текше торлы фазасы бар. 3500 атмосферадан астам қысым мен 83 K төмен температура астында γ-N2 гексагоналды фаза түзіледі.

Құрылысы

Азот молекуласында екі азот атомы өзара үш еселі байланыспен байланысқан, сондықтан оның химиялық, белсенділігі төмен газ. Азот - 19б°С температурада сұйықка айналады.

Ол тіпті ауадағы күшті тотықтырғыш оттегімен де әрекеттеспейді, бірақ найзағай отында мына реакция жүреді: N₂ + О₂ = 2NO

Азоттың маңызды қосылыстары селитралар: NaNО₃ (чили селитрасы), KNO₃ (үнді селитрасы). Топырақта нитраттар күйінде кездеседі. Өсімдік пен жануарлар ағзасында маңызды рөл атқарады. Азоттың молекулааралық күштер әлсіз Ван-дер-Ваальса күштері. Диатомды молекулалар еркін болады. Үш есе байланыс болғандықтан, байланыс энергиясы өте жоғары. Азоттың байланыс диссоциациясының энергиясы 945,4 кДж / моль құрайды. Осы жоғары байланыстың диссоциациялану энергиясына азот қалыпты жағдайда белсенді емес көрінеді. сондықтан азот белсенді емес газ болып саналады. N2 неге соншалықты белсенді емес? N2 гидросфера, биосфера және атмосфераның температурасы мен қысымында , оның үштік байланысы әсерінен химиялық белсенді емес. Бұл үштік байланыс тек экстремалды температурада және / немесе қысым кезінде немесе селективті ферменттер болған кезде бұзылуы мүмкін.

Биологиялық маңызы

Азот нәруызды заттардың негізгі құрам бөлігі болғандықтан, тіршілік үшін аса маңызды элемент. Ауа азотын сіңіре алатын кейбір азот бактериялары болмаса, басқа тірі организмдер азотты қосылыс түрінде ғана сіңіре алады. Өсімдіктер топырақтан азотты нитрат және аммоний тұздары түрінде алады. Электрон беріп немесе қосып алып, -3 дәрежесі +5 түріндегі жай зат түзеді. Жануарлар организмінде азот мөлшері 1%-дан 10%-ға, ал малдың мүйізінде, жүнінде 15%-ға дейін жетеді. Азот адам денесінің 3%-ын құрайды.Адам азотты ауадан емес, азотты қосылысы бар тағамдар арқылы алады. "Нәруызсыз тіршілік жоқ, азотсыз нәруыз жоқ" деген қағидалы сөз осының дәлелі болса керек.

Химиялық қасиеттері

Aзот химиялық реакцияларда әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш. Азот оттегімен, фтормен әрекеттескенде тотықсыздандырғыш болса; фосформен, сутегімен, алюминиймен әрекеттескенде тотықтырғыш болады. Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияга түсу қабілеті төмен, химиялык енжар зат. Жоғары температура мен кысымда, өршіткі (катализатор) қатысында азот сутекпен тікелей әрекеттесіп, аммиак түзеді:

N2 + 3H2 = 2NH3

Бос күйдегі азот оттекпен электр ұшқыны кезінде әрекеттеседі. Табиғатта бұл реакция найзағай жарқылдағанда жүреді:

N2 + О2 = 2NO

Бөлме температурасында азот тотықтырғыш ретінде тек металл литиймен әрекеттеседі:

N2 + 6Li = 2Li3N

Қыздырғанда басқа металдармен де осылайша әрекеттеседі:

3Mg + N2 = Mg3N2

Қолданылуы

Азот химиялық синтезде инертті атмосфера жасау үшін пайдаланылады. Тоңазытқышта, медицинада, аммиак алу үшін қолданылады. Сұйық азот салқындаткыш жүйелер саласында кеңінен қолданылады. Азот, негізінен, аммиак алуға, одан әрі азот қышкылы және азот тыңайтқыштарын алу үшін қолданылады. Азотты салғырт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады (электр лампасын толтыруға, т.б.).

Азот молекуласы — берік қосылыс. Ол тотықтырғыш ретінде ерекше жағдайда металлдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Селигралардың құрамында болады. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жүзеге асыратын нәруыздың құрамына кіреді.

Түрлері

• Байланысқан азот — молекулалық азоттан басқа кез келген химиялық қосылыстың құрамына кіретін азот.
• Молекулалық азот - N₂ молекуласы түріндегі азот.
• Нәруыздық азот — нәруыз құрамындағы азот.
• Нитраттық азот - қосылыстардың құрамына нитротоп түрінде кіретін азот.
• Сіңімтал азот— өсімдіктер сіңіре алатын түрдегі азот.

Азот қышқылы

HNO3 Азот қышқылы — күшті бір негізді қышқыл, түссіз сұйықтық.

Азот фиксациясы

Азот фиксациясы — ауадағы азотты химиялық қосылыстар түзе байланыстыру процесі; ауадағы молекулалық азотты өсімдіктерге сіңімтал азотты қосылыстарға ауыстыру, табиғи жағдайда арнайы микроорганизмдердің көмегімен іске асады.

Азот өлшегіш

Азот өлшегіш — реакция нәтижесінде бөлініп шыққан бос азотты өлшеуге арналған аспап.

Азоттау

Азоттау — металл бұйымдарының беткі қабатын азотпен қанықтыру процесі; олардың қаттылығын, жемірілуге тұрақтылығын және тозуға беріктігін арттыру үшін қолданылады. Азоттау (нитрлеу) — болат және титан бұйымдарының сыртқы бетін қатайту және тот баспайтын ету үшін аммиакке салып (қызуы 480—650°С) азотқа қанықтыру процесі. Бұл процесті нитрлеу деп атайды..

Азоттың табиғаттағы айналымы

Азот табиғатта өте көп тараған элементтің бірі болып есептеледі. Жер бетіндегі оның негізгі түрлері — литосферадағы байланысқан және атмосферадағы молекулалық азот. Атмосферадағы бос азотты өсімдіктер өздігінен сіңіре алмайды. Органикалық заттар шірігенде ондағы азоттың біраз бөлігі аммиакқа айналады. Топырақтағы нитрлеуші бактериялардың көмегімен сол аммиак азот қышқылына дейін тотығады. Өз кезегінде топырақтағы карбонаттар СаС03 қышқылмен реакцияға түсіп, нитратқа айналады да өсімдікке сіңеді. Шіру процесі кезінде азоттың біраз бөлігі атмосфераға бос күйінде бөлініп отырады. Табиғи жағдайда топырақтағы байланысқан азоттың мөлшері кемімейді. Ауадағы бос азот та түрлі себептермен толықтырылып отырады. Мысалы, ағаш, шымтезек (торф), таскөмірді жаққанда, органикалық заттар шірігенде, атмосфераға азот бөлінеді. Топырақта тіршілік ететін кейбір бактериялар да ауа жетіспейтін жағдайда нитраттардан оттекті өзіне тартып, атмосфераға бос азот бөледі (19-сурет). Осы процестер нәтижесінде табиғатта үздіксіз азот айналымы жүріп отырады.

Азот — өсімдікке қажетті қоректік элемент. Азот қышқылының тұздары — нитраттар және аммоний тұздары минералдық тыңайтқыштар ретінде қолданылады. Күміс нитраты хлорид ионын табуға қажетті реактив. Ағаш, таскөмір, органикалық заттар жанғанда, шірігенде ауаға бос азот бөлінеді. Организмдегі азот нәруыз (белок) синтездеуге қатысады.

Сілтемелер

Ортаққорда бұған қатысты медиа файлдар бар: Nitrogen

• Азот на Webelements
• Азот в Популярной библиотеке химических элементов Мұрағатталған 15 қазанның 2007 жылы.
• Азот и адсорбционные генераторы азота
• Азот. Производство и получение азота.