АЗОТ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
АЗОТ
, хим. элемент, симв. N (франц. AZ), порядковый номер 7, ат. в. 14,008; точка кипения—195,7°; 1 л А. при 0° и 760
мм
давл. весит 1,2508
г
[лат. Nitrogenium («порождающий селитру»), нем. Stickstoff («удушающее вещество»), франц. Azote (от греч. а—отрицание, zoe—жизнь), т. е. «безжизненный»]; принадлежит к V группе периодической системы. А. может давать пятизарядные электроположительные ионы и трех-зарядные электроотрицательные ионы. Под влиянием бомбардировки «-частицами, отлетающими при радиоактивном распаде радио – активного элемента Ra-C», атомы А. были «расстреляны» в 1919 г. Резерфордом и Чадвиком, с образованием за счет разрушенных атомных ядер А. атомов элемента Н в качестве осколка ядра А. Хим. свойства. А. представляет собой бесцветный газ, мало растворимый в воде: при 0°—лишь 2,35 объемн. %, при 10°—1,8%, при 38°—1,22%. В крови растворимость еще меньше—при 38° всего 1,1 объемн. %. Однако, при незначительном парциальном давлении А., его содержание в крови все же относительно несколько выше, благодаря тому, что N связан нестойко с коллоидами крови, гл. обр., с пигментом крови. А. при обычных условиях t° и давления является элементом крайне инертным, не вступающим в хим. реакцию с другими элементами. Этим объясняется присутствие в природе значительных количеств свободного, не связанного химически с другими элементами, А. из к-рого на 4/6 по объему состоит атмосфера земного шара. (Общее содержание азота на всей земной коре не превышает 0,02%, включая и атмосферу.) Хотя живые организмы не могут существовать в атмосфере А., на земном шаре нет такого живого существа, растения или животного, в организме к-рого А. не играл бы существенной роли. Но эту роль играет лишь А., уже находящийся в состоянии хим. соединения с др. элементом: свободного А. ни растения (за исключением немногих видов микроорганизмов), ни животные усваивать не могут. Помимо своего присутствия в атмосфере, азот встречается в природе, гл. обр., в виде азотистых соединений, в частности белков, образующих существеннейшую составную часть протоплазмы. В процессе обмена веществ в животном организме белковые соединения претерпевают ряд деструктивных превращений, в результате к-рых содержащийся в них А. выделяется в виде мочевины и т. п. Мочевина, равно как и другие продукты распада азотистых веществ, образующиеся при гниении животных и растительных остатков, под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов в почве превращаются в аммиак, к-рый далее окисляется в азотистую и азотную кислоты, образующие в почве соответственные соли (нитратные и нитритные соли). Результатом таких микро-биол. процессов являются природные месторождения азотнокислых солей (селитр). На этих же процессах основано искусственное получение азотистых солей в «селитрени-цах» (salpetriere), в к-рых отбросы, содержащие А., подвергаются биол. процессам, дающим в конечном итоге селитру. В сухом климате, предотвращающем вымывание азотнокислых солей из почвы, они могут накопляться в ней в огромных количествах. Таково происхождение знаменитых естественных месторождений натриевой селитры в Чили, долгое время 6ыеших одним из главных источников связанного А., необходимого для удобрений, для производства взрывчатых веществ, для анилиновых красок, медикаментов и многих других продуктов химической промышленности. Фиксацияатмосферного азота. Конец XIX в. и истекшая часть XX века ознаменовались величайшими достижениями хим. технологии и победой человека над природой в области осуществленной в техн. масштабе фиксации атмосферного А. Последняя осуществляется, гл. обр., по четырем методам: 1) метод Биркелянда и Эйде, повторяющий процесс, протекающий в природе при разряде атмосферного электричества; он заключается в том, что воздух продувается через пламя Вольтовой дуги переменного или постоянного тока (Шён-герра), растягиваемой при действии сильного электромагнита в широкий диск диаметром в 2
м.
Благодаря этому, продукты эндотермической реакции (Ns + 02=2NO), протекающей довольно скоро при t° Вольтовой дуги, быстро удаляются из пламени ее и охлаждаются до t° около 1500°. При этой t° обратная реакция (2NO = N2 + 02) имеет уже значительно меньшую скорость. Далее, 2NO легко окисляется воздухом до 2N02=N204. Приходя в соприкосновение с водой, Na04 образует смесь HN02 и HN03. При нек-рых условиях можно добиться получения, главы, обр., HN03, которая либо концентрируется перегонкой с H2S04> либо нейтрализуется известью с образов’анием Ca(N08)2, кальциевой или «норвежской» селитры. Процесс образования HN03 экономически
связан с затратой большого количества дешевой гидроэлектрической энергии, необходимой для создания мощной Вольтовой дуги. Поэтому он является рентабельным только при наличии в данной местности богатых гидроэлектрических ресурсов, водопадов и т. д. 2) Цианамидный метод Франка и Каро основан на том, что карбид кальция СаС2 при высокой t° способен присоединять к себе N2 с образованием цианамида кальция CaCNa по реакции: CaCs+N2=CaCN2-|-C. Цианамид кальция либо непосредственно применяется в качестве удобрения, разлагаясь в почве водой с образованием аммиака, либо обрабатывается в автоклавах водяным паром, с образованием NH3, нейтрализуемого в особых «сатураторах» серной или азотной кислотами. 3) Метод получения синтетического аммиака (Габера и Боша) из элементов основан на том, что при t° 500—600° и давлении в 200 атм. азот и водород под влиянием катализаторов (осмий и другие редкие металлы) соединяются экзотермически с образованием аммиака и с выделением такого количества тепла, которое самостоятельно поддерживает течение начавшейся уже реакции. Метод Габера-Боша в значительной мере разрешил проблему «азотного голода» человечества, намечавшуюся в связи с приближением окончательного истощения Чилийских месторождений селитры и увеличением населения земного шара, а вместе с тем и с увеличением мировой потребности в азотистых продуктах для химической индустрии. 4) Метод Серпека: накаливанием окиси алюминия и кокса при 1500—1700° в А. получают A3N; последний с водой дает аммиак: A1N+3H20 = NH3+A1(0H)3. Применение А. В качестве инертного газа А. применяется в медицине при иммобилизации пораженных участков легких при tbc (пневмоторакс), в технике — для защиты металлов от действия активных газов, для надувания автошин, изменяющихся при большом давлении от О воздуха, для предотвращения пожара при переливке горючего и т. д., но, гл. обр., для получения цианамида кальция и синтетического аммиака. Почти чистый А. (с примесью только около 3% аргона) получается при фрак-ционировке жидкого воздуха; для Габе-ровского цианамидного синтеза А. в смеси с Н, может быть получен из отходящих топочных газов после поглощения из них С02, Н20 и остатков 02, так как бблыпая часть воздушного кислорода в них уже соединилась с углем и водородом. В лаборатории А. в смеси с
аргоном
(см.) получается из воздуха путем поглощения из него О, паров воды и С02. А. совершенно чистый получается при разложении аммонийной соли азотистой кислоты: NH4 N02->2H20+N8. Деятельным А. становится или при высокой t° или после пропускания через него сильных электрических искр. Такой «активный» А. реагирует с Na, Zn, Hg, Pb, Sn, P, образуя нитриды, но, по необъясненным еще причинам, не реагирует ни с О, ни с Н.
Соединения азота.
Наиболее простыми соединениями А. являются его соединения с О, Н и С. Из первых следует назвать пять окислов А.: 1) закись A., N20, бесцветный газ, поддерживающий горение, называемый также «веселящим газом». Получается при нагревании азотнокислого аммония по уравнению: NH4NOs=2HsO-|-NsO или путем восстановления высших окислов А. Применялась в медицине как анэстези-рующее средство при извлечении зубов и других непродолжительных хир. операциях. 2) Окись A., NO, бесцветный газ, на воздухе быстро буреющий вследствие присоединения О и перехода в двуокись N02, к-рая, в свою очередь, частично полимери-зуется в N204 по уравнению: 2N02=N204. При высоких t° равновесие сдвигается влево с образованием в преобладающем количестве молекул NOa. 3) А з о т и с т ы й ангидрид, N203, образуется при нагревании азотной к-ты в присутствии крахмала и представляет собой при низкой t° голубую жидкость, легко разлагающуюся при комнатной t° на NO и Ns04. Азотистый ангидрид с водой дает азотлстую к-ту: N203 + + H20 = 2HN02, к-рая образуется также в почве под влиянием некоторых микроорганизмов; поэтому присутствие азотистой кислоты в питьевой воде должно считаться признаком ее загрязненности. 4) Четы-рехокись A., N204, образуется при окислении NO кислородом воздуха и при разложении азотнокислого свинца: Pb(N03)2= =PbO + 0+N204. Она представляет собой жидкость, кипящую при 25—26° с выделением бурых паров. При растворении N204 в воде, образуются азотная и азотистая к-ты: N204+H20=HN03 + HN02. 5) Азотный ангидрид, N205, дает с водой азотную кислоту HN03; он представляет собой твердое кристаллическое вещество, обладающее сильно окислительными свойствами. Азотная кислота получается или из селитры или из воздуха по методу Биркелянда и Эйде или путем контактного окисления аммиака воздухом при каталитическом действии платины (метод Оствальд-Кульмана).—Все окис