Азот (від грец. Ázōos - неживий, лат. Nitrogenium)
N, хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14,0067; безбарвний газ, який не має запаху і смаку.
Історична довідка. З'єднання 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 залишається після згоряння газ, названий їм «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 Г. Кавендіш показав, що А. входить до складу селітри; звідси й походить латинська назва А. (від позднелатінськоє nitrum - селітра і грецьке gennao - народжую, виробляю), запропоноване в 1790 Ж. А. Шапталем. До початку 19 ст. були з'ясовані хімічна інертність А. у вільному стані і виняткова роль його в з'єднаннях з ін. елементами як пов'язаного азоту. З тих пір «зв'язування» А. повітря стало однією з найважливіших технічних проблем хімії.
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 споживаних білкових речовин, наявних в організмах травоїдних тварин і в рослинах. Рослини синтезують білок, засвоюючи містяться в грунті азотисті речовини, головним чином неорганічні. Значні кількості А. надходять в грунт завдяки азотфиксирующим мікроорганізмам (Див. Азотфиксирующие мікроорганізми), здатним переводити вільний А. повітря в сполуки А. (див. Азотфіксация).
У природі здійснюється круговорот А. (див. Кругообіг речовин), головну роль в якому грають мікроорганізми - нитрофицирующие, денітрифікуючими, азотфіксуючі та ін. Однак в результаті вилучення з грунту рослинами величезної кількості зв'язаного А. (особливо при інтенсивному землеробстві) грунту виявляються збідненими А . дефіцит А. характерний для землеробства майже всіх країн, спостерігається дефіцит А. і в тваринництві ( «білкове голодування»). На грунтах, бідних доступним А. рослини погано розвиваються. Азотні добрива і білкова підгодівля тварин - найважливіший засіб підйому сільського господарства. Господарська діяльність людини порушує круговорот А. Так, спалювання палива збагачує атмосферу А. а заводи, що виробляють добрива, пов'язують А. повітря. Транспортування добрив і продуктів сільського господарства перерозподіляє А. на поверхні землі.
А.- четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню, гелію і кисню) (див. Космохимия).
Ізотопи, атом, молекула. Природний А. складається з двох стабільних ізотопів: 14 N (99,635%) і 15 N (0,365%). Ізотоп 15 N застосовують в хімічних і біохімічних дослідженнях в якості міченого атома (Див. Мічені атоми). З штучних радіоактивних ізотопів А. найбільший період напіврозпаду має 13 N (T1 / 2 = 10,08 хв), інші вельми короткоживучі. У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, 14 N перетворюється в радіоактивний ізотоп вуглецю 14 C. Цей процес використовують і в ядерних реакціях для отримання 14 C (див. Вуглець). Зовнішня електронна оболонка атома А. складається з 5 електронів (однієї неподіленої пари і трьох неспарених - конфігурація 2s 2 2p 3, см. Атом). Найчастіше А. в з'єднаннях З-ковалентен за рахунок неспарених електронів (як в аміаку NH3). Наявність неподіленої пари електронів може призводити до утворення ще однієї ковалентного зв'язку, і А. стає 4-нековалентним (як в іоні амонію NH4 +). Ступені окислення А. змінюються від +5 (в N2 05) до -3 (в 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 ° С ступінь дисоціації А. становить лише близько 0,1%.
Фізичні та хімічні властивості. А. трохи легший за повітря; щільність 1,2506 кг / м 3 (при 0 ° С і 101325 н / м 2 або 760 мм рт. ст.), tпл -209,86 ° С, t кип -195,8 ° C. А. скраплюється насилу: його критична температура досить низька (-147,1 ° С), а критичний тиск високо 3,39 Мн / м 2 (34,6 кгс / см 2); щільність рідкого А. 808 кг У воді А. менш розчинний, ніж кисень: при 0 ° С в 1 м 3 Н2 Про розчиняється 23,3 г А. Краще, ніж у воді, А. розчинний в 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 і в присутності каталізаторів. Добре вивчені сполуки А. з киснем N2 O, NO, N2 O3. NO2 і N2 O5 (див. Азоту оксиди). З них при безпосередній взаємодії елементів (4000 ° C) утворюється окис NO, яка 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 в воді азотистого N2 О3 і азотного N2 ПРО5 ангідридів відповідно виходять Азотистая кислота HNO2 і Азотна кислота HNO3. утворюють солі - Нітрити і Нітрати. З воднем А. з'єднується тільки при високій температурі і в присутності каталізаторів, при цьому утворюється Аміак NH3. Крім аміаку, відомі й інші численні сполуки А. з воднем, наприклад Гидразин H2 N-NH2. діімід HN = NH, азотистоводородная кислота HN3 (HN = N≡N), октазон N8 H14 і ін .; більшість з'єднань А. з воднем виділено тільки у вигляді органічних похідних. З галогенами А. безпосередньо не взаємодіє, тому всі галогеніди А. отримують тільки непрямим шляхом, наприклад фтористий азот NF3 - при взаємодії фтору з аміаком. Як правило, нітрати А. - малостойкие з'єднання (за винятком NF3); стійкіші оксигалогеніди А. - NOF, NOCI, NOBr, N02 F і NO2CI. З сірої також не відбувається безпосереднього з'єднання А .; азотистая сірка N4 S4 виходить в результаті реакції рідкої сірки з аміаком. При взаємодії розпеченого коксу з А. утворюється Ціан (CN).;. Нагріванням А. з ацетиленом C2 H2 до 1500 ° C може бути отриманий Ціанистий водень HCN. Взаємодія А. з металами при високих температурах призводить до утворення нітридів (Див. Нітриди) (наприклад, Mg3 N2).
При дії на звичайний А. електричних розрядів [тиск 130 - 270 н / м 2 (1 2 мм рт ст)] або при розкладанні нітридів В, Ti, Mg і Са, а також при електричних розрядах в повітрі може утворитися активний А. представляє собою суміш молекул і атомів А. володіють підвищеним запасом енергії. На відміну від молекулярного, активний А. вельми енергійно взаємодіє з киснем, воднем, парами сірки, фосфором і деякими металами.
А. входить до складу дуже багатьох найважливіших органічних сполук (Аміни. Амінокислоти. Нітросполуки і ін.).
Отримання і застосування. У лабораторії А. легко може бути отриманий при нагріванні концентрованого розчину нітриту амонію: NH4NO2 = N2 + 2H2 О. Технічний спосіб одержання А. заснований на поділі попередньо зрідженого повітря, який потім піддається разгонке (див. Газів розділення (Див. Газів розділення)) .
Основна частина видобутого вільного А. використовується для промислового виробництва аміаку, який потім в 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 (отримуваний накаливанием суміші вапна і вугілля в електричній печі) реагує з вільним А. СаС- + N- - = CaCN- + С. Утворений Ціанамід кальцію при чинному законо твии перегрітого водяної пари розкладається з виділенням аміаку:
Вільний А. застосовують у багатьох галузях промисловості: як інертну середу при різноманітних хімічних і металургійних процесах, для заповнення вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні горючих рідин і т. Д. Рідкий А. знаходить застосування в різних холодильних установках. Його зберігають і транспортують в сталевих контейнерах Дьюара, газоподібний А. в стислому вигляді - в балонах. Широко застосовують багато сполуки А. виробництво пов'язаного А. стало посилено розвиватися після 1-ї світової війни і зараз досягло величезних масштабів.
Літ .: Некрасов Б. В. Основи загальної хімії, т. 1, М. 1965; Ремі Г. Курс неорганічної хімії, пер. з нім. т. 1, М. 1963: Додати Хімія і технологія зв'язаного азоту, [М. Л.], 1934; Кхе, т. 1, М., 1961.
Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.