Основи хімії: властивості, застосування і отримання азоту

Азот є одним з найпоширеніших на Землі елементів - в атмосфері його вміст перевищує 78%. Існування такої великої кількості азоту у вільному стані говорить про його інертності й важкому взаємодії з іншими елементами в звичайних умовах.

У зв'язаному стані цю речовину можна знайти в органічної та неорганічної матерії. Пов'язаний з вуглецем і киснем, азот знаходиться в білках тварин і рослин.

Саме по собі назву «азот» придумав Лавуазьє, який в ході численних дослідів встановив наявність в атмосфері якогось інертного речовини. Вчений вважав цю субстанцію млявої - по-грецьки «azote».

Азотний цикл

Незважаючи на інертність азоту, в природі відбуваються постійні процеси його фіксації або зв'язування. Так, наприклад, в коренях бобових рослин накопичуються особливі бактерії, які фіксують азот, переробляючи його в нітрати.

В атмосфері цей газ окислюється під час розряду блискавок. Потім оксиди азоту розчиняються в опадах, утворюючи кислоту азотну і азотисту. Зі снігом, дощем, туманом азот потрапляє у грунт, де відбувається перетворення його в нітрити або нітрати. Потім різні рослини використовують їх для будівництва білка. Тварини харчуються рослинами, і рослинний білок переробляється в тваринний. При розкладанні рослин і тварин після смерті всі азотні сполуки в їх організмах перетворюються в аміак. Бактерії руйнують його до найпростіших елементів, виділяючи при цьому знову чистий азот і водень. Так відбувається азотний цикл або круговорот азоту в природі.

Хімічні властивості азоту

Його основна властивість в нормальних умовах - це інертність, тобто мінімальна хімічна активність. Атом азоту може утворювати зв'язок з іншим атомом азоту, що досить незвично для хімічних елементів (виняток становлять лише кремній і вуглець).

При нагріванні цей елемент реагує з більшістю металів. При цьому утворюються іонні, ковалентні або проміжні нітриди з негативно зарядженим іоном азоту.

В реакції з воднем азот утворює досить стійкі з'єднання - азотоводороди, які віддалено нагадують вуглеводні. До подібних речовин відносяться аміак, гідразин і азотистоводородная кислота.

Отримання і застосування азоту

З'єднання цієї речовини, відіграють важливу роль у промисловості та сільському господарстві. Спосіб отримання азоту у вигляді хімічного елемента залежить від необхідного ступеня його чистоти. Найбільше азоту необхідно для виробництва аміаку, але при цьому допускається незначний вміст у ньому благородних газів.

Отримання азоту з атмосфери

Це один із самих економічних способів, в ході якого очищене повітря послідовно зріджують шляхом охолодження і розширення. Отриманий рідкий повітря переганяють через фракції, повільно піднімаючи при цьому температуру. При цьому процесі спочатку виділяються благородні гази, а потім азот. Залишається тільки рідкий кисень.

Подібне отримання азоту дозволяє провести багато мільйонів тонн цієї речовини щороку. Використовують азот в основному для подальшого виробництва аміаку, який, у свою чергу, виступає в ролі сировини для отримання промислових і сільськогосподарських азотосодержащих з'єднань.

Чисту азотну атмосферу також можуть використовувати, коли необхідно повна відсутність кисню.

Отримання азоту в лабораторії

У невеликих кількостях цей газ отримують, окислюючи іони амонію або аміак. Зокрема, іон амонію можна окислити нітрит-іоном.

Отримання азоту в процесі розкладання

При нагріванні розкладаються азиди, аміак розкладається оксидом міді, нітрити розкладаються від взаємодії з сечовиною або сульфаминовой кислотою - в результаті всіх цих реакцій утворюється азот.