Azoti (anglisht Nitrogen, frëngjisht Azote, gjermanisht Stickstoff) u zbulua pothuajse njëkohësisht nga disa studiues. Cavendish mori azotin nga ajri (1772) duke e kaluar atë përmes qymyrit të nxehtë dhe më pas përmes një tretësire alkali për të thithur dioksidin e karbonit. Cavendish nuk i dha një emër të veçantë gazit të ri, duke iu referuar si ajri mefitik (latinisht - mephitis - avullimi mbytës ose i dëmshëm i tokës). Zyrtarisht, zbulimi i azotit zakonisht i atribuohet Rutherford, i cili botoi një disertacion në 1772, "Për ajrin e fiksuar, i quajtur ndryshe ajri asfiksues", i cili ishte i pari që përshkruan disa nga vetitë kimike të azotit. Gjatë këtyre viteve, Scheele mori azot nga ajri atmosferik në të njëjtën mënyrë si Cavendish. Ai e quajti gazin e ri ajër të prishur (Verdorbene Luft). Priestley (1775) e quajti ajrin e flogistikuar me nitrogjen. Lavoisier në 1776-1777 studioi në detaje përbërjen e ajrit atmosferik dhe zbuloi se 4/5 e vëllimit të tij përbëhet nga gaz asfiksues (Air mofette).
Lavoisier propozoi të emërohej elementi "azoti" nga parashtesa negative greke "a" dhe fjala për jetën "zoe", duke theksuar paaftësinë e tij për të mbështetur frymëmarrjen. Në 1790, emri "azoti" u propozua për azotin (azoti - "formimi i kripës"), i cili më vonë u bë baza për emrin ndërkombëtar të elementit (Nitrogenium) dhe simbolin e azotit - N.

Duke qenë në natyrë, duke marrë:

Azoti gjendet në natyrë kryesisht në gjendje të lirë. Në ajër, fraksioni i tij vëllimor është 78.09%, dhe pjesa masive e tij është 75.6%. Komponimet e azotit gjenden në sasi të vogla në tokë. Azoti është pjesë e proteinave dhe shumë komponimeve organike natyrore. Përmbajtja totale e azotit në koren e tokës është 0,01%.
Atmosfera përmban rreth 4 kuadrilion (4 10 15) ton azot, dhe oqeanet përmbajnë rreth 20 trilion (20 10 12) ton. Një pjesë e vogël e kësaj sasie - rreth 100 miliardë tonë - lidhet dhe inkorporohet në organizmat e gjallë çdo vit. Nga këto 100 miliardë tonë azot fiks, vetëm 4 miliardë ton gjenden në indet bimore dhe shtazore - pjesa tjetër grumbullohet në mikroorganizmat në dekompozim dhe përfundimisht kthehet në atmosferë.
Në teknologji, azoti merret nga ajri. Për të marrë azot, ajri transferohet në një gjendje të lëngshme, dhe më pas azoti ndahet nga oksigjeni më pak i paqëndrueshëm me avullim (t bale N 2 = -195,8 ° C, t bale O 2 = -183 ° C)
Në kushte laboratorike, azoti i pastër mund të merret duke dekompozuar nitritin e amonit ose duke përzier zgjidhje të klorurit të amonit dhe nitritit të natriumit kur nxehet:
NH4NO2N2 + 2H2O; NH 4 Cl + NaNO 2 NaCl + N 2 + 2H 2 O.

Vetitë fizike:

Azoti natyror përbëhet nga dy izotope: 14 N dhe 15 N. Në kushte normale, azoti është një gaz pa ngjyrë, pa erë dhe shije, pak më i lehtë se ajri, pak i tretshëm në ujë (15,4 ml azot tretet në 1 litër ujë, 31 ml të oksigjenit). Në një temperaturë prej -195,8°C, azoti shndërrohet në një lëng të pangjyrë dhe në një temperaturë prej -210,0°C në një lëndë të ngurtë të bardhë. Në gjendje të ngurtë, ekziston në formën e dy modifikimeve polimorfike: nën -237,54°C forma me një grilë kubike është e qëndrueshme, sipër - me një grilë gjashtëkëndore.
Energjia lidhëse e atomeve në një molekulë azoti është shumë e lartë dhe arrin në 941,6 kJ/mol. Distanca midis qendrave të atomeve në një molekulë është 0,110 nm. Molekula N 2 është diamagnetike. Kjo tregon se lidhja midis atomeve të azotit është e trefishtë.
Dendësia e gazit të azotit në 0°C 1,25046 g/dm 3

Karakteristikat kimike:

Në kushte normale, azoti është një substancë kimikisht joaktive për shkak të lidhjes së tij të fortë kovalente. Në kushte normale, ai reagon vetëm me litium, duke formuar nitride: 6Li + N 2 = 2Li 3 N
Me rritjen e temperaturës, aktiviteti i azotit molekular rritet, dhe ai mund të jetë edhe një agjent oksidues (me hidrogjen, metale) dhe një agjent reduktues (me oksigjen, fluor). Kur nxehet, në presion të ngritur dhe në prani të një katalizatori, azoti reagon me hidrogjenin për të formuar amoniak: N 2 + 3H 2 = 2NH 3
Azoti bashkohet me oksigjenin vetëm në një hark elektrik për të formuar oksidin e azotit (II): N 2 + O 2 = 2NO
Në një shkarkesë elektrike, një reagim me fluor është gjithashtu i mundur: N 2 + 3F 2 = 2NF 3

Lidhjet më të rëndësishme:

Azoti është i aftë të formojë komponime kimike, duke qenë në të gjitha gjendjet e oksidimit nga +5 në -3. Azoti formon komponime në gjendje pozitive oksidimi me fluorin dhe oksigjenin, dhe në gjendje oksidimi më të mëdha se +3 azoti mund të gjendet vetëm në përbërjet me oksigjen.
Amoniaku, NH 3 është një gaz pa ngjyrë me erë të fortë, i tretshëm në ujë ("amoniak"). Amoniaku ka veti themelore dhe ndërvepron me ujin, halogjenët e hidrogjenit dhe acidet:
NH 3 + H 2 O NH 3 * H 2 O NH 4 + + OH - ; NH 3 + HCl = NH 4 Cl
Një nga ligandët tipikë në përbërjet komplekse: Cu(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2 (viol., r-Rom)
Agjent reduktues: 2NH 3 + 3CuO 3Cu + N 2 + 3H 2 O.
Hidrazina- N 2 H 4 (pernitrid hidrogjeni), ...
Hidroksilamina- NH 2 OH, ...
Oksidi nitrik (I), N 2 O (oksid azoti, gaz i qeshur). ...
Oksidi nitrik (II), NO është një gaz pa ngjyrë, pa erë, pak i tretshëm në ujë dhe që nuk krijon kripë. Në laborator, ato merren duke reaguar me bakër dhe acid nitrik të holluar:
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Në industri përftohet nga oksidimi katalitik i amoniakut për të prodhuar acid nitrik:
4NH 3 + 5O 2 4NO + 6 H 2 O
Oksidohet lehtësisht në oksid azoti (IV): 2NO + O 2 = 2NO 2
Oksidi nitrik (III), ??? ...
...
Acidi azotik, ??? ...
...
Nitritet, ??? ...
...
Oksid nitrik (IV), NO 2 është gaz toksik me ngjyrë kafe, ka erë karakteristike, tretet mirë në ujë, duke dhënë dy acide, azotuar dhe nitrik: H 2 O + NO 2 = HNO 2 + HNO 3
Kur ftohet, kthehet në një dimer pa ngjyrë: 2NO 2 N 2 O 4
Oksidi nitrik (V), ??? ...
...
Acidi nitrik, HNO 3 është një lëng i pangjyrë me erë të fortë, me pikë vlimi = 83°C. Acid i fortë, kripëra - nitrate. Një nga agjentët oksidues më të fortë, i cili është për shkak të pranisë së një atomi azoti në mbetjen e acidit në gjendjen më të lartë të oksidimit N +5. Kur acidi nitrik reagon me metale, produkti kryesor nuk është hidrogjeni, por produkte të ndryshme reduktimi të jonit të nitratit:
Cu + 4HNO 3 (konc) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
4Mg + 10HNO 3 (shumë i holluar) = 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 5H 2 O.
Nitratet, ??? ...
...

Aplikimi:

Përdoret gjerësisht për të krijuar një mjedis inert - mbushja e llambave inkandeshente elektrike dhe hapësirës së lirë në termometrat e merkurit, gjatë pompimit të lëngjeve, në industrinë ushqimore si gaz ambalazhues. Përdoret për të nitriduar sipërfaqen e produkteve të çelikut në shtresën sipërfaqësore formohen nitridet e hekurit, të cilat i japin çelikut fortësi më të madhe. Azoti i lëngshëm përdoret shpesh për ftohjen e thellë të substancave të ndryshme.
Azoti është i rëndësishëm për jetën e bimëve dhe kafshëve, pasi është pjesë e substancave proteinike. Sasi të mëdha azoti përdoren për të prodhuar amoniak. Komponimet e azotit përdoren në prodhimin e plehrave minerale, eksplozivëve dhe në shumë industri.

L.V. Çerkashina
Universiteti Shtetëror HF Tyumen, gr. 542 (I)

Burimet:
- G.P. Khomchenko. Një manual mbi kiminë për aplikantët në universitete. M., Vala e Re, 2002.
- A.S. Egorov, Kimi. Një ndihmë mësimore për ata që hyjnë në universitete. Rostov-on-Don, Phoenix, 2003.
- Zbulimi i elementeve dhe origjina e emrave të tyre/

Azoti

Azot (nga greqishtja bzphos - i pajetë, lat. Nitrogenium), N, element kimik i grupit V të sistemit periodik të Mendelejevit, numri atomik 7, masa atomike 14,0067; gaz pa ngjyrë, pa erë dhe pa shije.

Sfondi historik. Përbërjet e amonit - kripërat, acidi nitrik, amoniaku - ishin të njohura shumë kohë përpara se alumini të përftohej në gjendje të lirë. Në 1772, D. Rutherford, duke djegur fosfor dhe substanca të tjera në një zile qelqi, tregoi se gazi i mbetur pas djegies, të cilin ai e quajti "ajër mbytës", nuk mbështet frymëmarrjen dhe djegien. Në 1787, A. Lavoisier vërtetoi se gazrat "jetikë" dhe "asfiksues" që përbëjnë ajrin janë substanca të thjeshta dhe propozoi emrin "A.". Në vitin 1784, G. Cavendish tregoi se A. është pjesë e kripës; Nga këtu vjen edhe emri latin A. (nga latinishtja e vonë nitrum - kripur dhe greqishtja gennao - lind, prodhoj), propozuar në vitin 1790 nga J. A. Chaptal. Nga fillimi i shekullit të 19-të. U sqarua inertiteti kimik i azotit në gjendje të lirë dhe roli i tij ekskluziv në përbërjet me elementë të tjerë si azot i lidhur. Që atëherë, "lidhja" e ajrit është bërë një nga problemet më të rëndësishme teknike të kimisë.

Prevalenca në natyrë. A. është një nga elementët më të zakonshëm në Tokë, dhe pjesa më e madhe e masës së tij (rreth 4-1015 ton) është e përqendruar në një gjendje të lirë në atmosferë. Në ajër, oksigjeni i lirë (në formën e molekulave N2) është 78.09% në vëllim (ose 75.6% ndaj peshës), pa llogaritur papastërtitë e tij të vogla në formën e amoniakut dhe oksideve. Përmbajtja mesatare e aluminit në litosferë është 1.9-10-3% në masë. Komponimet natyrore të A. janë kloruri i amonit NH4Cl dhe nitratet e ndryshme (shih Saltpeter.) Grumbullimet e mëdha të kripës janë karakteristike për një klimë të thatë shkretëtire (Kili, Azia Qendrore). Për një kohë të gjatë, nitrat ishte furnizuesi kryesor i amoniakut për industrinë (tani sinteza industriale e amoniakut nga amoniaku nga ajri dhe hidrogjeni është me rëndësi parësore për lidhjen e amoniakut). Sasi të vogla të A. të lidhur gjenden në qymyr (1-2,5%) dhe naftë (0,02-1,5%), si dhe në ujërat e lumenjve, deteve dhe oqeaneve. A. grumbullohet në tokë (0.1%) dhe organizma të gjallë (0.3%).

Edhe pse emri "A." do të thotë "jo e qëndrueshme", në fakt është një element i domosdoshëm për jetën (shih Azoti në trup). Proteina e kafshëve dhe e njerëzve përmban 16 - 17% A. Në organizmat e mishngrënësve, proteina formohet për shkak të substancave proteinike të konsumuara të pranishme në organizmat e barngrënësve dhe bimëve. Bimët sintetizojnë proteinat duke asimiluar substanca azotike që gjenden në tokë, kryesisht inorganike. Sasi të konsiderueshme azoti hyjnë në tokë falë mikroorganizmave fiksues të azotit që janë në gjendje të shndërrojnë azotin e lirë të ajrit në komponime azoti (shih Fiksimi i azotit).

Në natyrë, ekziston një cikël i azotit (shih Cikli i substancave), në të cilin rolin kryesor e luajnë mikroorganizmat - nitrofizues, denitrifikimi, fiksimi i azotit, etj. Megjithatë, si rezultat i nxjerrjes së sasive të mëdha të azotit të lidhur. Nga toka nga bimët (sidomos gjatë bujqësisë intensive), tokat varfërohen nga azoti Një mangësi është tipike për bujqësinë në pothuajse të gjitha vendet. Në tokat e varfra me A. të disponueshme, bimët zhvillohen dobët. Plehrat azotike dhe ushqimi i kafshëve me proteina janë mjetet më të rëndësishme për nxitjen e bujqësisë. Aktiviteti ekonomik i njeriut prish ciklin e oksigjenit Kështu, djegia e karburantit pasuron atmosferën e Australisë dhe fabrikat që prodhojnë plehra lidhin ajrin. Transporti i plehrave dhe produkteve bujqësore rishpërndan oksigjenin në sipërfaqen e tokës.

A. është elementi i katërt më i bollshëm në sistemin diellor (pas hidrogjenit, heliumit dhe oksigjenit) (shih Kozmokimia).

Izotopet, atomi, molekula. Alumini natyral përbëhet nga dy izotope të qëndrueshme: 14N (99,635%) dhe 15N (0,365%). Izotopi 15N përdoret në kërkimet kimike dhe biokimike si një atom i etiketuar. Nga izotopet radioaktive artificiale të A., 13N ka gjysmë-jetën më të gjatë (T1/2 = 10,08 min), pjesa tjetër është shumë jetëshkurtër. Në shtresat e sipërme të atmosferës, nën ndikimin e neutroneve nga rrezatimi kozmik, 14N shndërrohet në izotopin radioaktiv të karbonit 14C. Ky proces përdoret gjithashtu në reaksionet bërthamore për të prodhuar 14C (shih Karboni). Predha e jashtme elektronike e një atomi përbëhet nga 5 elektrone (një palë e vetme dhe tre të paçiftuara - konfigurimi 2s22p3, shih Atom). Më shpesh, alumini në përbërje është 3-kovalent për shkak të elektroneve të paçiftëzuara (si në amoniaku NH3). Prania e një çifti të vetëm elektronesh mund të çojë në formimin e një lidhjeje tjetër kovalente dhe A. bëhet 4-kovalente (si në jonin e amonit NH4+). Gjendjet e oksidimit të A. variojnë nga +5 (në N205) në -3 (në NH3). Në kushte normale, në gjendje të lirë, A. formon një molekulë N2, ku atomet N janë të lidhur me tre lidhje kovalente. Molekula A. është shumë e qëndrueshme: energjia e saj e shpërbërjes në atome është 942,9 kJ/mol (225,2 kcal/mol), prandaj, edhe në një temperaturë prej rreth 3300°C, shkalla e shpërbërjes së A. është vetëm rreth 0,1%.

Vetitë fizike dhe kimike. A. pak më e lehtë se ajri; dendësia 1,2506 kg/m3 (në 0°C dhe 101325 n/m2 ose 760 mm Hg), pika e shkrirjes -209,86°C, pika e vlimit -195,8?C. A. lëngëzohet me vështirësi: temperatura e tij kritike është mjaft e ulët (-147,1 °C), dhe presioni kritik është i lartë 3,39 Mn/m2 (34,6 kgf/cm2); dendësia e lëngut A. është 808 kg (m3) Në ujë, A. është më pak i tretshëm se oksigjeni: në 0 ° C, 23,3 g A. treten në 1 m3 H2O sesa në ujë.

A. ndërvepron vetëm me metale të tilla aktive si litiumi, kalciumi, magnezi kur nxehen në temperatura relativisht të ulëta. A. reagon me shumicën e elementeve të tjerë në temperatura të larta dhe në prani të katalizatorëve. Përbërjet e azotit me oksigjenin N2O, NO, N2O3, NO2 dhe N2O5 janë studiuar mirë (shih Oksidet e azotit). Prej tyre, gjatë bashkëveprimit të drejtpërdrejtë të elementeve (4000? C), formohet oksid NO, i cili me ftohje oksidohet lehtësisht më tej në dioksid NO2. Në ajër, oksidet e aluminit formohen gjatë shkarkimeve atmosferike. Ato mund të merren gjithashtu duke ekspozuar një përzierje të oksigjenit dhe oksigjenit ndaj rrezatimit jonizues (shih Kimia e rrezatimit). Kur anhidridet e azotit N2O3 dhe anhidridet nitrik N2O5 treten në ujë, fitohen përkatësisht acidi nitrik HNO2 dhe acidi nitrik HNO3, duke formuar kripëra - nitrite dhe nitratet. A. bashkohet me hidrogjenin vetëm në temperatura të larta dhe në prani të katalizatorëve dhe formohet amoniaku NH3. Përveç amoniakut njihen edhe komponime të tjera të shumta të amoniakut me hidrogjen, për shembull, hidrazina H2N-NH2, diimidi HN=NH, acidi hidronitrik HN3(H-N=NєN), oktazoni N8H14 etj.; Shumica e përbërjeve të A. me hidrogjen izolohen vetëm në formë të derivateve organike. A. nuk ndërvepron drejtpërdrejt me halogjenet, prandaj të gjitha halogjenet A. fitohen vetëm në mënyrë indirekte, për shembull, fluori i azotit NF3- kur fluori reagon me amoniak. Si rregull, halidet A. janë komponime me rezistencë të ulët (me përjashtim të NF3); A. oxyhalides janë më të qëndrueshme - NOF, NOCI, NOBr, N02F dhe NO2CI. A. gjithashtu nuk kombinohet drejtpërdrejt me squfurin; squfuri azotik N4S4 fitohet si rezultat i reaksionit të squfurit të lëngët me amoniak. Kur koksi i nxehtë ndërvepron me karbonin, formohet cianogjen (CN). Me ngrohjen e A. me acetilen C2H2 në 1500 C, mund të përftohet cianidi i hidrogjenit HCN. Ndërveprimi i aluminit me metalet në temperatura të larta çon në formimin e nitrideve (për shembull, Mg3N2).

Kur A. i zakonshëm ekspozohet ndaj shkarkimeve elektrike [presion 130 - 270 n/m2 (1-2 mm Hg)] ose gjatë zbërthimit të nitrideve B, Ti, Mg dhe Ca, si dhe gjatë shkarkimeve elektrike në ajër, aktive. A. mund të formohet që është një përzierje e molekulave dhe atomeve që kanë një furnizim të shtuar të energjisë. Ndryshe nga molekulare, oksigjeni aktiv ndërvepron në mënyrë shumë energjike me oksigjenin, hidrogjenin, avujt e squfurit, fosforin dhe disa metale.

A. është pjesë e shumë përbërjeve organike të rëndësishme (aminat, aminoacidet, komponimet nitro, etj.).

Marrja dhe përdorimi. Në laborator A. mund të merret lehtësisht duke ngrohur një tretësirë ​​të koncentruar të nitritit të amonit: NH4NO2 = N2 + 2H2O. Metoda teknike për prodhimin e aluminit bazohet në ndarjen e ajrit të lëngëzuar paraprakisht, i cili më pas i nënshtrohet distilimit (shih Gazrat e ndarjes).

Pjesa kryesore e amoniakut të lirë të nxjerrë përdoret për prodhimin industrial të amoniakut, i cili më pas përpunohet në sasi të konsiderueshme në acid nitrik, plehra, eksplozivë etj. Përveç sintezës së drejtpërdrejtë të amoniakut nga elementët, cianamidi, i zhvilluar në vitin 1905 , është me rëndësi industriale për lidhjen e amoniakut një metodë e bazuar në faktin se në 1000 C karbidi i kalciumit (i marrë nga ngrohja e një përzierje gëlqereje dhe qymyri në një furrë elektrike) reagon me A.: CaC? +N? -= CaCN? + C. Cianamidi i kalciumit që rezulton dekompozohet nën veprimin e avullit të ujit të mbinxehur, duke lëshuar amoniak:

CaCN+3H2O=CaCO3+2NH3.

Alumini i lirë përdoret në shumë industri: si një mjedis inert në procese të ndryshme kimike dhe metalurgjike, për mbushjen e hapësirës së lirë në termometra me merkur, gjatë pompimit të lëngjeve të ndezshme etj. Alumini i lëngshëm përdoret në njësi të ndryshme ftohjeje. Ai ruhet dhe transportohet në enë çeliku Dewar, të gaztë A. në formë të ngjeshur - në cilindra. Shumë komponime të A përdoren gjerësisht. Prodhimi i lidhjes A filloi të zhvillohet me shpejtësi pas Luftës së Parë Botërore dhe tani ka arritur përmasa të mëdha.

Karakteristikat e azotit

• Azoti-element i grupit të pestë, nëngrupi kryesor, periudha e dytë e sistemit periodik të elementeve kimike D.I. Mendelejevi, me numër atomik 7. Tregohet me simbolin N(lat. Nitrogjen).

1 s 2 s 2 r

Azoti– gaz pa ngjyrë, pa erë dhe pa shije. Është më pak i tretshëm në ujë sesa oksigjeni.

Atomi i azotit mund të ketë një gjendje oksidimi +1; +2; +3; +4, mund të shfaqë veti oksiduese dhe reduktuese.

HISTORIA E HAPJES

Në 1777, Henry Cavendish kreu eksperimentin e mëposhtëm: ai kaloi vazhdimisht ajrin mbi qymyr të nxehtë, pastaj e trajtoi atë me alkali, duke rezultuar në një mbetje që Cavendish e quajti ajër mbytës (ose mefitik). Nga pikëpamja e kimisë moderne, është e qartë se në reagimin me qymyrin e nxehtë, oksigjeni atmosferik u lidh në dioksid karboni, i cili më pas reagoi me alkalin. Pjesa e mbetur e gazit ishte kryesisht azot. Kështu, Cavendish izoloi azotin, por nuk arriti të kuptonte se ishte një substancë e re e thjeshtë (element kimik). Po atë vit, Kevendish ia raportoi këtë përvojë Jozef Priestlit.

Priestley në këtë kohë kreu një seri eksperimentesh në të cilat ai gjithashtu lidhi oksigjenin atmosferik dhe hoqi dioksidin e karbonit që rezulton, domethënë ai gjithashtu mori azot, megjithatë, duke qenë një mbështetës i teorisë së phlogistonit që mbizotëronte në atë kohë, ai keqinterpretoi plotësisht rezultatet marrë (sipas mendimit të tij, procesi ishte i kundërt - nuk ishte oksigjeni që u hoq nga përzierja e gazit, por, përkundrazi, si rezultat i shkrepjes, ajri ishte i ngopur me phlogiston; ai e quajti ajrin e mbetur (azoti ) flogiston i ngopur, domethënë i flogistikuar). Është e qartë se Priestley, megjithëse ishte në gjendje të izolonte azotin, nuk arriti të kuptonte thelbin e zbulimit të tij, dhe për këtë arsye nuk konsiderohet zbuluesi i azotit.

Në të njëjtën kohë, eksperimente të ngjashme me të njëjtin rezultat u kryen nga Karl Scheele.

Në 1772, azoti u përshkrua si një substancë e thjeshtë nga Daniel Rutherford, ai botoi tezën e tij të masterit, ku tregoi vetitë themelore të azotit (nuk reagon me alkalet, nuk mbështet djegien, është i papërshtatshëm për frymëmarrje). Ishte Daniel Rutherford ai që konsiderohet zbuluesi i azotit.

Azoti u studiua më pas nga Henry Cavendish (një fakt interesant është se ai arriti të lidhte azotin me oksigjenin duke përdorur shkarkimet e rrymës elektrike, dhe pasi thithi oksidet e azotit, mbetja la një sasi të vogël gazi, absolutisht inerte, megjithëse, si në rastin e azoti, nuk ishte në gjendje të kuptonte se ai kishte izoluar elementë të rinj kimikë - gazra inerte). Sidoqoftë, Rutherford ishte gjithashtu një mbështetës i teorisë së phlogiston, kështu që ai gjithashtu nuk mund të kuptonte se çfarë izoloi. Kështu, është e pamundur të identifikohet qartë zbuluesi i azotit.

MARRJA E AZOTIT

Në laboratorë mund të merret nga reaksioni i dekompozimit të nitritit të amonit:

NH4NO2 → N2 + 2H2O

Reaksioni është ekzotermik, duke lëshuar 80 kcal (335 kJ), kështu që ena duhet të ftohet ndërsa ndodh (megjithëse nitriti i amonit duhet të nxehet për të filluar reaksionin).

Në praktikë, ky reagim kryhet duke shtuar pika-pika një zgjidhje të ngopur të nitritit të natriumit në një zgjidhje të ngopur të ngopur të sulfatit të amonit, dhe nitriti i amonit i formuar si rezultat i reaksionit të shkëmbimit dekompozohet menjëherë.

Gazi i çliruar në këtë rast është i kontaminuar me amoniak, oksid azoti dhe oksigjen, nga i cili pastrohet duke kaluar në mënyrë të njëpasnjëshme përmes tretësirave të acidit sulfurik, sulfatit të hekurit (II) dhe mbi bakër të nxehtë. Më pas azoti thahet.

• Një metodë tjetër laboratorike për prodhimin e azotit është ngrohja e një përzierjeje të dikromatit të kaliumit dhe sulfatit të amonit (në një raport 2:1 ndaj peshës). Reagimi vazhdon sipas ekuacioneve:

K2Cr2O7 + (NH4)2SO4 = (NH4)2Cr2O7 + K2SO4

(NH4)2Cr2O7 →(t) Cr2O3 + N2 + 4H2O

• Azoti më i pastër mund të merret nga dekompozimi i azideve metalike:

2NaN3 →(t) 2Na + 3N2

• I ashtuquajturi azot "ajër" ose "atmosferik", domethënë një përzierje e azotit me gazra fisnikë, përftohet duke reaguar ajrin me koks të nxehtë:

O2+ 4N2 + 2C → 2CO + 4N2

Kjo prodhon të ashtuquajturin gaz "gjenerator" ose "ajër" - lëndë të para për sintezën kimike dhe karburant. Nëse është e nevojshme, azoti mund të ndahet prej tij duke thithur monoksid karboni.

• Azoti molekular prodhohet në mënyrë industriale nga distilimi i pjesshëm i ajrit të lëngshëm. Kjo metodë mund të përdoret gjithashtu për të marrë "azot atmosferik". Përdoren gjerësisht edhe impiantet e azotit që përdorin metoda të adsorbimit dhe të ndarjes së gazit membranor.

• Një nga metodat laboratorike është kalimi i amoniakut mbi oksidin e bakrit (II) në një temperaturë prej ~700 °C:

2NH3 + 3CuO → N2 + 3H2O + 3Cu

Amoniaku merret nga solucioni i tij i ngopur me ngrohje. Sasia e CuO është 2 herë më e madhe se e llogaritur. Menjëherë para përdorimit, azoti pastrohet nga oksigjeni dhe amoniaku duke kaluar mbi bakër dhe oksidin e tij (II), më pas thahet me acid sulfurik të koncentruar dhe alkali të thatë. Procesi është mjaft i ngadalshëm, por ia vlen: gazi i marrë është shumë i pastër.

VETITË E AZOTIT

VETITË KIMIKE

• Për shkak të forcës së madhe të molekulës së azotit, shumë nga përbërjet e saj janë endotermike, entalpia e formimit të tyre është negative, dhe komponimet e azotit janë termikisht të paqëndrueshëm dhe dekompozohen lehtësisht kur nxehen. Kjo është arsyeja pse azoti në Tokë është kryesisht në gjendje të lirë.

• Për shkak të inertitetit të tij të rëndësishëm, azoti reagon vetëm me litium në kushte normale:

• kur nxehet, ai reagon me disa metale të tjera dhe jometale, duke formuar gjithashtu nitride:

6Li + N2 → 2Li3N,

3Mg + N2 → Mg3N2,

2B + N2 → 2BN,

Fiksimi industrial i azotit atmosferik

Komponimet e azotit përdoren jashtëzakonisht gjerësisht në kimi, madje është e pamundur të renditen të gjitha fushat ku përdoren substancat që përmbajnë azot: kjo është industria e plehrave, eksplozivëve, ngjyrave, ilaçeve, etj. Megjithëse sasi kolosale të azotit janë të disponueshme fjalë për fjalë "nga ajri", për shkak të forcës së molekulës së azotit N2 të përshkruar më sipër, problemi i marrjes së komponimeve që përmbajnë azot nga ajri ka mbetur prej kohësh i pazgjidhur; Shumica e komponimeve të azotit janë marrë nga mineralet e tij, të tilla si kripura kiliane. Megjithatë, ulja e rezervave të këtyre mineraleve, si dhe nevoja në rritje për komponime të azotit, detyroi të përshpejtohej puna për fiksimin industrial të azotit atmosferik.

• Metoda më e zakonshme e amoniakut për fiksimin e azotit atmosferik. Reagimi i kthyeshëm i sintezës së amoniakut:

3H2 + N2 ↔ 2NH3

ekzotermik (efekt termik 92 kJ) dhe vjen me një ulje të vëllimit, prandaj, për të zhvendosur ekuilibrin në të djathtë në përputhje me parimin Le Chatelier-Brown, ftohja e përzierjes dhe presionet e larta janë të nevojshme. Sidoqoftë, nga pikëpamja kinetike, ulja e temperaturës është e pafavorshme, pasi kjo zvogëlon shumë shpejtësinë e reagimit - tashmë në 700 °C shpejtësia e reagimit është shumë e ulët për përdorimin e saj praktik.

Në raste të tilla, përdoret kataliza sepse një katalizator i përshtatshëm lejon që shpejtësia e reaksionit të rritet pa zhvendosur ekuilibrin. Në procesin e kërkimit të një katalizatori të përshtatshëm, u provuan rreth njëzet mijë komponime të ndryshme. Bazuar në kombinimin e vetive (aktiviteti katalitik, rezistenca ndaj helmimeve, kosto e ulët), katalizatori më i përdorur është ai me bazë hekuri metalik me përzierje të oksideve të aluminit dhe kaliumit. Procesi kryhet në temperatura 400-600 °C dhe presione 10-1000 atmosfera.

Duhet të theksohet se në presione mbi 2000 atmosfera, sinteza e amoniakut nga një përzierje e hidrogjenit dhe azotit ndodh me shpejtësi të lartë dhe pa katalizator. Për shembull, në 850 °C dhe 4500 atmosfera, rendimenti i produktit është 97%.

• Ekziston një metodë tjetër, më pak e zakonshme për lidhjen industriale të azotit atmosferik - metoda cianamide, e bazuar në reagimin e karbitit të kalciumit me azotin në 1000 °C. Reagimi ndodh sipas ekuacionit:

CaC2 + N2 → CaCN2 + C.

Reagimi është ekzotermik, efekti i tij termik është 293 kJ.

Çdo vit, afërsisht 1×106 ton azot hiqen në mënyrë industriale nga atmosfera e Tokës.

• Ndërveprimi i oksidit nitrik me oksigjenin:

2NO + O2 2NO2

VETITË FIZIKE

AZOTI NË NATYRË

CIKLI I AZOTIT NË NATYRË

Fiksimi i azotit atmosferik në natyrë ndodh në dy drejtime kryesore - abiogjenike dhe biogjenike. Rruga e parë përfshin kryesisht reagimet e azotit me oksigjen. Meqenëse azoti është kimikisht shumë inert, nevojiten sasi të mëdha energjie (temperatura të larta) për oksidim. Këto kushte arrihen gjatë goditjeve të rrufesë kur temperatura arrin 25,000 °C ose më shumë. Në këtë rast, ndodh formimi i oksideve të ndryshme të azotit. Ekziston gjithashtu mundësia që fiksimi abiotik të ndodhë si rezultat i reaksioneve fotokatalitike në sipërfaqen e gjysmëpërçuesve ose dielektrikëve me brez të gjerë (rëra e shkretëtirës).

Azotobacter Dhe Klostridiumi Rhizobium, cianobakteret Anabaena, Nostoc

Megjithatë, pjesa më e madhe e azotit molekular (rreth 1.4 × 108 t/vit) është fiksuar biotikisht. Për një kohë të gjatë besohej se vetëm një numër i vogël i llojeve të mikroorganizmave (megjithëse të përhapura në sipërfaqen e Tokës) mund të lidhnin azotin molekular: bakteret Azotobacter Dhe Klostridiumi, bakteret nodule të bimëve bishtajore Rhizobium, cianobakteret Anabaena, Nostoc etj. Tashmë dihet se shumë organizma të tjerë në ujë dhe tokë e kanë këtë aftësi, për shembull, aktinomicetet në zhardhokët e alderit dhe pemëve të tjera (gjithsej 160 lloje). Të gjithë ata e shndërrojnë azotin molekular në komponime amoniumi (NH4+). Ky proces kërkon shpenzime të konsiderueshme energjie (për të rregulluar 1 g azot atmosferik, bakteret në nyjet e bishtajoreve konsumojnë rreth 167,5 kJ, domethënë oksidojnë afërsisht 10 g glukozë). Kështu, përfitimi i ndërsjellë nga simbioza e bimëve dhe baktereve fiksuese të azotit është i dukshëm - të parët u sigurojnë këtyre të fundit një "vend për të jetuar" dhe furnizojnë "karburantin" e marrë si rezultat i fotosintezës - glukozën, të dytat sigurojnë azotin. të nevojshme për bimët në një formë që ato mund të thithin.

Azoti i përfshirë në indet e bimëve dhe kafshëve, pas vdekjes së tyre, i nënshtrohet amonifikimit (zbërthimi i përbërjeve komplekse që përmbajnë azot me çlirimin e amoniakut dhe joneve të amonit) dhe denitrifikimit, domethënë çlirimit të azotit atomik, si dhe oksideve të tij. . Këto procese ndodhin tërësisht për shkak të aktivitetit të mikroorganizmave në kushte aerobike dhe anaerobe.

Në mungesë të aktivitetit njerëzor, proceset e fiksimit dhe nitrifikimit të azotit janë pothuajse plotësisht të balancuara nga reagimet e kundërta të denitrifikimit. Një pjesë e azotit hyn në atmosferë nga manteli me shpërthime vullkanike, një pjesë është e fiksuar fort në tokë dhe minerale balte, përveç kësaj, azoti rrjedh vazhdimisht nga shtresat e sipërme të atmosferës në hapësirën ndërplanetare.

ROLI BIOLOGJIK

Azoti është një element i domosdoshëm për ekzistencën e kafshëve dhe bimëve, ai është pjesë e proteinave (16-18% ndaj peshës), aminoacideve, acideve nukleike, nukleoproteinave, klorofilit, hemoglobinës, etj. Në përbërjen e qelizave të gjalla, numri; e atomeve të azotit është rreth 2%, sipas masës - rreth 2.5% (vendi i katërt pas hidrogjenit, karbonit dhe oksigjenit). Në këtë drejtim, një sasi e konsiderueshme e azotit fiks përmbahet në organizmat e gjallë, "lëndët organike të vdekura" dhe lëndët e shpërndara të deteve dhe oqeaneve. Kjo sasi vlerësohet në afërsisht 1.9 × 1011 ton Si rezultat i proceseve të kalbjes dhe dekompozimit të lëndës organike që përmban azot, që i nënshtrohen faktorëve të favorshëm mjedisorë, depozitave natyrore të mineraleve që përmbajnë azot, për shembull, "kripori kilian" (natriumi. nitrat me përzierje të komponimeve të tjera), kripur norvegjeze, indiane.

PREVALENCA

Jashtë Tokës, azoti gjendet në mjegullnajat e gazit, atmosfera diellore, në Uran, Neptun, hapësirën ndëryjore, etj. Azoti është elementi i katërt më i bollshëm në sistemin diellor (pas hidrogjenit, heliumit dhe oksigjenit).

Azoti, në formën e molekulave diatomike N2, përbën pjesën më të madhe të atmosferës, ku përmbajtja e tij është 75,6% (në masë) ose 78,084% (në vëllim), domethënë rreth 3,87 × 1015 ton.

Përmbajtja e azotit në koren e tokës, sipas autorëve të ndryshëm, është (0,7-1,5) × 1015 ton (dhe në humus - rreth 6 × 1010 ton), dhe në mantelin e Tokës - 1,3 × 1016 ton burimi kryesor i azotit është pjesa e sipërme e mantelit, prej nga hyn në guaska të tjera të Tokës me shpërthime vullkanike.

Masa e azotit të tretur në hidrosferë, duke marrë parasysh që proceset e shpërbërjes së azotit atmosferik në ujë dhe lirimi i tij në atmosferë ndodhin njëkohësisht, është rreth 2 × 1013 ton, përveç kësaj, përmbahen afërsisht 7 × 1011 ton azot. në hidrosferë në formën e komponimeve.

Toksikologjia e azotit dhe komponimeve të tij

Vetë azoti atmosferik është mjaft inert për të pasur një efekt të drejtpërdrejtë në trupin e njeriut dhe gjitarët. Megjithatë, me presionin e lartë të gjakut, shkakton narkozë, dehje ose mbytje (për shkak të mungesës së oksigjenit); Kur presioni ulet me shpejtësi, azoti shkakton sëmundjen e dekompresimit.

Shumë komponime të azotit janë shumë aktive dhe shpesh toksike.

APLIKIMI I AZOTIT

Azot i lëngshëm me valë të ulët në një gotë metalike.

Azoti i lëngshëm përdoret si ftohës dhe për krioterapi.

Aplikimet industriale të gazit të azotit janë për shkak të vetive të tij inerte. Azoti i gaztë është rezistent ndaj zjarrit dhe shpërthimit, parandalon oksidimin dhe kalbjen. Në petrokimi, azoti përdoret për të pastruar rezervuarët dhe tubacionet, për të kontrolluar funksionimin e tubacioneve nën presion dhe për të rritur prodhimin e fushave. Në miniera, azoti mund të përdoret për të krijuar një mjedis rezistent ndaj shpërthimit në miniera dhe për të zgjeruar shtresat e shkëmbinjve

Në prodhimin e elektronikës, azoti përdoret për të pastruar zonat që nuk lejojnë praninë e oksigjenit oksidues. Në një proces të kryer tradicionalisht duke përdorur ajrin, nëse oksidimi ose kalbja janë faktorë negativë, azoti mund të zëvendësojë me sukses ajrin.

Një fushë e rëndësishme e aplikimit të azotit është përdorimi i tij për sintezën e mëtejshme të një sërë përbërjesh që përmbajnë azot, si amoniaku, plehrat azotike, eksplozivët, ngjyrat, etj. Sasi të mëdha azoti përdoren në prodhimin e koksit (“të thatë shuarja e koksit”) gjatë shkarkimit të koksit nga bateritë e furrës së koksit, si dhe për “shtypjen” e karburantit në raketa nga rezervuarët te pompat ose motorët.

Në industrinë ushqimore, azoti është i regjistruar si një shtesë ushqimore E941, si një mjet i gaztë për paketim dhe ruajtje, një ftohës dhe azot i lëngshëm përdoret kur mbushen vajra dhe pije jo të gazuara për të krijuar presion të tepërt dhe një mjedis inert në kontejnerë të butë.

Një litër azot i lëngshëm, duke avulluar dhe duke u ngrohur në 20 °C, formon afërsisht 700 litra gaz. Për këtë arsye, azoti i lëngshëm ruhet në enë speciale Dewar të tipit të hapur të izoluar me vakum ose tanke me presion kriogjenik. Në të njëjtin fakt bazohet edhe parimi i shuarjes së zjarreve me azot të lëngshëm. Duke avulluar, azoti zhvendos oksigjenin e nevojshëm për djegie dhe zjarri ndalet. Meqenëse azoti, ndryshe nga uji, shkuma ose pluhuri, thjesht avullohet dhe zhduket, fikja e zjarrit me azot është mekanizmi më efektiv i shuarjes së zjarrit për sa i përket ruajtjes së sendeve me vlerë.

Azoti është elementi i shtatë në tabelën periodike dhe elementi i parë i grupit UA. Emri azotit do të thotë "i pajetë" (greqishtja "a" është një parashtesë negative, "zoe" është jeta). Ky vlerësim i azotit mund të konsiderohet i drejtë vetëm për një substancë të thjeshtë, por azoti si element është i domosdoshëm për jetën, pasi së bashku me karbonin, hidrogjenin dhe oksigjenin formon proteina dhe substanca të tjera jetike. Trupi i njeriut përmban mesatarisht 1.8 kg azot.

Azoti është një element mjaft i përhapur i biosferës. Sasia më e madhe e tij gjendet në atmosferë në formën e një substance të thjeshtë N 2. Masa totale e azotit në atmosferë është 4 10 18 kg. Pothuajse nuk ka minerale të ngurta që përmbajnë azot. Vetëm në kushte jashtëzakonisht të thata

shkretëtira në Kilin verior ka depozita të nitratit të natriumit, të quajtura kripë kilian. Një sasi e konsiderueshme e azotit gjendet në biomasa e bimëve dhe kafshëve dhe në mbetjet organike (thëngjilli, torfe). Në kushte normale në sipërfaqen e tokës, pjesa më e madhe e azotit nga bimët e ngordhura gradualisht shndërrohet në azot të gaztë dhe kalon në atmosferë. Disa nga përbërësit e azotit të pranishëm në tokë lahen nga uji dhe përfundojnë në trupat ujorë. Prandaj, bimët shpesh e gjejnë veten në kushte të mungesës së azotit të disponueshëm për asimilim biologjik. Shumica e bimëve nuk mund të përdorin rezervat e pashtershme të azotit N2 në ajrin e ambientit. Ju mund të krahasoni raportin e bimëve me azotin dhe oksigjenin atmosferik. Ky i fundit përdoret në mënyrë aktive nga bimët dhe kafshët në proceset e oksidimit. Ky ndryshim midis azotit dhe oksigjenit është për shkak të forcës së jashtëzakonshme të molekulave N 2. Azoti është i vështirë për të marrë pjesë në reaksionet e zakonshme kimike. Reaksionet biokimike të azotit janë të mundshme vetëm me pjesëmarrjen e enzimës nitrogjenazë, e cila gjendet vetëm në disa lloje bakteresh.

Prodhimi industrial i komponimeve të azotit ishte një problem i vështirë edhe në fillim të shekullit të 20-të. Në të njëjtën kohë, nevoja për komponimet e azotit është e madhe, pasi ato janë të nevojshme për prodhimin jo vetëm të plehrave, por edhe të eksplozivëve. Kimisti gjerman F. Haber (Çmimi Nobel në Kimi 1918) dha një kontribut të madh në zgjidhjen e problemit të fiksimit të azotit atmosferik duke zhvilluar një katalizator për sintezën e amoniakut nga azoti dhe hidrogjeni. Kjo shpikje pati një ndikim të madh në zhvillimin e mëtejshëm të industrisë dhe bujqësisë. Fabrika e parë e prodhimit të amoniakut u hap në vitin 1913 dhe aktualisht prodhimi i saj vjetor i kalon 100 milionë tonë.

Sipas strukturës atomike, azoti është një element trevalent. Në përbërjet e qëndrueshme ajo formon të paktën tre lidhje kimike. Azoti nuk mund të rrisë valencën e tij duke kaluar në një gjendje të ngacmuar. Për të, e vetmja mundësi e kalimit në gjendjen katërvalente është humbja e një elektroni:

Në këtë gjendje, azoti mund të gjendet vetëm në përbërje me më shumë elementë elektronegativë, d.m.th. oksigjen dhe fluor. Në këto komponime, azoti ka gjendje oksidimi pozitiv, dhe në përbërjet me të gjithë elementët e tjerë ka gjendje oksidimi negativ.

Atomi i azotit ka një çift elektronik valent në nënnivelin 2.? dhe si dhurues (bazë) shpesh formon një lidhje kimike shtesë nëpërmjet një mekanizmi dhurues-pranues. Shembuj të përbërjeve të përshtatshme janë kripërat e amonit dhe komponimet komplekse të joneve metalike me ligand MH 3 .

Shembulli 20.1. Cilat janë gjendjet e oksidimit të azotit në hidrazinën K 2 H 4, nitrobenzenin C 6 H 5 N0 2 dhe aminoetanin C 2 H 5 N H 2?

Zgjidhje. Në hidrazinë CO nitrogjen -2. Kjo molekulë ka një lidhje midis atomeve të azotit që nuk ndikon në gjendjen e oksidimit. Në nitrobenzen, azoti lidhet njëkohësisht me më shumë oksigjen elektronegativ dhe karbon më pak elektronegativ. Katër elektrone zhvendosen në dy atomet e oksigjenit dhe një nga karboni. Rezulton CO+3. Në aminoetan, azoti është i lidhur me hidrogjen dhe karbon më pak elektronegativ. Gjendja e oksidimit -3.

Azoti ka vetëm një substancë të thjeshtë të njohur, N9, e quajtur, sipas nomenklaturës kimike, dinitrogjen. Ky është një gaz që fillon të kthehet në lëng në -195.8°C me presion normal. Azoti i lëngshëm ngrin në kristale pa ngjyrë në -210°C. Në gjendjen e tij individuale, azoti ruhet dhe transportohet në cilindra nën presion të lartë. Molekulat K 2 kanë dy elektrone më pak se molekulat e oksigjenit 0 2:

Dy elektronet shtesë të oksigjenit ulin forcën e lidhjes. Lidhja midis atomeve të azotit pa këto elektrone bëhet me të vërtetë e trefishtë dhe N 2 rezulton të jetë më e qëndrueshme dhe më pak reaktive nga të gjitha molekulat. Energjia e lidhjes në molekulën N 2 është -946 kJ/mol.

Forca e molekulave N2 përcaktohet jo vetëm nga vetitë e kësaj substance, por edhe nga sjellja e përbërjeve të azotit. Ato, si rregull, nuk janë shumë të qëndrueshme dhe dekompozohen me ngrohje relativisht të ulët. Azoti gjithashtu formon komponime të paqëndrueshme, të cilat janë eksplozivë. Në të gjitha rastet, zbërthimi i përbërjeve të azotit lehtësohet nga formimi i molekulave të qëndrueshme N 2.

Një metodë e thjeshtë laboratorike për marrjen e azotit është dekompozimi i nitritit të amonit duke ngrohur butësisht kripën, si në formën e një lënde të ngurtë, ashtu edhe në formën e tretësirës së saj:

Për të kryer reagimin në tretësirë, mund të merrni kripëra të përdorura zakonisht me të njëjtat jone - klorur amoniumi dhe nitrit natriumi:

Kur komponimet organike të azotit digjen, formohet gjithashtu një substancë e thjeshtë:

Në industri, azoti merret nga ajri duke korrigjuar në temperatura të ulëta. Azoti nga ajri përdoret gjithashtu pas largimit të oksigjenit me mjete kimike. Në këtë rast, azoti përmban një përzierje të gazrave fisnikë. Azoti përdoret në sasinë më të madhe për sintezën e amoniakut. Inertiteti i azotit në kushte normale lejon që ai të përdoret si një medium i gaztë gjatë proceseve teknologjike dhe në kërkimin shkencor.

Azoti ka shumë pak reaksione që mund të ndodhin në temperatura të zakonshme. Metali i litiumit reagon në ajër në të njëjtën kohë me oksigjenin, avujt e ujit dhe azotin. Sipërfaqja e litiumit bëhet e zezë sepse mbi të formohet nitridi i litiumit:

Asnjë reagim tjetër i azotit në temperatura të zakonshme nuk ishte i njohur deri në mesin e shekullit të kaluar. Një ndjesi e vërtetë në kimi ishte zbulimi i reaksioneve të azotit në një mjedis ujor me hidroksidet e bashkëprecipituara të dy metaleve, njëri prej të cilëve është një agjent reduktues dhe tjetri ka një funksion katalitik. Hidroksidi i vanadiumit (II) i precipituar me hidroksid magnezi reagon si më poshtë:

Përbërja që rezulton e azotit dhe hidrogjenit quhet hidrazinë. Struktura e tij molekulare është e ngjashme me peroksidin e hidrogjenit:

Është e njohur edhe substanca hidroksilaminë KH 2 OP, molekulat e së cilës kombinojnë fragmente të hidrazinës dhe peroksidit të hidrogjenit:

Në temperatura të larta, azoti mund të reagojë me shumë substanca të thjeshta. Reagimi me oksigjen ndodh kur nxehet në 2000°C:

Reaksioni është endotermik dhe i kthyeshëm, rendimenti i oksidit nitrik (N) rritet me rritjen e temperaturës. Sasi të vogla të NO formohen në atmosferë gjatë shkarkimeve të rrufesë dhe gjatë funksionimit të motorëve me djegie të brendshme.

Reagimi i azotit me hidrogjenin, i cili tashmë është diskutuar në paragrafët 67 dhe 70, ka rëndësinë më të madhe praktike, le të kujtojmë se ky është një reaksion ekzotermik dhe ekuilibri i tij zhvendoset në të majtë me rritjen e temperaturës. Sipas ekuacionit të reaksionit, dy molekula amoniaku formohen nga katër molekula të azotit dhe hidrogjenit. Rrjedhimisht, me rritjen e presionit, ekuilibri zhvendoset djathtas. Rendimenti i produktit, i përcaktuar nga pozicioni ekuilibër i reaksionit, varet nga temperatura dhe presioni. Kjo varësi është paraqitur në Fig. 20.1. Le të marrim një pikë në figurë, për shembull, 450 ° C në një presion prej 600 atm. Në këto kushte, rendimenti i amoniakut është 40%, gjë që është mjaft e pranueshme për këtë proces.

Megjithatë, ekuilibri vendoset jashtëzakonisht ngadalë. Shpejtësia e reagimit mund të rritet duke rritur temperaturën, por rendimenti zvogëlohet shpejt. Për të rritur më tej presionin do të kërkonte përdorimin e pajisjeve më të shtrenjta. Prandaj, një kombinim ekonomikisht i pranueshëm i rendimentit të produktit dhe shkallës së formimit të tij mund të jetë

arrihet vetëm me përdorimin e një katalizatori. Një katalizator zakonisht mund të krijohet si rezultat i një kërkimi të gjatë eksperimental. Në këtë proces, hekuri metalik i aktivizuar nga oksidet e kaliumit dhe aluminit doli të ishte një katalizator i mirë. Tani, në prodhimin industrial të amoniakut, përdoren presione prej 300-500 atm (3 10 4 -5 -10 1 kPa) dhe temperatura rreth 300 ° C. Në këtë rast, rendimenti i amoniakut është 10-20%. Sidoqoftë, përzierja e azotit dhe hidrogjenit, pas ndarjes së amoniakut që rezulton, mund të dërgohet përsëri në aparatin e kontaktit me katalizatorin, dhe kështu pjesa e përdorimit të lëndës së parë rritet.

Oriz. 20.1.

Një diagram skematik i një instalimi fabrike për sintezën e amoniakut është paraqitur në Fig. 20.2.

Oriz. 20.2.

1 - kompresor; 2 - kolona e sintezës; 3 - frigorifer; 3 - ndarës; 5 - grumbullimi i amoniakut të lëngshëm; V - pompë qarkullimi

Një përzierje gazi e pastruar nga papastërtitë, e përbërë nga një vëllim azoti dhe tre vëllime hidrogjeni, kompresohet nga një kompresor. 1 deri në 300 atm dhe hyn në kolonën e sintezës 2 të mbushur me një katalizator, ku ndodh reaksioni i formimit të amoniakut. Para fillimit të procesit, kolona me katalizator nxehet me ngrohje elektrike deri në 500°C. Temperatura më pas mbahet nga nxehtësia e lëshuar gjatë reaksionit. Pas kalimit nëpër kolonë, gazrat që përmbajnë deri në 20% amoniak hyjnë në frigorifer, ku amoniaku i lëngshëm kondensohet nga një përzierje gazesh nën presion të lartë. Lëngu ndahet nga përzierja e gazit në një ndarës 4. Nga këtu, amoniaku pompohet në një kolektor me presion të ulët 5 dhe më pas dërgohet në depo. Gazrat që nuk reagojnë pompohen V për përzierjen me përzierjen e freskët azot-hidrogjen. Përzierja vazhdon të rrjedhë vazhdimisht në kolonën 2, ku amoniaku sintetizohet vazhdimisht.

Në kimi, mundësia e prodhimit të komponimeve të azotit në temperatura dhe presione të zakonshme është studiuar për një kohë të gjatë, pasi përdorimi i pajisjeve me presion të lartë është i shtrenjtë dhe i rrezikshëm: ato mund të shpërthejnë. Shpresa për sukses mbështetet nga fakti se mikroorganizmat janë të njohur - nitrobakteret, - ka një enzimë nitrogjenaza, me pjesëmarrjen e të cilave azoti reduktohet në qelizën bakteriale, duke u kthyer në përbërjet e nevojshme organike. Nuk është ende e mundur të riprodhohet artificialisht puna e këtyre enzimave jashtëzakonisht komplekse ose substancave të ngjashme me to. Reduktimi i azotit në hidrazinë me anë të reagimit me hidroksidet e metaleve gjithashtu nuk mund të kryhet si një proces i vazhdueshëm. Prandaj, sinteza e amoniakut, një disavantazh i rëndësishëm i të cilit është nevoja për të përdorur presion të lartë, është deri tani burimi më i mirë për prodhimin e komponimeve të azotit.

Azoti reagon me karbonin gjatë djegies së një harku voltaik për të formuar substanca të gazta d dhe cian:

Para zhvillimit industrial të sintezës së amoniakut, reaksioni i azotit me karbidin e kalciumit, produkti i të cilit është cianamidi i kalciumit Ca=N-C=N (CaCI 2), ishte i një rëndësie praktike:

Për të kryer reaksionin, azoti kalon përmes një shtrese karbidi kalciumi që nxehet shumë në një vend. Në këtë pikë ndodh një reaksion, i shoqëruar me çlirimin e nxehtësisë. Masa e lëndës përreth nxehet dhe në të ndodh edhe procesi i përthithjes së azotit. Si rezultat, i gjithë karbidi i kalciumit i vendosur në aparat reagon.

Cianamidi i kalciumit i përftuar në këtë mënyrë hidrolizohet me avull të mbinxehur:

Kjo metodë e prodhimit të amoniakut tani është zëvendësuar nga sinteza e tij nga hidrogjeni dhe azoti.

Në temperatura të larta, azoti reagon me shumë metale dhe lidhje për të formuar nitride metalike. Ndonjëherë formimi i nitridit në shtresën sipërfaqësore i jep aliazhit fortësi shtesë. Në disa raste, metali duhet të izolohet nga efektet e azotit. Për shembull, fletët e titanit janë ngjitur në një atmosferë argon për të shmangur formimin e nitridit të titanit.

Azoti

Azoti- një element i nëngrupit kryesor të grupit të pestë të periudhës së dytë të sistemit periodik të elementeve kimike të D.I Mendelejevit, me numër atomik 7. Shënohet me simbolin N (lat. Nitrogenium). Substanca e thjeshtë azotit - një gaz diatomik, mjaft inert në kushte normale, pa ngjyrë, shije dhe erë (formula N2), nga i cili përbëhet tre të katërtat e atmosferës së tokës.

Është “zbuluar” disa herë nga njerëz të ndryshëm. U quajt ndryshe, duke i atribuar veti pothuajse mistike - "ajri i flogistikuar", dhe "ajri mefitik", dhe "mofeti atmosferik", dhe thjesht "substancë asfiksuese". Deri më tani ka disa emra: Azot anglez, Azote franceze, Stickstoff gjermane, "nitrogen" ruse...

Historia e "ajrit të prishur"

Azoti(nga fjala greke azoos - i pajetë, në latinisht Nitrogenium) - elementi i katërt më i zakonshëm në sistemin diellor (pas hidrogjeni , helium Dhe oksigjenit ). Përbërjet e azotit - kripërat, acidi nitrik, amoniaku - ishin të njohura shumë kohë përpara se azoti të merrej në gjendje të lirë.

Në 1777, Henry Cavendish kaloi në mënyrë të përsëritur ajrin mbi qymyr të nxehtë dhe më pas e trajtoi atë me salcë. Rezultati ishte një mbetje që Cavendish e quajti ajër mbytës (ose mefitik). Nga pikëpamja e kimisë moderne, është e qartë se në reagimin me qymyrin e nxehtë, oksigjeni atmosferik u lidh në dioksid karboni, i cili më pas reagoi me alkalin. Pjesa e mbetur e gazit ishte kryesisht azot. Kështu, Cavendish izoloi azotin, por nuk arriti të kuptonte se ishte një substancë e re e thjeshtë (element kimik).

Po atë vit, Kevendish ia raportoi këtë përvojë Jozef Priestlit. Priestley në këtë kohë kreu një seri eksperimentesh në të cilat ai gjithashtu lidhi oksigjenin atmosferik dhe hoqi dioksidin e karbonit që rezulton, domethënë ai gjithashtu mori azot, megjithatë, duke qenë një mbështetës i teorisë së phlogistonit që mbizotëronte në atë kohë, ai keqinterpretoi plotësisht rezultatet marrë (sipas mendimit të tij, procesi ishte i kundërt - nuk ishte oksigjeni që u hoq nga përzierja e gazit, por përkundrazi, si rezultat i shkrepjes, ajri ishte i ngopur me phlogiston; ai e quajti ajrin e mbetur (azoti) flogiston i ngopur, pra i flogistikuar).

Është e qartë se Priestley, megjithëse ishte në gjendje të izolonte azotin, nuk arriti të kuptonte thelbin e zbulimit të tij, dhe për këtë arsye nuk konsiderohet zbuluesi i azotit. Në të njëjtën kohë, eksperimente të ngjashme me të njëjtin rezultat u kryen nga Karl Scheele.

Edhe para kësaj kohe, në 1772, Daniel Rutherford, duke djegur fosfor dhe substanca të tjera në një zile qelqi, pa që gazi i mbetur pas djegies, të cilin ai e quajti "ajër mbytës", nuk e mbështeste frymëmarrjen dhe djegien. Vetëm në 1787 Antoine Lavoisier vërtetoi se gazrat "jetikë" dhe "asfiksues" që përbëjnë ajrin janë substanca të thjeshta dhe propozoi emrin "azoti".

Më parë, në 1784, G. Cavendish tregoi se azoti është pjesë e nitratit; Nga këtu vjen edhe emri latin i azotit (nga latinishtja e vonë nitrum - kripur dhe greqishtja genna - lind, prodhoj). Nga fillimi i shekullit të 19-të. U sqarua inertiteti kimik i azotit në gjendje të lirë dhe roli i tij ekskluziv në përbërjet me elementë të tjerë si azot i lidhur.

"Jetë-mbajtësja" është jetike

Edhe pse titulli " azotit " do të thotë "jo-jetëmbajtës", në fakt është një element i domosdoshëm për jetën. Proteina shtazore dhe njerëzore përmban 16-17% azot. Në organizmat e mishngrënësve, proteina formohet për shkak të substancave proteinike të konsumuara të pranishme në organizmat e barngrënësve dhe në bimë. Bimët sintetizojnë proteinat duke asimiluar substanca azotike që gjenden në tokë, kryesisht inorganike. Sasi të konsiderueshme azoti hyjnë në tokë falë mikroorganizmave fiksues të azotit që janë të aftë të shndërrojnë azotin e lirë nga ajri në komponime azoti. Si rezultat i nxjerrjes së sasive të mëdha të azotit fiks nga toka nga bimët (veçanërisht gjatë bujqësisë intensive), tokat varfërohen.

Mungesa e azotit është tipike për bujqësinë në pothuajse të gjitha vendet. Mungesa e azotit vërehet edhe në blegtori (“uria e proteinave”). Në tokat e varfra me azot të disponueshëm, bimët zhvillohen dobët. Në shekullin e kaluar, në natyrë u zbulua një burim mjaft i pasur i azotit fiks. Ky është nitrat kilian, kripë natriumi e acidit nitrik. Për një kohë të gjatë, nitrati ishte furnizuesi kryesor i azotit për industrinë. Depozita e saj në Amerikën e Jugut është unike, praktikisht e vetmja në botë. Dhe nuk është për t'u habitur që në 1879, një luftë shpërtheu midis Perusë, Bolivisë dhe Kilit mbi zotërimin e provincës së pasur kufitare me kripë të Tarapaca. Fituesi ishte Kili. Sidoqoftë, depozita kiliane, natyrisht, nuk mund të kënaqte kërkesën botërore për plehra azotike.

"Uria me azot" e planetit

Atmosfera e Tokës përmban pothuajse 80% azot, ndërsa korja e tokës përmban vetëm 0.04%. Problemi “si të rregullohet azoti” është i vjetër, është në të njëjtën moshë me agrokiminë. Mundësia e lidhjes së azotit në ajër me oksigjen në një shkarkesë elektrike u pa për herë të parë nga anglezi Henry Cavendish. Kjo ishte në shekullin e 18-të. Por procesi i sintezës së kontrolluar të oksideve të azotit u krye vetëm në 1904. Në vitin 1913, gjermanët Fritz Haber dhe Carl Bosch propozuan metodën e amoniakut për fiksimin e azotit. Tani, duke përdorur këtë parim, qindra fabrika në të gjitha kontinentet prodhojnë më shumë se 20 milionë tonë azot fiks në vit nga ajri. Tre të katërtat e saj shkojnë për prodhimin e plehrave azotike. Megjithatë, mungesa e azotit në zonat e kultivuara të globit është më shumë se 80 milion ton në vit. Toka është e qartë se nuk ka azot të mjaftueshëm. Pjesa më e madhe e azotit të lirë të prodhuar përdoret për prodhimin industrial të amoniakut, i cili më pas përpunohet në sasi të konsiderueshme në acid nitrik, plehra, eksplozivë, etj.

Aplikimi i azotit

Falas azotit përdoret në shumë industri: si një mjet inert në procese të ndryshme kimike dhe metalurgjike, për mbushjen e hapësirës së lirë në termometra me merkur, gjatë pompimit të lëngjeve të ndezshme etj.

Azot i lëngët përdoret si ftohës dhe për krioterapi. Aplikimet industriale të gazit të azotit janë për shkak të vetive të tij inerte. Azoti i gaztë është rezistent ndaj zjarrit dhe shpërthimit, parandalon oksidimin dhe kalbjen.

NË petrokimike azotit përdoret për pastrimin e tankeve dhe tubacioneve, kontrollimin e funksionimit të tubacioneve nën presion, rritjen e prodhimit të fushave. Në miniera azotit mund të përdoret për të krijuar një mjedis rezistent ndaj shpërthimit në miniera dhe për të zgjeruar shtresat e shkëmbinjve.

NË prodhim elektronik azotit përdoret për pastrimin e zonave që nuk lejojnë praninë e oksigjenit oksidues. Nëse në një proces të kryer tradicionalisht duke përdorur ajër, oksidimi ose kalbëzimi janë faktorë negativ - azotit mund të zëvendësojë me sukses ajrin.

Fusha e rëndësishme e aplikimit azotit është e tij përdoret për sintezë të mëtejshme një shumëllojshmëri të gjerë të komponimeve që përmbajnë azotit , si amoniak, plehra azotike, eksplozivë, ngjyra etj. Sasi të mëdha azotit përdoret në prodhimin e koksit (“shuarja e thatë e koksit”) kur shkarkohet koksi nga bateritë e koksit, si dhe për “shtypjen” e karburantit në raketa nga rezervuarët te pompat ose motorët.

Keqkuptime: azoti nuk është Santa Claus

NË industria ushqimore azotit i regjistruar si aditiv ushqimor E941, si mjet i gaztë për paketim dhe ruajtje, ftohës. E lëngshme azotit Shpesh demonstrohet në filma si një substancë që mund të ngrijë në çast objekte mjaft të mëdha. Ky është një gabim i zakonshëm. Edhe ngrirja e një luleje kërkon një kohë mjaft të gjatë, e cila është pjesërisht për shkak të kapacitetit shumë të ulët të nxehtësisë azotit .

Për të njëjtën arsye, është shumë e vështirë për të ftohur, të themi, kyçet në -180 °C dhe për t'i ndarë ato me një goditje. Litër lëng azotit , duke avulluar dhe duke u ngrohur deri në 20 °C, formon afërsisht 700 litra gaz. Për këtë arsye, nuk duhet të ruani azotit në enë të mbyllura jo të përshtatshme për presione të larta. Në të njëjtin fakt bazohet edhe parimi i shuarjes së zjarreve me lëng. azotit . Duke avulluar azotit zhvendos ajrin e nevojshëm për djegie dhe zjarri ndalet.

Sepse azotit , ndryshe nga uji, shkuma ose pluhuri, thjesht avullon dhe zhduket, shuarja e zjarrit me nitrogjen është mekanizmi më efektiv i shuarjes së zjarrit nga pikëpamja e ruajtjes së sendeve me vlerë. Lëng ngrirës azotit krijesat e gjalla me mundësinë e shkrirjes së tyre të mëvonshme është problematike. Problemi është pamundësia për të ngrirë (dhe për të shkrirë) një krijesë mjaft shpejt, në mënyrë që johomogjeniteti i ngrirjes të mos ndikojë në funksionet e tij jetësore. Stanislav Lem, duke fantazuar për këtë temë në librin "Fiasko", doli me një sistem ngrirjeje emergjente azotit , në të cilën një çorape me azot, duke rrëzuar dhëmbët, u fut në gojën e astronautit dhe një rrymë e bollshme u furnizua brenda tij azotit .

Siç u përmend më lart, azotit të lëngët dhe të gaztë fitohen nga ajri atmosferik me ftohje të thellë.

Treguesit e cilësisë së azotit të gaztë GOST 9293-74