Азот

Азот.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ 

• 1772г.  К.Шееле и Г.Кавендиш получили азот
• Д.Резерфорд описал получение и свойства
• 1787г. Лавуазье предложил название азот – «безжизненный» (а – нет, зоэ – жизнь)
• Многочисленные названия: нечистый гас, удушливый гас, септон, испорченный воздух, огорюченный воздух, селитрород, гнилотвор, смертельный гас, нитроген и др.

НАХОЖДЕНИЕ  В ПРИРОДЕ:  
1)в свободном состоянии в атмосфере (78%), 
2)в связанном состоянии (смотри таблицу)   

СТРОЕНИЕ  И СВОЙСТВА АТОМА 

           ₊₇ N 2е , 5е          1S² 2S² 2P³ 

2S 

2p 

       Степень окисления азота: -1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5.

       Структурная формула: N  N,  электронная формула:  N  N  ,  поэтому молекула азота очень прочна. Энергия связи 940 кДж/моль. Распад молекулы азота на атомы начинается лишь при очень высоких температурах (выше 3000⁰ С). Из-за прочности химической связи молекулярный азот в обычных условиях весьма инертен и на земле встречается в виде простого вещества. Молекула азота в твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку. В атмосфере азота 78% по объему. 

Строение  молекулы. 

N 

N 

Ковалентная неполярная связь. В молекуле азота образуется одна    - связь и две   - связи. 

ФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА. 

       Азот  — газ без цвета, запаха и вкуса, легче воздуха, малорастворим в воде : при 20⁰ С в одном литре воды растворяется 15,4 мл азота, t_кип.N₂ = - 195,8⁰ C

        ( t_кип.O₂ = -183 ⁰C), t_плав.N₂ = - 210,5⁰ C.

       Азот  находится в земле в связанном  виде :

       NaNO₃ — натриевая или чилийская селитра,

       KNO₃ —   калийная или индийская селитра,

       Ca(NO₃)₂ — норвежская селитра или кальциевая селитра.

       Азот  входит в состав белка, ферментов (строительный материал клеток и участие в обмене веществ), нуклеиновых кислот (передача наследственной информации), играет важную роль в энергетике клетки (входит в  состав АТФ). При повышенном давлении (глубина больше 60м) наблюдается  явление “азотного наркоза”, сходное  с алкогольным опьянением, связанное  с увеличением концентрации азота  в крови и тканях организма. При  резком повышении давления наступает  кессонная болезнь.

       1. При высокой температуре  азот соединяется  с металлами, образуя  нитриды — твердые,  тугоплавкие вещества. 

       3Ca + N₂ = Ca₃N₂               2 Al + N₂ = 2 AlN

                                            ^{нитрид кальция                                     нитрид алюминия}

       3Mg + N₂ = Mg₃N₂  — нитрид магния образуется при горении магния на воздухе наряду с оксидом.

                                      

       6 Na + N₂ = 2 Na₃N   

                                           _{нитрид натрия.}

       При комнатной температуре азот непосредственно  соединяется с литием :

                               6 Li + N₂ = 2 Li₃N  _{нитрид лития.} 
 

Химические  свойства

2. Реагирует с неметаллами: 

     а) при температуре электрической  дуги азот соединяется с кислородом:

                                                       _{3000 — 4000 C                +2} 
 

                                N₂ + O₂                                       2 NO - Q 

б) с водородом  азот соединяется в присутствии  катализатора при высоких давлении и температуре:

                               _{400 - 550 C, 10 - 100 МПа         -3  +1}  
 

                         N₂ + 3 H₂                                     2 NH₃ + Q

                                                                      ^{Fe, K}₂^{O , Al}₂^O₃

       в) при температуре реагирует с  бором (B) , образуя нитрид бора, который  по твердости не уступает алмазу, применяется  для изготовления полупроводников, электроизоляторов, в качестве абразива, для защиты от ядерного облучения :

                                                           _{t           -3}  

                              N₂ + 2 B = 2 BN — нитрид бора

       г) реагирует с углеродом (реакция  идет с раскаленным углеродом  между угольными стержнями в  атмосфере азота при действии электрического разряда):

                                                              t

                                 2 C + N₂ = (CN)₂ — бесцветный ядовитый газ дициан, циан.

                              

                                                                   

       2 KOH + 4 C + N₂ = 2 KCN + 2 CO + H₂

       KCN — цианид калия, цианистый  калий.

       Цианиды калия и натрия применяются для  извлечения золота из горных пород. Золотой  песок обрабатывают растворами KCN и  NaCN, которые растворяют

       золото  в присутствии кислорода, образуя  комплексный анион [Au(CN)₂]:

                                     

                       4 Au + 8 CN + O₂ + 2 H₂O = 4 [Au(CN)₂] + 4 OH

       Из  полученного раствора золото выделяют цинком:

                                                                  

                      2 [Au(CN)₂] + Zn = [Zn(CN)₄] + 2 Au 

       3. если пропустить  азот через раскаленный  уголь в присутствии  увлажнённой щелочи , то образуются  цианиды:

       4. азот реагирует  с карбидом кальция:

                                          _t

           CaC₂ + N₂ = CaCN₂ + C

                                      ^{цианамид кальция}

       5. азот реагирует  с ацетиленом:

                                  _{эл. искра}

          C₂H₂ + N₂   =   2 HCN — циановодородная или синильная кислота

Производство.

Конец.