Азот (хімічний знак — , лат. nitrogenium) — хімічний елемент з атомним номером 7, що належить до 15-ї групи, 2-го періоду періодичної системи хімічних елементів; представник неметалів.
7 | Азот |
14,007 | |
2s22p3 |
Азо́т, заст. душе́ць (N
2) — назва простої речовини азоту. Молекула азоту утворена з двох атомів азоту. Азот — (за нормальних умов) хімічно малоактивний газ без запаху, кольору та смаку.
У природі азот є головною складовою частиною повітря (75,6 % за вагою або 78,09 % за об'ємом). Азот у меншій кількості міститься в мінералах, зокрема, у нітратах і солях амонію, у вигляді незначних домішок входить до складу вугілля, нафти тощо. Азот входить до складу всіх живих організмів у вигляді білкових сполук, нуклеїнових кислот, алкалоїдів та ін. Газ азот малорозчинний у воді, має низьку хімічну активність, проте при високих температурах і тиску та/або при наявності каталізаторів він утворює сполуки з воднем, металами, киснем та ін. Азот повітря використовують у виробництві аміаку, азотної кислоти, добрив, а також як газ для створення інертного середовища.
Історія
Відкриття
На кінець XVIII століття декілька вчених майже одночасно впритул наблизились до відкриття нового хімічного елементу, властивості якого наукою ще не були вивчені. Так, у 1772 році азот (під назвою «зіпсованого повітря») як просту речовину описав Даніель Резерфорд. Цьому передувало те, що його вчитель Джозеф Блек провів дослід, у якому відкрив реакцію взаємодії вуглекислого газу з вапняною водою, де він виявив, що після зв'язування вуглекислого газу залишається ще якийсь невідомий газ, згодом описаний ним як «нефіксоване повітря», дослідження якого він і запропонував своєму учневі Резерфорду як дисертаційну роботу. Даніель Резерфорд, досліджуючи «нефіксоване повітря», яке залишалось після багаторазового спалювання ним фосфору, вугілля, сірки та інших речовин у скляному дзвоні (з наступним прибиранням їхніх продуктів горіння), помітив, що воно, на відміну від діоксиду вуглецю CO2, не поглинається розчинами лугів та має інші непритаманні останньому властивості, про що він згодом опублікував магістерську дисертацію (на ступінь доктора медицини) «Про так зване фіксоване та мефітичне повітря», де вперше описав основні властивості азоту: не реагує з лугами, не підтримує горіння, непридатний для дихання. Саме тому Даніель Резерфорд офіційно вважається першовідкривачем азоту.
Приблизно в той же час азот був отриманий і іншими вченими. Так, у тому ж 1772 році Генрі Кавендіш також отримував азот з повітря, неодноразово пропускаючи останнє через розпечене вугілля, а потім через розчин лугу для поглинання вуглекислоти. Кавендіш не зумів зрозуміти, що отримав нову просту речовину, тому й не дав спеціальної назви новому газу, лише згадуючи про нього як про «мефітичне повітря» (лат. air mephitic — задушливе повітря). Відомо також, що він, як слідувало з його лабораторних записів, вивчав цей газ раніше за Резерфорда, але, як завжди, не поспішав з публікацією результатів своїх трудів. У тому ж році Кавендіш повідомив про цей дослід своєму другові — професору Джозефу Прістлі.
Прістлі одразу ж продовжив досліди. Він провів серію експериментів, у яких також зв'язував кисень повітря і видаляв отриманий вуглекислий газ, тобто також отримував азот. Він встановив, що якщо в атмосфері азоту перебуває тварина (наприклад, миша), то вона згодом гине. Проте, будучи прихильником панівної в ті часи теорії флогістону, зовсім невірно витлумачив отримані результати: на його думку, процес був протилежним — не кисень віддалявся з газової суміші, а навпаки, у результаті випалу повітря насичувалося флогістоном. Саме тому повітря, що залишалось (тобто азот), він і назвав насиченим флогістоном, тобто флогістованим. Очевидно, що Прістлі, хоча і зміг виділити азот, не зумів зрозуміти суті свого відкриття, тому й не вважається першовідкривачем азоту.
У ті ж роки шведський хімік Карл Шеєле отримав азот з атмосферного повітря тим же шляхом, що і Кавендіш. Він назвав новий газ «зіпсованим повітрям» (нім. Verdorbene Luft). Оскільки пропущення повітря крізь розпечене вугілля розглядалося хіміками-флогістиками як його флогістування, Шеєле (1775) назвав азот «флогістованим повітрям» (Air phlogisticated). У своїй праці «Хімічний трактат про повітря і вогонь» К. Шеєле описав отримання та властивості повітря і зазначив, що атмосферне повітря складається з двох «видів повітря»: «вогняного» — кисню і «флогістованого» — азоту.
Однак всі ці видатні вчені мали досить смутне уявлення про природу відкритої ними речовини. Вони були впевненими прибічниками теорії флогістону та зв'язували властивості «мефітичного повітря» з цією неіснуючою субстанцією.
Противник флогістону — А. Лавуазьє, вдаючись у своїх дослідженнях до точного зважування при процесах горіння, показав, що з палаючого тіла речовина не виділяється, а приєднується до нього, встановивши таким чином новий погляд на процеси горіння та окиснення, та таким чином показав, що майже все повітря є сумішшю двох простих речовин (газів):
- перший з яких — газ, що підтримує горіння, «здорове (фр. salubre) повітря», «чисте повітря», «життєдайне повітря», або кисень;
- другий з них — газ, що не підтримує горіння, «нездорове повітря (фр. mofette)» (як послідовно називав його сам Лавуазьє), або азот.
Деякі сполуки азоту — селітри, нітратна кислота, аміак — були відомі й знаходили практичне застосування задовго до відкриття азоту у вільному стані.
Спроби «зв'язати» азот
На початок XIX століття були з'ясовані хімічна інертність азоту у вільному стані та виняткова роль його в сполуках з іншими елементами як зв'язаного азоту. Тому відтоді «зв'язування» азоту повітря стало однією з найважливіших технічних проблем хімії.
Вперше атмосферний азот зв'язав у 1775 році Карл Шеєле, він отримав ціанистий натрій, нагріваючи в атмосфері азоту соду з вугіллям:
У 1780 році Джозеф Прістлі встановив, що об'єм повітря, укладений у посудині, перевернутій над водою, зменшується, якщо через нього пропускати електричну іскру, а вода набуває властивостей слабкої кислоти. Цей експеримент був, як було описано вище (Прістлі цього не знав), моделлю природного механізму фіксації азоту.
Чотири роки потому Генрі Кавендіш, пропускаючи електричний розряд через повітря, укладене в скляній трубці з лугом, виявив там селітру та оксиди азоту (цікаво те, що він після поглинання оксидів азоту в залишку виявив невелику кількість абсолютно інертного газу, хоч, як і у випадку з азотом, не зміг зрозуміти, що виділив новий хімічний елемент у вигляді благородного газу аргону).
І хоча всі ці експерименти не могли в той час вийти за межі лабораторій, у них видно прообраз промислових способів фіксації азоту — ціанамідного й дугового, що з'явилися на рубежі XIX—XX століть.
Ціанамідний спосіб був запатентований в 1895 році німецькими дослідниками А. Франком та М. Каро. За цим способом азот при нагріванні з карбідом кальцію зв'язувався в [en].
Зростанню індустрії зв'язаного азоту сприяла поява дешевої електроенергії, що дало можливість для появи найбільш перспективного способу фіксації атмосферного азоту на той час наприкінці XIX століття — дугового (за допомогою електричного розряду). Незабаром після будівництва Ніагарської електростанції американці у 1902 році неподалік запустили перший дуговий завод. А через три роки в Норвегії ввійшла в експлуатацію дугова установка, розроблена теоретиком і фахівцем з вивчення північного сяйва Кристіаном Біркеланом та інженером-практиком С. Ейде. Заводи подібного типу одержали широке поширення; селітру, яку вони випускали, називали норвезькою. Однак витрата електроенергії при цьому процесі була надзвичайно великою і становила до 70 000 кВт·год на тонну зв'язаного азоту, причому тільки близько 3 % цієї енергії використовувалося безпосередньо на фіксацію.
Згодом Клод Бертолле встановив, що азот входить до складу аміаку, що незабаром призвело до появи аміачного методу зв'язування азоту, який, своєю чергою, поступово призвів до багатократного збільшення промислового зв'язування азоту.
Походження назви
Назву «азот» (від грец. ἀζωτος — позбавлений життя) замість попередніх назв («флогістоване», «мефітичне», «зіпсоване» повітря) запропонував у 1787 році Антуан Лавуазьє, який на той час у складі групи інших французьких вчених розробляв принципи хімічної номенклатури. Того ж року цю пропозицію було опубліковано в праці [fr]». Члени номенклатурної комісії Паризької академії наук — [ru], Антуан Лавуазьє, Клод Бертолле та Фуркруа — при виборі нової назви для азоту виходили з принципів та й опинилися в скруті. Як відомо, Лавуазьє пропонував давати простим речовинам такі назви, які відображали б їх основні хімічні властивості. Відповідно цьому азоту слід було б дати назву «радикал нітрік», або «радикал селітряної кислоти». Такі назви, пише Лавуазьє у своїй праці «Початки елементарної хімії» (1789), засновані на старих термінах нітр або селітра, прийнятих у мистецтвах, у хімії та в суспільстві, були б вельми слушними, але відомо, що азот є також причиною летючого лугу (аміаку), як це було незадовго до цього встановлено Бертолле. Тому назва «радикал», або «основа селітряної кислоти», не відображає основних хімічних властивостей азоту. Чи не краще зупинитися на слові «азот», яке, на думку членів номенклатурної комісії, відображає основну властивість елемента — його непридатність для дихання і життя. Автори хімічної номенклатури запропонували утворювати слово «азот» від негативного префікса грец. α та грец. ζωή (zōḗ) — життя. Таким чином, назва «азот», на їхню думку, відображала його нежиттєвість, або безжиттєвість.
За однією з версій, слово «азот» придумане не Лавуазьє і не його колегами по комісії, а відоме з давнини та вживалося філософами й алхіміками середньовіччя для позначення «первинної матерії (основи) металів», так званого меркурію філософів, або подвійного меркурію алхіміків. За цією версією слово «азот» увійшло в літературу, ймовірно, у перші століття середньовіччя і, як і багато інших, було зашифроване та мало містичний сенс назви. Воно зустрічається в творах багатьох алхіміків, починаючи з Бекона (XIII ст.), у Парацельса, Лібавія, Василія Валентина та ін. Лібавій вказує навіть, що слово «азот» (azoth) походить від старовинного іспано-арабського слова «азок» (azoque або azoc), що означало ртуть. Але більш імовірно, що ці слова з'явилися в результаті спотворень переписувачами корінного слова «азот» (azot або azoth). Тепер походження слова «азот» встановлено більш точно. Давні філософи й алхіміки вважали «первинну матерію металів» альфою і омегою всього існуючого. Своєю чергою, цей вираз запозичено з Апокаліпсису останньої книги Біблії: «Я є Альфа і Омега, початок і кінець, перший і останній» (Об. 22:13). У давнину та в середні віки християнські філософи вважали пристойним вживати при написанні своїх трактатів тільки три мови, які визнавалися «священними»: латинську, грецьку і давньоєврейську (напис на хресті при розп'ятті Ісуса Христа, за євангельськими оповіданнями, був зроблений цими трьома мовами). Для утворення слова «азот» були взяті початкові й кінцеві літери алфавітів цих трьох мов (a, альфа, алеф і зет, омега, Тав — AAAZOT).
Укладачі нової хімічної номенклатури 1787 та насамперед ініціатор її створення — — добре знали про існування з давніх часів слова «азот». Морво зазначив у «Методичній енциклопедії» (1786) алхімічне значення цього терміну.
Після опублікування «Метод хімічної номенклатури» противники кисневої теорії — флогістики — виступили з різкою критикою нової номенклатури. Особливо, як зазначає сам Лавуазьє у своєму підручнику з хімії, критикувалося прийняття «древніх найменувань». Зокрема, Жульєн Ламетрі — видавець журналу «Observations sur la Physique» — оплоту супротивників кисневої теорії — вказував на те, що слово «азот» вживалося алхіміками в іншому сенсі. Незважаючи на це, нова назва була прийнята у Франції, у Росії та ін., таким чином замінивши собою раніше прийняті назви «флогістований газ», «мофета», «основа мофета» тощо.
Словоутворення «азот» від грецького теж викликало справедливі зауваження. Очевидно, ці сумніви були й у сучасників Лавуазьє. Сам Лавуазьє у своєму підручнику з хімії (1789) вживає слово «азот» поряд з назвою «радикал нітрік» (radical nitrique). Цікаво відзначити, що більш пізні автори, очевидно, намагаючись якось виправдати неточність, допущену членами номенклатурної комісії, виводили слово «азот» від грецького — даючий життя, життєдайний, створивши штучне слово «азотікос», відсутнє в грецькій мові (Діргарт, Ремі та ін.). Однак цей шлях утворення слова «азот» навряд чи може бути визнаний правильним, так як похідне слово для назви азот мало б звучати «азотікон». Невдалість назви азот була очевидною для багатьох сучасників Лавуазьє, які цілком сприймали його кисневу теорію.
Саме тому [ru] у своєму підручнику з хімії «Елементи хімії» 1790 року запропонував замінити слово «азот» — іншою сучасною назвою — гібридним латинським словом nitrogene («азот») (від пізньо-лат. nitrum — «селітра» та грец. γεννάω, gennaō — «народжую», «виробляю»), посилаючись на те що в 1784 році Генрі Кавендіш показав, що азот входить до складу селітри. Свою пропозицію Шапталь детально мотивував. Одним з доводів послужила вказівка, що назва, яка означає неживий, могла б з більшими підставами бути дана іншим простим речовинам (що мають, наприклад, сильні отруйні властивості). Назва Nitrogen була прийнята в Англії та в США, і стала надалі основою міжнародної назви елементу (Nitrogenium — «нітрогеніум») та хімічного символу азоту — N. Однак у Франції на початку ХІХ століття замість символу N вживали символ Az.
Назви азоту — флогістоване повітря, мефітичне повітря, атмосферний мофет, зіпсоване повітря та деякі інші — застосовувались до визнання в європейських країнах нової хімічної номенклатури (себто до виходу в світ відомої книги «Метод хімічної номенклатури» (1787)).
Азот у природі
Ізотопи
Природний азот складається з двох ізотопів, обидва з яких є стабільними нуклідами, а саме: 14N з атомною масою 14,00751; та 15N з атомною масою 15,00489, співвідношення яких складає 99,635:0,365. Також штучно отримані його чотирнадцятеро радіоактивних ізотопів з нуклонними числами від 10 до 13 та від 16 до 25. Всі вони є дуже короткожитніми нуклідами, найстабільніший з них — 13N, має період напіврозпаду 10 хвилин.
У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, ізотоп 14N перетворюється на радіонуклід вуглець-14.
Утворення ізотопів азоту
Ізотопи азоту утворюються, як припускають, двома шляхами. Один з них, що отримав назву вуглецево-азотного циклу, має безпосередній стосунок до азоту. Цей цикл починається, коли в зоряній речовині, крім ядер водню-1 — протонів, вже є і вуглець-12. Ядро вуглецю-12, приєднавши ще один протон, перетворюється в ядро нестабільного азоту-13:
.
Але, випустивши позитрон, азот-13 знову стає вуглецем — утворюється більш важкий нуклід 13C:
.
Далі таке ядро, прийнявши зайвий протон, перетворюється в ядро найпоширенішого в земній атмосфері ізотопу азоту — 14N:
.
Частина цього азоту-14 під дією протонів перетворюється на кисень-15, котрий, випустивши позитрон і гамма-квант, перетворюється в інший земний ізотоп азоту — 15N:
;
.
Земний азот-15 стабільний, але в надрах зір він може також піддаватись ядерному розпаду; після того, як ядро 15N прийме ще один протон, відбувається не тільки утворення кисню-16, але й інша ядерна реакція:
.
Поширення
Азот — один з найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса (близько 3,87×1015 т) знаходиться в її атмосфері, у вигляді двоатомних молекул — N2. Сухе повітря містить у середньому 78,09 % за об'ємом чи 75,6 % за масою вільного азоту (N2), не враховуючи незначних домішок у вигляді його сполук (аміаку, оксидів та ін.). З цього видно, що азот — найпоширеніший елемент у земній атмосфері.
Загальний вміст азоту в літосфері (за даними різних авторів) становить 0,7—1,5×1015 т (1,9×10−3 % від загальної маси (17-те місце)), причому в гумусі — порядку 6×1015 т), а в мантії Землі — 1,3×1016 т. Таке співвідношення мас змушує припустити, що головним джерелом азоту служить верхня частина мантії, звідки він надходить в інші оболонки Землі з виверженнями вулканів. У земній корі азот утворює три основні типи мінералів, які містять йони CN−, NO−
3, NH+
4. Деякі з них: хлористий амоній NH4Cl та різні солі нітратної кислоти (нітрати), промислове значення з яких в основному мають: натрієва селітра NaNO3, великі поклади якої є в Чилі (звідси інша її назва — чилійська селітра); та калійна селітра KNO3 найбільші поклади котрої знаходяться в Індії (звідси інша назва якої — індійська селітра). Невелика кількість сполук азоту у вигляді незначних домішок знаходяться у кам'яному вугіллі (1—2,5 %) та нафті (0,02—1,5 %). Азот накопичується в ґрунтах (0,1 %) і в живих організмах (0,3 %).
У відносно малих кількостях вільний азот перебуває в розчиненому стані у водах річок, морів і океанів. Маса розчиненого в гідросфері азоту становить близько 2×1013 т, крім того, приблизно 7×1011 т азоту міститься в гідросфері у вигляді сполук.
Незважаючи на свою назву, азот у вигляді сполук з іншими елементами присутній у всіх живих організмах (1—3 % на суху масу, 4-те місце після кисню, водню та вуглецю відповідно), і є одним з найважливіших біогенних елементів. Він входить до складу амінокислот, які є структурними блоками білків (16—17 %), нуклеотидів — структурних блоків нуклеїнових кислот, а також коферментів, вітамінів, гормонів, антибіотиків, гемоглобіну, хлорофілу і багатьох інших біогенних речовин. У невеликих кількостях газ азот постійно присутній у крові, маючи в ній невелику розчинність порядку 0,0110 мл/л при температурі 38 °C.
Поза межами Землі азот виявлений у галактичних туманностях, сонячній атмосфері, на Урані, Нептуні, у міжзоряному просторі та ін. Атмосфери супутників — Титана, Тритона і карликової планети Плутону теж в основному складаються з азоту. Азот — четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню, гелію і кисню).
Походження атмосферного азоту
Вважають, що у первинній атмосфері Землі молекулярного азоту не було, а замість нього атмосфера нашої планети складалася спочатку з летючих речовин, що утворювалися в земних надрах: Н2, Н2О, CO2, СН4, NH3 тощо. Вільний азот якщо й виходив назовні як продукт вулканічної діяльності, то одразу ж перетворювався на аміак, бо умови для цього були найбільш відповідними: надлишок водню, підвищені температури (поверхня Землі ще не охолола).
Однак внаслідок фотосинтезу, причиною якого стала діяльність перших мікроорганізмів, почав вивільнятись молекулярний кисень, який став активно реагувати з аміаком, при цьому вивільняючи молекулярний азот:
фотосинтез
;
.
Також припускають, що значна частина азоту у вигляді аміаку могла розчинитися у воді при утворенні гідросфери.
Кругообіг у природі
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODNMemN5TDA1cGRISnZaMlZ1WDBONVkyeGxYM1ZyTG5OMlp5OHlNakJ3ZUMxT2FYUnliMmRsYmw5RGVXTnNaVjkxYXk1emRtY3VjRzVuLnBuZw==.png)
У природі кругообіг азоту відбувається в основному за допомоги так званої азотної фіксації. Фіксація атмосферного азоту (азотфіксація, або діазотрофія) — процес зв'язування молекулярного азоту в хімічні сполуки (аміак та сполуки амонію: нітрати, діоксид азоту), які надалі можуть бути використані рослинами для своїх біохімічних процесів. Вона в природі відбувається двома основними напрямами — абіогенним й біогенним. Сванте Арреніус припускав, що таким чином фіксується до 400 млн т/рік азоту.
Абіогенний шлях включає переважно реакції азоту з киснем в атмосфері. Цим шляхом фіксується лише приблизно 1×107 тонн/рік. Але, маючи потрійний зв'язок, молекула азоту є доволі хімічно інертною, і тому для її руйнування необхідна велика кількість енергії (високі температури). Ці умови досягаються при розрядах блискавок, коли температура сягає 25000 °C і вище. При цьому молекули кисню та азоту розпадаються на атоми, які, легко реагуючи один з одним, утворюють неміцний монооксид азоту:
Останній під дією кисню повітря швидко перетворюється на стійкіший діоксид азоту:
Далі в повітрі оксиди азоту (також у присутності кисню) з'єднуються з дощовою водою або іншою атмосферною вологою, утворюючи нітратну або нітритну кислоти:
Утворені вище зазначені кислоти, досягаючи ґрунту, реагують зі сполуками натрію, кальцію, калію та ін., які в ньому перебувають, і утворюють свої солі: селітри (нітрати) та нітрити.
Більшість нітритів та нітратів розчинні, тому певна їх кількість змивається дощовою водою та згодом потрапляє до світового океану (цей потік оцінюється в 2,5—8×107 т/рік). Встановлено, що з дощем і снігом на кожен гектар землі потрапляє близько 6700 г зв'язаного азоту.
Існує також імовірність, що абіогенна фіксація відбувається в результаті фотокаталітичних реакцій на поверхнях напівпровідників або широкосмугових діелектриків, наприклад на піску пустель (поглинувши квант світла, молекула N2 переходить у збуджений стан та стає здатною реагувати з киснем).
Однак основна частина атмосферного азоту (близько 0,9—1,4×108 тон/рік) фіксується біогенним шляхом. Біогенна фіксація азоту — фіксація азоту, що відбувається за допомоги деяких мікроорганізмів (а саме бактерій), яких ще називають діазотрофами або азотфіксувальними мікроорганізмами. Деякі рослини, гриби й тварини формують з ними симбіотичні асоціації. Найактивнішими фіксаторами атмосферного азоту є бульбочкові бактерії в асоціації з бобовими рослинами (наприклад Rhizobium), котрі за рік можуть нагромадити на площі 1 га до 60—300 кг азоту. Також до 30—60 кг/га азоту на рік зв'язує вільноживуча аеробна ґрунтова бактерія Azotobacter і до 20—40 кг/га — анаеробна маслянокисла бактерія Clostridium. Тривалий час вважалось, що зв'язувати азот може лише невелика кількість видів мікроорганізмів (хоча й значно поширених на поверхні Землі), а саме, крім вищезгаданих, іще ціанобактерії: Anabaena, Nostoc та інші. Тепер відомо, що цю здатність мають й інші організми у воді й ґрунті, наприклад, актиноміцети в бульбах вільхи та інших дерев, дріжджові і плісняві грибки та інші (загалом близько 160 видів).
Всі вони в кінцевому результаті перетворюють азот на аміак та сполуки амонію (NH+
4). Сам процес перетворення вимагає значних витрат енергії, наприклад, для фіксації 1 г атмосферного азоту бактерії в бульбочках бобових витрачають порядку 167,5 кДж, тобто окиснюють приблизно 10 г глюкози. Вирішальну роль при цьому відіграє фермент нітрогеназа, центри якого містять сполуки заліза та молібдену, що і активує азот для «стикування» з воднем, який попередньо активується іншим ферментом.
Таким чином, видно взаємовигоду від симбіозу рослин й азотофіксуючих бактерій:
- перші другим забезпечують «місце для проживання» й постачають отримане в результаті фотосинтезу «паливо» — глюкозу, а також продукти розкладу клітковини і інших органічних решток
- а другі першим, своєю чергою, забезпечують постачання азоту у придатній до засвоєння формі.
Азот в аміаку та сполуках амонію, що отримуються в процесах біогенної азотфіксації, швидко окиснюється різними нітрифікуючими бактеріями до нітритів, а далі й до нітратів (цей процес називають нітрифікацією). Та далі у формі неорганічних сполук, як-от нітрати — поглинається з ґрунту рослинами й перетворюється на органічні сполуки — аміди (аспарагін, глутамін) й амінокислоти у тканинах рослин, які далі перетворюються на білки та інші біохімічні сполуки. Тварини, що харчуються рослинами (травоїдні тварини), засвоюють рослинні білки та інші поживні речовини рослинного походження, до складу яких входить азот, спочатку розщеплюючи їх до мономерів (амінокислот та ін.), які, своєю чергою:
- або далі в результаті дезамінування розпадаються з виділенням енергії до амінованого азоту, який надалі знешкоджується перетворенням на сечовину або сечову кислоту, які, своєю чергою, виводяться з організму;
- або перетворюються на тваринні білки та інші складні сполуки тваринного походження в тканинах рослин, частина яких згодом потрапляє до хижаків, які, своєю чергою, харчуються травоїдними.
З точки зору обміну азоту, рослини, з одного боку, та тварини (включно з людиною), з іншого, відрізняються тим, що:
- у тварин утилізація (повторна переробка) утворюваного аміаку здійснюється лише в слабкій мірі — основна частина його виводиться з організму, у вигляді сечовини чи сечової кислоти (як зазначалось вище);
- у рослин же обмін азоту «замкнутий» — азот, що надійшов до рослини, повертається в ґрунт лише разом з самою рослиною.
При процесах життєдіяльності організмів та в кінцевому результаті — після їх загибелі, азот у складі різних органічних сполук повертається до ґрунту у вигляді екскрементів (або інших продуктів життєдіяльності) чи мертвих організмів відповідно. А далі під впливом бактерій, у результаті амоніфікації (розкладання азотовмісних органічних сполук) переходить у неорганічну форму у вигляді аміаку й солей амонію, які далі залежно від типу (знову ж таки) бактерій (денітрифікуючих або нітрифікуючих):
- або розкладаються до молекулярних азоту та водню, котрі повертаються до атмосфери, завершуючи таким чином азотний цикл;
- або знову окиснюються до нітритів, які згодом іншими бактеріями перетворюються на нітрати, які, своєю чергою, далі засвоюються рослинами тощо по колу.
Лише близько 4×108 т зв'язаного азоту міститься в тканинах рослин і тварин, увесь інший (близько 1×108 т) — накопичується у рештках організмів, що розкладаються, та врешті-решт повертається в атмосферу.
Під час циклу можлива зміна кількості азоту, що бере у ньому участь:
- так частина азоту виходить з циклу у вигляді відкладень у ґрунтах і глинистих мінералах;
- однак ці втрати компенсуються за рахунок надходження його в атмосферу з мантії з виверженнями вулканів та інших видів геологічної активності.
Слід зауважити, що постійно відбувається витікання азоту з верхніх шарів атмосфери у міжпланетний простір.
Вплив людини на кругообіг
За відсутності діяльності людини процеси зв'язування азоту й нітрифікації практично повністю зрівноважені протилежними реакціями денітрифікації. Тому діяльність людини впливає на кругообіг азоту:
- так, через розігрів повітря (як і у випадку з розрядом блискавки), наприклад електрогенераторами та/або двигунами внутрішнього згорання при спалюванні будь-якого палива, або при інших термічно-технологічних процесах, атмосфера збагачується зв'язаним азотом (близько 2×107 т/рік);
- заводи, що виробляють азотні добрива та інші матеріали для виготовлення яких потрібні сполуки зв'язаного азоту, зв'язують його у величезних кількостях з повітря (близько 8×107 т/рік);
- засівання полів бобовими призводить до додаткового нагромадження зв'язаного азоту в ґрунтах (близько 4×107 т/рік); протилежним є засівання с/г угідь рослинами, які вибирають з них зв'язаний азот, що призводить до їхнього «азотного» збіднення;
- транспортування добрив і продуктів сільського господарства перерозподіляє азот на поверхні Землі.
Властивості
Фізичні властивості
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWlMMkpoTDB4cGNYVnBaRjl1YVhSeWIyZGxibDlrYzJNd05EUTVOaTVxY0djdk1qSXdjSGd0VEdseGRXbGtYMjVwZEhKdloyVnVYMlJ6WXpBME5EazJMbXB3Wnc9PS5qcGc=.jpg)
За нормальних умов азот є небагато легшим за повітря, хімічно-малоактивним, двоатомним, безбарвним, без запаху та смаку газом, з питомим об'ємом 860,4 дм³/кг, що не підтримує ні дихання, ні горіння.
У воді розчиняється слабо, для прикладу, його розчинність при 20 °C становить 1,54 см³ на 100 г води (наприклад кисню — 3,1 см³). Тому розчинене у воді повітря багатше на кисень, ніж атмосферне. Краще, ніж у воді, азот розчинний у деяких вуглеводнях.
Азот важко зріджується, його конденсація (а також кипіння) відбувається при температурі −195,8 °C. При кімнатній температурі він не зріджується за жодного тиску. У рідкому стані він являє собою безбарвну рідину (схожу на воду) з питомим об'ємом 1,239 дм³/кг (при −195,8 °C за тиску 101,3 кПа) — рідкий азот.
При −209,86 °C азот переходить у твердотільний стан у вигляді снігоподібної маси чи великих білосніжних кристалів. При контакті з повітрям поглинає з нього кисень, при цьому плавиться, таким чином утворюючи розчин кисню в азоті.
Кристалічні ґратки твердотільного азоту молекулярні, для них відомі три кристалічні модифікації:
- так в інтервалі температур: 63,29—36,61 К існує фаза β-N2 з щільним гексагональним упакуванням, з показниками: просторова група P63/mmc; параметри ґратки: a = 3,93, Å та c = 6,50 Å;
- за температури нижчої від 36,61 К стійкою є фаза α-N2 з кубічною ґраткою, що має просторову групу Pa3 або P213 і період a = 5,660 Å;
- під тиском понад 3500 атмосфер та температурі не вищій від 83 K може існувати гексагональна фаза γ-N2.
Молекула азоту існує у вигляді двох ядерноспінових модифікацій — симетричної і антисиметричної. При звичайній температурі співвідношення симетричної та антисиметричної форм є 2:1.
Електромагнітний спектр
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHpMek00TDA1cGRISnZaMlZ1TGxOd1pXTjBjblZ0TGxacGN5NXFjR2N2TkRBd2NIZ3RUbWwwY205blpXNHVVM0JsWTNSeWRXMHVWbWx6TG1wd1p3PT0uanBn.jpg)
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODVMems0TDA1cGRISnZaMlZ1WDJScGMyTm9ZWEpuWlY5MGRXSmxMbXB3Wnk4eU1qQndlQzFPYVhSeWIyZGxibDlrYVhOamFHRnlaMlZmZEhWaVpTNXFjR2M9LmpwZw==.jpg)
Молекулярний азот (N2) значною мірою прозорий для інфрачервоного та видимого випромінювання, оскільки він являє собою сукупність які не мають дипольного моменту, а отже і буксирування електромагнітного випромінювання на цих довжинах хвиль. Значне поглинання відбувається в крайній ультрафіолетовій області спектра довжин хвиль, починаючи з близько 100 нанометрів. Це пов'язано з електронними переходами в молекулі до станів, у яких заряд не розподіляється рівномірно між атомами азоту. Вище зазначена властивість азоту призводить до значного поглинання ультрафіолетового випромінювання у верхніх шарах атмосфери Землі та атмосфер інших планетарних тіл. З тих же причин, чисті лазери на молекулярному азоті, як правило, випромінюють світло в ультрафіолетовому діапазоні.
Азот також вносить свій внесок у видиме світіння повітря верхніх шарів атмосфери Землі, за допомогою електронного ударного збудження з подальшим випромінюванням. Це видиме блакитне світіння повітря, як правило, зумовлює не молекулярний азот, а атомарний азот у поєднанні з атомарним киснем при утворенні монооксиду азоту (NO).
Хімічні властивості
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODBMelJsTDBScGJtbDBjbTluWlc0dE1rUXRaR2x0Wlc1emFXOXVjeTV3Ym1jdk1qSXdjSGd0UkdsdWFYUnliMmRsYmkweVJDMWthVzFsYm5OcGIyNXpMbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
Структура зовнішньої електронної оболонки атома азоту містить п'ять електронів, з яких: два — неподілена електронна пара на 2s-рівні; та три неспарених електрони (наполовину заповнені орбіталі) на 2р-рівні. Це значить, що один атом азоту може пов'язувати не більше чотирьох інших атомів (груп атомів), тобто його координаційне число дорівнює чотирьом. Також кількість атомів (груп атомів), які можуть бути пов'язані з азотом обмежує невеликий розмір його атома. Тому багато сполук інших членів підгрупи VA або зовсім не мають аналогів серед сполук азоту, або аналогічні сполуки азоту виявляються нестабільними. Так, PCl5 — стабільна сполука, а NCl5 — не існує. Найчастіше азот у сполуках — триковалентний за рахунок неспарених електронів (як в аміаку NH3). Однак наявність неподіленої пари електронів може призводити до утворення ще одного ковалентного зв'язку (за т. зв. донорно-акцепторним механізмом), і азот стає чотириковалентним (як у йоні амонію NH4).
Через те, що атоми азоту мають на зовнішній оболонці п'ять електронів (два 2s + три 2p = 5), вони зазвичай можуть:
- або приєднувати три електрони, яких їм бракує для утворення повністю заповненої (вісьмома електронами) оболонки, таким чином відновлюючись до нітрид-іонів N3− та проявляючи при цьому свою максимальну негативну валентність;
- або втрачати всі п'ять валентних електронів, таким чином окиснюючись до катіонів N5+ та проявляючи при цьому свою максимальну позитивну валентність.
Однак атоми азоту також можуть відновлювати або втрачати і меншу кількість електронів, проявляючи при цьому свої інші: або негативні 2−, 1−; або позитивні 1+, 2+, 3+ і 4+ ступені окиснення. Зокрема в молекулі азоту ступень окиснення її атомів рівна 0.
Ступені окиснення азоту в сполуках | |
---|---|
Ступ. окисн. | Сполуки |
−3 | аміак NH3, іон амонію NH+ 4, нітриди N3- |
−2 | гідразин N2H4 |
−1 | гідроксиламін NH2OH |
0 | молекулярний азот N2 |
+1 | гіпонітрит натрію Na2N2O2, монооксид діазоту N2O |
+2 | монооксид азоту NO |
+3 | триоксид діазоту N2O3, нітрит натрію NaNO2 |
+4 | діоксид азоту NO2, тетраоксид діазоту N2O4 |
+5 | пентаоксид діазоту N2O5, нітратна кислота HNO3 та її солі — нітрати |
Азот у вільному стані перебуває у вигляді двоатомних молекул, обидва атоми яких, міцно зв'язані між собою трьома спільними електронними парами, електронна конфігурація яких описується формулою σs²σs*2πx, y4σz², що відповідає потрійному ковалентному зв'язку між атомами азоту N≡N (довжина зв'язку dN≡N = 0,1095 нм). Молекула азоту неполярна і слабо поляризується, сили взаємодії між молекулами дуже слабкі, тому при звичайних умовах азот газоподібний.
Внаслідок всього цього молекула азоту вкрай міцна, для реакції дисоціації N2 ↔ 2N зміна ентальпії в реакції ΔH °298 = 945 кДж/моль, константа швидкості реакції К298 = 10—120, тобто дисоціація молекул азоту при нормальних умовах практично не відбувається (рівновагу практично повністю зсунуто вліво). Навіть при 3300 °C ступінь термічної дисоціації N2 становить усього 0,1 %, і лише при температурі близько 5000 °C досягає декількох відсотків (при нормальному тиску). Для того, щоб розкласти молекулу азоту на атоми, треба витратити значну кількість енергії (приблизно 225 ккал/моль). Тому азот хімічно досить пасивний, а саме: не горить, не підтримує горіння, не реагує з водою, кислотами, лугами, солями, та при звичайних умовах взаємодіє лише з літієм, з наступним утворенням твердотільного [ru]:
При порівняно невеликому нагріванні азот взаємодіє і з іншими активними металами, як-от кальцій та магній:
([ru])
При достатньо високих температурах, коли молекули N2 розкладаються і азот переходить в атомарний стан, він виявляючи переважно властивості окисника, порівняно легко вступає в реакції з іншими металами, утворюючи частково іонні нітриди MxNy, наприклад:
([ru])
У цих сполуках азот заряджений негативно. Нітриди лужних та лужноземельних металів — це йонні сполуки, вони розкладаються водою (або водними розчинами кислот) до аміаку та відповідних гідроксидів (тобто гідролізуються):
У сполуках з іншими елементами атом азоту може бути хімічно пов'язаний з іншим атомом азоту, утворюючи кілька достатньо стабільних сполук, такі, як гідразин N2H4 і азиди металів MN3. Такий тип зв'язку незвичайний для хімічних елементів (за винятком вуглецю та кремнію).
При високій температурі (500 °C), високому тиску (≥ 200 атм) та наявності каталізатора (наприклад Fe) азот реагує з воднем з утворенням аміаку:
Не прямим шляхом (тобто не з простих речовин) отримують і інші його сполуки з воднем. Наприклад: гідразин (пернітрид водню), октазон N8H14 або азидну кислоту, солі якої — азиди. Один з них — азид свинцю Pb(N3)2 — сполука, яка має властивість розкладатись при ударі (тому, наприклад, її застосовують як детонатор у капсулях патронів). Більшість сполук азоту з воднем виділено тільки у вигляді органічних похідних.
При температурі електричної іскри (понад 3000 °C) азот виявляє відновні властивості реагуючи з оксигеном, у результаті чого утворюється нестійкий до високої температури монооксид азоту NO (у природі ця реакція відбувається при грозових розрядах):
З якого далі можуть утворюватись і інші оксиди азоту: NO2, N2O, N2O3 та N2O5. Всіх їх можна одержати також дією іонізуючого випромінювання на суміш азоту з киснем. При розчиненні у воді азотистого N2O3 і азотного N2O5 ангідридів відповідно утворюються нітритна кислота HNO2 та нітратна кислота HNO3, які утворюють відповідно солі — нітрити та нітрати.
При взаємодії азоту з розпеченим коксом утворюється ціан (CN)2. Нагріванням азоту з ацетиленом C2Н2 до 15 000 °C може бути отриманий ціановодень HCN.
З галогенами азот безпосередньо не взаємодіє, тому всі галогеніди азоту — NF3, [ru], [ru] та NI3 одержують непрямим шляхом, наприклад [ru] NF3 — при взаємодії фтору з аміаком. Як правило, галогеніди азоту — слабостійкі сполуки (за винятком NF3), вони розкладаються вже при невеликому нагріванні (деякі — навіть при зберіганні). Так, NI3осаджується при зливанні водних розчинів аміаку та йодного настою, однак вже при легкому струшуванні сухий NI3вибухає. Стійкішими є оксогалогеніди азоту — NOF, NOCI, NOBr, [en] і [ru].
Сполуки азоту з сіркою теж не утворюються напряму, [ru] виходить у результаті реакції рідкої сірки з аміаком.
Також азот не взаємодіє з фосфором та кремнієм і деякими іншими неметалами.
Описано кілька десятків комплексів з молекулярним азотом.
При дії на звичайний азот електричних розрядів при розкладанні нітридів бору, титану, магнію і і ін., а також при електричних розрядах у повітрі може утворитися активний азот, який являє собою суміш молекул і атомів азоту, які мають підвищений запас енергії, та на відміну від молекулярного — дуже енергійно взаємодіє з киснем, воднем, парами сірки, фосфором та деякими металами.
Сполуки
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelZpTDFKMVFUVk9NaTV3Ym1jdk1qSXdjSGd0VW5WQk5VNHlMbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
Оксиди азоту
Азот утворює кілька оксидів (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5). З них найбільше значення мають монооксид азоту NO і діоксид азоту NO2, оскільки це продукти при виробництві нітратної кислоти. Оксид азоту(I) N2O відомий як дурманний газ і використовується для наркозу.
Аміак та його похідні
Разом із трьома атомами водню атом азоту утворює молекулу аміаку NH3. Органічні похідні цієї речовини називаються амінами, наприклад одразу дві амінні групи входять до складу сечовини. Аміак реагуючи з кислотами, утворює солі амонію. Заміщення одного з атомів водню аміаку атомом металу дає аміди (NaNH2, …).
Крім аміаку та іонів амонію, відомі й інші численні сполуки азоту з воднем, наприклад гідразин (H2N-NH2), HN-NH, азидна кислота HN3 (H−N=N=N), N8H14 і інші, більшість з яких виділено лише у вигляді органічних похідних.
Кислоти
Азот утворює нітратну (HNO3) та нітритну (HNO2) кислоти, солі яких називаються, відповідно, нітратами та нітритами.
Некисневі азотні кислоти (атоми азоту входять до складу псевдогалогенного угрупування):
- Азидна кислота HN3 (солі якої називають азидами), (атоми азоту (азоту) мають різну валентність (N−=N+=N−))
- Синильна кислота (HCN) є сильною отрутою, так само як і більшість її солей (ціанідів) та деякі з органічних похідних (нітрилів).
- Ціанатна кислота, HNC (солі — ціанати).
- Тіоціанатна кислота, HSCN (солі — Тіоціанати).
Сполуки з металами
Сполуки азоту з електропозитивнішими елементами, металами та неметалами — нітриди — схожі на карбіди і гідриди. Їх можна розділити залежно від характеру зв'язку M-N на іонні, і з проміжним типом зв'язку. Як правило, це кристалічні речовини. Нітриди лужних та інших активних металів (Na3N, Mg3N2) — солеподібні речовини, що при контакті з водою виділяють аміак. Перехідні метали утворюють нітриди з металічним типом зв'язку (TiN, [ru], [ru]). Відомі також ковалентні нітриди (BN, [ru]).
Інші сполуки
- Гідроксиламін (H2N-OH)
- Сечовина (O=C(NH2)2),
- Галогеніди азоту (NI3; NF3)
- [en] (BrCN)
Органічні сполуки азоту
Азот міститься в значних кількостях у всіх живих організмах, у складі амінокислот та ДНК. Найпростішими класами органічних сполук азоту є:
- Аміни — похідні аміаку (метиламін — CH3NH2, триетиламін — (CH3CH2)3N, …)
- Аміди — ацетамід, ДМФА, капрон, білки …
- Нітрили — похідні ціановодневої кислоти (ацетонітрил — CH3CN, …)
- Нітросполуки (нітрометан- CH33NO2, тринітротолуол, гексоген)
- Нітрати органічні (нітрогліцерин, …)
- Оксими, гідразони
- Похідні сечовини
- Солі діазонію (C6H5-NN+ Cl−), діазосполуки (C6H5-N=N-C6H5)
- Азотовмісні гетероцикли (піридин, нуклеїнові основи ДНК, вітамін B6)
Отримання
У лабораторіях
Оскільки чистий азот дуже складно отримувати розділенням повітря (бо після його відділення від решти повітря (видалення водяної пари, діоксиду вуглецю, кисню та ін. сполук) в ньому все-таки залишаються домішки у вигляді аргону та інших благородних газів), у лабораторних умовах його, у невеликих кількостях отримують лише хімічними методами:
- так зазвичай азот одержують шляхом додавання при нагріванні насичений розчин хлориду амонію NH4Cl до твердотільного нітриту натрію NaNO2, у результаті чого утворюється [ru], який через високу температуру одразу ж розкладається на воду та безпосередньо на азот:
;
- також можна просто нагрівати твердий нітрит амонію:
Є група методів, за якими можна окиснювати аміак або іон амонію, наприклад:
- Дуже зручний процес окиснення іону амонію нітрит-іоном:
Відомі і інші способи:
- один з яких — пропускання аміаку над оксидом міді (II) при температурі ~700 °C. Аміак при цьому беруть з насиченого розчину при нагріванні, а кількість CuO — удвічі більшу від розрахункової. Безпосередньо перед застосуванням азот ще раз очищають від домішок кисню та аміаку пропусканням над міддю та її оксидом (II) (теж ~ 700 °C), а потім сушать концентрованою сірчаною кислотою і сухим лугом. Процес відбувається досить повільно, але газ виходить досить чистий:
- розкладання деяких азидів при нагріванні:
- взаємодія нітритів з [ru] або сечовиною:
- каталітичне розкладання аміаку при високій температурі теж може слугувати джерелом азоту:
У промисловості
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHlMekkxTDBac2RYaGZaR2x6ZEhKcFluVjBhVzl1WDJsdWMybGtaVjkwYUdWZlptbGlaWEl1YW5Cbkx6SXlNSEI0TFVac2RYaGZaR2x6ZEhKcFluVjBhVzl1WDJsdWMybGtaVjkwYUdWZlptbGlaWEl1YW5Cbi5qcGc=.jpg)
Раніше довгий час головним джерелом азоту для промисловості слугували різні види селітр.
Але зараз у промисловості (у великих кількостях) азот добувають з повітря, його фракціонуванням за допомогою азотних станцій. Економічно, промислове виділення азоту з атмосфери обумовлено відносною дешевизною методу зрідження очищеного (після видалення пари води, CO2, пилу та інших домішок) повітря. Послідовні цикли стиснення, охолодження та розширення такого повітря призводять до його зрідження. Рідке повітря піддають фракційній перегонці (фракціонуванню) при повільному піднятті температури. Першими виділяються благородні гази, потім азот, і залишається рідкий кисень. Очищення досягається багатократним фракціонуванням. Таким методом отримують багато мільйонів тонн азоту щорічно, переважно для синтезу аміаку, який є вихідною сировиною в технології виробництва різних азотовмісних сполук для промисловості і (у тому числі) сільського господарства.
Відомий також мембранний метод. Він базується на поступовій багатоступінчастій адсорбції/десорбції повітря в мембранних установках. При ньому повітря стиснуте від 5 до 13 бар нагнітається в спеціальні мембрани. І за рахунок того що швидкість дифузії азоту (і аргону) через ці мембрани значно повільніше, ніж у кисню, води і вуглекислого газу, він поступово накопичується у відносно чистому вигляді на іншій стороні мембрани. Регулюючи швидкість потоку, можна контролювати чистоту отримуваного азоту (до 99,995 % в дуже малих кількостях, 99 % для промислових масштабів).
Зберігання
Літр рідкого азоту, випаровуючись і нагріваючись до 20 °C, утворює приблизно 700 літрів газу. З цієї причини рідкий азот зберігають у спеціальних посудинах Дьюара з вакуумною ізоляцією відкритого типу або кріогенних ємностях під тиском. Споживачам газоподібний азот постачають у стислому вигляді (150 атм., або 15 МПа) в чорних балонах, що мають жовтий напис «азот».
Застосування
Газоподібний азот
Основна частина одержуваного в промисловості азоту (більше ¾) застосовується для синтезу аміаку, який потім у значних кількостях переробляється на нітратну кислоту, азотні добрива, вибухові речовини і т. д.
Деякі інші напрямки промислового застосування газоподібного азоту обумовлені його інертними властивостями (зокрема він пожежо- та вибухобезпечний, перешкоджає окисненню, гниттю та ін., і тому, наприклад, якщо процес виробництва традиційно проходить з використанням повітря, а окиснення та/або гниття є негативними факторами, то азот успішно може заміщати повітря). Зокрема деякі його застосування:
- в енергетиці:
- для продування охолоджувальних частин турбогенераторів ТЕЦ, ГЕС, АЕС та електролізерів від водню і повітря
- у гірничій справі (наприклад, у вугільній промисловості):
- у нафтогазовій промисловості:
- при освоєнні свердловин
- при продуванні резервуарів та трубопроводів (газопроводів, нафтопроводів), для перевірки роботи під тиском, при проведенні ремонтно-відновлювальних робіт, для збільшення вироблення родовищ
- для забезпечення вибухопожежобезпеки при видобуванні, транспортуванні, зберіганні, переробці природного газу, нафтопродуктів та інших хімічних речовин
- у електроніці:
- для наповнення ламп розжарювання, а також інших процесів, де присутність кисню неприпустима
- у харчовій промисловості:
- для тривалого і безвідходного зберігання сільськогосподарської продукції, у тому числі насіння і зерна в регульованих газових середовищах
- при виробництві олії, жирів
- як при пакуванні продуктів (зареєстрований як харчова добавка E941)
- у пожежогасінні:
- як безпосередньо речовина для методу азотного пожежогасіння (бо випаровуючись та розширюючись, азот витісняє кисень, необхідний для горіння, що приводить до припинення пожежі, а оскільки азот, на відміну від води, піни або порошку, просто випаровується і вивітрюється, азотне пожежогасіння — найефективніший з погляду збережуваності цінностей механізм гасіння пожеж)
- у медицині:
- (в суміші з киснем) як слабкий наркотик, що викликає стан сп'яніння, ейфорії, притуплення больової чутливості
- для інгаляційного наркозу
- інше:
- для заповнення вільного простору у ртутних термометрах
- як речовина для активного середовища в [en]
Раніше, у газових кімнатах для страти
а також:
- у фармацевтичній промисловості
- в машинобудівній промисловості
- в інших сучасних технологічних процесах, де необхідне застосування інертного та вибухопожежобезпечного середовища.
Рідкий азот
Оскільки азот має низьку температуру кипіння (77,4 К), то через це зріджений азот застосовується:
- як холодоагент (наприклад для швидкого заморожування продуктів, для зберігання крові в медицині);
- для лікування і профілактики в кріотерапії;
- у кріогеніці, як одна з головних речовин.
Інше
- ізотоп 15N використовують у хімічних та біохімічних дослідженнях як мічений атом;
- опромінення нейтронами ізотопу 14N використовують для отримання нукліда 14С.
Варто зазначити що азот входить до широкого класу вибухових речовин, вибуховість сполук якого ґрунтується на тому, що утворення молекули азоту призводить до встановлення дуже міцного потрійного зв'язку, а при цьому вивільняється велика кількість енергії.
Промислове зв'язування
Основним напрямком застосування газоподібного азоту є безпосереднє використання його для синтезу сполук азоту через їх надзвичайно широке використання в хімії (неможливо навіть перелічити всі області, де знаходять застосування речовини, що містять азот). Це: індустрія добрив, вибухових речовин, барвників, медикаментів та ін.
Проте, хоча колосальні кількості азоту доступні в прямому сенсі слова «з повітря», та через описану вище міцність молекули азоту N2 довгий час залишалось невирішеним завдання отримання азотовмістних сполук, з повітря; велика частина сполук азоту добувалася з його мінералів, таких, як чилійська селітра. Однак скорочення запасів цих корисних копалин, а також зростання потреби в сполуках азоту змусило форсувати роботи з промислового зв'язування атмосферного азоту.
Найбільш поширений аміачний спосіб зв'язування атмосферного азоту. Оборотна реакція синтезу аміаку:
Реакція екзотермічна (тепловий ефект 92 кДж) та йде зі зменшенням обсягу, тому для зсуву рівноваги вправо відповідно до принципу Ле Шательє — Брауна необхідно охолодження суміші і високий тиск. Однак з кінетичної точки зору зниження температури невигідне, бо при цьому сильно знижується швидкість реакції — вже при 700 °C швидкість реакції дуже мала для її практичного використання.
У таких випадках використовується каталіз, оскільки відповідний каталізатор дає змогу збільшити швидкість реакції без зсуву рівноваги. У процесі пошуку відповідного каталізатора було випробувано близько двадцяти тисяч різних сполук. За сукупністю властивостей (каталітична активність, стійкість до отруєння, дешевизна) найбільше застосування отримав каталізатор на основі металевого заліза з домішками оксидів алюмінію та калію. Процес проводять при температурі 400—600 °C і тиску 10—1000 атмосфер.
Слід зазначити, що при тисках вище 2000 атмосфер синтез аміаку з суміші водню і азоту йде з високою швидкістю і без каталізатора. Наприклад, при 850 °C і 4500 атмосфер вихід продукту становить 97 %.
Існує і ще один, менш поширений спосіб промислового зв'язування атмосферного азоту — ціанамідний метод, заснований на реакції карбіду кальцію з азотом при 1000 °C. Реакція відбувається за рівнянням:
Реакція екзотермічна, її тепловий ефект 293 кДж.
Щорічно з атмосфери Землі промисловим шляхом відбирається приблизно 1 × 106 т азоту.
Біологічна роль
Азот — один з основних хімічних елементів живої природи. Він входить до складу амінокислот — хімічних блоків, з яких формуються білки, та нуклеотидів — хімічних блоків, з яких формуються нуклеїнові кислоти, таким чином будучи біогенним елементом. У складі живих клітин за кількістю атомів азоту близько 2 %, за масовою часткою — приблизно 2,5 % (четверте місце після оксигену, гідрогену та карбону відповідно). У зв'язку з цим значна кількість зв'язаного азоту міститься в живих організмах, «мертвій органіці» і дисперсній речовині морів і океанів.
Незважаючи на важливість азоту для живих організмів та враховуючи дуже міцний потрійний зв'язок в утворюваній ним молекулі, майже всі організми (рослини, тварини та ін.) не можуть засвоювати атмосферний азот.
Однак деякі мікроорганізми, а саме бактерії, що мають фермент нітрогеназу, з допомогою останнього (який відіграє ключову роль) все-таки здатні засвоювати (фіксувати) молекулярний азот, таким чином перетворюючи його в сполуки, які далі можуть бути засвоєні іншими організмами (рослинами, тваринами та ін.), що потребують його.
Не всі речовини, до складу яких входить азот, сприяють розвитку рослин. Амінні солі і кислот — гербіциди. Перша пригнічує ріст бур'янів на полях злакових культур, друга застосовується для очищення земель під ріллю — знищує дрібні дерева і чагарники.
У звичайних умовах азот фізіологічно інертний, але при вдиханні повітря, стиснутого до 2—2½ атм., наступає стан, що називається азотним наркозом, подібний до алкогольного сп'яніння. Ці випадки можуть виникнути за умови водолазних робіт на глибині декількох десятків метрів. При різкому і значному зниженні парціального тиску азоту, розчинність його в крові і тканинах настільки зменшується, що частина його виділяється у вигляді бульбашок, що є одною з причин виникнення кесонної хвороби, що спостерігається у водолазів при швидкому їх піднятті на поверхню та у |пілотів при великих швидкостях злітання літака у верхні шари атмосфери. Для запобігання виникненню таких випадків деколи користуються штучними газовими сумішами, у яких азот замінений гелієм або якимось іншим інертним газом.
У результаті споживання рослинами величезної кількості зв'язаного азоту (особливо при інтенсивному землеробстві) ґрунти стають збідненими на цей хімічний елемент. Дефіцит азоту характерний для землеробства майже всіх країн. Спостерігається [en] й у тваринництві (так зване «білкове голодування»). На ґрунтах, бідних доступним азотом, рослини погано розвиваються.
Див. також
- Азотисті основи
- Фіксація азоту
- Азотна станція
- Азотне пожежогасіння
- Азотний наркоз
- [en]
- [ru]
- [en]
- [en]
Примітки
- Conventional Atomic Weights 2013 [ 4 березня 2016 у Wayback Machine.]. [en](англ.)
- Standard Atomic Weights 2013 [ 9 лютого 2020 у Wayback Machine.]. [en](англ.)
- Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85, № 5. — С. 1047-1078. — DOI: .(англ.)
- Вказано діапазон значень атомної маси в зв'язку з різною поширеністю ізотопів у природі
- . WebElements. Архів оригіналу за 29 березня 2016. Процитовано 5 серпня 2010.(англ.)
- Азот // Химическая энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энцикл., 1988. — Т. 1 : Абляционные материалы — Дарзана реакция. — Стб. 91. — Библиогр. в конце ст. — .(рос.)(рос.)
- . — [Чинний від 01.10.2019.] — К. : ДП «УкрНДНЦ», 2019. — С. 2. — 12 с.
- Словник геологічної термінології [ 27 вересня 2021 у Wayback Machine.]
- (проєкт) / П. А. Тутковський; Всеукр. акад. наук, Ін-т наук. мови, Природн. від. – Київ: Держ. вид-во України, 1923. – с. 1, 201 c. – (Матеріали до української природничої термінології та номенклатури ; т. 2).
- «Азот» [ 17 березня 2015 у Wayback Machine.] у науково-популярній енциклопедії «Кругосвет»(рос.)
- Азот // . — Алмати : Қазақ энциклопедиясы, 2004. — Т. I. — . (рос.)
- Carl Wilhelm Scheele, Torbern Bergman Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer [ 10 березня 2010 у Wayback Machine.] (Das Manuskript war im Jahre 1775 fertig und wurde 1777 publiziert).(нім.)
- Храмов Ю. А. Лавуазье Антуан Лоран (Lavoisier Antoine Laurent) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Наука, 1983. — С. 150. — 400 с.(рос.)
- Guyton de Morveau L. B., Lavoisier A. L., Berthollet C. L., de Fourcroy A. F. (1787). . Paris. с. 36. Архів оригіналу за 5 квітня 2015. Процитовано 17 квітня 2016.
- Архів оригіналу за 5 травня 2016. Процитовано 17 квітня 2016.
- Chaptal, J.A. (1790). Élémens de chimie. Т. 1. с. 126.
- Кравчук П. А. Рекорды природы. — Любешов : Эрудит, 1993. — 216 с. — . (рос.)
- Круговорот азота в природе — Elementy.ru [ 18 квітня 2016 у Wayback Machine.](рос.)
- Postgate, J (1998). Nitrogen Fixation, 3rd Edition. Cambridge University Pres, Cambridge UK.
- ДСТУ ГОСТ 9293:2009 (ISO 2435-73) Азот газообразный и жидкий. Технические условия (ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73), IDT)
- Worley, R. (1943). Absorption Spectrum of N2 in the Extreme Ultraviolet. Physical Review. 64 (7–8): 207. Bibcode:1943PhRv...64..207W. doi:10.1103/PhysRev.64.207.(англ.)
Джерела
Посилання
- Азот [ 30 вересня 2020 у Wayback Machine.] // Велика українська енциклопедія : у 30 т. / проф. А. М. Киридон (відп. ред.) та ін. — 2016. — Т. 1 : А — Акц. — 592 с. — .
- АЗОТ [ 10 березня 2016 у Wayback Machine.] // Фармацевтична енциклопедія
Література
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — .
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, исп. и доп. — М.: Химия, 1973. — 656 с.(рос.)
- Хенрици-Оливэ, Г. Проблемы фиксации азота. Неорганическая и физическая химия. Биохимия / Г. Хенрици-Оливэ, С. Оливэ, А. Е. Шилов ; [и др.] ; пер. с англ.: Л. А. Никонова, Л. А. Сырцова ; под ред.: А. Е. Шилов, Г. И. Лихтенштейн. — М.: Мир, 1982. — 734 с.(рос.)
- Справочник азотчика. 2-е изд. перераб. / Под ред. Е. Я. Мельникова. — М.: Химия, 1987. — 464 с.(рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Azot znachennya Azot himichnij znak N displaystyle ce N lat nitrogenium himichnij element z atomnim nomerom 7 sho nalezhit do 15 yi grupi 2 go periodu periodichnoyi sistemi himichnih elementiv predstavnik nemetaliv Azot 7N Nazva simvol nomer Azot N 7Zovnishnij viglyad prostoyi rechovini Gaz bez koloru zapahu ta smakuEmisijnij spektr7 Vuglec Azot KisenN P Periodichna sistema elementiv7 NGrupa period blok grupa 5 period 2 Klasifikaciya inshij nemetalVlastivosti atomaAtomnij nomer 7Atomna masa molyarna masa 14 007 14 00643 14 00728 a o m g mol Radius atoma 92 pmRad Van der Vaalsa 155 pmElektr konfiguraciya Elektronni obolonki He 2s2 2p3 2 5Himichni vlastivostiKovalentnij radius 71 1 pmIonnij radius 3 171 5 13 pmElektronegativnist za Polingom 3 04Stupeni okisnennya 3 1 0 1 2 3 4 5Energiya ionizaciyi 1j e 1402 3 kDzh mol 2j e 2856 kDzh mol 3j e 4578 1 kDzh molTermodinamichni vlastivostiGustina pri n u 0 00125046 g sm pri Tkip 0 808 g sm Temperat plavlennya 63 15 K 210 C Temperatura kipinnya 77 355 K 195 795 C Potrijna tochka 63 151 K 209 999 C 12 52 kPaKritichna tochka 126 192 K 146 958 C 3 395 MPaTeplota plavlennya 0 72 kDzh molTeplota viparovuv 5 56 kDzh molMolyar teployemnist 29 125Dzh K mol Molyarnij ob yem 17 3 sm molTisk nasichenoyi pari P Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 kpri T K 37 41 46 53 62 77Kristalichna gratkaStruktura gratki ta Period gratki geksagonalna 5 661 A pri lt Tpl Inshi harakteristikiMagnitna struktura diamagnetikTeploprovidnist 25 83 10 3Vt m K Shvidkist zvuku gaz 27 C 353 m sNomer CAS 7727 37 9Najdovgozhivuchishi izotopi azotuIzt N IP Sp PN FR MeV 13N 6 1 2 9 965 e 2 22 13C14N 7 99 634 1 14N stabilnij15N 8 0 366 1 2 15N stabilnijAzot u Vikishovishi7 AzotN14 0072s22p3 Azo t zast dushe c N2 nazva prostoyi rechovini azotu Molekula azotu utvorena z dvoh atomiv azotu Azot za normalnih umov himichno maloaktivnij gaz bez zapahu koloru ta smaku U prirodi azot ye golovnoyu skladovoyu chastinoyu povitrya 75 6 za vagoyu abo 78 09 za ob yemom Azot u menshij kilkosti mistitsya v mineralah zokrema u nitratah i solyah amoniyu u viglyadi neznachnih domishok vhodit do skladu vugillya nafti tosho Azot vhodit do skladu vsih zhivih organizmiv u viglyadi bilkovih spoluk nukleyinovih kislot alkaloyidiv ta in Gaz azot malorozchinnij u vodi maye nizku himichnu aktivnist prote pri visokih temperaturah i tisku ta abo pri nayavnosti katalizatoriv vin utvoryuye spoluki z vodnem metalami kisnem ta in Azot povitrya vikoristovuyut u virobnictvi amiaku azotnoyi kisloti dobriv a takozh yak gaz dlya stvorennya inertnogo seredovisha IstoriyaVidkrittya Daniel RezerfordDzhozef PristliKarl Vilgelm Sheyelepershovidkrivachi azotu Na kinec XVIII stolittya dekilka vchenih majzhe odnochasno vpritul nablizilis do vidkrittya novogo himichnogo elementu vlastivosti yakogo naukoyu she ne buli vivcheni Tak u 1772 roci azot pid nazvoyu zipsovanogo povitrya yak prostu rechovinu opisav Daniel Rezerford Comu pereduvalo te sho jogo vchitel Dzhozef Blek proviv doslid u yakomu vidkriv reakciyu vzayemodiyi vuglekislogo gazu z vapnyanoyu vodoyu de vin viyaviv sho pislya zv yazuvannya vuglekislogo gazu zalishayetsya she yakijs nevidomij gaz zgodom opisanij nim yak nefiksovane povitrya doslidzhennya yakogo vin i zaproponuvav svoyemu uchnevi Rezerfordu yak disertacijnu robotu Daniel Rezerford doslidzhuyuchi nefiksovane povitrya yake zalishalos pislya bagatorazovogo spalyuvannya nim fosforu vugillya sirki ta inshih rechovin u sklyanomu dzvoni z nastupnim pribirannyam yihnih produktiv gorinnya pomitiv sho vono na vidminu vid dioksidu vuglecyu CO2 ne poglinayetsya rozchinami lugiv ta maye inshi nepritamanni ostannomu vlastivosti pro sho vin zgodom opublikuvav magistersku disertaciyu na stupin doktora medicini Pro tak zvane fiksovane ta mefitichne povitrya de vpershe opisav osnovni vlastivosti azotu ne reaguye z lugami ne pidtrimuye gorinnya nepridatnij dlya dihannya Same tomu Daniel Rezerford oficijno vvazhayetsya pershovidkrivachem azotu Priblizno v toj zhe chas azot buv otrimanij i inshimi vchenimi Tak u tomu zh 1772 roci Genri Kavendish takozh otrimuvav azot z povitrya neodnorazovo propuskayuchi ostannye cherez rozpechene vugillya a potim cherez rozchin lugu dlya poglinannya vuglekisloti Kavendish ne zumiv zrozumiti sho otrimav novu prostu rechovinu tomu j ne dav specialnoyi nazvi novomu gazu lishe zgaduyuchi pro nogo yak pro mefitichne povitrya lat air mephitic zadushlive povitrya Vidomo takozh sho vin yak sliduvalo z jogo laboratornih zapisiv vivchav cej gaz ranishe za Rezerforda ale yak zavzhdi ne pospishav z publikaciyeyu rezultativ svoyih trudiv U tomu zh roci Kavendish povidomiv pro cej doslid svoyemu drugovi profesoru Dzhozefu Pristli Pristli odrazu zh prodovzhiv doslidi Vin proviv seriyu eksperimentiv u yakih takozh zv yazuvav kisen povitrya i vidalyav otrimanij vuglekislij gaz tobto takozh otrimuvav azot Vin vstanoviv sho yaksho v atmosferi azotu perebuvaye tvarina napriklad misha to vona zgodom gine Prote buduchi prihilnikom panivnoyi v ti chasi teoriyi flogistonu zovsim nevirno vitlumachiv otrimani rezultati na jogo dumku proces buv protilezhnim ne kisen viddalyavsya z gazovoyi sumishi a navpaki u rezultati vipalu povitrya nasichuvalosya flogistonom Same tomu povitrya sho zalishalos tobto azot vin i nazvav nasichenim flogistonom tobto flogistovanim Ochevidno sho Pristli hocha i zmig vidiliti azot ne zumiv zrozumiti suti svogo vidkrittya tomu j ne vvazhayetsya pershovidkrivachem azotu U ti zh roki shvedskij himik Karl Sheyele otrimav azot z atmosfernogo povitrya tim zhe shlyahom sho i Kavendish Vin nazvav novij gaz zipsovanim povitryam nim Verdorbene Luft Oskilki propushennya povitrya kriz rozpechene vugillya rozglyadalosya himikami flogistikami yak jogo flogistuvannya Sheyele 1775 nazvav azot flogistovanim povitryam Air phlogisticated U svoyij praci Himichnij traktat pro povitrya i vogon K Sheyele opisav otrimannya ta vlastivosti povitrya i zaznachiv sho atmosferne povitrya skladayetsya z dvoh vidiv povitrya vognyanogo kisnyu i flogistovanogo azotu Odnak vsi ci vidatni vcheni mali dosit smutne uyavlennya pro prirodu vidkritoyi nimi rechovini Voni buli vpevnenimi pribichnikami teoriyi flogistonu ta zv yazuvali vlastivosti mefitichnogo povitrya z ciyeyu neisnuyuchoyu substanciyeyu Protivnik flogistonu A Lavuazye vdayuchis u svoyih doslidzhennyah do tochnogo zvazhuvannya pri procesah gorinnya pokazav sho z palayuchogo tila rechovina ne vidilyayetsya a priyednuyetsya do nogo vstanovivshi takim chinom novij poglyad na procesi gorinnya ta okisnennya ta takim chinom pokazav sho majzhe vse povitrya ye sumishshyu dvoh prostih rechovin gaziv pershij z yakih gaz sho pidtrimuye gorinnya zdorove fr salubre povitrya chiste povitrya zhittyedajne povitrya abo kisen drugij z nih gaz sho ne pidtrimuye gorinnya nezdorove povitrya fr mofette yak poslidovno nazivav jogo sam Lavuazye abo azot Deyaki spoluki azotu selitri nitratna kislota amiak buli vidomi j znahodili praktichne zastosuvannya zadovgo do vidkrittya azotu u vilnomu stani Sprobi zv yazati azot Na pochatok XIX stolittya buli z yasovani himichna inertnist azotu u vilnomu stani ta vinyatkova rol jogo v spolukah z inshimi elementami yak zv yazanogo azotu Tomu vidtodi zv yazuvannya azotu povitrya stalo odniyeyu z najvazhlivishih tehnichnih problem himiyi Vpershe atmosfernij azot zv yazav u 1775 roci Karl Sheyele vin otrimav cianistij natrij nagrivayuchi v atmosferi azotu sodu z vugillyam Na2CO3 4C N2 2NaCN 3CO displaystyle mathsf Na 2 CO 3 4C N 2 rightarrow 2NaCN 3CO uparrow dd U 1780 roci Dzhozef Pristli vstanoviv sho ob yem povitrya ukladenij u posudini perevernutij nad vodoyu zmenshuyetsya yaksho cherez nogo propuskati elektrichnu iskru a voda nabuvaye vlastivostej slabkoyi kisloti Cej eksperiment buv yak bulo opisano vishe Pristli cogo ne znav modellyu prirodnogo mehanizmu fiksaciyi azotu Chotiri roki potomu Genri Kavendish propuskayuchi elektrichnij rozryad cherez povitrya ukladene v sklyanij trubci z lugom viyaviv tam selitru ta oksidi azotu cikavo te sho vin pislya poglinannya oksidiv azotu v zalishku viyaviv neveliku kilkist absolyutno inertnogo gazu hoch yak i u vipadku z azotom ne zmig zrozumiti sho vidiliv novij himichnij element u viglyadi blagorodnogo gazu argonu I hocha vsi ci eksperimenti ne mogli v toj chas vijti za mezhi laboratorij u nih vidno proobraz promislovih sposobiv fiksaciyi azotu cianamidnogo j dugovogo sho z yavilisya na rubezhi XIX XX stolit Cianamidnij sposib buv zapatentovanij v 1895 roci nimeckimi doslidnikami A Frankom ta M Karo Za cim sposobom azot pri nagrivanni z karbidom kalciyu zv yazuvavsya v en CaC2 N2 CaCN2 C displaystyle mathsf CaC 2 N 2 rightarrow CaCN 2 C U 1901 roci sin Franka podavshi ideyu pro te sho cianamid kalciyu mozhe sluzhiti horoshim dobrivom po suti poklav pochatok virobnictvu ciyeyi rechovini dd Zrostannyu industriyi zv yazanogo azotu spriyala poyava deshevoyi elektroenergiyi sho dalo mozhlivist dlya poyavi najbilsh perspektivnogo sposobu fiksaciyi atmosfernogo azotu na toj chas naprikinci XIX stolittya dugovogo za dopomogoyu elektrichnogo rozryadu Nezabarom pislya budivnictva Niagarskoyi elektrostanciyi amerikanci u 1902 roci nepodalik zapustili pershij dugovij zavod A cherez tri roki v Norvegiyi vvijshla v ekspluataciyu dugova ustanovka rozroblena teoretikom i fahivcem z vivchennya pivnichnogo syajva Kristianom Birkelanom ta inzhenerom praktikom S Ejde Zavodi podibnogo tipu oderzhali shiroke poshirennya selitru yaku voni vipuskali nazivali norvezkoyu Odnak vitrata elektroenergiyi pri comu procesi bula nadzvichajno velikoyu i stanovila do 70 000 kVt god na tonnu zv yazanogo azotu prichomu tilki blizko 3 ciyeyi energiyi vikoristovuvalosya bezposeredno na fiksaciyu Zgodom Klod Bertolle vstanoviv sho azot vhodit do skladu amiaku sho nezabarom prizvelo do poyavi amiachnogo metodu zv yazuvannya azotu yakij svoyeyu chergoyu postupovo prizviv do bagatokratnogo zbilshennya promislovogo zv yazuvannya azotu Pohodzhennya nazvi Antuan Loran Lavuazyenazvali himichnij element 7 Nazvu azot vid grec ἀzwtos pozbavlenij zhittya zamist poperednih nazv flogistovane mefitichne zipsovane povitrya zaproponuvav u 1787 roci Antuan Lavuazye yakij na toj chas u skladi grupi inshih francuzkih vchenih rozroblyav principi himichnoyi nomenklaturi Togo zh roku cyu propoziciyu bulo opublikovano v praci fr Chleni nomenklaturnoyi komisiyi Parizkoyi akademiyi nauk ru Antuan Lavuazye Klod Bertolle ta Furkrua pri vibori novoyi nazvi dlya azotu vihodili z principiv ta j opinilisya v skruti Yak vidomo Lavuazye proponuvav davati prostim rechovinam taki nazvi yaki vidobrazhali b yih osnovni himichni vlastivosti Vidpovidno comu azotu slid bulo b dati nazvu radikal nitrik abo radikal selitryanoyi kisloti Taki nazvi pishe Lavuazye u svoyij praci Pochatki elementarnoyi himiyi 1789 zasnovani na starih terminah nitr abo selitra prijnyatih u mistectvah u himiyi ta v suspilstvi buli b velmi slushnimi ale vidomo sho azot ye takozh prichinoyu letyuchogo lugu amiaku yak ce bulo nezadovgo do cogo vstanovleno Bertolle Tomu nazva radikal abo osnova selitryanoyi kisloti ne vidobrazhaye osnovnih himichnih vlastivostej azotu Chi ne krashe zupinitisya na slovi azot yake na dumku chleniv nomenklaturnoyi komisiyi vidobrazhaye osnovnu vlastivist elementa jogo nepridatnist dlya dihannya i zhittya Avtori himichnoyi nomenklaturi zaproponuvali utvoryuvati slovo azot vid negativnogo prefiksa grec a ta grec zwh zōḗ zhittya Takim chinom nazva azot na yihnyu dumku vidobrazhala jogo nezhittyevist abo bezzhittyevist Za odniyeyu z versij slovo azot pridumane ne Lavuazye i ne jogo kolegami po komisiyi a vidome z davnini ta vzhivalosya filosofami j alhimikami serednovichchya dlya poznachennya pervinnoyi materiyi osnovi metaliv tak zvanogo merkuriyu filosofiv abo podvijnogo merkuriyu alhimikiv Za ciyeyu versiyeyu slovo azot uvijshlo v literaturu jmovirno u pershi stolittya serednovichchya i yak i bagato inshih bulo zashifrovane ta malo mistichnij sens nazvi Vono zustrichayetsya v tvorah bagatoh alhimikiv pochinayuchi z Bekona XIII st u Paracelsa Libaviya Vasiliya Valentina ta in Libavij vkazuye navit sho slovo azot azoth pohodit vid starovinnogo ispano arabskogo slova azok azoque abo azoc sho oznachalo rtut Ale bilsh imovirno sho ci slova z yavilisya v rezultati spotvoren perepisuvachami korinnogo slova azot azot abo azoth Teper pohodzhennya slova azot vstanovleno bilsh tochno Davni filosofi j alhimiki vvazhali pervinnu materiyu metaliv alfoyu i omegoyu vsogo isnuyuchogo Svoyeyu chergoyu cej viraz zapozicheno z Apokalipsisu ostannoyi knigi Bibliyi Ya ye Alfa i Omega pochatok i kinec pershij i ostannij Ob 22 13 U davninu ta v seredni viki hristiyanski filosofi vvazhali pristojnim vzhivati pri napisanni svoyih traktativ tilki tri movi yaki viznavalisya svyashennimi latinsku grecku i davnoyevrejsku napis na hresti pri rozp yatti Isusa Hrista za yevangelskimi opovidannyami buv zroblenij cimi troma movami Dlya utvorennya slova azot buli vzyati pochatkovi j kincevi literi alfavitiv cih troh mov a alfa alef i zet omega Tav AAAZOT Ukladachi novoyi himichnoyi nomenklaturi 1787 ta nasampered iniciator yiyi stvorennya dobre znali pro isnuvannya z davnih chasiv slova azot Morvo zaznachiv u Metodichnij enciklopediyi 1786 alhimichne znachennya cogo terminu Pislya opublikuvannya Metod himichnoyi nomenklaturi protivniki kisnevoyi teoriyi flogistiki vistupili z rizkoyu kritikoyu novoyi nomenklaturi Osoblivo yak zaznachaye sam Lavuazye u svoyemu pidruchniku z himiyi kritikuvalosya prijnyattya drevnih najmenuvan Zokrema Zhulyen Lametri vidavec zhurnalu Observations sur la Physique oplotu suprotivnikiv kisnevoyi teoriyi vkazuvav na te sho slovo azot vzhivalosya alhimikami v inshomu sensi Nezvazhayuchi na ce nova nazva bula prijnyata u Franciyi u Rosiyi ta in takim chinom zaminivshi soboyu ranishe prijnyati nazvi flogistovanij gaz mofeta osnova mofeta tosho Slovoutvorennya azot vid greckogo tezh viklikalo spravedlivi zauvazhennya Ochevidno ci sumnivi buli j u suchasnikiv Lavuazye Sam Lavuazye u svoyemu pidruchniku z himiyi 1789 vzhivaye slovo azot poryad z nazvoyu radikal nitrik radical nitrique Cikavo vidznachiti sho bilsh pizni avtori ochevidno namagayuchis yakos vipravdati netochnist dopushenu chlenami nomenklaturnoyi komisiyi vivodili slovo azot vid greckogo dayuchij zhittya zhittyedajnij stvorivshi shtuchne slovo azotikos vidsutnye v greckij movi Dirgart Remi ta in Odnak cej shlyah utvorennya slova azot navryad chi mozhe buti viznanij pravilnim tak yak pohidne slovo dlya nazvi azot malo b zvuchati azotikon Nevdalist nazvi azot bula ochevidnoyu dlya bagatoh suchasnikiv Lavuazye yaki cilkom sprijmali jogo kisnevu teoriyu Same tomu ru u svoyemu pidruchniku z himiyi Elementi himiyi 1790 roku zaproponuvav zaminiti slovo azot inshoyu suchasnoyu nazvoyu gibridnim latinskim slovom nitrogene azot vid pizno lat nitrum selitra ta grec gennaw gennaō narodzhuyu viroblyayu posilayuchis na te sho v 1784 roci Genri Kavendish pokazav sho azot vhodit do skladu selitri Svoyu propoziciyu Shaptal detalno motivuvav Odnim z dovodiv posluzhila vkazivka sho nazva yaka oznachaye nezhivij mogla b z bilshimi pidstavami buti dana inshim prostim rechovinam sho mayut napriklad silni otrujni vlastivosti Nazva Nitrogen bula prijnyata v Angliyi ta v SShA i stala nadali osnovoyu mizhnarodnoyi nazvi elementu Nitrogenium nitrogenium ta himichnogo simvolu azotu N Odnak u Franciyi na pochatku HIH stolittya zamist simvolu N vzhivali simvol Az Nazvi azotu flogistovane povitrya mefitichne povitrya atmosfernij mofet zipsovane povitrya ta deyaki inshi zastosovuvalis do viznannya v yevropejskih krayinah novoyi himichnoyi nomenklaturi sebto do vihodu v svit vidomoyi knigi Metod himichnoyi nomenklaturi 1787 Azot u prirodiIzotopi Dokladnishe Izotopi azotu Prirodnij azot skladayetsya z dvoh izotopiv obidva z yakih ye stabilnimi nuklidami a same 14N z atomnoyu masoyu 14 00751 ta 15N z atomnoyu masoyu 15 00489 spivvidnoshennya yakih skladaye 99 635 0 365 Takozh shtuchno otrimani jogo chotirnadcyatero radioaktivnih izotopiv z nuklonnimi chislami vid 10 do 13 ta vid 16 do 25 Vsi voni ye duzhe korotkozhitnimi nuklidami najstabilnishij z nih 13N maye period napivrozpadu 10 hvilin U verhnih sharah atmosferi pid diyeyu nejtroniv kosmichnogo viprominyuvannya izotop 14N peretvoryuyetsya na radionuklid vuglec 14 Utvorennya izotopiv azotu Izotopi azotu utvoryuyutsya yak pripuskayut dvoma shlyahami Odin z nih sho otrimav nazvu vuglecevo azotnogo ciklu maye bezposerednij stosunok do azotu Cej cikl pochinayetsya koli v zoryanij rechovini krim yader vodnyu 1 protoniv vzhe ye i vuglec 12 Yadro vuglecyu 12 priyednavshi she odin proton peretvoryuyetsya v yadro nestabilnogo azotu 13 612C 11H 713N g displaystyle mathsf 6 12 C 1 1 H rightarrow 7 13 N gamma dd Ale vipustivshi pozitron azot 13 znovu staye vuglecem utvoryuyetsya bilsh vazhkij nuklid 13C 713N 613C e g displaystyle mathsf 7 13 N rightarrow 6 13 C e gamma dd Dali take yadro prijnyavshi zajvij proton peretvoryuyetsya v yadro najposhirenishogo v zemnij atmosferi izotopu azotu 14N 613C 11H 714N g displaystyle mathsf 6 13 C 1 1 H rightarrow 7 14 N gamma dd Chastina cogo azotu 14 pid diyeyu protoniv peretvoryuyetsya na kisen 15 kotrij vipustivshi pozitron i gamma kvant peretvoryuyetsya v inshij zemnij izotop azotu 15N 714N 11H 815O g displaystyle mathsf 7 14 N 1 1 H rightarrow 8 15 O gamma 815O 715N e g displaystyle mathsf 8 15 O rightarrow 7 15 N e gamma dd Zemnij azot 15 stabilnij ale v nadrah zir vin mozhe takozh piddavatis yadernomu rozpadu pislya togo yak yadro 15N prijme she odin proton vidbuvayetsya ne tilki utvorennya kisnyu 16 ale j insha yaderna reakciya 715N 11H 612C 24He displaystyle mathsf 7 15 N 1 1 H rightarrow 6 12 C 2 4 He dd Poshirennya Azot odin z najposhirenishih elementiv na Zemli prichomu osnovna jogo masa blizko 3 87 1015 t znahoditsya v yiyi atmosferi u viglyadi dvoatomnih molekul N2 Suhe povitrya mistit u serednomu 78 09 za ob yemom chi 75 6 za masoyu vilnogo azotu N2 ne vrahovuyuchi neznachnih domishok u viglyadi jogo spoluk amiaku oksidiv ta in Z cogo vidno sho azot najposhirenishij element u zemnij atmosferi Zagalnij vmist azotu v litosferi za danimi riznih avtoriv stanovit 0 7 1 5 1015 t 1 9 10 3 vid zagalnoyi masi 17 te misce prichomu v gumusi poryadku 6 1015 t a v mantiyi Zemli 1 3 1016 t Take spivvidnoshennya mas zmushuye pripustiti sho golovnim dzherelom azotu sluzhit verhnya chastina mantiyi zvidki vin nadhodit v inshi obolonki Zemli z viverzhennyami vulkaniv U zemnij kori azot utvoryuye tri osnovni tipi mineraliv yaki mistyat joni CN NO 3 NH 4 Deyaki z nih hloristij amonij NH4Cl ta rizni soli nitratnoyi kisloti nitrati promislove znachennya z yakih v osnovnomu mayut natriyeva selitra NaNO3 veliki pokladi yakoyi ye v Chili zvidsi insha yiyi nazva chilijska selitra ta kalijna selitra KNO3 najbilshi pokladi kotroyi znahodyatsya v Indiyi zvidsi insha nazva yakoyi indijska selitra Nevelika kilkist spoluk azotu u viglyadi neznachnih domishok znahodyatsya u kam yanomu vugilli 1 2 5 ta nafti 0 02 1 5 Azot nakopichuyetsya v gruntah 0 1 i v zhivih organizmah 0 3 U vidnosno malih kilkostyah vilnij azot perebuvaye v rozchinenomu stani u vodah richok moriv i okeaniv Masa rozchinenogo v gidrosferi azotu stanovit blizko 2 1013 t krim togo priblizno 7 1011 t azotu mistitsya v gidrosferi u viglyadi spoluk Nezvazhayuchi na svoyu nazvu azot u viglyadi spoluk z inshimi elementami prisutnij u vsih zhivih organizmah 1 3 na suhu masu 4 te misce pislya kisnyu vodnyu ta vuglecyu vidpovidno i ye odnim z najvazhlivishih biogennih elementiv Vin vhodit do skladu aminokislot yaki ye strukturnimi blokami bilkiv 16 17 nukleotidiv strukturnih blokiv nukleyinovih kislot a takozh kofermentiv vitaminiv gormoniv antibiotikiv gemoglobinu hlorofilu i bagatoh inshih biogennih rechovin U nevelikih kilkostyah gaz azot postijno prisutnij u krovi mayuchi v nij neveliku rozchinnist poryadku 0 0110 ml l pri temperaturi 38 C Poza mezhami Zemli azot viyavlenij u galaktichnih tumannostyah sonyachnij atmosferi na Urani Neptuni u mizhzoryanomu prostori ta in Atmosferi suputnikiv Titana Tritona i karlikovoyi planeti Plutonu tezh v osnovnomu skladayutsya z azotu Azot chetvertij za poshirenistyu element Sonyachnoyi sistemi pislya vodnyu geliyu i kisnyu Pohodzhennya atmosfernogo azotu Vvazhayut sho u pervinnij atmosferi Zemli molekulyarnogo azotu ne bulo a zamist nogo atmosfera nashoyi planeti skladalasya spochatku z letyuchih rechovin sho utvoryuvalisya v zemnih nadrah N2 N2O CO2 SN4 NH3 tosho Vilnij azot yaksho j vihodiv nazovni yak produkt vulkanichnoyi diyalnosti to odrazu zh peretvoryuvavsya na amiak bo umovi dlya cogo buli najbilsh vidpovidnimi nadlishok vodnyu pidvisheni temperaturi poverhnya Zemli she ne oholola Odnak vnaslidok fotosintezu prichinoyu yakogo stala diyalnist pershih mikroorganizmiv pochav vivilnyatis molekulyarnij kisen yakij stav aktivno reaguvati z amiakom pri comu vivilnyayuchi molekulyarnij azot CO2 2H2O displaystyle mathsf CO 2 2H 2 O rightarrow fotosintez HCOH H2O O2 displaystyle mathsf rightarrow HCOH H 2 O O 2 4NH3 3O2 2N2 6H2O displaystyle mathsf 4NH 3 3O 2 rightarrow 2N 2 6H 2 O dd Takozh pripuskayut sho znachna chastina azotu u viglyadi amiaku mogla rozchinitisya u vodi pri utvorenni gidrosferi Krugoobig u prirodi Dokladnishe Krugoobig azotu v prirodi Shematichne predstavlennya prohodzhennya azotu cherez biosferu de klyuchovoyu chastinoyu ciklu ye rizni vidi bakterij U prirodi krugoobig azotu vidbuvayetsya v osnovnomu za dopomogi tak zvanoyi azotnoyi fiksaciyi Fiksaciya atmosfernogo azotu azotfiksaciya abo diazotrofiya proces zv yazuvannya molekulyarnogo azotu v himichni spoluki amiak ta spoluki amoniyu nitrati dioksid azotu yaki nadali mozhut buti vikoristani roslinami dlya svoyih biohimichnih procesiv Vona v prirodi vidbuvayetsya dvoma osnovnimi napryamami abiogennim j biogennim Svante Arrenius pripuskav sho takim chinom fiksuyetsya do 400 mln t rik azotu Abiogennij shlyah vklyuchaye perevazhno reakciyi azotu z kisnem v atmosferi Cim shlyahom fiksuyetsya lishe priblizno 1 107 tonn rik Ale mayuchi potrijnij zv yazok molekula azotu ye dovoli himichno inertnoyu i tomu dlya yiyi rujnuvannya neobhidna velika kilkist energiyi visoki temperaturi Ci umovi dosyagayutsya pri rozryadah bliskavok koli temperatura syagaye 25000 C i vishe Pri comu molekuli kisnyu ta azotu rozpadayutsya na atomi yaki legko reaguyuchi odin z odnim utvoryuyut nemicnij monooksid azotu N2 O2 2NO displaystyle mathsf N 2 O 2 rightarrow 2NO dd Ostannij pid diyeyu kisnyu povitrya shvidko peretvoryuyetsya na stijkishij dioksid azotu 2NO O2 2NO2 displaystyle mathsf 2NO O 2 rightarrow 2NO 2 dd Dali v povitri oksidi azotu takozh u prisutnosti kisnyu z yednuyutsya z doshovoyu vodoyu abo inshoyu atmosfernoyu vologoyu utvoryuyuchi nitratnu abo nitritnu kisloti 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 displaystyle mathsf 4NO 2 O 2 2H 2 O rightarrow 4HNO 3 3NO2 H2O 2HNO3 NO displaystyle mathsf 3NO 2 H 2 O rightarrow 2HNO 3 NO dd Utvoreni vishe zaznacheni kisloti dosyagayuchi gruntu reaguyut zi spolukami natriyu kalciyu kaliyu ta in yaki v nomu perebuvayut i utvoryuyut svoyi soli selitri nitrati ta nitriti Bilshist nitritiv ta nitrativ rozchinni tomu pevna yih kilkist zmivayetsya doshovoyu vodoyu ta zgodom potraplyaye do svitovogo okeanu cej potik ocinyuyetsya v 2 5 8 107 t rik Vstanovleno sho z doshem i snigom na kozhen gektar zemli potraplyaye blizko 6700 g zv yazanogo azotu Isnuye takozh imovirnist sho abiogenna fiksaciya vidbuvayetsya v rezultati fotokatalitichnih reakcij na poverhnyah napivprovidnikiv abo shirokosmugovih dielektrikiv napriklad na pisku pustel poglinuvshi kvant svitla molekula N2 perehodit u zbudzhenij stan ta staye zdatnoyu reaguvati z kisnem Odnak osnovna chastina atmosfernogo azotu blizko 0 9 1 4 108 ton rik fiksuyetsya biogennim shlyahom Biogenna fiksaciya azotu fiksaciya azotu sho vidbuvayetsya za dopomogi deyakih mikroorganizmiv a same bakterij yakih she nazivayut diazotrofami abo azotfiksuvalnimi mikroorganizmami Deyaki roslini gribi j tvarini formuyut z nimi simbiotichni asociaciyi Najaktivnishimi fiksatorami atmosfernogo azotu ye bulbochkovi bakteriyi v asociaciyi z bobovimi roslinami napriklad Rhizobium kotri za rik mozhut nagromaditi na ploshi 1 ga do 60 300 kg azotu Takozh do 30 60 kg ga azotu na rik zv yazuye vilnozhivucha aerobna gruntova bakteriya Azotobacter i do 20 40 kg ga anaerobna maslyanokisla bakteriya Clostridium Trivalij chas vvazhalos sho zv yazuvati azot mozhe lishe nevelika kilkist vidiv mikroorganizmiv hocha j znachno poshirenih na poverhni Zemli a same krim vishezgadanih ishe cianobakteriyi Anabaena Nostoc ta inshi Teper vidomo sho cyu zdatnist mayut j inshi organizmi u vodi j grunti napriklad aktinomiceti v bulbah vilhi ta inshih derev drizhdzhovi i plisnyavi gribki ta inshi zagalom blizko 160 vidiv Vsi voni v kincevomu rezultati peretvoryuyut azot na amiak ta spoluki amoniyu NH 4 Sam proces peretvorennya vimagaye znachnih vitrat energiyi napriklad dlya fiksaciyi 1 g atmosfernogo azotu bakteriyi v bulbochkah bobovih vitrachayut poryadku 167 5 kDzh tobto okisnyuyut priblizno 10 g glyukozi Virishalnu rol pri comu vidigraye ferment nitrogenaza centri yakogo mistyat spoluki zaliza ta molibdenu sho i aktivuye azot dlya stikuvannya z vodnem yakij poperedno aktivuyetsya inshim fermentom Takim chinom vidno vzayemovigodu vid simbiozu roslin j azotofiksuyuchih bakterij pershi drugim zabezpechuyut misce dlya prozhivannya j postachayut otrimane v rezultati fotosintezu palivo glyukozu a takozh produkti rozkladu klitkovini i inshih organichnih reshtok a drugi pershim svoyeyu chergoyu zabezpechuyut postachannya azotu u pridatnij do zasvoyennya formi Azot v amiaku ta spolukah amoniyu sho otrimuyutsya v procesah biogennoyi azotfiksaciyi shvidko okisnyuyetsya riznimi nitrifikuyuchimi bakteriyami do nitritiv a dali j do nitrativ cej proces nazivayut nitrifikaciyeyu Ta dali u formi neorganichnih spoluk yak ot nitrati poglinayetsya z gruntu roslinami j peretvoryuyetsya na organichni spoluki amidi asparagin glutamin j aminokisloti u tkaninah roslin yaki dali peretvoryuyutsya na bilki ta inshi biohimichni spoluki Tvarini sho harchuyutsya roslinami travoyidni tvarini zasvoyuyut roslinni bilki ta inshi pozhivni rechovini roslinnogo pohodzhennya do skladu yakih vhodit azot spochatku rozsheplyuyuchi yih do monomeriv aminokislot ta in yaki svoyeyu chergoyu abo dali v rezultati dezaminuvannya rozpadayutsya z vidilennyam energiyi do aminovanogo azotu yakij nadali zneshkodzhuyetsya peretvorennyam na sechovinu abo sechovu kislotu yaki svoyeyu chergoyu vivodyatsya z organizmu abo peretvoryuyutsya na tvarinni bilki ta inshi skladni spoluki tvarinnogo pohodzhennya v tkaninah roslin chastina yakih zgodom potraplyaye do hizhakiv yaki svoyeyu chergoyu harchuyutsya travoyidnimi Z tochki zoru obminu azotu roslini z odnogo boku ta tvarini vklyuchno z lyudinoyu z inshogo vidriznyayutsya tim sho u tvarin utilizaciya povtorna pererobka utvoryuvanogo amiaku zdijsnyuyetsya lishe v slabkij miri osnovna chastina jogo vivoditsya z organizmu u viglyadi sechovini chi sechovoyi kisloti yak zaznachalos vishe u roslin zhe obmin azotu zamknutij azot sho nadijshov do roslini povertayetsya v grunt lishe razom z samoyu roslinoyu Pri procesah zhittyediyalnosti organizmiv ta v kincevomu rezultati pislya yih zagibeli azot u skladi riznih organichnih spoluk povertayetsya do gruntu u viglyadi ekskrementiv abo inshih produktiv zhittyediyalnosti chi mertvih organizmiv vidpovidno A dali pid vplivom bakterij u rezultati amonifikaciyi rozkladannya azotovmisnih organichnih spoluk perehodit u neorganichnu formu u viglyadi amiaku j solej amoniyu yaki dali zalezhno vid tipu znovu zh taki bakterij denitrifikuyuchih abo nitrifikuyuchih abo rozkladayutsya do molekulyarnih azotu ta vodnyu kotri povertayutsya do atmosferi zavershuyuchi takim chinom azotnij cikl abo znovu okisnyuyutsya do nitritiv yaki zgodom inshimi bakteriyami peretvoryuyutsya na nitrati yaki svoyeyu chergoyu dali zasvoyuyutsya roslinami tosho po kolu Lishe blizko 4 108 t zv yazanogo azotu mistitsya v tkaninah roslin i tvarin uves inshij blizko 1 108 t nakopichuyetsya u reshtkah organizmiv sho rozkladayutsya ta vreshti resht povertayetsya v atmosferu Pid chas ciklu mozhliva zmina kilkosti azotu sho bere u nomu uchast tak chastina azotu vihodit z ciklu u viglyadi vidkladen u gruntah i glinistih mineralah odnak ci vtrati kompensuyutsya za rahunok nadhodzhennya jogo v atmosferu z mantiyi z viverzhennyami vulkaniv ta inshih vidiv geologichnoyi aktivnosti Slid zauvazhiti sho postijno vidbuvayetsya vitikannya azotu z verhnih shariv atmosferi u mizhplanetnij prostir Vpliv lyudini na krugoobig Za vidsutnosti diyalnosti lyudini procesi zv yazuvannya azotu j nitrifikaciyi praktichno povnistyu zrivnovazheni protilezhnimi reakciyami denitrifikaciyi Tomu diyalnist lyudini vplivaye na krugoobig azotu tak cherez rozigriv povitrya yak i u vipadku z rozryadom bliskavki napriklad elektrogeneratorami ta abo dvigunami vnutrishnogo zgorannya pri spalyuvanni bud yakogo paliva abo pri inshih termichno tehnologichnih procesah atmosfera zbagachuyetsya zv yazanim azotom blizko 2 107 t rik zavodi sho viroblyayut azotni dobriva ta inshi materiali dlya vigotovlennya yakih potribni spoluki zv yazanogo azotu zv yazuyut jogo u velicheznih kilkostyah z povitrya blizko 8 107 t rik zasivannya poliv bobovimi prizvodit do dodatkovogo nagromadzhennya zv yazanogo azotu v gruntah blizko 4 107 t rik protilezhnim ye zasivannya s g ugid roslinami yaki vibirayut z nih zv yazanij azot sho prizvodit do yihnogo azotnogo zbidnennya transportuvannya dobriv i produktiv silskogo gospodarstva pererozpodilyaye azot na poverhni Zemli VlastivostiFizichni vlastivosti Kipinnya azotu v metalevij chashci 196 C source source source source Zanurennya povitryanoyi kulki u ridkij azot Za normalnih umov azot ye nebagato legshim za povitrya himichno maloaktivnim dvoatomnim bezbarvnim bez zapahu ta smaku gazom z pitomim ob yemom 860 4 dm kg sho ne pidtrimuye ni dihannya ni gorinnya U vodi rozchinyayetsya slabo dlya prikladu jogo rozchinnist pri 20 C stanovit 1 54 sm na 100 g vodi napriklad kisnyu 3 1 sm Tomu rozchinene u vodi povitrya bagatshe na kisen nizh atmosferne Krashe nizh u vodi azot rozchinnij u deyakih vuglevodnyah Azot vazhko zridzhuyetsya jogo kondensaciya a takozh kipinnya vidbuvayetsya pri temperaturi 195 8 C Pri kimnatnij temperaturi vin ne zridzhuyetsya za zhodnogo tisku U ridkomu stani vin yavlyaye soboyu bezbarvnu ridinu shozhu na vodu z pitomim ob yemom 1 239 dm kg pri 195 8 C za tisku 101 3 kPa ridkij azot Pri 209 86 C azot perehodit u tverdotilnij stan u viglyadi snigopodibnoyi masi chi velikih bilosnizhnih kristaliv Pri kontakti z povitryam poglinaye z nogo kisen pri comu plavitsya takim chinom utvoryuyuchi rozchin kisnyu v azoti Kristalichni gratki tverdotilnogo azotu molekulyarni dlya nih vidomi tri kristalichni modifikaciyi tak v intervali temperatur 63 29 36 61 K isnuye faza b N2 z shilnim geksagonalnim upakuvannyam z pokaznikami prostorova grupa P63 mmc parametri gratki a 3 93 A ta c 6 50 A za temperaturi nizhchoyi vid 36 61 K stijkoyu ye faza a N2 z kubichnoyu gratkoyu sho maye prostorovu grupu Pa3 abo P213 i period a 5 660 A pid tiskom ponad 3500 atmosfer ta temperaturi ne vishij vid 83 K mozhe isnuvati geksagonalna faza g N2 Molekula azotu isnuye u viglyadi dvoh yadernospinovih modifikacij simetrichnoyi i antisimetrichnoyi Pri zvichajnij temperaturi spivvidnoshennya simetrichnoyi ta antisimetrichnoyi form ye 2 1 Elektromagnitnij spektr Optichnij emisijnij spektr azotuSvitinnya azotu N2 v gazorozryadnij trubci Molekulyarnij azot N2 znachnoyu miroyu prozorij dlya infrachervonogo ta vidimogo viprominyuvannya oskilki vin yavlyaye soboyu sukupnist yaki ne mayut dipolnogo momentu a otzhe i buksiruvannya elektromagnitnogo viprominyuvannya na cih dovzhinah hvil Znachne poglinannya vidbuvayetsya v krajnij ultrafioletovij oblasti spektra dovzhin hvil pochinayuchi z blizko 100 nanometriv Ce pov yazano z elektronnimi perehodami v molekuli do staniv u yakih zaryad ne rozpodilyayetsya rivnomirno mizh atomami azotu Vishe zaznachena vlastivist azotu prizvodit do znachnogo poglinannya ultrafioletovogo viprominyuvannya u verhnih sharah atmosferi Zemli ta atmosfer inshih planetarnih til Z tih zhe prichin chisti lazeri na molekulyarnomu azoti yak pravilo viprominyuyut svitlo v ultrafioletovomu diapazoni Azot takozh vnosit svij vnesok u vidime svitinnya povitrya verhnih shariv atmosferi Zemli za dopomogoyu elektronnogo udarnogo zbudzhennya z podalshim viprominyuvannyam Ce vidime blakitne svitinnya povitrya yak pravilo zumovlyuye ne molekulyarnij azot a atomarnij azot u poyednanni z atomarnim kisnem pri utvorenni monooksidu azotu NO Himichni vlastivosti Potrijnij zv yazok u molekuli azotu Struktura zovnishnoyi elektronnoyi obolonki atoma azotu mistit p yat elektroniv z yakih dva nepodilena elektronna para na 2s rivni ta tri nesparenih elektroni napolovinu zapovneni orbitali na 2r rivni Ce znachit sho odin atom azotu mozhe pov yazuvati ne bilshe chotiroh inshih atomiv grup atomiv tobto jogo koordinacijne chislo dorivnyuye chotirom Takozh kilkist atomiv grup atomiv yaki mozhut buti pov yazani z azotom obmezhuye nevelikij rozmir jogo atoma Tomu bagato spoluk inshih chleniv pidgrupi VA abo zovsim ne mayut analogiv sered spoluk azotu abo analogichni spoluki azotu viyavlyayutsya nestabilnimi Tak PCl5 stabilna spoluka a NCl5 ne isnuye Najchastishe azot u spolukah trikovalentnij za rahunok nesparenih elektroniv yak v amiaku NH3 Odnak nayavnist nepodilenoyi pari elektroniv mozhe prizvoditi do utvorennya she odnogo kovalentnogo zv yazku za t zv donorno akceptornim mehanizmom i azot staye chotirikovalentnim yak u joni amoniyu NH4 Cherez te sho atomi azotu mayut na zovnishnij obolonci p yat elektroniv dva 2s tri 2p 5 voni zazvichaj mozhut abo priyednuvati tri elektroni yakih yim brakuye dlya utvorennya povnistyu zapovnenoyi vismoma elektronami obolonki takim chinom vidnovlyuyuchis do nitrid ioniv N3 ta proyavlyayuchi pri comu svoyu maksimalnu negativnu valentnist abo vtrachati vsi p yat valentnih elektroniv takim chinom okisnyuyuchis do kationiv N5 ta proyavlyayuchi pri comu svoyu maksimalnu pozitivnu valentnist Odnak atomi azotu takozh mozhut vidnovlyuvati abo vtrachati i menshu kilkist elektroniv proyavlyayuchi pri comu svoyi inshi abo negativni 2 1 abo pozitivni 1 2 3 i 4 stupeni okisnennya Zokrema v molekuli azotu stupen okisnennya yiyi atomiv rivna 0 Stupeni okisnennya azotu v spolukahStup okisn Spoluki 3 amiak NH3 ion amoniyu NH 4 nitridi N3 2 gidrazin N2H4 1 gidroksilamin NH2OH0 molekulyarnij azot N2 1 giponitrit natriyu Na2N2O2 monooksid diazotu N2O 2 monooksid azotu NO 3 trioksid diazotu N2O3 nitrit natriyu NaNO2 4 dioksid azotu NO2 tetraoksid diazotu N2O4 5 pentaoksid diazotu N2O5 nitratna kislota HNO3 ta yiyi soli nitrati Azot u vilnomu stani perebuvaye u viglyadi dvoatomnih molekul obidva atomi yakih micno zv yazani mizh soboyu troma spilnimi elektronnimi parami elektronna konfiguraciya yakih opisuyetsya formuloyu ss ss 2px y4sz sho vidpovidaye potrijnomu kovalentnomu zv yazku mizh atomami azotu N N dovzhina zv yazku dN N 0 1095 nm Molekula azotu nepolyarna i slabo polyarizuyetsya sili vzayemodiyi mizh molekulami duzhe slabki tomu pri zvichajnih umovah azot gazopodibnij Vnaslidok vsogo cogo molekula azotu vkraj micna dlya reakciyi disociaciyi N2 2N zmina entalpiyi v reakciyi DH 298 945 kDzh mol konstanta shvidkosti reakciyi K298 10 120 tobto disociaciya molekul azotu pri normalnih umovah praktichno ne vidbuvayetsya rivnovagu praktichno povnistyu zsunuto vlivo Navit pri 3300 C stupin termichnoyi disociaciyi N2 stanovit usogo 0 1 i lishe pri temperaturi blizko 5000 C dosyagaye dekilkoh vidsotkiv pri normalnomu tisku Dlya togo shob rozklasti molekulu azotu na atomi treba vitratiti znachnu kilkist energiyi priblizno 225 kkal mol Tomu azot himichno dosit pasivnij a same ne gorit ne pidtrimuye gorinnya ne reaguye z vodoyu kislotami lugami solyami ta pri zvichajnih umovah vzayemodiye lishe z litiyem z nastupnim utvorennyam tverdotilnogo ru 6Li N2 2Li3N displaystyle mathsf 6Li N 2 rightarrow 2Li 3 N dd Pri porivnyano nevelikomu nagrivanni azot vzayemodiye i z inshimi aktivnimi metalami yak ot kalcij ta magnij 3Ca N2 Ca3N2 displaystyle mathsf 3Ca N 2 rightarrow Ca 3 N 2 ru dd Pri dostatno visokih temperaturah koli molekuli N2 rozkladayutsya i azot perehodit v atomarnij stan vin viyavlyayuchi perevazhno vlastivosti okisnika porivnyano legko vstupaye v reakciyi z inshimi metalami utvoryuyuchi chastkovo ionni nitridi MxNy napriklad 2Al N2 2AlN displaystyle mathsf 2Al N 2 rightarrow 2AlN ru dd U cih spolukah azot zaryadzhenij negativno Nitridi luzhnih ta luzhnozemelnih metaliv ce jonni spoluki voni rozkladayutsya vodoyu abo vodnimi rozchinami kislot do amiaku ta vidpovidnih gidroksidiv tobto gidrolizuyutsya Ca3N2 6H2O 3Ca OH 2 2NH3 displaystyle mathsf Ca 3 N 2 6H 2 O rightarrow 3Ca OH 2 2NH 3 uparrow Ca3N2 6HCl 3CaCl2 2NH3 displaystyle mathsf Ca 3 N 2 6HCl rightarrow 3CaCl 2 2NH 3 uparrow dd U spolukah z inshimi elementami atom azotu mozhe buti himichno pov yazanij z inshim atomom azotu utvoryuyuchi kilka dostatno stabilnih spoluk taki yak gidrazin N2H4 i azidi metaliv MN3 Takij tip zv yazku nezvichajnij dlya himichnih elementiv za vinyatkom vuglecyu ta kremniyu Pri visokij temperaturi 500 C visokomu tisku 200 atm ta nayavnosti katalizatora napriklad Fe azot reaguye z vodnem z utvorennyam amiaku 3H2 N2 2NH3 displaystyle mathsf 3H2 N2 rightarrow 2NH 3 dd Ne pryamim shlyahom tobto ne z prostih rechovin otrimuyut i inshi jogo spoluki z vodnem Napriklad gidrazin pernitrid vodnyu oktazon N8H14 abo azidnu kislotu soli yakoyi azidi Odin z nih azid svincyu Pb N3 2 spoluka yaka maye vlastivist rozkladatis pri udari tomu napriklad yiyi zastosovuyut yak detonator u kapsulyah patroniv Bilshist spoluk azotu z vodnem vidileno tilki u viglyadi organichnih pohidnih Pri temperaturi elektrichnoyi iskri ponad 3000 C azot viyavlyaye vidnovni vlastivosti reaguyuchi z oksigenom u rezultati chogo utvoryuyetsya nestijkij do visokoyi temperaturi monooksid azotu NO u prirodi cya reakciya vidbuvayetsya pri grozovih rozryadah N2 O2 2NO displaystyle mathsf N 2 O 2 rightarrow 2NO dd Z yakogo dali mozhut utvoryuvatis i inshi oksidi azotu NO2 N2O N2O3 ta N2O5 Vsih yih mozhna oderzhati takozh diyeyu ionizuyuchogo viprominyuvannya na sumish azotu z kisnem Pri rozchinenni u vodi azotistogo N2O3 i azotnogo N2O5 angidridiv vidpovidno utvoryuyutsya nitritna kislota HNO2 ta nitratna kislota HNO3 yaki utvoryuyut vidpovidno soli nitriti ta nitrati Pri vzayemodiyi azotu z rozpechenim koksom utvoryuyetsya cian CN 2 Nagrivannyam azotu z acetilenom C2N2 do 15 000 C mozhe buti otrimanij cianovoden HCN Z galogenami azot bezposeredno ne vzayemodiye tomu vsi galogenidi azotu NF3 ru ru ta NI3 oderzhuyut nepryamim shlyahom napriklad ru NF3 pri vzayemodiyi ftoru z amiakom Yak pravilo galogenidi azotu slabostijki spoluki za vinyatkom NF3 voni rozkladayutsya vzhe pri nevelikomu nagrivanni deyaki navit pri zberiganni Tak NI3osadzhuyetsya pri zlivanni vodnih rozchiniv amiaku ta jodnogo nastoyu odnak vzhe pri legkomu strushuvanni suhij NI3vibuhaye Stijkishimi ye oksogalogenidi azotu NOF NOCI NOBr en i ru Spoluki azotu z sirkoyu tezh ne utvoryuyutsya napryamu ru vihodit u rezultati reakciyi ridkoyi sirki z amiakom Takozh azot ne vzayemodiye z fosforom ta kremniyem i deyakimi inshimi nemetalami Opisano kilka desyatkiv kompleksiv z molekulyarnim azotom Pri diyi na zvichajnij azot elektrichnih rozryadiv pri rozkladanni nitridiv boru titanu magniyu i i in a takozh pri elektrichnih rozryadah u povitri mozhe utvoritisya aktivnij azot yakij yavlyaye soboyu sumish molekul i atomiv azotu yaki mayut pidvishenij zapas energiyi ta na vidminu vid molekulyarnogo duzhe energijno vzayemodiye z kisnem vodnem parami sirki fosforom ta deyakimi metalami SpolukiStrukturna model molekuli Ru NH3 5 N2 2 odnim iz ligandiv u yakij ye molekula azotuOksidi azotu Azot utvoryuye kilka oksidiv NO NO2 N2O N2O3 N2O4 N2O5 Z nih najbilshe znachennya mayut monooksid azotu NO i dioksid azotu NO2 oskilki ce produkti pri virobnictvi nitratnoyi kisloti Oksid azotu I N2O vidomij yak durmannij gaz i vikoristovuyetsya dlya narkozu Amiak ta jogo pohidni Razom iz troma atomami vodnyu atom azotu utvoryuye molekulu amiaku NH3 Organichni pohidni ciyeyi rechovini nazivayutsya aminami napriklad odrazu dvi aminni grupi vhodyat do skladu sechovini Amiak reaguyuchi z kislotami utvoryuye soli amoniyu Zamishennya odnogo z atomiv vodnyu amiaku atomom metalu daye amidi NaNH2 Krim amiaku ta ioniv amoniyu vidomi j inshi chislenni spoluki azotu z vodnem napriklad gidrazin H2N NH2 HN NH azidna kislota HN3 H N N N N8H14 i inshi bilshist z yakih vidileno lishe u viglyadi organichnih pohidnih Kisloti Azot utvoryuye nitratnu HNO3 ta nitritnu HNO2 kisloti soli yakih nazivayutsya vidpovidno nitratami ta nitritami Nekisnevi azotni kisloti atomi azotu vhodyat do skladu psevdogalogennogo ugrupuvannya Azidna kislota HN3 soli yakoyi nazivayut azidami atomi azotu azotu mayut riznu valentnist N N N Sinilna kislota HCN ye silnoyu otrutoyu tak samo yak i bilshist yiyi solej cianidiv ta deyaki z organichnih pohidnih nitriliv Cianatna kislota HNC soli cianati Tiocianatna kislota HSCN soli Tiocianati Spoluki z metalami Spoluki azotu z elektropozitivnishimi elementami metalami ta nemetalami nitridi shozhi na karbidi i gidridi Yih mozhna rozdiliti zalezhno vid harakteru zv yazku M N na ionni i z promizhnim tipom zv yazku Yak pravilo ce kristalichni rechovini Nitridi luzhnih ta inshih aktivnih metaliv Na3N Mg3N2 solepodibni rechovini sho pri kontakti z vodoyu vidilyayut amiak Perehidni metali utvoryuyut nitridi z metalichnim tipom zv yazku TiN ru ru Vidomi takozh kovalentni nitridi BN ru Inshi spoluki Gidroksilamin H2N OH Sechovina O C NH2 2 Galogenidi azotu NI3 NF3 en BrCN Organichni spoluki azotu Azot mistitsya v znachnih kilkostyah u vsih zhivih organizmah u skladi aminokislot ta DNK Najprostishimi klasami organichnih spoluk azotu ye Amini pohidni amiaku metilamin CH3NH2 trietilamin CH3CH2 3N Amidi acetamid DMFA kapron bilki Nitrili pohidni cianovodnevoyi kisloti acetonitril CH3CN Nitrospoluki nitrometan CH33NO2 trinitrotoluol geksogen Nitrati organichni nitroglicerin Oksimi gidrazoni Pohidni sechovini Soli diazoniyu C6H5 NN Cl diazospoluki C6H5 N N C6H5 Azotovmisni geterocikli piridin nukleyinovi osnovi DNK vitamin B6 OtrimannyaU laboratoriyah Oskilki chistij azot duzhe skladno otrimuvati rozdilennyam povitrya bo pislya jogo viddilennya vid reshti povitrya vidalennya vodyanoyi pari dioksidu vuglecyu kisnyu ta in spoluk v nomu vse taki zalishayutsya domishki u viglyadi argonu ta inshih blagorodnih gaziv u laboratornih umovah jogo u nevelikih kilkostyah otrimuyut lishe himichnimi metodami tak zazvichaj azot oderzhuyut shlyahom dodavannya pri nagrivanni nasichenij rozchin hloridu amoniyu NH4Cl do tverdotilnogo nitritu natriyu NaNO2 u rezultati chogo utvoryuyetsya ru yakij cherez visoku temperaturu odrazu zh rozkladayetsya na vodu ta bezposeredno na azot NaNO2 NH4Cl NaCl NH4NO2 displaystyle mathsf NaNO 2 NH 4 Cl rightarrow NaCl NH 4 NO 2 NH4NO2 t 2H2O N2 displaystyle mathsf NH 4 NO 2 xrightarrow t 2H 2 O N 2 uparrow dd takozh mozhna prosto nagrivati tverdij nitrit amoniyu NH4NO2 t 2H2O N2 displaystyle mathsf NH 4 NO 2 xrightarrow t 2H 2 O N 2 uparrow dd Ye grupa metodiv za yakimi mozhna okisnyuvati amiak abo ion amoniyu napriklad 2NH3 3Br2 N2 6HBr displaystyle mathsf 2NH 3 3Br 2 rightarrow N 2 6HBr 2NH4 Cl2O72 6H 2Cr3 N2 7H2O displaystyle mathsf 2NH 4 Cl 2 O 7 2 6H rightarrow 2Cr 3 N 2 7H 2 O 2NH4 3MnO2 2MnO N2 4H2O Mn2 displaystyle mathsf 2NH 4 3MnO 2 rightarrow 2MnO N 2 4H 2 O Mn 2 2NH4 3F N2 6HF 2H displaystyle mathsf 2NH 4 3F rightarrow N 2 6HF 2H dd Duzhe zruchnij proces okisnennya ionu amoniyu nitrit ionom NH4 NO2 N2 2H2O displaystyle mathsf NH 4 NO 2 rightarrow N 2 2H 2 O dd Vidomi i inshi sposobi odin z yakih propuskannya amiaku nad oksidom midi II pri temperaturi 700 C Amiak pri comu berut z nasichenogo rozchinu pri nagrivanni a kilkist CuO udvichi bilshu vid rozrahunkovoyi Bezposeredno pered zastosuvannyam azot she raz ochishayut vid domishok kisnyu ta amiaku propuskannyam nad middyu ta yiyi oksidom II tezh 700 C a potim sushat koncentrovanoyu sirchanoyu kislotoyu i suhim lugom Proces vidbuvayetsya dosit povilno ale gaz vihodit dosit chistij 2NH3 3CuO N2 3H2O 3Cu displaystyle mathsf 2NH 3 3CuO rightarrow N 2 uparrow 3H 2 O 3Cu dd rozkladannya deyakih azidiv pri nagrivanni 2NaN3 3N2 2Na displaystyle mathsf 2NaN 3 rightarrow 3N 2 2Na dd vzayemodiya nitritiv z ru abo sechovinoyu NO2 HSO3NH2 N2 HSO4 H2O displaystyle mathsf NO 2 HSO 3 NH 2 rightarrow N 2 HSO 4 H 2 O NO2 H N2H4CO N2 HCO3 NH4 displaystyle mathsf NO 2 H N 2 H 4 CO rightarrow N 2 HCO 3 NH 4 dd katalitichne rozkladannya amiaku pri visokij temperaturi tezh mozhe sluguvati dzherelom azotu 2NH3 t N2 3H2 displaystyle mathsf 2NH 3 xrightarrow t N 2 3H 2 dd U promislovosti Princip diyi membrannogo metodu Ranishe dovgij chas golovnim dzherelom azotu dlya promislovosti sluguvali rizni vidi selitr Ale zaraz u promislovosti u velikih kilkostyah azot dobuvayut z povitrya jogo frakcionuvannyam za dopomogoyu azotnih stancij Ekonomichno promislove vidilennya azotu z atmosferi obumovleno vidnosnoyu desheviznoyu metodu zridzhennya ochishenogo pislya vidalennya pari vodi CO2 pilu ta inshih domishok povitrya Poslidovni cikli stisnennya oholodzhennya ta rozshirennya takogo povitrya prizvodyat do jogo zridzhennya Ridke povitrya piddayut frakcijnij peregonci frakcionuvannyu pri povilnomu pidnyatti temperaturi Pershimi vidilyayutsya blagorodni gazi potim azot i zalishayetsya ridkij kisen Ochishennya dosyagayetsya bagatokratnim frakcionuvannyam Takim metodom otrimuyut bagato miljoniv tonn azotu shorichno perevazhno dlya sintezu amiaku yakij ye vihidnoyu sirovinoyu v tehnologiyi virobnictva riznih azotovmisnih spoluk dlya promislovosti i u tomu chisli silskogo gospodarstva Vidomij takozh membrannij metod Vin bazuyetsya na postupovij bagatostupinchastij adsorbciyi desorbciyi povitrya v membrannih ustanovkah Pri nomu povitrya stisnute vid 5 do 13 bar nagnitayetsya v specialni membrani I za rahunok togo sho shvidkist difuziyi azotu i argonu cherez ci membrani znachno povilnishe nizh u kisnyu vodi i vuglekislogo gazu vin postupovo nakopichuyetsya u vidnosno chistomu viglyadi na inshij storoni membrani Regulyuyuchi shvidkist potoku mozhna kontrolyuvati chistotu otrimuvanogo azotu do 99 995 v duzhe malih kilkostyah 99 dlya promislovih masshtabiv ZberigannyaLitr ridkogo azotu viparovuyuchis i nagrivayuchis do 20 C utvoryuye priblizno 700 litriv gazu Z ciyeyi prichini ridkij azot zberigayut u specialnih posudinah Dyuara z vakuumnoyu izolyaciyeyu vidkritogo tipu abo kriogennih yemnostyah pid tiskom Spozhivacham gazopodibnij azot postachayut u stislomu viglyadi 150 atm abo 15 MPa v chornih balonah sho mayut zhovtij napis azot ZastosuvannyaGazopodibnij azot Osnovna chastina oderzhuvanogo v promislovosti azotu bilshe zastosovuyetsya dlya sintezu amiaku yakij potim u znachnih kilkostyah pereroblyayetsya na nitratnu kislotu azotni dobriva vibuhovi rechovini i t d Deyaki inshi napryamki promislovogo zastosuvannya gazopodibnogo azotu obumovleni jogo inertnimi vlastivostyami zokrema vin pozhezho ta vibuhobezpechnij pereshkodzhaye okisnennyu gnittyu ta in i tomu napriklad yaksho proces virobnictva tradicijno prohodit z vikoristannyam povitrya a okisnennya ta abo gnittya ye negativnimi faktorami to azot uspishno mozhe zamishati povitrya Zokrema deyaki jogo zastosuvannya v energetici dlya produvannya oholodzhuvalnih chastin turbogeneratoriv TEC GES AES ta elektrolizeriv vid vodnyu i povitryau girnichij spravi napriklad u vugilnij promislovosti dlya stvorennya v shahtah vibuhobezpechnogo seredovisha pri degazaciyi virobitok dlya rozpirannya plastiv porodi pozhezhna bezpeka zhitlovih promislovih sporud ofisiv toshou naftogazovij promislovosti pri osvoyenni sverdlovin pri produvanni rezervuariv ta truboprovodiv gazoprovodiv naftoprovodiv dlya perevirki roboti pid tiskom pri provedenni remontno vidnovlyuvalnih robit dlya zbilshennya viroblennya rodovish dlya zabezpechennya vibuhopozhezhobezpeki pri vidobuvanni transportuvanni zberiganni pererobci prirodnogo gazu naftoproduktiv ta inshih himichnih rechovinu elektronici dlya napovnennya lamp rozzharyuvannya a takozh inshih procesiv de prisutnist kisnyu nepripustimau harchovij promislovosti dlya trivalogo i bezvidhodnogo zberigannya silskogospodarskoyi produkciyi u tomu chisli nasinnya i zerna v regulovanih gazovih seredovishah pri virobnictvi oliyi zhiriv yak pri pakuvanni produktiv zareyestrovanij yak harchova dobavka E941 u pozhezhogasinni yak bezposeredno rechovina dlya metodu azotnogo pozhezhogasinnya bo viparovuyuchis ta rozshiryuyuchis azot vitisnyaye kisen neobhidnij dlya gorinnya sho privodit do pripinennya pozhezhi a oskilki azot na vidminu vid vodi pini abo poroshku prosto viparovuyetsya i vivitryuyetsya azotne pozhezhogasinnya najefektivnishij z poglyadu zberezhuvanosti cinnostej mehanizm gasinnya pozhezh u medicini v sumishi z kisnem yak slabkij narkotik sho viklikaye stan sp yaninnya ejforiyi prituplennya bolovoyi chutlivosti dlya ingalyacijnogo narkozuinshe dlya zapovnennya vilnogo prostoru u rtutnih termometrah yak rechovina dlya aktivnogo seredovisha v en Ranishe u gazovih kimnatah dlya strati a takozh u farmacevtichnij promislovosti v mashinobudivnij promislovosti v inshih suchasnih tehnologichnih procesah de neobhidne zastosuvannya inertnogo ta vibuhopozhezhobezpechnogo seredovisha Ridkij azot Oskilki azot maye nizku temperaturu kipinnya 77 4 K to cherez ce zridzhenij azot zastosovuyetsya yak holodoagent napriklad dlya shvidkogo zamorozhuvannya produktiv dlya zberigannya krovi v medicini dlya likuvannya i profilaktiki v krioterapiyi u kriogenici yak odna z golovnih rechovin Inshe izotop 15N vikoristovuyut u himichnih ta biohimichnih doslidzhennyah yak michenij atom oprominennya nejtronami izotopu 14N vikoristovuyut dlya otrimannya nuklida 14S Varto zaznachiti sho azot vhodit do shirokogo klasu vibuhovih rechovin vibuhovist spoluk yakogo gruntuyetsya na tomu sho utvorennya molekuli azotu prizvodit do vstanovlennya duzhe micnogo potrijnogo zv yazku a pri comu vivilnyayetsya velika kilkist energiyi Promislove zv yazuvannya Osnovnim napryamkom zastosuvannya gazopodibnogo azotu ye bezposerednye vikoristannya jogo dlya sintezu spoluk azotu cherez yih nadzvichajno shiroke vikoristannya v himiyi nemozhlivo navit perelichiti vsi oblasti de znahodyat zastosuvannya rechovini sho mistyat azot Ce industriya dobriv vibuhovih rechovin barvnikiv medikamentiv ta in Prote hocha kolosalni kilkosti azotu dostupni v pryamomu sensi slova z povitrya ta cherez opisanu vishe micnist molekuli azotu N2 dovgij chas zalishalos nevirishenim zavdannya otrimannya azotovmistnih spoluk z povitrya velika chastina spoluk azotu dobuvalasya z jogo mineraliv takih yak chilijska selitra Odnak skorochennya zapasiv cih korisnih kopalin a takozh zrostannya potrebi v spolukah azotu zmusilo forsuvati roboti z promislovogo zv yazuvannya atmosfernogo azotu Najbilsh poshirenij amiachnij sposib zv yazuvannya atmosfernogo azotu Oborotna reakciya sintezu amiaku N2 3H2 2NH3 displaystyle mathsf N 2 3H 2 rightleftarrows 2NH 3 dd Reakciya ekzotermichna teplovij efekt 92 kDzh ta jde zi zmenshennyam obsyagu tomu dlya zsuvu rivnovagi vpravo vidpovidno do principu Le Shatelye Brauna neobhidno oholodzhennya sumishi i visokij tisk Odnak z kinetichnoyi tochki zoru znizhennya temperaturi nevigidne bo pri comu silno znizhuyetsya shvidkist reakciyi vzhe pri 700 C shvidkist reakciyi duzhe mala dlya yiyi praktichnogo vikoristannya U takih vipadkah vikoristovuyetsya kataliz oskilki vidpovidnij katalizator daye zmogu zbilshiti shvidkist reakciyi bez zsuvu rivnovagi U procesi poshuku vidpovidnogo katalizatora bulo viprobuvano blizko dvadcyati tisyach riznih spoluk Za sukupnistyu vlastivostej katalitichna aktivnist stijkist do otruyennya deshevizna najbilshe zastosuvannya otrimav katalizator na osnovi metalevogo zaliza z domishkami oksidiv alyuminiyu ta kaliyu Proces provodyat pri temperaturi 400 600 C i tisku 10 1000 atmosfer Slid zaznachiti sho pri tiskah vishe 2000 atmosfer sintez amiaku z sumishi vodnyu i azotu jde z visokoyu shvidkistyu i bez katalizatora Napriklad pri 850 C i 4500 atmosfer vihid produktu stanovit 97 Isnuye i she odin mensh poshirenij sposib promislovogo zv yazuvannya atmosfernogo azotu cianamidnij metod zasnovanij na reakciyi karbidu kalciyu z azotom pri 1000 C Reakciya vidbuvayetsya za rivnyannyam CaC2 N2 CaCN2 C displaystyle mathsf CaC 2 N 2 rightarrow CaCN 2 C Reakciya ekzotermichna yiyi teplovij efekt 293 kDzh dd Shorichno z atmosferi Zemli promislovim shlyahom vidbirayetsya priblizno 1 106 t azotu Biologichna rolAzot odin z osnovnih himichnih elementiv zhivoyi prirodi Vin vhodit do skladu aminokislot himichnih blokiv z yakih formuyutsya bilki ta nukleotidiv himichnih blokiv z yakih formuyutsya nukleyinovi kisloti takim chinom buduchi biogennim elementom U skladi zhivih klitin za kilkistyu atomiv azotu blizko 2 za masovoyu chastkoyu priblizno 2 5 chetverte misce pislya oksigenu gidrogenu ta karbonu vidpovidno U zv yazku z cim znachna kilkist zv yazanogo azotu mistitsya v zhivih organizmah mertvij organici i dispersnij rechovini moriv i okeaniv Nezvazhayuchi na vazhlivist azotu dlya zhivih organizmiv ta vrahovuyuchi duzhe micnij potrijnij zv yazok v utvoryuvanij nim molekuli majzhe vsi organizmi roslini tvarini ta in ne mozhut zasvoyuvati atmosfernij azot Odnak deyaki mikroorganizmi a same bakteriyi sho mayut ferment nitrogenazu z dopomogoyu ostannogo yakij vidigraye klyuchovu rol vse taki zdatni zasvoyuvati fiksuvati molekulyarnij azot takim chinom peretvoryuyuchi jogo v spoluki yaki dali mozhut buti zasvoyeni inshimi organizmami roslinami tvarinami ta in sho potrebuyut jogo Ne vsi rechovini do skladu yakih vhodit azot spriyayut rozvitku roslin Aminni soli i kislot gerbicidi Persha prignichuye rist bur yaniv na polyah zlakovih kultur druga zastosovuyetsya dlya ochishennya zemel pid rillyu znishuye dribni dereva i chagarniki U zvichajnih umovah azot fiziologichno inertnij ale pri vdihanni povitrya stisnutogo do 2 2 atm nastupaye stan sho nazivayetsya azotnim narkozom podibnij do alkogolnogo sp yaninnya Ci vipadki mozhut viniknuti za umovi vodolaznih robit na glibini dekilkoh desyatkiv metriv Pri rizkomu i znachnomu znizhenni parcialnogo tisku azotu rozchinnist jogo v krovi i tkaninah nastilki zmenshuyetsya sho chastina jogo vidilyayetsya u viglyadi bulbashok sho ye odnoyu z prichin viniknennya kesonnoyi hvorobi sho sposterigayetsya u vodolaziv pri shvidkomu yih pidnyatti na poverhnyu ta u pilotiv pri velikih shvidkostyah zlitannya litaka u verhni shari atmosferi Dlya zapobigannya viniknennyu takih vipadkiv dekoli koristuyutsya shtuchnimi gazovimi sumishami u yakih azot zaminenij geliyem abo yakimos inshim inertnim gazom U rezultati spozhivannya roslinami velicheznoyi kilkosti zv yazanogo azotu osoblivo pri intensivnomu zemlerobstvi grunti stayut zbidnenimi na cej himichnij element Deficit azotu harakternij dlya zemlerobstva majzhe vsih krayin Sposterigayetsya en j u tvarinnictvi tak zvane bilkove goloduvannya Na gruntah bidnih dostupnim azotom roslini pogano rozvivayutsya Div takozhAzot u sestrinskih VikiproyektahOznachennya u Vikislovniku Fajli u Vikishovishi Azotisti osnovi Fiksaciya azotu Azotna stanciya Azotne pozhezhogasinnya Azotnij narkoz en ru en en PrimitkiConventional Atomic Weights 2013 4 bereznya 2016 u Wayback Machine en angl Standard Atomic Weights 2013 9 lyutogo 2020 u Wayback Machine en angl Michael E Wieser Norman Holden Tyler B Coplen John K Bohlke Michael Berglund Willi A Brand Paul De Bievre Manfred Groning Robert D Loss Juris Meija Takafumi Hirata Thomas Prohaska Ronny Schoenberg Glenda O Connor Thomas Walczyk Shige Yoneda Xiang Kun Zhu Atomic weights of the elements 2011 IUPAC Technical Report Pure and Applied Chemistry 2013 T 85 5 S 1047 1078 DOI 10 1351 PAC REP 13 03 02 angl Vkazano diapazon znachen atomnoyi masi v zv yazku z riznoyu poshirenistyu izotopiv u prirodi WebElements Arhiv originalu za 29 bereznya 2016 Procitovano 5 serpnya 2010 angl Azot Himicheskaya enciklopediya v 5 t gl red I L Knunyanc M Sov encikl 1988 T 1 Ablyacionnye materialy Darzana reakciya Stb 91 Bibliogr v konce st ISBN 5 85270 008 8 ros ros Chinnij vid 01 10 2019 K DP UkrNDNC 2019 S 2 12 s Slovnik geologichnoyi terminologiyi 27 veresnya 2021 u Wayback Machine proyekt P A Tutkovskij Vseukr akad nauk In t nauk movi Prirodn vid Kiyiv Derzh vid vo Ukrayini 1923 s 1 201 c Materiali do ukrayinskoyi prirodnichoyi terminologiyi ta nomenklaturi t 2 Azot 17 bereznya 2015 u Wayback Machine u naukovo populyarnij enciklopediyi Krugosvet ros Azot Almati Қazak enciklopediyasy 2004 T I ISBN 9965 9389 9 7 ros Carl Wilhelm Scheele Torbern Bergman Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer 10 bereznya 2010 u Wayback Machine Das Manuskript war im Jahre 1775 fertig und wurde 1777 publiziert nim Hramov Yu A Lavuaze Antuan Loran Lavoisier Antoine Laurent Fiziki Biograficheskij spravochnik Pod red A I Ahiezera Izd 2 e ispr i dopoln M Nauka 1983 S 150 400 s ros Guyton de Morveau L B Lavoisier A L Berthollet C L de Fourcroy A F 1787 Paris s 36 Arhiv originalu za 5 kvitnya 2015 Procitovano 17 kvitnya 2016 Arhiv originalu za 5 travnya 2016 Procitovano 17 kvitnya 2016 Chaptal J A 1790 Elemens de chimie T 1 s 126 Kravchuk P A Rekordy prirody Lyubeshov Erudit 1993 216 s ISBN 5 7707 2044 1 ros Krugovorot azota v prirode Elementy ru 18 kvitnya 2016 u Wayback Machine ros Postgate J 1998 Nitrogen Fixation 3rd Edition Cambridge University Pres Cambridge UK DSTU GOST 9293 2009 ISO 2435 73 Azot gazoobraznyj i zhidkij Tehnicheskie usloviya GOST 9293 74 ISO 2435 73 IDT Worley R 1943 Absorption Spectrum of N2 in the Extreme Ultraviolet Physical Review 64 7 8 207 Bibcode 1943PhRv 64 207W doi 10 1103 PhysRev 64 207 angl DzherelaPosilannya Azot 30 veresnya 2020 u Wayback Machine Velika ukrayinska enciklopediya u 30 t prof A M Kiridon vidp red ta in 2016 T 1 A Akc 592 s ISBN 978 617 7238 39 2 AZOT 10 bereznya 2016 u Wayback Machine Farmacevtichna enciklopediyaLiteratura Glosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3 Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 Nekrasov B V Osnovy obshej himii T I izd 3 e isp i dop M Himiya 1973 656 s ros Henrici Olive G Problemy fiksacii azota Neorganicheskaya i fizicheskaya himiya Biohimiya G Henrici Olive S Olive A E Shilov i dr per s angl L A Nikonova L A Syrcova pod red A E Shilov G I Lihtenshtejn M Mir 1982 734 s ros Spravochnik azotchika 2 e izd pererab Pod red E Ya Melnikova M Himiya 1987 464 s ros