Азот (англ. Nitrogen, франц. Azote, нім. Stickstoff) було відкрито майже одночасно кількома дослідниками. Кавендіш отримав азот з повітря (1772), пропускаючи останній через розпечене вугілля, а потім через розчин лугу для поглинання вуглекислоти. Кавендіш не дав спеціальної назви новому газу, згадуючи про нього як про мефітичне повітря (лат. – mephitis – задушливе або шкідливе випаровування землі). Офіційно відкриття азоту зазвичай приписується Резерфорду, який опублікував у 1772 р. дисертацію "Про фіксоване повітря, зване інакше задушливим", де вперше описані деякі хімічні властивості азоту. У ці роки Шееле отримав азот з атмосферного повітря тим самим шляхом, як і Кавендиш. Він назвав новий газ зіпсованим повітрям (Verdorbene Luft). Прістлі (1775) назвав азот флогістованим повітрям (Air phlogisticated). Лавуазьє в 1776-1777 pp. докладно дослідив склад атмосферного повітря та встановив, що 4/5 його обсягу складаються з задушливого газу (Air mofette).
Лавуазьє запропонував назвати елемент "азот" від негативної грецької приставки "а" та слова життя "зое", підкреслюючи його нездатність підтримувати дихання. У 1790 році для азоту була запропонована назва "нітроген" (nitrogene - "утворюючий селітру"), що і стало надалі основою міжнародної назви елемента (Nitrogenium) та символу азоту - N.

Знаходження в природі, отримання:

Азот у природі зустрічається головним чином вільному стані. У повітрі об'ємна частка його становить 78,09%, а масова частка – 75,6%. З'єднання азоту в невеликих кількостях містяться у ґрунтах. Азот входить до складу білкових речовин та багатьох природних органічних сполук. Загальний вміст азоту у земній корі 0,01%.
В атмосфері азоту міститься приблизно 4 квадрильйони (4 10 15) тонн, а в океанах - близько 20 трильйонів (20 10 12) тонн. Незначна частина цієї кількості – близько 100 мільярдів тонн – щорічно зв'язується та включається до складу живих організмів. З цих 100 мільярдів тонн зв'язаного азоту лише 4 мільярди тонн міститься в тканинах рослин і тварин - все інше накопичується в мікроорганізмах, що розкладають, і врешті-решт повертається в атмосферу.
У техніці азот одержують із повітря. Для отримання азоту повітря переводять у рідкий стан, а потім випаровуванням відокремлюють азот від менш летючого кисню (t кіп N 2 = -195,8 ° С, t кіп O 2 = -183 ° С)
У лабораторних умовах чистий азот можна отримати розкладаючи нітрит амонію або змішуючи при нагріванні розчини хлориду амонію та нітриту натрію:
NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O; NH 4 Cl + NaNO 2 NaCl + N 2 + 2H 2 O.

Фізичні властивості:

Природний азот складається з двох ізотопів: 14 N і 15 N. За звичайних умов азот - газ без кольору, запаху і смаку, трохи легший за повітря, погано розчиняється у воді (в 1 л води розчиняється 15,4 мл азоту, кисню - 31 мл ). При температурі -195,8 ° C азот переходить у безбарвну рідину, а при температурі -210,0 ° C - в білу тверду речовину. У твердому стані існує у вигляді двох поліморфних модифікацій: нижче -237,54°C стійка форма з кубічними гратами, вище - з гексагональної.
Енергія зв'язку атомів у молекулі азоту дуже велика і становить 941,6 кДж/моль. Відстань між центрами атомів у молекулі 0,110 нм. Молекула N 2 діамагнітна. Це свідчить про те, що зв'язок між атомами азоту потрійний.
Щільність газоподібного азоту при 0°C 1,25046 г/дм 3

Хімічні властивості:

За звичайних умов азот – хімічно малоактивна речовина через міцний ковалентний зв'язок. У звичайних умовах реагує тільки з літієм, утворюючи нітрид: 6Li + N 2 = 2Li 3 N
З підвищенням температури активність молекулярного азоту збільшується, при цьому він може бути і окислювачем (з воднем, металами), і відновником (з киснем, фтором). При нагріванні, підвищеному тиску та в присутності каталізатора азот взаємодіє з воднем утворюючи аміак: N 2 + 3H 2 = 2NH 3
З киснем азот з'єднується тільки в електричній дузі з утворенням оксиду азоту(II): N 2 + O 2 = 2NO
В електричному розряді можлива і реакція зі фтором: N 2 + 3F 2 = 2NF 3

Найважливіші сполуки:

Азот здатний утворювати хімічні сполуки, перебуваючи у всіх ступенях окиснення від +5 до -3. З'єднання в позитивних ступенях окиснення азот утворює з фтором і киснем, причому в ступенях окиснення більше +3 азот може бути тільки в сполуках з киснем.
Аміак, NH 3 - безбарвний газ із різким запахом, добре розчиняється у воді ("нашатирний спирт"). Аміак має основні властивості, взаємодіє з водою, галогеноводородами, кислотами:
NH 3 + H 2 O NH 3 *H 2 O NH 4 + + OH -; NH 3 + HCl = NH 4 Cl
Один із типових лігандів у комплексних сполуках: Cu(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2 (фіол., р-рим)
Відновник: 2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O.
Гідразін- N 2 H 4 (пернітрид водню), ...
Гідроксиламін- NH 2 OH, ...
Оксид азоту(I), N 2 O (закис азоту, що веселить газ). ...
Оксид азоту(II), NO - безбарвний газ, не має запаху, у воді малорозчинний, відноситься до несолетворних. У лабораторії отримують при взаємодії міді та розведеної азотної кислоти:
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
У промисловості одержують каталітичним окисленням аміаку при отриманні азотної кислоти:
4NH 3 + 5O 2 4NO + 6 H 2 O
Легко окислюється до оксиду азоту(IV): 2NO + O 2 = 2NO 2
Оксид азоту(III), ??? ...
...
Азотиста кислота, ??? ...
...
Нітріти, ??? ...
...
Оксид азоту(IV), NO 2 - отруйний газ бурого кольору, має характерний запах, добре розчиняється у воді, даючи при цьому дві кислоти, азотисту та азотну: H 2 O + NO 2 = HNO 2 + HNO 3
При охолодженні перетворюється на безбарвний димер: 2NO 2 N 2 O 4
Оксид азоту(V), ??? ...
...
Азотна кислота, HNO 3 - безбарвна рідина з різким запахом, t кіп = 83°С. Сильна кислота, солі – нітрати. Один із найсильніших окислювачів, що обумовлено наявністю у складі кислотного залишку атома азоту у вищому ступені окислення N+5. При взаємодії азотної кислоти з металами як основний продукт виділяється не водень, а різні продукти відновлення нітрат-іону:
Cu + 4HNO 3 (кінець) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
4Mg + 10HNO 3 (оч.розб.) = 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 5H 2 O.
Нітрати, ??? ...
...

Застосування:

Широко використовується для створення інертного середовища - наповнення електричних ламп розжарювання та вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні рідин, у харчовій промисловості як пакувальний газ. Ним азотують поверхню сталевих виробів, у поверхневому шарі утворюються нітриди заліза, які надають сталі більшої твердості. Рідкий азот часто використовується для глибокого охолодження різних речовин.
Важливе значення азот має життя рослин і тварин, оскільки він входить до складу білкових речовин. У великих кількостях азот застосовується для одержання аміаку. З'єднання азоту знаходять застосування у виробництві мінеральних добрив, вибухових речовин та у багатьох галузях промисловості.

Л.В. Черкашина
ХФ ТюмГУ, гр. 542(I)

Джерела:
– Г.П. Хомченка. Допомога з хімії для вступників до вузів. М., Нова хвиля, 2002.
– А.С. Єгоров, Хімія. Посібник-репетитор для вступників до вузів. Ростов-на-Дону, Фенікс, 2003.
- Відкриття елементів та походження їх назв/

Азот

Азот (від грец. бzфos - млявий, лат. Nitrogenium), N, хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14,0067; безбарвний газ, що не має запаху та смаку.

Історична довідка. Сполуки А. - селітра, азотна кислота, аміак - були відомі задовго до отримання А. у вільному стані. У 1772 Д. Резерфорд, спалюючи фосфор та ін речовини в скляному дзвоні, показав, що газ, що ним залишається "задушливим повітрям", не підтримує дихання і горіння. У 1787 А. Лавуазьє встановив, що "життєвий" і "задушливий" гази, що входять до складу повітря, це прості речовини, і запропонував назву "А.". У 1784 р. Кавендіш показав, що А. входить до складу селітри; звідси і походить латинська назва А. (від пізньолатинське nitrum - селітра і грецьке gennao - народжую, виготовляю), запропоноване в 1790 Ж. А. Шапталем. На початку 19 в. були з'ясовані хімічна інертність А. у вільному стані та виняткова роль його у сполуках з ін. елементами як зв'язаний азот. З того часу "зв'язування" А. повітря стало однією з найважливіших технічних проблем хімії.

Поширеність у природі. А. - один із найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса (близько 41015 т) зосереджена у вільному стані в атмосфері. У повітрі вільний А. (у вигляді молекул N2) становить 78,09% за обсягом (або 75,6% за масою), не рахуючи незначних домішок його у вигляді аміаку та оксидів. Середній вміст А. в літосфері 1,9-10-3% за масою. Природні сполуки А. - хлористий амоній NH4Cl та різні нітрати (див. Селітри). Великі скупчення селітри характерні для сухого пустельного клімату (Чилі, Середня Азія). Довгий час селітри були головним постачальником А. для промисловості (зараз основне значення для зв'язування А. має промисловий синтез аміаку з А. повітря та водню). Невеликі кількості пов'язаного А. знаходяться у кам'яному куті (1-2,5%) та нафти (0,02-1,5%), а також у водах річок, морів та океанів. А. накопичується в ґрунтах (0,1%) та в живих організмах (0,3%).

Хоча назва "А." означає "який не підтримує життя", насправді це - необхідний для життєдіяльності елемент (див. Азот в організмі). У білку тварин і людини міститься 16 - 17% А. В організмах м'ясоїдних тварин білок утворюється за рахунок білкових речовин, що споживаються, наявних в організмах травоїдних тварин і в рослинах. Рослини синтезують білок, засвоюючи азотисті речовини, що містяться в грунті, головним чином неорганічні. Значні кількості А. надходять у ґрунт завдяки азотфіксуючим мікроорганізмам, здатним переводити вільний А. повітря на сполуки А. (див. Азотфіксація).

У природі здійснюється кругообіг А. (див. Круговорот речовин), головну роль в якому відіграють мікроорганізми - нітрофіцірующие, денітрофікуючі, азотфіксуючі та ін. .Дефіцит А. характерний для землеробства майже всіх країн, спостерігається дефіцит А. і в тваринництві ("білкове голодування"). На ґрунтах, бідних на доступ А., рослини погано розвиваються. Азотні добрива та білкове підживлення тварин - найважливіший засіб підйому сільського господарства. Господарська діяльність людини порушує кругообіг А. Так, спалювання палива збагачує атмосферу А., а заводи, що виробляють добрива, пов'язують А. повітря. Транспортування добрив та продуктів сільського господарства перерозподіляє А. на поверхні землі.

А.- четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню, гелію та кисню) (див. Космохімія).

Ізотопи, атом, молекула. Природний А. складається з двох стабільних ізотопів: 14N (99,635%) та 15N (0,365%). Ізотоп 15N застосовують у хімічних та біохімічних дослідженнях як мічений атом. Зі штучних радіоактивних ізотопів А. найбільший період напіврозпаду має 13N (T1/2 = 10,08 хв), інші дуже короткоживучі. У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, 14N перетворюється на радіоактивний ізотоп вуглецю 14C. Цей процес використовують і в ядерних реакціях для отримання 14C (див. Вуглець). Зовнішня електронна оболонка атома А. складається з 5 електронів (однієї неподіленої пари та трьох неспарених - конфігурація 2s22p3, див Атом). Найчастіше А. у сполуках З-ковалентен за рахунок неспарених електронів (як в аміаку NH3). Наявність неподіленої пари електронів може призводити до утворення ще одного ковалентного зв'язку, і А. стає 4-ковалентним (як іоні амонію NH4+). Ступені окислення А. змінюються від +5 (N205) до -3 (NH3). У звичайних умовах у вільному стані А. утворює молекулу N2 де атоми N пов'язані трьома ковалентними зв'язками. Молекула А. дуже стійка: енергія дисоціації її на атоми становить 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/моль), тому навіть при t близько 3300 ° C ступінь дисоціації А. становить лише близько 0,1%.

Фізичні та хімічні властивості. А. трохи легше за повітря; щільність 1,2506 кг/м3 (при 0°C і 101325 н/м2 або 760 мм рт. ст.), tпл -209,86°C, tкіп -195,8?C. А. зріджується: його критична температура досить низька (-147,1 ° C), а критичний тиск високо 3,39 Мн/м2 (34,6 кгс/см2); щільність рідкого А. 808 кг (м3. У воді А. менш розчинний, ніж кисень: при 0°C в 1 м3 Н2О розчиняється 23,3 г А. Краще, ніж у воді, А. розчинний у деяких вуглеводнях.

Тільки з такими активними металами, як літій, кальцій, магній А. взаємодіє при нагріванні до порівняно невисоких температур. З більшістю інших елементів А. реагує при високій температурі та у присутності каталізаторів. Добре вивчені сполуки А. з киснем N2O, NO, N2O3, NO2 та N2O5 (див. Азот оксиду). З них при безпосередній взаємодії елементів (4000?C) утворюється окис NO, який при охолодженні легко окислюється далі до двоокису NO2. У повітрі оксиди А. утворюються при атмосферних розрядах. Їх можна отримати також дією на суміш А. з киснем іонізуючих випромінювань (див. Радіаційна хімія). При розчиненні у воді азотистого N2О3 та азотного N2О5 ангідридів відповідно виходять азотиста кислота HNO2 та азотна кислота HNO3, що утворюють солі - нітрити та нітрати. З воднем А. з'єднується лише за високої температури та у присутності каталізаторів, у своїй утворюється аміак NH3. Крім аміаку, відомі й інші численні сполуки А. з воднем, наприклад гідразин H2N-NH2, діімід HN=NH, азотистоводнева кислота HN3(H-N=NєN), октазон N8H14 та ін; більшість сполук А. з воднем виділено лише органічних похідних. З галогенами А. безпосередньо не взаємодіє, тому всі галогеніди А. отримують лише непрямим шляхом, наприклад, фтористий азот NF3- при взаємодії фтору з аміаком. Як правило, галогеніди А. – малостійкі сполуки (за винятком NF3); більш стійкі оксигалогеніди А. - NOF, NOCI, NOBr, N02F та NO2CI. З сіркою також не відбувається безпосереднього з'єднання А.; азотиста сірка N4S4 виходить внаслідок реакції рідкої сірки з аміаком. При взаємодії розпеченого коксу з А. утворюється ціан (CN).; Нагріванням А. з ацетиленом C2H2 до 1500?C може бути отриманий ціаністий водень HCN. Взаємодія А. з металами за високих температур призводить до утворення нітридів (наприклад, Mg3N2).

При дії на звичайний А. електричних розрядів [тиск 130 - 270 н/м2 (1-2 мм рт ст)] або при розкладанні нітридів, Ti, Mg і Са, а також при електричних розрядах у повітрі може утворитися активний А., являє собою суміш молекул і атомів А., що мають підвищений запас енергії. На відміну від молекулярного, активний А. дуже енергійно взаємодіє з киснем, воднем, парами сірки, фосфором та деякими металами.

А. входить до складу дуже багатьох найважливіших органічних сполук (аміни, амінокислоти, нітросполуки та ін).

Отримання та застосування. У лабораторії А. легко можна отримати при нагріванні концентрованого розчину нітриту амонію: NH4NO2 = N2 + 2H2О. Технічний спосіб отримання А. заснований на поділі попередньо зрідженого повітря, яке потім піддається розгону (див. Газів поділу).

Основна частина вільного А., що видобувається, використовується для промислового виробництва аміаку, який потім у значних кількостях переробляється на азотну кислоту, добрива, вибухові речовини і т. д. Крім прямого синтезу аміаку з елементів, промислове значення для зв'язування А. повітря має розроблений в 1905 ціанамідний метод, заснований на тому, що при 1000?C карбід кальцію (одержуваний розжарюванням суміші вапна та вугілля в електричній печі) реагує з вільним А.: СаС? + N? -= CaCN? + С. Ціанамід кальцію, що утворюється при дії перегрітої водяної пари, розкладається з виділенням аміаку:

CaCN+ЗН2О=СаСО3+2NH3.

Вільний А. застосовують у багатьох галузях промисловості: як інертне середовище при різноманітних хімічних та металургійних процесах, для заповнення вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні горючих рідин і т. д. Рідкий А. знаходить застосування у різних холодильних установках. Його зберігають і транспортують у сталевих судинах Дьюара, газоподібний А. у стислому вигляді – у балонах. Широко застосовують багато сполук А. виробництво пов'язаного А. стало посилено розвиватися після 1-ї світової війни і зараз досягло величезних масштабів.

Характеристика азоту

• Азот-Елемент п'ятої групи, головної підгрупи, другого періоду переодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва, з атомним номером 7. Позначається символом N(Лат. Nitrogenium).

1 s 2 s 2 р

Азот– безбарвний газ, без запаху та смаку. У воді розчиняється гірше кисню.

Атом азоту може мати ступінь окиснення +1; +2; +3; +4 можуть проявляти як окислювальні, так і відновлювальні властивості.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ

У 1777 році Генрі Кавендіш провів наступний досвід: він багаторазово пропускав повітря над розпеченим вугіллям, потім обробляв його лугом, в результаті виходив залишок, який Кавендіш назвав задушливим (або мефітичним) повітрям. З позицій сучасної хімії ясно, що у реакції з розпеченим вугіллям кисень повітря зв'язувався у вуглекислий газ, який потім реагував із лугом. При цьому залишок газу був переважно азотом. Таким чином, Кавендіш виділив азот, але не зміг зрозуміти, що це нова проста речовина (хімічний елемент). У тому ж році Кавендіш повідомив про цей досвід Джозефа Прістлі.

Прістлі в цей час проводив серію експериментів, в яких також зв'язував кисень повітря і видаляв отриманий вуглекислий газ, тобто також отримував азот, однак, будучи прихильником теорії флогістону, що панує в ті часи, абсолютно неправильно витлумачив отримані результати (на його думку, процес був протилежним - не кисень видалявся з газової суміші, а навпаки, в результаті випалу повітря насичувалося флогістоном; Очевидно, що і Прістлі, хоч і зміг виділити азот, не зумів зрозуміти суті свого відкриття, тому і не вважається першовідкривачем азоту.

Одночасно подібні експерименти з тим самим результатом проводив і Карл Шееле.

В 1772 азот як просту речовину описав Даніель Резерфорд, він опублікував магістерську дисертацію, де вказав основні властивості азоту (не реагує з лугами, не підтримує горіння, непридатний для дихання). Саме Даніель Резерфорд і вважається першовідкривачем азоту.

Надалі азот був вивчений Генрі Кавендішем (цікавий той факт, що він зумів зв'язати азот з киснем за допомогою розрядів електричного струму, а після поглинання оксидів азоту в залишку отримав невелику кількість газу абсолютно інертного, хоча, як і у випадку з азотом, не зміг зрозуміти, що виділив нові хімічні елементи – інертні гази). Однак і Резерфорд був прихильником флогістонної теорії, тому також не зміг зрозуміти, що він виділив. Таким чином, чітко визначити першовідкривач азоту неможливо.

ОТРИМАННЯ АЗОТУ

У лабораторіях його можна отримувати за реакцією розкладання нітриту амонію:

NH4NO2 → N2 + 2H2O

Реакція екзотермічна йде з виділенням 80 ккал (335 кДж), тому потрібно охолодження судини при її протіканні (хоча для початку реакції потрібно нагрівання нітриту амонію).

Практично цю реакцію виконують, додаючи по краплях насичений розчин нітриту натрію в нагрітий насичений розчин сульфату амонію, при цьому нітрит амонію, що утворюється в результаті обмінної реакції, миттєво розкладається.

Газ, що виділяється при цьому, забруднений аміаком, оксидом азоту і киснем, від яких його очищають, послідовно пропускаючи через розчини сірчаної кислоти, сульфату заліза (II) і над розпеченою міддю. Потім азот осушують.

• Ще один лабораторний спосіб отримання азоту – нагрівання суміші дихромату калію та сульфату амонію (у співвідношенні 2:1 за масою). Реакція йде за рівняннями:

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

(NH4)2Cr2O7 →(t) Cr2O3 + N2 + 4H2O

• Найчистіший азот можна отримати розкладанням азидів металів:

2NaN3 →(t) 2Na + 3N2

• Так званий «повітряний», або «атмосферний» азот, тобто суміш азоту з благородними газами, одержують шляхом реакції повітря з розпеченим коксом:

O2+ 4N2 + 2C → 2CO + 4N2

При цьому виходить так званий «генераторний», або «повітряний», газ – сировина для хімічних синтезів та паливо. За потреби з нього можна виділити азот, поглинувши монооксид вуглецю.

• Молекулярний азот у промисловості отримують фракційною перегонкою рідкого повітря. Цим методом можна отримати і "атмосферний азот". Також широко застосовуються азотні установки, в яких використовується метод адсорбційного та мембранного газорозділу.

• Один з лабораторних способів - пропускання аміаку над оксидом міді (II) за температури ~700 °C:

2NH3 + 3CuO → N2 + 3H2O + 3Cu

Аміак беруть з насиченого розчину при нагріванні. Кількість CuO у 2 рази більша за розрахунковий. Безпосередньо перед застосуванням азот очищають від домішки кисню та аміаку пропусканням над міддю та її оксидом (II), потім сушать концентрованою сірчаною кислотою та сухою лугом. Процес відбувається досить повільно, але він того вартий: газ виходить дуже чистий.

ВЛАСТИВОСТІ АЗОТУ

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

• Внаслідок великої міцності молекули азоту багато його сполук ендотермічні, ентальпія їх утворення негативна, а сполуки азоту термічно малостійкі і досить легко розкладаються при нагріванні. Саме тому азот на Землі перебуває здебільшого у вільному стані.

• Через свою значну інертність азот при звичайних умовах реагує тільки з літієм:

• при нагріванні він реагує з деякими іншими металами та неметалами, також утворюючи нітриди:

6Li + N2 → 2Li3N,

3Mg + N2 → Mg3N2,

2B + N2 →2BN,

Промислове зв'язування атмосферного азоту

З'єднання азоту надзвичайно широко використовуються в хімії, неможливо навіть перерахувати всі області, де знаходять застосування речовини, що містять азот: це індустрія добрив, вибухових речовин, барвників, медикаментів та ін. Хоча колосальні кількості азоту доступні у прямому значенні слова «з повітря», через описану вище міцність молекули азоту N2 тривалий час залишалася невирішеною завдання отримання сполук, що містять азот, з повітря; Більшість сполук азоту видобувалася з його мінералів, як-от чилійська селітра. Однак скорочення запасів цих корисних копалин, а також зростання потреби у сполуках азоту змусило форсувати роботи з промислового зв'язування атмосферного азоту.

• Найбільш поширеним є аміачний спосіб зв'язування атмосферного азоту. Оборотна реакція синтезу аміаку:

3H2 + N2 ↔ 2NH3

екзотермічна (тепловий ефект 92 кДж) і йде зі зменшенням об'єму, тому для зсуву рівноваги вправо відповідно до принципу Ле Шательє - Брауна необхідне охолодження суміші та високий тиск. Однак з кінетичної точки зору зниження температури невигідно, тому що при цьому сильно знижується швидкість реакції - вже при 700 ° C швидкість реакції занадто мала для її практичного використання.

У таких випадках використовується каталіз, оскільки відповідний каталізатор дозволяє збільшити швидкість реакції без зсуву рівноваги. У процесі пошуку відповідного каталізатора було випробувано близько 20 тисяч різних сполук. За сукупністю властивостей (каталітична активність, стійкість до отруєння, дешевизна) найбільшого застосування отримав каталізатор на основі металевого заліза з домішками оксидів алюмінію та калію. Процес ведуть при температурі 400-600 ° C та тисках 10-1000 атмосфер.

Слід зазначити, що при тисках вище 2000 атмосфер синтез аміаку із суміші водню та азоту йде з високою швидкістю та без каталізатора. Наприклад, при 850 °C та 4500 атмосфер вихід продукту становить 97 %.

• Існує 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:

CaC2+N2 → CaCN2+C.

Реакція екзотермічна, її тепловий ефект 293 кДж.

Щорічно з атмосфери Землі промисловим шляхом відбирається приблизно 1 106 т азоту.

• Взаємодія оксиду азоту з киснем:

2NO + O2 2NO2

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

АЗОТ У ПРИРОДІ

КРУГОВОРОТ АЗОТУ У ПРИРОДІ

Фіксація атмосферного азоту в природі відбувається за двома основними напрямками - абіогенним і біогенним. Перший шлях включає головним чином реакції азоту з киснем. Так як азот хімічно дуже інертний, для окислення потрібні великі кількості енергії (високі температури). Ці умови досягаються при розрядах блискавок, коли температура досягає 25000 ° C і більше. У цьому відбувається освіту різних оксидів азоту. Існує також можливість, що абіотична фіксація відбувається в результаті фотокаталітичних реакцій на поверхні напівпровідників або широкосмугових діелектриків (пісок пустель).

Azotobacterі Clostridium Rhizobium, ціанобактерії Anabaena, Nostoc

Однак основна частина молекулярного азоту (близько 1,4 108 т/рік) фіксується біотичним шляхом. Довгий час вважалося, що зв'язувати молекулярний азот можуть лише невелика кількість видів мікроорганізмів (хоч і широко розповсюджених на поверхні Землі): бактерії Azotobacterі Clostridium, бульбочкові бактерії бобових рослин Rhizobium, ціанобактерії Anabaena, Nostocта ін. Зараз відомо, що цією здатністю володіють багато інших організмів у воді та ґрунті, наприклад, актиноміцети в бульбах вільхи та інших дерев (всього 160 видів). Всі вони перетворюють молекулярний азот на сполуки амонію (NH4+). Цей процес вимагає значних витрат енергії (для фіксації 1 г атмосферного азоту бактерії в бульбах бобових витрачають близько 167,5 кДж, тобто окислюють приблизно 10 г глюкози). Таким чином, видно взаємну користь від симбіозу рослин і азотфіксуючих бактерій - перші надають другим «місце для проживання» і забезпечують отриманим в результаті фотосинтезу «паливом» - глюкозою, другі забезпечують необхідний рослинам азот у засвоюваній ними формі.

Азот, включений у тканини рослин і тварин, після їх загибелі піддається амоніфікації (розкладу містять складних сполук азот з виділенням аміаку та іонів амонію) і денітрифікації тобто виділенню атомарного азоту, а також його оксидів. Ці процеси цілком відбуваються завдяки діяльності мікроорганізмів в аеробних та анаеробних умовах.

У відсутність діяльності людини процеси зв'язування азоту та нітрифікації практично повністю врівноважені протилежними реакціями денітрифікації. Частина азоту надходить в атмосферу з мантії з виверженнями вулканів, частина міцно фіксується в ґрунтах та глинистих мінералах, крім того, постійно йде витік азоту з верхніх шарів атмосфери у міжпланетний простір.

БІОЛОГІЧНА РОЛЬ

Азот є елементом, необхідним існування тварин і рослин, він входить до складу білків (16-18 % за масою), амінокислот, нуклеїнових кислот, нуклеопротеїдів, хлорофілу, гемоглобіну та ін. У складі живих клітин за кількістю атомів азоту близько 2 %, за масовою часткою - близько 2,5% (четверте місце після водню, вуглецю та кисню). У зв'язку з цим значна кількість зв'язаного азоту міститься в живих організмах, «мертвій органіці» та дисперсній речовині морів та океанів. Ця кількість оцінюється приблизно в 1,9×10 11 т. В результаті процесів гниття і розкладання азотовмісної органіки, за умови сприятливих факторів навколишнього середовища, можуть утворитися природні поклади корисних копалин, які містять азот, наприклад, чилійська селітра (нітрат натрію з домішками інших) з'єднань), норвезька, індійська селітри.

ПОШИРЕНІСТЬ

Поза межами Землі азот виявлено в газових туманностях, сонячній атмосфері, на Урані, Нептуні, міжзоряному просторі та ін. Азот - четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню, гелію та кисню).

Азот у формі двоатомних молекул N2 становить більшу частину атмосфери, де його вміст становить 75,6 % (за масою) або 78,084 % (за обсягом), тобто близько 3,87×10 15 т.

Вміст азоту в земній корі, за даними різних авторів, становить (0,7-1,5)×10 15 т (причому в гумусі – близько 6×10 10 т), а в мантії Землі – 1,3×10 16 т. Таке співвідношення мас змушує припустити, що основним джерелом азоту служить верхня частина мантії, звідки він вступає до інших оболонок Землі з виверженнями вулканів.

Маса розчиненого в гідросфері азоту, враховуючи, що одночасно відбуваються процеси розчинення азоту атмосфери у воді та виділення його в атмосферу, становить близько 2×1013 т, крім того, приблизно 7×1011 т азоту містяться у гідросфері у вигляді сполук.

Токсикологія азоту та його сполук

Сам по собі атмосферний азот досить інертний, щоб безпосередньо впливати на організм людини і ссавців. Тим не менш, при підвищеному тиску він викликає наркоз, сп'яніння або ядуху (при нестачі кисню); при швидкому зниженні тиску азот викликає кесонну хворобу.

Багато сполук азоту дуже активні і нерідко токсичні.

ЗАСТОСУВАННЯ АЗОТУ

Слабокиплячий рідкий азот металевій склянці.

Рідкий азот застосовується як холодоагент і для кріотерапії.

Промислові застосування газоподібного азоту зумовлені його інертними властивостями. Газоподібний азот пожежо- та вибухобезпечний, перешкоджає окисленню, гниття. У нафтохімії азот застосовується для продування резервуарів та трубопроводів, перевірки роботи трубопроводів під тиском, збільшення вироблення родовищ. У гірничодобувній справі азот може використовуватися для створення в шахтах вибухобезпечного середовища, для розпирання пластів породи

У виробництві електроніки азот застосовується для продування областей, що не допускають наявності кисню, що окислює. Якщо в процесі, що традиційно проходить з використанням повітря, окислення або гниття є негативними факторами - азот може успішно замістити повітря.

Важливою областю застосування азоту є його використання для подальшого синтезу найрізноманітніших сполук, що містять азот, таких, як аміак, азотні добрива, вибухові речовини, барвники тощо. коксу з коксових батарей, а також для передавлення палива в ракетах з баків в насоси або двигуни.

У харчовій промисловості азот зареєстрований як харчова добавка E941, як газове середовище для пакування та зберігання, холодоагент, а рідкий азот застосовується при розливі олій та негазованих напоїв для створення надлишкового тиску та інертного середовища у м'якій тарі.

Літр рідкого азоту, випаровуючись і нагріваючись до 20 ° C, утворює приблизно 700 літрів газу. Тому рідкий азот зберігають у спеціальних судинах Дьюара з вакуумною ізоляцією відкритого типу або кріогенних ємностях під тиском. На цьому ж факті засновано принцип гасіння пожеж рідким азотом. Випаровуючись, азот витісняє кисень, необхідний для горіння, і пожежа припиняється. Оскільки азот, на відміну води, піни чи порошку, просто випаровується і вивітрюється, азотне пожежогасіння - найефективніший з погляду збереження цінностей механізм гасіння пожеж.

Азот - сьомий елемент у таблиці Менделєєва та перший елемент групи УА. Назва азотозначає "неживий" (грец. "А" - негативна приставка, "ЗОЕ" - життя). Така оцінка азоту може вважатися справедливою лише щодо простої речовини, але азот як елемент необхідний життя, оскільки разом із вуглецем, воднем і киснем він утворює білки та інші життєво важливі речовини. В людини міститься в середньому 1,8 кг азоту.

Азот - досить поширений елемент біосфери. Найбільше його перебуває у атмосфері як простої речовини Ы 2 . Загальна маса азоту в атмосфері становить 41018 кг. Жорстких мінералів, що містять азот, майже немає. Лише у виключно сухий

пустелі на півночі Чилі є поклади нітрату натрію, названого чилійська селітра.Значна кількість азоту міститься в біомасі рослин та тварин та в органічних залишках (кам'яне вугілля, торф). У звичайних умовах на поверхні землі більшість азоту з відмерлих рослин поступово перетворюється на газоподібний азот і перетворюється на атмосферу. Деяка частка наявних у ґрунті сполук азоту вимивається водою та потрапляє у водойми. Тому рослини часто опиняються в умовах нестачі азоту, доступного для біологічного засвоєння. Невичерпні запаси азоту 2 в навколишньому повітрі більшість рослин використовувати не можуть. Можна порівняти ставлення рослин до атмосферного азоту та кисню. Останній активно використовується рослинами та тваринами у процесах окислення. Ця різниця між азотом і киснем пов'язана з надзвичайною міцністю молекул Ы 2 . Азот важко бере участь у звичайних хімічних реакціях. Біохімічні реакції азоту можливі лише за участю ферменту нітрогенази, який є лише в окремих видів бактерій.

Промислове одержання сполук азоту було важкою проблемою ще на початку XX ст. У той самий час потреба у сполуках азоту величезна, оскільки вони необхідні виробництва як добрив, а й вибухових речовин. Німецький хімік Ф. Габер (Нобелівська премія з хімії 1918 р.) зробив найважливіший внесок у вирішення проблеми зв'язування атмосферного азоту, розробивши каталізатор для синтезу аміаку з азоту та водню. Цей винахід вплинув на подальший розвиток промисловості та сільського господарства. У 1913 р. було пущено перший завод із виробництва аміаку, а нині його річне виробництво перевищує 100 млн т.

За будовою атома азот – тривалентний елемент. У стійких сполук він утворює не менше трьох хімічних зв'язків. Азот не може підвищити свою валентність за рахунок переходу до збудженого стану. Для нього єдина можливість переходу до чотиривалентного стану - це втрата одного електрона:

У такому стані азот може перебувати тільки в з'єднаннях з електронегативними елементами, тобто. киснем та фтором. У цих сполуках азот має позитивні ступені окислення, а сполуках з усіма іншими елементами - негативні.

Атом азоту має валентну електронну пару на рівні 2.? і як донор (основа) часто утворює додатковий хімічний зв'язок за донорно-акцепторним механізмом. Прикладами відповідних сполук є солі амонію і комплексні сполуки іонів металів з лігандом МН 3 .

Приклад 20.1. Які ступені окислення у азоту в гідразині К 2 Н 4 , нітробензол С 6 Н 5 Ы0 2 і аміноетані С 2 Н 5 ЫН 2 ?

Рішення.У гідразині СОазоту -2. У цій молекулі є зв'язок між атомами азоту, що не впливає на ступінь окиснення. У нітробензол азот пов'язаний одночасно з більш електронегативним киснем і менш електронегативним вуглецем. До двох атомів кисню зміщено чотири електрони, а від вуглецю - один. Виходить СО+3. В аміноетані азот пов'язаний з менш електронегативними воднем та вуглецем. Ступінь окиснення -3.

У азоту відома тільки одна проста речовина N9, звана, згідно з хімічною номенклатурою, діазотом. Це газ, що починає переходити в рідину при -195,8°З звичайному тиску. Рідкий азот замерзає безбарвні кристали при -210°С. В індивідуальному стані азот зберігають та перевозять у балонах під високим тиском. Молекули К 2 мають на два електрони менше, ніж молекули кисню 0 2:

Два додаткові електрони кисню зменшують міцність зв'язку. Зв'язок між атомами азоту без цих електронів стає по-справжньому потрійним, і 2 виявляється найстійкішою і найменш реакційною з усіх молекул. Енергія зв'язку в молекулі 2 -946 кДж/моль.

Міцністю молекул 2 визначаються нс тільки властивості цієї речовини, а й поведінка сполук азоту. Вони, як правило, не дуже стійкі, розкладаються за порівняно слабкого нагрівання. Азот утворює також нестійкі сполуки, що є вибуховими речовинами. У всіх випадках розкладу сполук азоту сприяє утворенню стійких молекул Ы 2 .

Простий лабораторний спосіб отримання азоту полягає в розкладанні нітриту амонію при слабкому нагріванні солі як у вигляді твердої речовини, так і її розчину:

Для проведення реакції в розчині можна взяти солі, що часто використовуються, з тими ж іонами - хлорид амонію і нітрит натрію:

При згорянні органічних сполук азоту також утворюється проста речовина:

У промисловості азот одержують із повітря ректифікацією при низькій температурі. Використовується азот повітря після видалення кисню хімічними способами. В цьому випадку азот містить домішок благородних газів. Азот використовується у найбільшій кількості для синтезу аміаку. Інертність азоту в звичайних умовах дозволяє застосовувати його як газоподібне середовище при проведенні технологічних процесів та в наукових дослідженнях.

У азоту дуже мало реакцій, здатних йти за нормальної температури. Метал літій повітря реагує одночасно і з киснем, і з парами води, і з азотом. Поверхня літію чорніє, тому що на ній утворюється нітрид літію:

Інших реакцій азоту за нормальної температури був відомо до середини минулого століття. Справжньою сенсацією в хімії стало відкриття реакцій азоту у водному середовищі з обложеними гідроксидами двох металів, один з яких є відновником, а інший несе каталітичну функцію. Гідроксид ванадію(П), обложений з гідроксидом магнію, реагує наступним чином:

З'єднання азоту, що виходить, з воднем називається гідразин. За будовою молекули він аналогічний перекису водню:

Відома також речовина гідроксиламін КН 2 ОП, молекули якого поєднують фрагменти гідразину та перекису водню:

При високій температурі азот може реагувати з багатьма простими речовинами. З киснем реакція йде при нагріванні до 2000°С:

Реакція ендотермічна та оборотна, вихід оксиду азоту (П) збільшується при підвищенні температури. У невеликій кількості N0 утворюється в атмосфері при грозових розрядах та при роботі двигунів внутрішнього згоряння.

Найбільше практичне значення має реакція азоту з воднем, про яку вже йшлося в параграфах 67 і 70. Нагадаємо, що це екзотермічна реакція, і її рівновага зміщується вліво при підвищенні температури. Відповідно до рівняння реакції, з чотирьох молекул азоту та водню утворюються дві молекули аміаку. Отже, у разі підвищення тиску рівновага зміщується вправо. Вихід продукту, який визначається положенням рівноваги реакції, залежить як від температури, так і від тиску. Ця залежність показано на рис. 20.1. Візьмемо на малюнку якусь точку, наприклад, 450 ° С при тиску 600 атм. У умовах вихід аміаку становить 40%, що цілком прийнятно цього процесу.

Проте встановлюється рівновага вкрай повільно. Швидкість реакції можна збільшити підвищенням температури, але швидко падає вихід. Для подальшого підвищення тиску потрібно було б застосування більш дорогого обладнання. Тому економічно прийнятне поєднання виходу продукту та швидкості його освіти може бути

досягнуто лише при застосуванні каталізатора. Каталізатор зазвичай вдається створити внаслідок тривалого експериментального пошуку. У цьому процесі хорошим каталізатором виявилося металеве залізо, активоване оксидами калію та алюмінію. Тепер при промисловому одержанні аміаку застосовують тиск 300-500 атм (3 10 4 -5 -10 1 кПа) і температуру близько 300°С. У цьому вихід аміаку становить 10-20%. Однак суміш азоту та водню після відділення отриманого аміаку може знову прямувати в контактний апарат з каталізатором, і таким чином частка використання сировини підвищується.

Мал. 20.1.

Принципова схема заводської установки для синтезу аміаку показана на рис. 20.2.

Мал. 20.2.

1 - компресор; 2 - Колона синтезу; 3 - холодильник; 3 - сепаратор; 5 - збірка рідкого аміаку; в -циркуляційний насос

Очищена від домішок газова суміш, що складається з одного об'єму азоту та трьох об'ємів водню, стискається компресором 1 до 300 атм і надходить у колону синтезу 2, заповнену каталізатором, де йде реакція утворення аміаку. Перед запуском процесу колону з каталізатором нагрівають електричними нагрівачами до 500°С. Далі температура підтримується теплотою, що виділяється при реакції. Після проходження через колону гази, що містять до 20% аміаку, надходять у холодильник, де із суміші газів, що знаходиться під великим тиском, конденсується рідкий аміак. Рідина відокремлюється від газової суміші у сепараторі. 4. Звідси аміак перекачується до збірника низького тиску 5 і далі надходить складу. Неірореаговані гази перекачуються насосом вдля змішування зі свіжою азотоводневою сумішшю. Суміш продовжує безперервно надходити в колону 2 де постійно йде синтез аміаку.

У хімії вже тривалий час вивчається можливість отримання сполук азоту за нормальної температури і тиску, оскільки застосування пристроїв високого тиску дорого і небезпечно: вони можуть вибухати. Надія на успіх підтримується тим, що відомі мікроорганізми. нітробактерії, - що мають фермент нітрогеназу, за участю якого азот відновлюється у бактеріальній клітині, перетворюючись на необхідні органічні сполуки. По штучно відтворити роботу цих надзвичайно складних ферментів або схожих на них речовин поки що не вдається. Відновлення азоту до гідразину реакції з гідроксидами металів також не вдається здійснити у вигляді безперервного процесу. Тому синтез аміаку, суттєвим недоліком якого є необхідність застосування високого тиску, є поки що найкращим джерелом отримання сполук азоту.

Азот реагує з вуглецем при горінні вольтової дуги з утворенням газоподібної речовини диціана:

До промислового освоєння синтезу аміаку мала практичне значення реакція азоту з карбідом кальцію, продуктом якої є ціанамід кальцію Са = Ы-С = Ы (СаС 2):

Для здійснення реакції азот пропускають через шар карбіду кальцію, сильно нагрітий в одному місці. Тут виникає реакція, що супроводжується виділенням теплоти. Маса навколишнього речовини нагрівається, у ньому також відбувається процес поглинання азоту. У результаті реакцію вступає весь поміщений в апарат карбід кальцію.

Отриманий таким чином ціанамід кальцію гідролізують перегрітою водяною парою:

Цей спосіб отримання аміаку нині витіснений синтезом його з водню та азоту.

При високій температурі азот реагує з багатьма металами та сплавами, утворюючи нітриди металів. Іноді утворення нітриду в поверхневому шарі надає сплаву додаткової твердості. У деяких випадках метал доводиться ізолювати від дії азоту. Наприклад, листи титану зварюють в атмосфері аргону, щоб уникнути утворення нітриду титану.

Азот

Азот- Елемент головної підгрупи п'ятої групи другого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 7. Позначається символом N (лат. Nitrogenium). Проста речовина азот - Досить інертний за нормальних умов двоатомний газ без кольору, смаку і запаху (формула N2), з якого на три чверті складається земна атмосфера.

Його «відкривали» кілька разів та різні люди. Його називали по-різному, приписуючи чи не містичні властивості — і «флогістоване повітря», і «мефітичне повітря», і «атмосферний мофетт», та й просто «задушлива речовина». Досі має кілька назв: англійський Nitrogen, французький Azote, німецький Stickstoff, російський «азот»…

Історія «зіпсованого повітря»

Азот(від грецького слова azoos - неживий, латиною Nitrogenium) - четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню , гелію і кисню ). Сполуки азоту - селітра, азотна кислота, аміак - були відомі задовго до отримання азоту у вільному стані.

У 1777 році Генрі Кавендіш багаторазово пропускав повітря над розпеченим вугіллям, а потім обробляв його лугом. В результаті виходив залишок, який Кавендіш назвав задушливим (або мефітичним) повітрям. З позицій сучасної хімії ясно, що у реакції з розпеченим вугіллям кисень повітря зв'язувався у вуглекислий газ, який потім реагував із лугом. При цьому залишок газу був переважно азотом. Таким чином, Кавендіш виділив азот, але не зміг зрозуміти, що це нова проста речовина (хімічний елемент).

У тому ж році Кавендіш повідомив про цей досвід Джозефа Прістлі. Прістлі в цей час проводив серію експериментів, в яких також зв'язував кисень повітря і видаляв отриманий вуглекислий газ, тобто також отримував азот, однак, будучи прихильником теорії флогістону, що панує в ті часи, абсолютно неправильно витлумачив отримані результати (на його думку, процес був протилежним — не кисень видалявся з газової суміші, а навпаки, в результаті випалу повітря насичувалося флогістоном, повітря, що залишилося (азот), він і назвав насиченим флогістоном, тобто флогістованим).

Очевидно, що і Прістлі, хоч і зміг виділити азот, не зумів зрозуміти суті свого відкриття, тому і не вважається першовідкривачем азоту. Одночасно подібні експерименти з тим самим результатом проводив і Карл Шееле.

Ще до того часу, в 1772 р., Даніель Резерфорд, спалюючи фосфор та інші речовини в скляному дзвоні, побачив, що газ, названий ним «задушливим повітрям», що залишається після згоряння, не підтримує дихання і горіння. Лише 1787 р. Антуан Лавуазьє встановив, що «життєвий» і «задушливий» гази, що входять до складу повітря, це прості речовини, і запропонував назву «азот».

Раніше, 1784 р. Г. Кавендіш показав, що азот входить до складу селітри; звідси і походить латинська назва азоту (від пізньолатинського nitrum - селітра та грецького genna - народжую, виробляю). На початку ХІХ ст. були з'ясовані хімічна інертність азоту у вільному стані та виняткова роль його у сполуках з іншими елементами як зв'язаний азот.

«Не підтримує життя» життєво необхідний

Хоча назва « азот » означає «який не підтримує життя», насправді це - необхідний для життєдіяльності елемент. У білку тварин та людини міститься 16-17% азоту. В організмах м'ясоїдних тварин білок утворюється за рахунок споживаних білкових речовин, що є в організмах травоїдних тварин та в рослинах. Рослини синтезують білок, засвоюючи азотисті речовини, що містяться в грунті, головним чином неорганічні. Значні кількості азоту надходять у ґрунт завдяки азотфіксуючим мікроорганізмам, здатним переводити вільний азот повітря в сполуки азоту. В результаті вилучення з ґрунту рослинами величезної кількості зв'язаного азоту (особливо при інтенсивному землеробстві) ґрунти виявляються збідненими.

Дефіцит азоту характерний для землеробства багатьох країн. Спостерігається дефіцит азоту та у тваринництві («білкове голодування»). На ґрунтах, бідних на доступний азот, рослини погано розвиваються. У минулому столітті досить багате джерело зв'язаного азоту було виявлено у природі. Це – чилійська селітра, натрієва сіль азотної кислоти. Довгий час селітри були головним постачальником азоту для промисловості. Її родовище в Південній Америці унікальне, практично воно єдине у світі. І не дивно, що у 1879 році за володіння багатою селітрою прикордонною провінцією Тарапака спалахнула війна між Перу, Болівією та Чилі. Переможцем виявилася Чилі. Однак задовольнити світову потребу в азотних добривах чилійське родовище, звісно, ​​не могло.

«Азотне голодування» планети

В атмосфері Землі міститься майже 80% азоту, у земній корі – всього 0,04%. Проблема «як зв'язати азот» стара, вона ровесник агрохімії. Можливість зв'язування азоту повітря киснем в електричному розряді першим побачив англієць Генрі Кавендіш. Це було ще у XVIII столітті. Але здійснити процес керованого синтезу оксидів азоту вдалося лише 1904 року. У 1913 році німці Фріц Габер та Карл Бош запропонували аміачний метод зв'язування азоту. Зараз, користуючись цим принципом, сотні заводів усіх континентів виробляють із повітря понад 20 мільйонів тонн зв'язаного азоту на рік. Три чверті йде на виробництво азотних добрив. Проте дефіцит азоту на посівних площах земної кулі становить понад 80 мільйонів тонн на рік. Азоту Землі явно не вистачає. Основна частина вільного азоту, що видобувається, використовується для промислового виробництва аміаку, який потім у значних кількостях переробляється на азотну кислоту, добрива, вибухові речовини і т. д.

Застосування азоту

Вільний азот застосовують у багатьох галузях промисловості: як інертне середовище при різноманітних хімічних та металургійних процесах, для заповнення вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні горючих рідин тощо.

Рідкий азотзастосовується як холодоагент і для кріотерапії. Промислові застосування газоподібного азоту зумовлені його інертними властивостями. Газоподібний азот пожежо- та вибухобезпечний, перешкоджає окисленню, гниття.

У нафтохімії азот застосовується для продування резервуарів і трубопроводів, перевірки роботи трубопроводів під тиском, збільшення вироблення родовищ. У гірничодобувній справі азот може використовуватися для створення в шахтах вибухобезпечного середовища для розпирання пластів породи.

У виробництві електроніки азот застосовується для продування областей, що не допускають наявності кисню, що окислює. Якщо в процесі, що традиційно проходить з використанням повітря, окислення або гниття є негативними факторами. азот може успішно замістити повітря.

Важливою сферою застосування азоту є його використання для подальшого синтезунайрізноманітніших сполук, що містять азот , таких, як аміак, азотні добрива, вибухові речовини, барвники і т.п. азоту використовуються в коксовому виробництві («сухе гасіння коксу») при вивантаженні коксу з коксових батарей, а також для «передавлювання» палива в ракетах з баків насоси або двигуни.

Помилки: азот - не Дід Мороз

У харчової промисловості азот зареєстрований як харчова добавка E941, як газове середовище для пакування та зберігання, холодоагент. Рідкий азот Нерідко демонструється в кінофільмах як речовина, здатна миттєво заморозити досить великі об'єкти. Це поширена помилка. Навіть для заморожування квітки потрібен досить тривалий час, що пов'язано частково з дуже низькою теплоємністю азоту .

З цієї ж причини дуже важко охолоджувати, скажімо, замки до -180 ° C і розколювати їх одним ударом. Літр рідкого азоту , випаровуючись і нагріваючись до 20 ° C, утворює приблизно 700 літрів газу. З цієї причини не варто зберігати азот у закритих судинах, які не пристосовані для великих тисків. На цьому ж факті засновано принцип гасіння пожеж рідким. азотом . Випаровуючись, азот витісняє повітря, необхідне горіння, і пожежа припиняється.

Так як азот , На відміну від води, піни або порошку, просто випаровується і вивітрюється, азотне пожежогасіння - найефективніший з точки зору збереження цінностей механізм гасіння пожеж. Заморожування рідким азотом живих істот з можливістю подальшої їхньої розморозки проблематична. Проблема полягає у неможливості заморозити (і розморозити) істота досить швидко, щоб неоднорідність заморозки не позначилася на її життєвих функціях. Станіслав Лем, фантазуючи на цю тему у книзі «Фіаско», вигадав екстрену систему заморозки азотом , в якій шланг з азотом, вибиваючи зуби, встромлявся в рот астронавта і всередину його подавався рясний потік азоту .

Як було зазначено вище, азот рідкий та газоподібний отримують з атмосферного повітря способом глибокого охолодження.

Показники якості азоту газоподібного ГОСТ 9293-74