Азот и его соединения

метки: Путешествие, Селитра, Аммиак, Вещество, Составлять, Промышленность, Аммоний, Реагировать

Основная масса азота на Земле находится в газообразном состоянии и составляет свыше 3/4 атмосферы (78,09% по объему, или 75,6% по массе).

Практически на нашей планете за — пас азота неисчерпаем — 3,8*10^15 т. Азот — довольно инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном состоянии. Это один из основных биофильных элементов, не — обходимый компонент главных полимеров живых клеток — структурных белков, белков — ферментов, нуклеиновых и аде — нозинтрифосворных кислот. Никакой другой элемент так не лимитирует ресурсы питательных веществ в агроэкосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, то есть в результате азотофиксации.

Азотофиксация — биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, служат прокариоты (бактерии, цианобактерии, актиномицеты и архебактерии).

Небиологические процессы фиксации азота (грозовые разряды, воздействие УФ-лучей, работа электрического оборудования и двигателей внутреннего сгорания) в количественном отношении весьма несущественны, так как вместе дают не более 0.5% связанного азота. Даже вклад заводов азотных удобрений, производящих синтетический аммиак составляет лишь 5%.

Следовательно, свыше 90% всей фиксации молекулярного азота атмосферы осуществляется вследствие метаболической активности определённых микроорганизмов.

Впервые бактерии рода азотобактер, а точнее Azotobacter chroococcum были открыты голландским микробиологом М. Бейеринк в 1901 году.

Азот (общие сведения)

АЗОТ (лат. Nitrogenium — рождающий селитры), N (читается «эн») — химический элемент второго периода VA группы периодической системы, атомный номер 7, атомная масса 14,0067. В свободном виде — газ без цвета, запаха и вкуса, плохо растворим в воде. Состоит из двухатомных молекул N2, обладающих высокой прочностью. Относится к неметаллам.

Природный азот состоит из стабильных нуклидов 14N (содержание в смеси 99,635% по массе) и 15N. Конфигурация внешнего электронного слоя 2 s 2 2р 3 . Радиус нейтрального атома азота 0,074 нм, радиус ионов: N3 — 0,132, N3+ — 0,030 и N5+ — 0,027 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома азота равны, соответственно, 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 и 97,89 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность азота 3,05.

Разработка визуального образа живого этнографического музея под ...

... Предметом исследования Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке визуального образа живого этнографического музея под открытым небом «Русская изба». Для достижения цели дипломной работы необходимо решить следующие задачи : Раскрыть тему дипломной работы Изучить традиционную уральскую русскую ...

Соединения азота

НИТРАТЫ — соли азотной кислоты HNO3, твердые хорошо растворимые в воде вещества. Традиционное русское название некоторых нитратов щелочных и щелочноземельных металлов и аммония — селитры (аммонийная селитра NH4NO3, калийная селитра КNO3, кальциевая селитра Са (NO3) 2 и др.

НИТРИДЫ — химические соединения азота с более электроположительными элементами. Нитриды алюминия, бора, кремния, вольфрама, титана (AlN, BN, Si3N4, W2N, TiN) и многие другие — тугоплавкие, химические стойкие кристаллические вещества. Компоненты жаропрочных сплавов используются в полупроводниковых приборах (напр., полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах), как абразивы. Действием азота или аммиака на металлы при 500-600 °С получают нитридные покрытия (высокотвердые, износо- и коррозионностойкие).

АЗОТА ОКСИДЫ: гемиоксид N2O и монооксид NO (бесцветные газы), сесквиоксид N2O3 (синяя жидкость), диоксид NO2 (бурый газ, при обычных условиях смесь NO2 и его димера N2O4), оксид N2O5 (бесцветные кристаллы).

N2O и NO — несолеобразующие оксиды, N2O3 с водой дает азотистую кислоту, N2O5 — азотную, NO2 — их смесь. Все оксиды азота физиологически активны. N2O — средство для наркоза («веселящий газ»), NO и NO2 — промежуточные продукты в производстве азотной кислоты, NO2 — окислитель в жидком ракетном топливе, смесевых ВВ, нитрующий агент.

Аммиак

NH ₃ M=17,03

Встречается, Применяется, Получается, Физические и химические свойства., Нитрит натрия

NaNO ₂ М = 69,00

Применяется

Физические и химические свойства. Бесцветные или желтоватые кристаллы. Т. плавл.271°; плоти.2,17: выше 320° разл., не доходя до кипения; раств. в воде 81,8 г/ЮО г (20°).163 г/ЮО г *О).

Токсическое действие. Вызывает расширение сосудов вследствие пареза сосуда — двигательного центра (при больших дозах — и вследствие непосредственного действия на кровеносные сосуды), а также образование в крови метгемоглобина.

Натриевая селитра, чилийская селитра.

NaNO ₃ М = 84.99

Применяется как удобрение; в пищевой, стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей.

Получается, Физические и химические свойства., Нитрит калия

KNO ₂ M=85,ll

Применяется, Получается, Физические и химические свойства., Токсическое действие,

Калийная селитра.

KNO ₃ М=101,ll

Применяется, Физические и химические свойства., Нитрат кальция

(Кальциевая селитра, норвежская селитра)

Ca (NO ₃ ) ₂ М=164.09

Применяется, Получается, Физические и химические свойства. Т., Токсическое действие., Физические свойства

Плотность газообразного азота при 0°C 1,25046 г/дм3, жидкого азота (при температуре кипения) — 0,808 кг/дм3. Газообразный азот при нормальном давлении при температуре -195,8°C переходит в бесцветную жидкость, а при температуре -210,0°C — в белое твердое вещество. В твердом состоянии существует в виде двух полиморфных модификаций: ниже -237,54°C устойчива форма с кубической решеткой, выше — с гексагональной.

Аварии на химически опасных объектах. Выявление и оценка химической обстановки

... быстрота проникновения АХОВ в кровь, повышенная легочная вентиляция и усиление кровотока в легких при работе, особенно физической. Экологические последствия аварий и катастроф на объектах с химической технологией определяются процессами распространения вредных химических веществ в окружающей среде, их миграцией в различных ...

Критическая температура азота -146,95°C, критическое давление 3,9МПа, тройная точка лежит при температуре -210,0°C и давлении 125,03 гПа, из чего следует, что азот при комнатной температуре ни при каком, даже очень высоком давлении, нельзя превратить в жидкость.

Теплота испарения жидкого азота 199,3 кДж/кг (при температуре кипения), теплота плавления азота 25,5 кДж/кг (при температуре -210°C).

Энергия связи атомов в молекуле N2 очень велика и составляет 941,6 кДж/моль. Расстояние между центрами атомов в молекуле 0,110 нм. Это свидетельствует о том, что связь между атомами азота тройная. Высокая прочность молекулы N2 может быть объяснена в рамках метода молекулярных орбиталей. Энергетическая схема заполнения молекулярных орбиталей в молекуле N2 показывает, что электронами в ней заполнены только связывающие s — и p-орбитали. Молекула азота немагнитна (диамагнитна).

Из-за высокой прочности молекулы N2процессы разложения различных соединений азота (в том числе и печально знаменитого взрывчатого вещества гексогена) при нагревании, ударах и т.д. приводят к образованию молекул N2. Так как объем образовавшегося газа значительно больше, чем объем исходного взрывчатого вещества, гремит взрыв.

Химические свойства

Химически азот довольно инертен и при комнатной температуре реагирует только с металлом литием с образованием твердого нитрида лития

Li3N (3Li+N= Li ₃ N^-3 ).

В соединениях проявляет различные степени окисления (от -3 до +5).

С водородом образует аммиак NH3. (3H+N=NH ₃ ) Косвенным путем (не из простых веществ) получают гидразин N2H4 и азотистоводородную кислоту HN3. Соли этой кислоты — азиды. Азид свинца Pb (N3) 2 разлагается при ударе, поэтому его используют как детонатор, например, в капсюлях патронов.

Известно несколько оксидов азота. С галогенами азот непосредственно не реагирует, косвенными путями получены NF3, NCl3, NBr3 и NI3, а также несколько оксигалогенидов (соединений, в состав которых, кроме азота, входят атомы и галогена, и кислорода, например, NOF3).

Галогениды азота неустойчивы и легко разлагаются при нагревании (некоторые — при хранении) на простые вещества. Так, NI3 выпадает в осадок при сливании водных растворов аммиака и йодной настойки. Уже при легком сотрясении сухой NI3 взрывается:

2NI3 = N2 + 3I2.

Азот не реагирует с серой, углеродом, фосфором, кремнием и некоторыми другими неметаллами.

При нагревании азот реагирует с магнием и щелочноземельными металлами, при этом возникают солеобразные нитриды общей формулы М3N2 (3M+N ₂ =M₃ N₂ ), которые разлагаются водой с образованием соответствующих гидроксидов и аммиака, например:

Отчет по практике на стк горный воздух

... нефти, проветривание выработок, обеспечение безопасности ведения горных работ. Организация управлением рудника осуществляется по схеме, показанной на рисунке 1. Рисунок 1. Схема организации ... участки и службы: участок по ремонту обогатительного оборудования; участок ремонтно-монтажных работ; участок по ремонту горного оборудования; участок по изготовлению нестандартизированного оборудования и ...

Са3N2 + 6pO = 3Ca (OH) 2 + 2N ⁺³ H3.

Аналогично ведут себя и нитриды щелочных металлов. Взаимодействие азота с переходными металлами приводит к образованию твердых металлоподобных нитридов различного состава. Например, при взаимодействии железа и азота образуются нитриды железа состава Fe2N и Fe4N (N ₂ +6Fe=Fe₂ N+Fe₄ N).

При нагревании азота с ацетиленом C2p может быть получен цианистый водород HCN (N₂ +C₂ H₂ =2HCN).

азотистая кислота, Получение

В промышленности азот получают из воздуха. Для этого воздух сначала охлаждают, сжижают, а жидкий воздух подвергают перегонке (дистилляции).

Температура кипения азота немного ниже (-195,8°C), чем другого компонента воздуха — кислорода (-182,9°C), поэтому при осторожном нагревании жидкого воздуха азот испаряется первым. Потребителям газообразный азот поставляют в сжатом виде (150 атм. или 15 МПа) в черных баллонах, имеющих желтую надпись «азот». Хранят жидкий азот в сосудах Дьюара.

В лаборатории чистый («химический») азот получают добавляя при нагревании насыщенный раствор хлорида аммония NH4Cl к твердому нитриту натрия NaNO2:

NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2pO.

Можно также нагревать твердый нитрит аммония:

NH4NO2 = N2 + 2pO.

Распространенность в природе

Азот — один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4*1015 т) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный азот (в виде молекул N2) составляет 78,09% по объему (или 75,6% по массе), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и окислов. Среднее содержание азота в литосфере 1,9*10-3% по массе. Природные соединения азота — хлористый аммоний NH4CI и различные нитраты. Крупные скопления селитры характерны для сухого пустынного климата (Чили, Средняя Азия).

Долгое время селитры были главным для связывания азота имеет промышленный синтез аммиака из азота воздуха и водорода).

Небольшие количества связанного азота находятся в каменном угле (1 — 2,5%) и нефти (0,02 — 1,5%), а также в водах рек, морей и океанов. Азот накапливается в почвах (0,1%) и в живых организмах (0,3%).

Хотя название “азот» означает “не поддерживающий жизни», на самом деле это — необходимый для жизнедеятельности элемент. В белке животных и человека содержится 16 — 17% азота. В организмах плотоядных животных белок образуется за счет потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые вещества, главным образом неорганические.

Значительные количества азота поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам, способным переводить свободный азот воздуха в соединения азота.

В природе осуществляется круговорот азота, главную роль в котором играют микроорганизмы — нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др.

Туристско-рекреационный потенциал и современное состояние развития ...

... - 52 936 (5,2 %) Рис. 2 Уровень образования В 6 административных районах республики коми являются преобладающей национальностью: Ижемском (86,6%), Усть-Куломском (71,1%), Корткеросском (70,8%), Сысольском (69,4%), Прилузском (61,8%) и ... с 1087 до 1106, даже в городах - с 1115 до 1139, в сельской местности - с 1006 до 1014 человек. Преобладание женщин в основном связано с пожилым возрастом. Средний ...

Однако в результате извлечения из почвы растениями огромного количества связанного азота (особенно при интенсивном земледелии) почвы оказываются обедненными. Дефицит азота характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит азота и в животноводстве (“белковое голодание”).

На почвах, бедных доступным азотом, растения плохо развиваются. Хозяйственная деятельность человека нарушает круговорот азота. Так, сжигание топлива обогащает атмосферу азотом, а заводы, производящие удобрения, связывают азот из воздуха. Транспортировка удобрений и продуктов сельского хозяйства перераспределяет азот на поверхности земли.

Применение

В промышленности газ азот используют главным образом для получения аммиака. Как химически инертный газ азот применяют для обеспечения инертной среды в различных химических и металлургических процессах, при перекачке горючих жидкостей. Жидкий азот широко используют как хладагент, его применяют и в медицине, особенно в косметологии. Важное значение в поддержании плодородия почв имеют азотные минеральные удобрения. В лаборатории азот легко может быть получен при нагревании концентрированного нитрита аммония: NH4NO2 (N2 + 2pO. Технический способ получения азота основан на разделении предварительно сжиженного воздуха, который затем подвергается разгонке.

Основная часть добываемого свободного азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т.д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, промышленное значение для связывания азота воздуха имеет разработанный в 1905 цианамидный метод, основанный на том, что при 10000С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси известии угля в электрической печи) реагирует со свободным азотом: CaC2 + N2 (CaCN2 + C. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN2 + 3pO (CaCO3 + 2NH3.

Cвободный азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при разнообразных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т.д. Жидкий азот находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют в стальных сосудах Дьюара, газообразный азот в сжатом виде — в баллонах. Широко применяют многие соединения азота. Производство связанного азота стало усиленно развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.

История открытия

Открыт в 1772 шотландским ученым Д. Резерфордом в составе продуктов сжигания угля, серы и фосфора как газ, непригодный для дыхания и горения («удушливый воздух») и в отличие от CO2не поглощаемый раствором щелочи. Вскоре французский химик А.Л. Лавуазье пришел к выводу, что «удушливый» газ входит в состав атмосферного воздуха, и предложил для него название «azote» (от греч. azoos — безжизненный).

Соединения азота — селитра, азотная кислота, аммиак — были известны задолго до получения азота в свободном состоянии. В 1787 г.А. Лавуазье установил, что

Методы адаптивной двигательной рекреации, применяемые у пациентов ...

... изучить методы адаптивной двигательной рекреации, применяемые у пациентов с поражением опорно-двигательного аппарата. 1. Адаптивный туризм Адаптивный туризм - туризм ... с которыми, собственно, и связано представление о водных видах адаптивной двигательной рекреации. Это плавание различными способами ... в природе условиям. Чистый природный воздух укрепляет здоровье человека, повышает работоспособность, ...

“жизненный” и “удушливый” газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил название “азот». В 1784 г.Г. Кавендиш показал, что азот входит в состав селитры; отсюда и происходит латинское название азота

(от позднелатинского nitrum — селитра и греческого gennao — рождаю, произвожу), предложенное в 1790 году Ж.А. Шапталем. К началу ХIX в. были выяснены химическая инертность азота в свободном состоянии и исключительная роль его в соединениях с другими элементами в качестве связанного азота.

Вывод: краткое содержание

Основная масса азота на Земле находится в газообразном состоянии и составляет свыше 3/4 атмосферы (78,09% по объ — ему, или 75,6% по массе).

Практически на нашей планете за — пас азота неисчерпаем — 3,8*10^15 т. Азот — довольно инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном состоянии. Это один из основных биофильных элементов, не — обходимый компонент главных полимеров живых клеток — структурных белков, белков — ферментов, нуклеиновых и аде — нозинтрифосворных кислот. Никакой другой элемент так не лимитирует ресурсы питательных веществ в агроэкосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, то есть в результате азотофиксации.

Азотофиксация — биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, служат прокариоты (бактерии, цианобактерии, актиномицеты и архебактерии).

Небиологические процессы фиксации азота (грозовые разряды, воздействие УФ-лучей, работа электрического оборудования и двигателей внутреннего сгорания) в количественном отношении весьма несущественны, так как вместе дают не более 0.5% связанного азота. Даже вклад заводов азотных удобрений, производящих синтетический аммиак составляет лишь 5%.

Следовательно, свыше 90% всей фиксации молекулярного азота атмосферы осуществляется вследствие метаболической активности определённых микроорганизмов.

Впервые бактерии рода азотобактер, а точнее Azotobacter chroococcum были открыты голландским микробиологом М. Бейеринк в 1901 году.

Использованная литература

[Электронный ресурс]//URL: https://jret.ru/referat/puteshestvie-azota/

1. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2003.

2. Мишустин Е. Н., Емцев В.Т. «Микробиология» Агропромиздат

3. Мишустин Е. Н., Шильникова В.К. «Биологическая фиксация

4. Азота атмосферы» Наука 1968г.