АЗОТ
(от
греч. azoos - безжизненный, лат. Nitrogenium), N, химич. элемент V группы
периодич. системы Менделеева, ат. н. 7, ат. м. 14,0067; бесцветный газ,
не имеющий запаха и вкуса.
Историческая
справка. Соединения А.- селитра, азотная кислота, аммиак - были известны
задолго до получения А. в свободном состоянии. В 1772 Д. Резерфорд, сжигая
фосфор и др. вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после
сгорания газ, названный им "удушливым воздухом", не поддерживает дыхания
и горения. В 1787 А. Лавуазье установил, что "жизненный" и "удушливый"
газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил назв.
"А.". В 1784 Г. Кавендиш показал, что А. входит в состав селитры; отсюда
и происходит лат. назв. А. (от позднелат. nitrum - селитра и греч. genna.6
- рождаю, произвожу), предложенное в 1790 Ж. А. Шапталем. К началу 19 в.
были выяснены химич. инертность А. в свободном состоянии и исключит, роль
его в соединениях с др. элементами в качестве связанного азота. С тех пор
"связывание" А. воздуха стало одной из важнейших технич. проблем химии.
Распространённость
Хотя назв.
В природе осуществляется
А.- четвёртый
Изотопы, атом,
Физические
Только с такими
При действии
А. входит в
Получение и
Осн. часть
Свободный А.
Лит.: Некрасов
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я
в природе. А.- один из самых распространённых элементов на Земле, причём
основная его масса (ок. 4*1015т) сосредоточена в свободном состоянии
в атмосфере. В воздухе свободный А. (в виде молекул N
в виде аммиака и окислов. Среднее содержание А. в литосфере 1,9*10-3%
по массе. Природные соединения А.- хлористый аммоний NH
сухого пустынного климата (Чили, Средняя Азия). Долгое время селитры были
главным поставщиком А. для пром-сти (сейчас осн. значение для связывания
А. имеет пром. синтез аммиака из А. воздуха и водорода). Небольшие количества
связанного А. находятся в кам. угле (1-2,5%) и нефти (0,02-1,5%), а также
в водах рек, морей и океанов. А. накапливается в почвах (0,1%) и в живых
организмах (0,3%).
"А." означает "не поддерживающий жизни", на самом деле это - необходимый
для жизнедеятельности элемент (см. Азот в организме). В белке животных
и человека содержится 16- 17% А. В организмах плотоядных животных белок
образуется за счёт потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах
травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая
содержащиеся в почве азотистые вещества, гл. обр. неорганические. Значит,
количества А. поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам,
способным переводить свободный А. воздуха в соединения А. (см. А зотфиксация
).
круговорот А. (см. Круговорот веществ), главную роль в к-ром играют микроорганизмы
- нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др. Однако в результате
извлечения из почвы растениями огромного количества связанного А. (особенно
при интенсивном земледелии) почвы оказываются обеднёнными А. Дефицит А.
характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит А. и в
животноводстве ("белковое голодание"). На почвах, бедных доступным А.,
растения плохо развиваются. Азотные удобрения и белковая подкормка животных
- важнейшее средство подъёма сел. х-ва. Хоз. деятельность человека нарушает
круговорот А. Так, сжигание топлива обогащает атмосферу А., а заводы, производящие
удобрения, связывают А. воздуха. Транспортировка удобрений и продуктов
сел. х-ва перераспределяет А. на поверхности земли.
по распространённости элемент Солнечной системы (после водорода, гелия
и кислорода) (см. Космoxимия).
молекула. Природный А. состоит из двух стабильных изотопов:
и 15N (0,365% ). Изотоп
применяют
в химич. и биохимич. исследованиях в качестве меченого атома. Из искусственных
радиоактивных изотопов А. наибольший период полураспада имеет 13N
(T1/
превращается в радиоактивный изотоп углерода 14С. Этот процесс
используют и в ядерных реакциях для получения 14С (см. Углерод).
Внешняя электронная оболочка атома А. состоит из 5 электронов (одной неподелённой
пары и трёх неспаренных - конфигурация 2s22р3<,
см.
Атом). Чаще всего А. в соединениях 3-ковалентен за счёт неспаренных электронов
(как в аммиаке NНз). Наличие неподелённой пары электронов может приводить
к образованию ещё одной ковалентной связи, и А. становится 4-ковалентным
(как в ионе аммония NH
её на атомы составляет 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/моль), поэтому даже при
t ок. 3300°С степень диссоциации А. составляет лишь ок. 0,1%.
и химические свойства. А. немного легче воздуха; плотность 1,2506 кг/м3
(при 0°С и 101325 н/м2 или 760 мм рш. ст.), t
кгс/см2); плотность жидкого А. 808 кг/м3. В воде
А. менее растворим, чем кислород: при 0°С в 1 м3 Н
активными металлами, как литий, кальций, магний, А. взаимодействует при
нагревании до сравнительно невысоких темп-р. С большинством других элементов
А. реагирует при высокой темп-ре и в присутствии катализаторов. Хорошо
изучены соединения А. с кислородом N
NO, к-рая при охлаждении легко окисляется далее до двуокиси NO
действием на смесь А. с кислородом ионизирующих излучений (см. Радиационная
химия). При растворении в воде азотистого N
темп-ре и в присутствии катализаторов, при этом образуется аммиак NH
напр, гидразин
диимид
азо-тистоводородная
к-та
октазон
и др.;
большинство соединений А. с водородом выделено только ъ виде органических
производных. С галогенами А. непосредственно не взаимодействует, поэтому
все галогениды А. получают только косвенным путём, напр, фтористый азот
-
при взаимодействии фтора с аммиаком. Как правило, галогениды А.- малостойкие
соединения (за исключением
); более устойчивы
оксигалогениды А.- NOF, NOCl, NOBr, NO
сера N
циан (CN)
металлами при высоких темп-рах приводит к образованию нитридов (напр.,
Mg
на обычный А. электрич. разрядов [давление 130-270 н/м2 (1-2
мм рт. cm.)] или при разложении нитридов В, Ti, Mg и Са, а также при электрич.
разрядах в воздухе может образоваться активный А., представляющий собой
смесь молекул и атомов А., обладающих повышенным запасом энергии. В отличие
от молекулярного, активный А. весьма энергично взаимодействует с кислородом,
водородом, парами серы,< фосфором и некоторыми металлами.
состав очень многих важнейших органич. соединений (амины, аминокислоты,
нитросоединения и др.).
применение. В лаборатории А. легко может быть получен при нагревании концентрированного
раствора нитрита аммония: NH
добываемого свободного А. используется для пром. производства аммиака,
к-рый затем в значит, количествах перерабатывается на азотную кислоту,
удобрения, взрывчатые вещества и т. д. Помимо прямого синтеза аммиака из
элементов, пром. значение для связывания А. воздуха имеет разработанный
в 1905 цианамидный метод, осн. на том, что при 1000°С карбид кальция (получаемый
накаливанием смеси извести и угля в электрич. печи) реагирует со свободным
А.: СаС
аммиака: CaCN
применяют во многих отраслях пром-сти: как инертную среду при разнообразных
химич. и металлур-гич. процессах, для заполнения свободного пространства
в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т. д. Жидкий А.
находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют
в стальных сосудах Дьюара, газообразный А. в сжатом виде - в баллонах.
Широко применяют многие соединения А. Произ-во связанного А. стало усиленно
развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.
Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической
химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Химия и технология связанного азота,
[М.- Л.], 1934; КХЭ, т. 1, М.,1961.