Элемент АЗОТ (N) его свойства, получение, изотопы, применение
Азот (N) — это химический элемент 15 группы (или подгруппы V(a) короткой формы), 2-го периода таблицы Менделеева с атомным номером 7. Чистый азот N2 представляет безцветный газ, без вкуса и запаха, плохо растворимый в воде, при сильном охлаждении и под высоки давлением превращается в жидкость. Один из самых распространённых элементов на Земле. По химическим свойствам инертен, но реагирует с комплексными соединениями переходных металлов. Основной компонент воздуха (78,09 % объёма), при разделение которого получают промышленный азот. Применяется как инертная среда для множества технологических процессов; жидкий азот – хладагент. Азот – один из основных биогенных элементов, входящих в состав белков и нуклеиновых кислот.
Основные свойства элемента Азот (N) и его параметры таблица
Свойства атома Азота |
|
|
Название |
Азот / Nitrogenium |
|
Символ |
N |
|
Номер |
7 |
|
Атомная масса (молярная масса) |
[14,00643; 14,00728] а. е. м. (г/моль) |
|
Электронная конфигурация |
1s22s22p3 |
|
Радиус атома |
92 пм |
|
Кларковое число (кларк) |
19 г/т |
Химические свойства Азота |
|
|
Ковалентный радиус |
75 пм |
|
Радиус иона |
13 (+5e) 171 (-3e) пм |
|
Электроотрицательность азота |
3,04 (шкала Полинга) |
|
Валентность азота |
III, IV |
|
Степени окисления азота |
5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2, −3 |
|
Энергия ионизации (первый электрон) |
1401,5 (14,53) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества Азота |
|
|
Плотность (при нормальных условиях) |
0,808 г/см3 (-195,8 °C); при н. у. 0,001251 г/см3 |
|
Температура плавления |
63,29 K (-209,86 °C) |
|
Температура кипения азота |
77,4 K (-195,75 °C) |
|
Удельная теплота плавления |
(N2) 0,720 кДж/моль |
|
Удельная теплота испарения |
(N2) 5,57 кДж/моль |
|
Молярная теплоёмкость |
29,125 (газ N2) Дж/(K·моль) |
|
Молярный объём |
17,3 см3/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества Азота |
|
|
Структура решётки азота |
кубическая |
|
Параметры решётки |
5,661 Å |
Прочие характеристики Азота |
|
|
Теплопроводность азота |
(300 K) 0,026 Вт/(м·К) |
|
Номер CAS |
7727-37-9 |
История открытия Азота
Примерно 200 лет назад ученые установили, что в воздухе есть газ, без которого невозможны дыхание и горение. Его назвали «жизненным воздухом». В 1772 году шотландский химик, ботаник и врач Даниэль Резерфорд (1749–1819) установил, что при сжигании в стеклянном сосуде фосфора и других горючих веществ объем воздуха уменьшался примерно на 20%, то что осталось он назвал «испорченным воздухом». В том же году английский физик и химик Генри Кавендиш (1731–1810) удалил из воздуха кислород (раскаленным углем) и углекислый газ (щелочью). Оставшийся газ он назвал «удушливым воздухом». В 1787 г. французский химик ЛавуазьеАЛ установил, что составные части воздуха – «жизненный воздух» и «удушливый воздух» – это простые вещества, то есть в каждом из них есть атомы только одного сорта. Лавуазье назвал эти газы кислородом и азотом (франц. oxygene и azote). Слово azote он произвел от греческого zoos – живой и отрицательной приставки – «не поддерживающий жизни».
Получение азота
|
Получение в промышленности |
Азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Сначало отгоняется азот (tкип=-195,8°C), а затем кислород (tкип=-183°C) |
|
Получение азота в лаборатории |
1. реакции окисления NH3: 2NH3 + CuO → t°→ N2↑ + 3Cu + 3H2O 4NH3 + 3O2 → t°→ 2N2 + 6H2O 2. реакции внутримолекулярного окисления- востановления: NH4NO2 → t°→ N2↑ + 2H2O (NH4)2Cr2O7 → t°→ N2↑ + 2H2O + Cr3O3 3. восстановление HNO3 12HNO3(p) + 5Mg → t°→ N2↑ + 5Mg(NO3)2 + 6H2O 4. разложение азидов: 2NaN3 → t°→ 2Na + 3N2↑ |
Азот в природе
Различают азот как химический элемент N с порядковым номером 7; молекулярный азот N2 как простое газообразное вещество; белковый азот, содержащийся в белках; нитратный азот, входящий в состав соединений в виде нитрогруппы; связанный азот, входящий в любое химическое соединение (исключая молекулярный азот); и усваиваемый азот, находящийся в форме, усваиваемой растениями.
Содержание азота в атмосфере (в форме N2) по массе составляет 75,6%.
Общее содержание азота в земной коре в виде его соединений составляет 0,01%.
Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N – 99,635 % и 15N – 0,365 %. В лаборатории получены еще 14 радиоактивных изотопов азота с массовыми числами от 10 до 13 и от 16 до 25. Все они являются очень короткоживущими изотопами.
Таблица всех изотопов азота
Примененине Азота и его соединений
|
Область применения Азота |
Цели применения |
|
В химической промышленности |
Синтез аммиака N2+ ЗН2 → t°,p,кат. → 2NH3 (производство азотной кислоты) |
|
В электротехнической промышленности |
Создание инертной среды при заполнении азотом электрических ламп |
|
В химикотермической обработке металлов |
Азотирование поверхности стальных изделий путем насыщения азотом при высокой температуре |
|
В сельском хозяйстве |
Азотсодержащие соединения NaNO3, KNO3, NH4NO3, (NH4)SO4 в качестве удобрений |
|
В военном деле и в геологоразведочных работах |
KNO3 — составная часть пороха (KNO3 + S + С); NH4NO3— составная часть взрывчатого вещества аммонала (NH4NO3 + С + Аl) |
|
В медицине |
Аминокислоты, белки, нитроглицерин и другое. |
____________
Источник информации:
1. Химическая энциклопедия в пяти томах / Москва, 1990
2. Большая энциклопедия химических элементов / И.А. Леенсон, — М.: 2014.
3. Материалы сайта ru.wikipedia.org
