Šta znači dušik. Osobine i primena nekih hemijskih elemenata

Svojstva elemenata V-A podgrupe

1. Struktura atoma hemijskih elemenata

Prisustvo tri nesparena elektrona na vanjskom energetskom nivou objašnjava činjenicu 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 oblika 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 u pozitivno jezgro slabi i povećava se sposobnost doniranja elektrona, pa stoga u podgrupi azota sa povećanjem atomskog broja nemetalna svojstva se smanjuju, dok se metalna svojstva povećavaju.

Azot je nemetal, bizmut je metal. Od azota do bizmuta, jačina spojeva RH 3 opada, dok se snaga jedinjenja kiseonika povećava.

Najvažniji među elementima azotne podgrupe su azota i fosfora .

Dušik, fizička i hemijska svojstva, proizvodnja i primena

1. Azot je hemijski element

N +7) 2) 5

1 s 2 2 s 2 2 p 3 nedovršeni vanjski sloj, str -element, nemetalni

Ar(N)=14

2. Moguća oksidaciona stanja

Zbog prisustva tri nesparena elektrona, dušik je vrlo aktivan, 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, u to vrijeme je već bilo poznato da dušik ne podržava sagorijevanje ili 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

gospodin ( B zrak)/ gospodin ( N 2 ) = 29/28

4. Hemijska svojstva dušika

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 (destilaciji). Tačka ključanja azota je nešto niža (–195,8°C) od druge komponente vazduha, kiseonika (–182,9°C), tako da kada se tečni vazduh pažljivo zagreje, azot prvo ispari. Gasni azot se isporučuje potrošačima u komprimovanom obliku (150 atm. ili 15 MPa) u crnim bocama sa žutim natpisom „azot“. 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 \u003d NaCl + N 2 + 2H 2 O.

Također možete zagrijati čvrsti amonijum nitrit:

NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O. ISKUSTVO

6. Aplikacija:

U industriji, dušik se 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, koristi se u medicini, posebno u kozmetologiji. Dušična mineralna đubriva igraju važnu ulogu u održavanju plodnosti tla.

7. Biološka uloga

Dušik je element neophodan za postojanje životinja i biljaka, u čijem je sastavuproteini (16-18% po masi), aminokiseline, nukleinske kiseline, nukleoproteini, hlorofil, hemoglobin i dr. U sastavu živih ćelija, po broju atoma azota, oko 2%, po masenom udjelu - oko 2,5% (četvrto mjesto nakon vodonika, ugljika i kisika). S tim u vezi, značajna količina vezanog dušika nalazi se u živim organizmima, "mrtvoj organskoj tvari" i raspršenim tvarima mora i oceana. Ova količina se procjenjuje na otprilike 1,9 10 11 tona. Kao rezultat procesa propadanja i razgradnje organske tvari koja sadrži dušik, podložni povoljnim faktorima okoliša, mogu se formirati prirodne naslage minerala koji sadrže dušik, na primjer, „čileanskišalitraN 2 → Li 3 N → NH 3

br. 2. Sastaviti jednadžbe reakcije za interakciju dušika s kisikom, magnezijem i vodonikom. Za svaku reakciju napravite elektronsku vagu, navedite 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 oksid (II) formirati prilikom sagorijevanja takvih plinova u običnim plinskim pećima? Zašto?

Jedinjenja dušika - salitra, dušična kiselina, amonijak - bila su poznata mnogo prije nego što je dušik dobijen u slobodnom stanju. Godine 1772. D. Rutherford je, sagorijevanjem fosfora i drugih tvari u staklenom zvonu, pokazao da plin koji ostaje nakon sagorijevanja, a koji je nazvao "zagušljivim zrakom", ne podržava disanje i sagorijevanje. A. Lavoisier je 1787. ustanovio da su "vitalni" i "gušljivi" gasovi koji čine vazduh jednostavne supstance, i predložio naziv "Azot". 1784. G. Cavendish je pokazao da je dušik dio salitre; otuda potiče latinski naziv Azot (od kasnolat. nitrum - šalitra i grčkog gennao - rađam, proizvodim), koji je 1790. predložio J. A. Chaptal. Početkom 19. veka razjašnjena je hemijska inertnost azota u slobodnom stanju i njegova izuzetna uloga u jedinjenjima sa drugim elementima kao vezanog azota. Od tada je "vezivanje" dušika u zraku postalo jedan od najvažnijih tehničkih problema u hemiji.

Rasprostranjenost dušika u prirodi. Azot je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji, a najveći dio (oko 4 10 15 tona) je koncentrisan u slobodnom stanju u atmosferi. U vazduhu, slobodnog azota (u obliku N 2 molekula) iznosi 78,09% zapremine (ili 75,6% masenih), ne računajući manje nečistoće u obliku amonijaka i oksida. Prosječan sadržaj dušika u litosferi je 1,9·10 -3% po težini. Prirodna jedinjenja azota su amonijum hlorid NH 4 Cl i razni nitrati. Velike akumulacije salitre su karakteristične za suhu pustinjsku klimu (Čile, Centralna Azija). Šalitra je dugo vremena bila glavni dobavljač dušika za industriju (sada je industrijska sinteza amonijaka iz atmosferskog dušika i vodonika od primarnog značaja za vezivanje dušika). Male količine vezanog azota nalaze se u uglju (1-2,5%) i nafti (0,02-1,5%), kao iu vodama rijeka, mora i okeana. Azot se akumulira u zemljištu (0,1%) iu živim organizmima (0,3%).

Iako naziv "Azot" znači "ne-održavanje života", on je zapravo bitan element za život. Proteini životinja i ljudi sadrže 16-17% dušika. U organizmima životinja mesoždera bjelančevine nastaju zbog utrošenih proteinskih supstanci koje su prisutne u organizmima biljoždera i u biljkama. Biljke sintetiziraju proteine ​​asimilirajući dušične tvari sadržane u tlu, uglavnom neorganske. To znači da količine dušika ulaze u tlo zbog mikroorganizama koji fiksiraju dušik i sposobni su da pretvore slobodni dušik iz zraka u dušikove spojeve.

U prirodi se odvija ciklus dušika u kojem glavnu ulogu imaju mikroorganizmi - nitrifikujući, denitrifikujući, fiksirajući dušik i drugi. Međutim, kao rezultat ekstrakcije ogromne količine vezanog dušika iz tla od strane biljaka (posebno u intenzivnoj poljoprivredi), tla su iscrpljena dušikom. Nedostatak azota je tipičan za poljoprivredu u gotovo svim zemljama, nedostatak azota se uočava i u stočarstvu („proteinsko gladovanje“). Na tlima siromašnim dostupnim dušikom, biljke se slabo razvijaju. Dušična đubriva i proteinska ishrana životinja su najvažnije sredstvo za unapređenje poljoprivrede. Ljudska ekonomska aktivnost remeti ciklus azota. Dakle, sagorijevanje goriva obogaćuje atmosferu dušikom, a biljke koje proizvode gnojiva vezuju dušik u zraku. Transport đubriva i poljoprivrednih proizvoda vrši redistribuciju azota na površini zemlje. Azot je četvrti najzastupljeniji element u Sunčevom sistemu (posle vodonika, helijuma i kiseonika).

Izotopi, atom i molekula dušika. Prirodni dušik se sastoji od dva stabilna izotopa: 14 N (99,635%) i 15 N (0,365%). Izotop 15 N se koristi u hemijskim i biohemijskim istraživanjima kao obeleženi atom. Od umjetnih radioaktivnih izotopa dušika, 13 N ima najduži poluživot (T ½ = 10,08 min), ostali su vrlo kratkog vijeka. U gornjoj atmosferi, pod utjecajem neutrona iz kosmičkog zračenja, 14 N se pretvara u radioaktivni izotop ugljika 14 C. Ovaj proces se također koristi u nuklearnim reakcijama za dobivanje 14 C. Vanjska elektronska ljuska atoma dušika sastoji se od 5 elektrona (jedan usamljeni par i tri nesparena - konfiguracija 2s 2 2p 3. Najčešće je dušik u jedinjenjima 3-kovalentan zbog nesparenih elektrona (kao u amonijaku NH 3). Prisustvo usamljenog para elektrona može dovesti do formiranje druge kovalentne veze, a azot postaje 4-kovalentan (kao u amonijum jonu NH 4).Oksidaciona stanja azota variraju od +5 (u N 2 O 5) do -3 (u NH 3).U normalnim uslovima , u slobodnom stanju, azot formira molekulu N 2, gde su atomi N povezani sa tri kovalentne veze.Molekul azota je veoma stabilan: energija njegove disocijacije na atome je 942,9 kJ/mol (225,2 kcal/mol), dakle, čak i na t oko 3300°C, stepen disocijacije azota je samo oko 0,1%.

Fizička svojstva dušika. Dušik je nešto lakši od vazduha; gustina 1,2506 kg / m 3 (na 0 ° C i 101325 n / m 2 ili 760 mm Hg), t pl -209,86 ° C, t bp -195,8 ° C. Azot se teško ukapljuje: njegova kritična temperatura je prilično niska (-147,1°C), a kritični pritisak visok, 3,39 MN/m 2 (34,6 kgf/cm 2); gustina tečnog azota je 808 kg/m 3 . Azot je manje rastvorljiv u vodi od kiseonika: na 0°C, 23,3 g azota se rastvara u 1 m 3 H 2 O. Bolje od vode, dušik je rastvorljiv u nekim ugljovodonicima.

Hemijska svojstva dušika. Samo sa takvim aktivnim metalima kao što su litijum, kalcijum, magnezijum, dušik stupa u interakciju kada se zagrije na relativno niske temperature. Azot reaguje sa većinom drugih elemenata na visokim temperaturama iu prisustvu katalizatora. Jedinjenja azota sa kiseonikom N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 i N 2 O 5 su dobro proučena. Od njih, direktnom interakcijom elemenata (4000°C), nastaje oksid NO, koji se hlađenjem dalje lako oksidira u oksid (IV) NO 2 . U zraku se tijekom atmosferskih pražnjenja stvaraju dušikovi oksidi. Mogu se dobiti i djelovanjem jonizujućeg zračenja na mješavinu dušika i kisika. Kada se azotni N 2 O 3 i azotni N 2 O 5 anhidridi rastvore u vodi, dobijaju se azotna kiselina HNO 2 i azotna kiselina HNO 3, formirajući soli - nitrite i nitrate. Azot se spaja sa vodonikom samo na visokoj temperaturi i u prisustvu katalizatora, a amonijak nastaje NH 3. Osim amonijaka, poznata su i brojna druga dušično-vodikova jedinjenja, na primjer, hidrazin H 2 N-NH 2, diimid HN=NH, azotna kiselina HN 3 (HN=N≡N), oktazon N 8 H 14 i dr. ; većina jedinjenja azota sa vodonikom izolovana je samo u obliku organskih derivata. Dušik ne stupa u direktnu interakciju s halogenima, pa se svi dušikovi halogenidi dobivaju samo indirektno, na primjer, dušikov fluorid NF 3 - reakcijom fluora s amonijakom. Po pravilu, dušikovi halogenidi su jedinjenja niske otpornosti (sa izuzetkom NF 3); Azotni oksihalogenidi - NOF, NOCl, NOBr, NO 2 F i NO 2 Cl su stabilniji. Nitrogen se ne kombinuje direktno sa sumporom; azotni sumpor N 4 S 4 se dobija reakcijom tečnog sumpora sa amonijakom. Kada vrući koks reaguje sa dušikom, nastaje cijanogen (CN) 2. Zagrevanjem azota sa acetilenom C 2 H 2 na 1500°C može se dobiti cijanovodonik HCN. Interakcija dušika s metalima na visokim temperaturama dovodi do stvaranja nitrida (na primjer, Mg 3 N 2).

Kada je obični azot izložen električnim pražnjenjima [pritisak 130-270 N/m 2 (1-2 mm Hg)] ili tokom razgradnje nitrida B, Ti, Mg i Ca, kao i tokom električnih pražnjenja u vazduhu, aktivni azot može nastati , što je mješavina molekula dušika i atoma sa povećanom rezervom energije. Za razliku od molekularnog dušika, aktivni dušik vrlo energično stupa u interakciju s kisikom, vodonikom, sumpornim parama, fosforom i određenim metalima.

Azot je dio vrlo važnih organskih jedinjenja (amini, aminokiseline, nitrojedinjenja i dr.).

Dobivanje azota. U laboratoriji se azot lako može dobiti zagrevanjem koncentrovanog rastvora amonijum nitrita: NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. Tehnička metoda za dobijanje azota zasniva se na odvajanju prethodno ukapljenog vazduha, koji se potom destiluje. .

Upotreba azota. Glavni deo ekstrahovanog slobodnog azota koristi se za industrijsku proizvodnju amonijaka, koji se zatim u značajnim količinama prerađuje u azotnu kiselinu, đubriva, eksplozive itd. Pored direktne sinteze amonijaka iz elemenata, razvijena je cijanamidna metoda u 1905 je od industrijskog značaja za vezivanje vazdušnog azota. , na osnovu činjenice da na 1000°C kalcijum karbid (dobije se zagrevanjem mešavine vapna i uglja u električnoj peći) reaguje sa slobodnim azotom: CaC 2 + N 2 \ u003d CaCN 2 + C. Rezultirajući kalcijum cijanamid se razgrađuje oslobađanjem pregrijane vodene pare amonijaka: CaCN 2 + 3H 2 O \u003d CaCO 3 + 2NH 3.

Slobodni azot se koristi u mnogim industrijama: kao inertni medij u raznim hemijskim i metalurškim procesima, za popunjavanje slobodnog prostora u živinim termometrima, za pumpanje zapaljivih tečnosti itd. Tečni azot se koristi u raznim rashladnim postrojenjima. Čuva se i transportuje u čeličnim Dewar posudama, gasoviti azot u komprimovanom obliku - u cilindrima. Mnoga jedinjenja dušika se široko koriste. Proizvodnja vezanog dušika počela se intenzivno razvijati nakon Prvog svjetskog rata i sada je dostigla ogromne razmjere.

azota u organizmu. Dušik je jedan od glavnih biogenih elemenata koji čine najvažnije supstance živih ćelija – proteine ​​i nukleinske kiseline. Međutim, količina dušika u tijelu je mala (1-3% po suhoj težini). Molekularni dušik u atmosferi mogu asimilirati samo određeni mikroorganizmi i plavo-zelene alge.

Značajne rezerve dušika koncentrisane su u tlu u obliku raznih mineralnih (amonijeve soli, nitrati) i organskih spojeva (azot bjelančevina, nukleinskih kiselina i proizvoda njihovog raspada, odnosno još ne potpuno razgrađenih ostataka biljaka i životinja). Biljke apsorbuju dušik iz tla i u obliku neorganskih i nekih organskih jedinjenja. U prirodnim uslovima, za ishranu biljaka od velikog su značaja zemljišni mikroorganizmi (amonifikatori), koji mineralizuju organski azot tla u amonijumove soli. Nitratni dušik u tlu nastaje kao rezultat aktivnosti nitrifikacijskih bakterija koje je otkrio S. N. Vinogradsky 1890. godine, a koje oksidiraju amonijak i amonijeve soli u nitrate. Dio nitratnog dušika koji asimiliraju mikroorganizmi i biljke se gubi, pretvarajući se u molekularni dušik pod djelovanjem denitrifikujućih bakterija. Biljke i mikroorganizmi dobro asimiliraju i amonijum i nitratni dušik, reducirajući potonji u amonijak i amonijeve soli. Mikroorganizmi i biljke aktivno pretvaraju anorganski amonijum dušik u organska jedinjenja dušika - amide (asparagin i glutamin) i aminokiseline. Kao što su pokazali D. N. Pryanishnikov i V. S. Butkevich, azot se skladišti i transportuje u biljkama u obliku asparagina i glutamina. Kada se ovi amidi formiraju, neutralizira se amonijak, čije su visoke koncentracije otrovne ne samo za životinje, već i za biljke. Amidi su dio mnogih proteina kako u mikroorganizmima i biljkama, tako i u životinjama. Sinteza glutamina i asparagina enzimskom amidacijom glutamvične i asparaginske kiseline odvija se ne samo u mikroorganizmima i biljkama, već i kod životinja u određenim granicama.

Sinteza aminokiselina odvija se reduktivnom aminacijom niza aldehidnih i keto kiselina koje nastaju oksidacijom ugljikohidrata ili enzimskom transaminacijom. Krajnji produkti asimilacije amonijaka od strane mikroorganizama i biljaka su proteini koji su dio protoplazme i jezgra stanica, kao i deponovani u obliku proteina za skladištenje. Životinje i ljudi mogu sintetizirati aminokiseline samo u ograničenoj mjeri. Ne mogu sintetizirati osam esencijalnih aminokiselina (valin, izoleucin, leucin, fenilalanin, triptofan, metionin, treonin, lizin), pa su za njih glavni izvor dušika proteini koji se unose hranom, odnosno, u konačnici, biljni proteini i mikroorganizmi.

Proteini u svim organizmima prolaze kroz enzimsku razgradnju, čiji su krajnji proizvodi aminokiseline. U sljedećoj fazi, kao rezultat deaminacije, organski dušik aminokiselina ponovo se pretvara u neorganski amonijum dušik. U mikroorganizmima, a posebno u biljkama, amonijum dušik se može koristiti za novu sintezu amida i aminokiselina. Kod životinja se neutralizacija amonijaka koji nastaje pri razgradnji proteina i nukleinskih kiselina vrši sintezom mokraćne kiseline (kod gmizavaca i ptica) ili ureje (kod sisara, uključujući i čovjeka), koje se potom izlučuju iz organizma. Sa stajališta metabolizma dušika, biljke, s jedne strane, i životinje (i ljudi), s druge strane, razlikuju se po tome što se kod životinja iskorištavanje nastalog amonijaka provodi samo u slaboj mjeri - većina izlučuje se iz organizma; kod biljaka je izmjena dušika „zatvorena“ – dušik koji uđe u biljku vraća se u tlo samo zajedno sa samom biljkom.

AZOT, N (lat. Nitrogenium * a. dušik; n. Stickstoff; f. azot, azot; i. nitrogeno), je hemijski element grupe V periodnog sistema Mendeljejeva, 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. Prečnik molekula azota, određen različitim metodama, iznosi 3,15-3,53 A. Molekul azota je veoma stabilan - energija disocijacije je 942,9 kJ/mol.

Molekularni azot

Konstante molekulskog azota: topljenje f - 209,86°S, ključanje f - 195,8°S; gustina plinovitog dušika je 1,25 kg / m 3, tečnog - 808 kg / m 3.

Karakterizacija dušika

U čvrstom stanju, azot postoji u dve modifikacije: kubičnom a-obliku sa gustinom od 1026,5 kg/m3 i heksagonalnom b-oblici sa gustinom od 879,2 kg/m3. Toplota fuzije je 25,5 kJ/kg, toplota isparavanja je 200 kJ/kg. Površinski napon tečnog azota u kontaktu sa vazduhom 8.5.10 -3 N/m; dielektrična konstanta 1,000538. Rastvorljivost dušika 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).

Jedinjenje dušika

Azot u normalnim uslovima može da reaguje sa jedinjenjima prelaznih metala (Ti, V, Mo, itd.), formirajući komplekse ili se redukuje formiranjem amonijaka i hidrazina. Azot stupa u interakciju s aktivnim metalima kao što je dušik 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 proučena. Sa azotom se kombinuje samo na visokoj temperaturi 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. Ni dušik se ne spaja direktno sa sumporom. Kada topla voda reaguje sa azotom, nastaje cijanogen (CN) 2. Pod djelovanjem električnih pražnjenja na obični dušik, 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 snažno djeluje s kisikom, vodonikom, parama 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 tokom vulkanske aktivnosti u atmosferu se ispusti 2,10 6 tona azota. U (prosečan sadržaj u litosferi je 1,9,10 -3%) koncentrisan je neznatan deo azota. Prirodna jedinjenja azota su amonijum hlorid i razni nitrati (nitrati). Nitridi dušika mogu se formirati samo pri visokim temperaturama i pritiscima, što se očigledno dogodilo u najranijim fazama razvoja Zemlje. Velike akumulacije salitre nalaze se samo u suhoj pustinjskoj klimi ( itd.). Male količine vezanog 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 sastavni dio proteinskih molekula i mnogih prirodnih organskih spojeva.

Krug azota u prirodi

U prirodi se odvija ciklus azota, koji uključuje ciklus molekularnog atmosferskog azota u biosferi, ciklus hemijski vezanog azota u atmosferi, ciklus površinskog azota zatrpanog organskom materijom u litosferi sa povratkom u atmosfera. 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.

Većina dušika se u prirodi nalazi u slobodnom stanju. Slobodni azot je glavna komponenta vazduha koja sadrži azot. Neorganska jedinjenja azota se ne javljaju u prirodi u velikim količinama, osim natrijum nitrata, koji formira debele slojeve na obali Pacifika u Čileu. Zemljište sadrži male količine dušika, uglavnom u obliku soli dušične kiseline. Ali u obliku složenih organskih spojeva - proteina - dušik je dio svih živih organizama. Transformacije koje proteini prolaze u biljnim i životinjskim ćelijama čine osnovu svih životnih procesa. Bez proteina nema života, a budući da je dušik esencijalni dio proteina, jasno je kakvu važnu ulogu ovaj element ima u divljini.

Dobijanje dušika iz zraka svodi se uglavnom na njegovo odvajanje od kisika. U industriji se to radi isparavanjem tekućeg zraka u posebnim instalacijama.

Laboratorije obično koriste dušik koji se isporučuje u bocama pod pritiskom ili Dewars. Azot možete dobiti razgradnjom nekih njegovih spojeva, na primjer amonijum nitrita, koji se razgrađuje oslobađanjem dušika uz relativno malo zagrijavanje:

U molekulu dušika atomi su povezani trostrukom vezom. Energija disocijacije ovog molekula je vrlo visoka (945 kJ/mol), pa je termička disocijacija dušika primjetna tek pri vrlo jakom zagrijavanju (kada se disocira oko).

Azot je bezbojni gas, bez mirisa i vrlo slabo rastvorljiv u vodi. Nešto je lakši od vazduha: masa 1 litre azota je 1,25 g.

Molekularni dušik je kemijski neaktivna supstanca. Na sobnoj temperaturi djeluje samo s litijumom. Niska aktivnost dušika objašnjava se visokom snagom njegovih molekula, što određuje visoku energiju aktivacije reakcija koje se odvijaju uz sudjelovanje dušika. Međutim, kada se zagrije, počinje reagirati s mnogim metalima - s magnezijem, kalcijem, titanijumom. Azot reaguje sa vodonikom na visokoj temperaturi i pritisku u prisustvu katalizatora. Reakcija dušika s kisikom počinje na .

Životinje smještene u dušikovu atmosferu brzo umiru, ne zbog toksičnosti dušika, već zbog nedostatka kisika.

Dušik svoju glavnu primjenu nalazi kao polazni proizvod za sintezu amonijaka i nekih drugih spojeva. Osim toga, koristi se za punjenje električnih lampi, za stvaranje inertnog okruženja tokom industrijskog izvođenja određenih hemijskih reakcija, kao i za pumpanje zapaljivih tečnosti.

Azot je dobro poznati hemijski element, koji je označen slovom N. Ovaj element je, možda, osnova neorganske hemije, počinje se detaljno proučavati u 8. razredu. U ovom članku ćemo razmotriti ovaj hemijski 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, među njima Henry Cavendish, Karl Scheele, Daniel Rutherford.

Kao rezultat eksperimenta, on je prvi izdvojio hemijski element, ali nije shvatio da je primio jednostavnu tvar. Izvijestio je o svom iskustvu, koji je također uradio niz studija. Vjerovatno je i Priestley uspio izolovati ovaj element, ali naučnik nije mogao razumjeti šta je tačno dobio, pa nije zaslužio titulu otkrivača. Karl Scheele je istovremeno provodio isto istraživanje, 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 glavna kemijska svojstva elementa. Ali čak ni Rutherford nije u potpunosti razumio šta je dobio. Međutim, on se smatra otkrivačem, 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 ni disanje. Stoga je ovaj naziv usvojen.

Na latinskom se dušik naziva "nitrogenium", što znači "rađanje šalitre". Iz latinskog jezika pojavila se oznaka dušika - slovo N. Ali samo ime nije zaživjelo u mnogim zemljama.

Obilje elemenata

Azot je možda jedan od najčešćih elemenata na našoj planeti, zauzima četvrto mjesto po obilju. Element se takođe nalazi u sunčevoj atmosferi, na planetama Uranu i Neptunu. Atmosfere Titana, Plutona i Tritona se sastoje 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. Dio je hlorofila, aminokiselina, proteina, nukleinskih kiselina.

Tečni azot

Tečni dušik je bezbojna prozirna tekućina, jedno je od agregacijskih stanja hemijskog dušika koji se široko 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 nije toksičan i nije eksplozivan.

Molekularni azot

Molekularni dušik je element koji se nalazi u atmosferi naše planete i čini njen veliki dio. Formula molekularnog dušika je N 2 . Takav dušik reagira s drugim kemijskim elementima ili tvarima samo na vrlo visokim temperaturama.

Physical Properties

U normalnim uslovima, hemijski element azot je bez mirisa, bezbojan i praktično nerastvorljiv u vodi. Tečni azot po svojoj konzistenciji podseća na vodu, takođe je providan i bezbojan. Dušik ima drugo agregacijsko stanje, na temperaturama ispod -210 stepeni pretvara se u čvrstu supstancu, formira mnoge velike snježnobijele kristale. Apsorbuje kiseonik iz vazduha.

Hemijska svojstva

Azot pripada grupi nemetala i preuzima svojstva od drugih hemijskih elemenata iz ove grupe. Generalno, nemetali nisu dobri provodnici električne energije. Dušik stvara različite okside, kao što je NO (monoksid). NO ili dušikov oksid je mišićni relaksant (tvar koja značajno opušta mišiće i nema štetne ili druge učinke na ljudski organizam). Oksidi koji sadrže više atoma azota, kao što je N 2 O, su gas za smejanje, blago slatkog ukusa, 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 auspuhu automobila i ozbiljno zagađuje atmosferu.

Dušična kiselina, koju formiraju vodik, dušik i tri atoma kisika, je jaka kiselina. Široko se koristi u proizvodnji đubriva, nakita, organskoj sintezi, vojnoj industriji (proizvodnja eksploziva i sinteza otrovnih materija), proizvodnji boja, lekova itd. Dušična kiselina je veoma štetna za ljudski organizam, ostavljajući čireve i hemijske opekotine na koži.

Ljudi pogrešno vjeruju da je ugljični dioksid dušik. U stvari, zbog svojih hemijskih svojstava, element u normalnim uslovima reaguje sa samo malim brojem elemenata. A ugljični dioksid je ugljični monoksid.

Primjena hemijskog elementa

Tečni azot se koristi u medicini za hladno lečenje (krioterapija), kao i u kulinarstvu kao rashladno sredstvo.

Ovaj element je također našao široku primjenu u industriji. Azot je gas koji je siguran od eksplozije i požara. Osim toga, sprječava truljenje i oksidaciju. Sada se dušik koristi u rudnicima za stvaranje okruženja otpornog na eksploziju. Gasni azot se koristi u petrohemiji.

U hemijskoj industriji veoma je teško bez azota. Koristi se za sintezu raznih supstanci i jedinjenja, kao što su neka đubriva, amonijak, eksplozivi, boje. Sada se velika količina dušika koristi za sintezu amonijaka.

U prehrambenoj industriji ova supstanca je registrovana kao aditiv za hranu.

Smjesa ili čista tvar?

Čak su i naučnici iz prve polovine 18. veka, koji su uspeli da izoluju hemijski element, smatrali da je azot mešavina. Ali postoji velika razlika između ovih pojmova.

Ima čitav kompleks stalnih 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, budući da 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 ni čudo da hemija u školi počinje proučavanjem takvog hemijskog elementa kao što je dušik.