Азот алмасу

Кіріспе

 

Өсімдіктердің тіршілік әрекетінде микроэлементтер өте  маңызды роль атқарады. 1922 жылы академик В. И. Вернадский организмдердің химиялық құрамы жер қыртысынын химиялық құрамымен  тығыз байланысты екендігін көрсетті. Жер қыртысындағы элементтердің  барлығы дерлік өсімдіктерде ұшырасады. Тұздарды әр түрлі қоспалардан тазарту методтарының жетілдірілуіне қарай өсімдіктерге шын мәнінде қажетті болып саналатын микроэлементтердің тізімі барған сайын артып келеді. Тіпті сулы ортада өсірілетін өсімдіктер үшін арнаулы камерада ауаны тазартуға тура келді. Алайда қайсыбір микроэлементтің қажеттігі жөніндегі мәселені элементті қоректік қоспадан шығарып тастау жолымен ғана емес, сондай-ақ оның зат алмасуына қатысуын зерттеу жолымен де шешуге тура келеді. Қазіргі кезде темір, мыс, марганец, бор, мырыш, кобальт және ванадий өсімдіктерге аса қажетті элементтер деп саналады. Өсімдіктер үшін микроэлементтердің өте зор маңызы бар, өйткені олар өсімдіктер денесінде әр түрлі органикалық заттармен қосылады, осының нәтижесінде олардың физиологиялық активтілігі әлденеше есе артады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Азот

 

1.1 Азоттың периодтық жүйедегі орны және қасиеттері

 

Азот II периодта, V топтың Heгізгі топшасында орналасқан. Азоттан басқа ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb жене висмут Bi элементтері құрайды. Бұл элементтерді ең сыртқы энергиялық деңгейшесінде бес электрон бар. Мысалы, азоттьң атомында электрондардың орналасуы: N₇

Азот атомы жетпей тұрған үш электронды қосып  алып, -3 тотығу дережесін керсетеді. Ен жоғары тотығу  дережесі +5.

Бос күйінде азот екі атомнан тұратын N₂ жай зат түзеді. Оның молекуласының құрылымы:

:N :: N : немесе N = N

Азоттың физикальқ касиеттері. Таза азот — туссіз, иіссіз газ. Калыпты жагдайда азот ауадан сел жеңіл, 1 л N₂ газдың массасы 1,25 г. Азот -195°С-та кайнайды, -210°С-та катады.

Азоттың химияльң кдсиеттері. Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияға түсу кабілеті төмен, химиялық енжар.

1. Бөлме температурасында азот тек металл литиймен гана тікелей әрекеттеседі

N₂+ 6Li = 2Lі ₃N  литий нитриді

2. қыздырганда баска металдармен де осылайша әрекеттесеі:

N₂+3Ca = Ca₃N₂  кальций нитриді

3. Жоғары температура  мен кысымда, өршіткi (катализатор)  қатысында азот сутекпен тікелей  әрекеттеседі аммиак тузеді:

N₂+3Н ₂=2NН ₃+92кДж

4. Азот оттекпен электр ұшкыны кезінде, 3000°С температурада әрекеттеседі:

N₂ + О₂ = 2NO - Q

Табиғатта бұл реакция найзағай жаркылдағанда жүреді.

Қолданылуы. Азот негізінен аммиак алуға, одан epiп азот қышқылы және азот тыңайтқыштарын алу үшін колданылады. Азотты салғырт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады. Сұйық азот салкындатқыш жүйелер саласында кеңінен колданылады.

Азот молекуласы берік косылыс. Ерекше жағдайда металдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жузеге асыратын белоктың кұрамына кіреді.

Аммиак алынуы. Лабораторияда катты аммоний  хлориі1 NH₄C1 мен сөндірілген әктi Са(ОН)₂ араластырып, кыздырып аммиак алады.

Реакция теңдеуі:

2NH₄C1 + Са(ОН)₂ = 2NH₃+ СаС1₂+ 2Н₂О

өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп  алады

Физикалық касиеттері. Аммиак — түссіз, өткір иісті ауадан екі еседей жеңіл, тұншыктырғыш газ. Балқу температурасы -77,8°С. Кайнау температурасы -33,4°С. 20°С-та және 0,85 MПА қысымда сұйылады.

Аммиак суда өте ерімтал: 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді (14-сурет). Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын (NH₃-H₂) тузеді. Аммиактың судағы epітіндісі аммиак суы немесе мүсәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады.

Химиялық касиеттері.

1. Аммиактьң сумен әрекеттесуі.

Аммиак суда ерігенде темендеп тепе-тендікке асады:

NH₃ + Н₂О = NH₃ •nH ₂ O= nh₄ + OH;

аммиак гидраты                  аммоний гидроксиді

Аммиактың судағы ерітшдісі әлсіз  негіздік касиет керсетеді. Ceбeбi соңғы тепе-теңдік сол жакка карай көбірек ығысатындықтан судағы ерітіндіде гидроксид ионы ОН аз болады. Өздеріне белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің  айырмашылығы - мұнда оң зарядты ион NH₄ болды.

2. Аммиактың оттекте жануы.Егер аммиак пен оттек ағынын тұтандырса аммиак оңай жанады. a) Өршіткі катыспаса бос күйдегі азот бөлінеді:

4NH₃+ЗО₂ = 2N₂+6Н₂О

 е) Катализатор тотығуынан (өршіткі— Pt) азот (II) оксиді алынады.                                                                                                                                                                                                                        

4NH₃+ 5О₂ = 4NO + 6Н₂О

3. Аммиактың кышкылдармен әрекеттесуі. Екі шыны таякшаны алып, бipiншісін - концентрлі аммиак суына, екіншісін - концентрлі тұз кышкылына батырып, екі таякшаны бip-бipтe жакындатса, ак түтін пайда болады. Ол - аммоний хлоридінің өте ұсак кристалдары. Реакция теңдеуі:

NH₃ + НСl = NH₄Cl

                         аммоний хлориді

Аммиак басқа да күшті кышкылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді.

Колданылуы. Аммиактан  минералдык тыңайтқыштар, дәрі-дәрмекпен, қопарылғыш заттар, азот кышкылы және нитраттар өндіріледі, аммоний тұздары алынады. Аммиак төменгі кысымда (0,7—0,8 мПа) оңай сұйылады, ол буланғанда көп жылу сіңіретін касиетіне сәйкес тоңазыткыш кондырғыларда реагент колданылады.

Лабораторияда аммоний  тұздарын сумен косып кыздырып, аммиак алады. Ал өнеркәсіпте сутек пен азотты косып, тікелей синтездеп алады. Ол өткір иісті, тұншықтырғыш газ. Аммиак суда жаксы epiп гидраттар түзеді, одан аздаган мөлшерде аммоний гидроксиді бөлінеді. Аммиак қышқылдармен реакцияға түсіп, аммоний тұздарын түзеді. Одан тыңайткыштар - нитраттар, азот қышқылы, қопарылғыш заттар алынады[1].

 

1.2 Атмосфераның құрлысы мен газдық құрамы

Атмосфера деген атау гректің екі сөзінен: atmos –ауа және phaira-шар,алынған. Көбіне өзіміздің тіршілігімізде қолданытынауаны біз атмосфера  деп атаи береміз Бірақ-та, бұл  ұғым дұрыс емес, себебі   ауа   атмосфераньң  негізгі бөлігінің бірі ғана.атмосфера әр түрлі газ, су буы және ауа тозаңы бөлшектерінің қоспаларынан тұратын Жердің газ тәрізді қабыкшасы. Ауа осы газды қабаттың жреге жақын орналасқан бөлігінде шоғырланады және бұл ең тығызды  қабат болып саналады. Жоғары биіктікке көтерілген сайын  атмосфералық қысым төмендеп отырады:

Биіктік (км)	0	1	2	3	4	5	20	50	100
Қысым  (мм)	760	671	593	524	463	405	41,0	0,40	0,007

 

0С  кезіндегі биіктігі 760 мм сынап бағынасына тең ауа қысымы  өлшем бірлігі болып саналады.Интернационалдық жүйе бойынша км – 101 , 325 кПа-ға  тең.Атмосфераның  жалпы массасы 5,51.10/15 тоннаға  (500 тирллион т) жуық, оның ішінде оттекке еклетіні 105 триллион тонна, жыл сайын жұмсалатын оттектің мөлшері 0,01%. Планетедағы оттекті тірі заттектер 5200-5800 жылда тоық жаңартады. Ал оның барлық массасы тірі организмдер арқылы  шамамен 2000 жылда өтеді. Атмосфералық көмір қышқылының тірі организмдер арқылы өтуі 300-395 жыл аралығында. Атмосфераның құрылысы мен құрамы. Атмосфера жер бетінен жоғары қарай шамамен 3000 км-ге дейін созылады. Жоғарылаған сайын атмосфера-ның химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері өзгереді. Температураның өзгеруіне байланысты атмосфера бірнеше қабаттарға (сфераларға) бөлінеді. Жер бетіне ең жақын орналасқан қабатты тропосфера деп атайды. Бұл қабат жер белдеулерінен 7-10 км-ден (полярлық бөліктерде) 16-18км (экватор үстінде ) биіктікке дейін созылады. Бұл қабатта ауаның 80%-ке дейін жинақталады. Тропосферадағы ауа әр түрлі бағытта  әр түрлі жылдамдықпен үнемі тәртіпсіз қозғалып, өзгерып отырады. Қозғалыс нәтижесінде құрғақ ауа ылғалды  ауамен, жылы ауа салқын ауамен алмасып тұрады. Негізгі бұлттардың түзелетін  жері жылы қабат. Циклондар мен антициклондар осында өрбіп, өшіп отырады. Осыған қарай жер бетіндегі ауа райы тропосфераға қатынасты.

Атмосферадағы бөлшектср  өздері таралған кеңістікте толассыз козғалыста болғандықтан, көлемі мен  пішінін сақтамайды. Сондыктан ауаның белгілі бір жерде қысымы артса, қысымы аз жаққа ауысып отырады. Ауаның осындай козғалысынан жел пайда болады. Жер бетінен әр шақырымға көтерілген сайын ауаның температурасы 6,5 "С төмендеп  отырады да, ал 18-20 км биіктікте төмендеу тоқтатылып, температура тұрақталады, шамамен — 56 "С болады. Атмосфераның бұл бөлігін тропопауза дсп атайды.

Жер бетінен 20-50 км биіктікте орналасқан келесі кабат –стратосфе-ра. Ауаның қалған бөлігі осы кабатта болады, жел екпіні төменгі кабаттармен салыстырғанда мұнда оте баяу келеді. 25 км биіктіктен кейін бұұл кабаттың жоғары бөлігінде әр шақырымға көтерілген сайын температура орта есеппен 6 "С-ге жоғарылап отырады. 46-54 км биіктікте орналаскан аралық стратопауза кабаты, онда температура 0 "С шамасында.

Атмосфераның 55-80 км биіктігінде  орналасқан кабат - мезосфера. Бұл қабатта  әр шақырымға жоғары көтерілген сайын  температура 2-3 "С-ге төмендеп отырады. Келесі мезопауза деген қабатта түрақталған температура мөлшері 75 - 90"Сшамасында.

Жоғарыда қаралған кабаттардың  үстіндегі атмосфера қабатында  газ молекулаларының иондарға ыдырау қабілеті өте жоғары болғандықтан, оған ионосфера деген атау қолданылады. Бұл қабаттың калыңдығы бірнеше мыңдаған км-ге дейін созылады. Атмосфера қабатының нақты шекарасы аныкталмаған. Жер серікіері мен ракеталар арқылы алынған деректер бойынша атмосфера 10-20 мың км биіктікке дейін жайылған. Атмосфераның ең үстіндегі қабатын экзосфера деп атайды. Атмосфералық газдардың экзосферадан әлем кеңістігіне шашырай бастауына байланысты, сы қабатты планета аралық кеңістік деп те есептейді. Атмосфераның химиялык құрамы 90 км биіктікке дейін тұрақты. Күннің ультракүлгін сәулелерінің әсерінен 90' км-дейін  жоғары жатқан атмосфера кабаттарында бұл тұрақтылық бүзылады, осыған орай оның химиялық күрамы да түрақсызданады. Жер бетіне ең жақын орналасқан атмосфералық ауаның қүрамы  күрделі. 400-600 км  биіктікке  дейінгі  атмосфераньң құрамы  1-ші кестеде келтірілген көрсеткіштермен сипатталады.

Космонавтар (Сагдаев, Зайцев 1975ж) жүргізілген зерттеулер нәтижелеріне сүйенсек, 250-300 км биіктікте атмосфераның негізгі компоненті атомарлық оттек, 500-600 км-гден  жоғары биіктікте атмосфераның негізгі құрамы – гелий мен сутек,  атмосфераның  ең  сыртқы жоғарғы қабатын (1600 км жоғары) құрушы  компонент автомарлы сутек.

Ауаны көп  компоненттен түратын газды ерітінді деп айтуға болады. Оның  құрамдық бөлімдерін негізгі үш топқа бөлуте  болады:тұрақты өзгеріп тұратын және   қосалқы. Біріншіге оттек (21,0 %) , азот (78,1% ) және инертті газдар (шамамен 1%) жатады.ауа сынамасының қай жерден алсақ-та соы газдардың атмосферадағы көлемі тұрақты болып келеді. Жалпы молекулалык. массасы (28,98). Екінші топқа көмір  қышкыл газы (0,02 - 0,04%) мен су буы (4% –ке дейін) жатады. Ал қосалқы компоненттердің табиғаты және мөлшері сынама алынған жер бетінен көтерілген( жану процесстерінде және вулкандар атылғанда  түзілген заттар, топырақ бөлшектері, т.б.), космостан түсетін қатты бөлшектер, сондай-ақ, әртүрлі өсімдіктер, жәндіктер мен микроорганзмдер жатады.

Атмосфераны сарқылмайтын азот қоры деп айтуға болады. Азот айырбасқа  жатпайтын биогенді элемент, себебі ол белоктар мен нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді. Бірақ-та тірі организмдер атмосферадағы азотты өзінің тіршілігіне бос күиінде емес, тек әртүрлі қозғалыс түрінде ғана пайдалана алады. Экожүйе атмосфералық азотты көбінесе найзағай кезінде элекрт өрісінің әсерінен түзілетін оксид түрінде ғана қабылдайды. Сулы ортада немесе топырақта болатын кейбір бактериялар түрі мен көкшіл-жасыл балдырлар атмосфераның азотын өз бойына сіңіру арқылы  жинақтап биогеохимиялвқ циклдарға қажетті түрге айландырып отырады. Осымен қатар өсімдіктерге қажетті азот қосылыстары топырақтағы оргнаикалық қалдықтардың ыдырауынан да пайда болады. Табиғатты азот алмасу процесі көміртек алмасу процесімен тығыз байланысты. Адамның шаруашылық іс- әрекетінің салдарынан көшктхана эффектісі, озон қабатының бұзылуы, қышқыл жаңбыр, тұмша сияқты қолайсыз құбылыстар тудыратын метан, азот оксидтері, т.б. газдардыңмөлшері өсуде. Атмосфера мен жер бетінің арасында жылу, ылғал және химиялық элементтер тұрақты алмасып отырады. Атмосфера арқылы жердің ғарышпен заттектер айналымы іске асады. Атмосфера мен жер беті арасында жылу мен ылғалдың алмасуы тұрақты болады. Оттектен, көмірқышқыл газынан, азоттан басқа ластушы компоненттерін атмосферда көп мөлшерде ьолуы биогеохимиялық циклдардың бұзылуына әкеп соғады. Атмосфера ластанған жағдацда жаңбыр суына онда еріген азот және күкірт оксидтері, тұздар қосылып ерітінді түзеді де « қышқыл жаңбыр» немесе « тұзды жаңбыр» жауады, тұмща да орын алады. Өнеркәсіпте және көлікте отын жанған кезде түзілетін азот оксидтері (N₂O, NO, NO₂) атмосфераны ластайтын қауіпті көздердің бірі[2].

Күн сәулесінің  әсерінен олар күрделі химиялық реакцияға қатысып, нәтежиесінде уытты фотооксидантты (озон, азот қышқылы) түзілуіне үлес косады. Атмосферада азот оксидтерінің фотооксиданттардың концентрациасы жоғары болған кезде адам улануы мүмкін. Соның салдарынан өкпесі ісінеді, сілемейлі қабығында жара пайда болады, басы ауырады, ұйқсы қашады. Құрамында азоты бар  зиянды шығындылардың мөлшерін іштен қанатын қозғалтқыштар шығаратын газды жағу үшін каклизатор қолданып, ал өнеркәсіпкәсіпорындардың түтін шығаратын құбырларында азоатсыздандыратын қондырғыларды орнату арқылы азайтуға болады. Ауадағы зиянды заттектердің мөлшері олардың турбулентті ағыспен шашырауына, жауын-шашынға немесе гравитациялык күш арқылы төмен түсуіне байланысты. Атмосфераның ластануы мен негізгі биогенді элементтер айналымы арасында анық байланыс бар. Атмосфераны ластайтьн заттектерді топтастыру қоршаған ортаға енген немесе шектен тыс мөлшерде пайда  болған және ортаны ластайтын кез-келген физикалық агенттерді, химиялық  затгектерді  және   биологиялык  микроорганизмдерді ластағыштар  деп атайды. Ластағыш заттектердің коршаған ортаға әсері физикалық, химиялық қасиеттеріне, олардың ыдырауы арқылы пайда болған  өнімдердің қасиеттеріне және қоршаған ортаға тасталған әр тү рлі өндіріс     шығарындыларының мөлшеріне байланысты. Ластағыштардың  атмосферада таралуын анықтайтын ең негізгі параметрге  олардың атмосферада болатын уақыты жатады.