До головної підгрупи V групи періодичної системи принад-лежать азот, фосфор, миш'як, сурма і вісмут.
Ці елементи, маючи п'ять електронів в зовнішньому шарі атома, характеризуються в цілому як неметали. Однак здатність до приєднання електронів виражена у них значно слабкіше, ніж у відповідних елементів VI і VII груп. Завдяки наявності п'яти зовнішніх електронів, вища позитивна окисленность елементів цієї підгрупи дорівнює -5, а негативна - 3. Внаслідок відносно меншою електронегативності зв'язок розглянутих елементів з воднем менш полярна, ніж зв'язок з воднем елементів VI і VII груп. Тому водневі сполуки цих елементів не отщепляют у водному розчині іони водню H, таким чином, не володіють кислотними властивостями.
Фізичні та хімічні властивості елементів підгрупи азоту змінюються зі збільшенням порядкового номера в тій же послідовно-вательності, яка спостерігалася в раніше розглянутих груп-пах, Але так як неметалічні властивості виражені у слабкіше, ніж у кисню і тим більше фтору, то ослаблення цих властивостей при переході до наступних елементів тягне за собою по-явище і наростання металевих властивостей. Останні помітні вже у миш'яку, сурма приблизно в рівній мірі володіє тими і іншими властивостями, а у вісмуту металеві властивості переважають над неметалевими.
АЗОТ (від грец. áz # 333; os - 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. Сполуки азоту - селітра, азотна кислота, аміак - були відомі задовго до отримання азоту 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 "азот". У 1784 Г. Кавендіш показав, що азот входить до складу селітри; звідси й походить латинська назва азот (від позднелатінськоє nitrum - селітра і грецьке gennao - народжую, виробляю), запропоноване в 1790 Ж. А. Шапталем. До початку 19 ст. були з'ясовані хімічна інертність азоту у вільному стані і виняткова роль його в з'єднаннях з ін. елементами як пов'язаного азоту. З тих пір "зв'язування" азоту повітря стало однією з найважливіших технічних проблем хімії.
Природні сполуки азоту. - хлористий амоній NH4Cl і різні нітрати (див. Селітри.) Великі скупчення селітри характерні для сухого пустельного клімату (Чилі, Середня Азія). Довгий час селітри були головним постачальником азоту для промисловості (зараз основне значення для зв'язування азоту має промисловий синтез аміаку з азоту повітря і водню). Невеликі кількості пов'язаного азоту перебувають у кам'яному вугіллі (1-2,5%) і нафти (0,02-1,5%), а також у водах річок, морів і океанів. Азот накопичується в грунтах (0,1%) і в живих організмах (0,3%).
Хоча назва "азот" означає "не підтримуючий життя", насправді це - необхідний для життєдіяльності елемент. У білку тварин і людини міститься 16 - 17% азоту. 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 азоту надходять в грунт завдяки азотфиксирующим мікроорганізмам, здатним переводити вільний азот повітря в сполуки азоту.
У природі здійснюється круговорот азоту, головну роль в якому грають мікроорганізми - нитрофицирующие, денітрифікуючими, азотфіксуючі та ін. Однак в результаті вилучення з грунту рослинами величезної кількості зв'язаного азоту (особливо при інтенсивному землеробстві) грунту виявляються збідненими азотом. Дефіцит азоту характерний для землеробства майже всіх країн, спостерігається дефіцит азоту і в тваринництві ( "білкове голодування"). На грунтах, бідних доступним азотом, рослини погано розвиваються. Азотні добрива і білкова підгодівля тварин - найважливіший засіб підйому сільського господарства. Господарська діяльність людини порушує круговорот азоту. Так, спалювання палива збагачує атмосферу азотом. а заводи, що виробляють добрива, пов'язують азот повітря. Транспортування добрив і продуктів сільського господарства перерозподіляє азот на поверхні землі.
Азот - четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню, гелію і кисню).
Ізотопи, атом, молекула. Природний азот складається з двох стабільних ізотопів: 14N (99,635%) і 15N (0,365%). Ізотоп 15N застосовують в хімічних і біохімічних дослідженнях в якості міченого атома. З штучних радіоактивних ізотопів азоту найбільший період напіврозпаду має 13N (T1 / 2 - 10,08 хв), інші вельми короткоживучі. У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, 14N перетворюється в радіоактивний ізотоп вуглецю 14C. Цей процес використовують і в ядерних реакціях для отримання 14C. Зовнішня електронна оболонка атома азоту. складається з 5 електронів (однієї неподіленої пари і трьох неспарених - конфігурація 2s22p3). Найчастіше азот. 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 азот стає 4-нековалентним (як в іоні амонію NH4 +). Ступені окислення азоту змінюються від +5 (в N205) до -3 (в NH3). У звичайних умовах у вільному стані азот утворює молекулу N2, де атоми N пов'язані трьома ковалентними зв'язками. Молекула азоту дуже стійка: енергія дисоціації її на атоми становить 942,9 кДж / моль (225,2 ккал / моль), тому навіть при t близько 3300 ° C ступінь дисоціації азот. становить лише близько 0,1%.
Фізичні та хімічні властивості. Азот трохи легший за повітря; щільність 1,2506 кг / м3 (при 0 ° C і 101325 н / м2 або 760 мм рт. ст.), tпл -209,86 ° C, температуру кипіння -195,8? C. А. скраплюється насилу: його критична температура досить низька (-147,1 ° C), а критичний тиск високо 3,39 Мн / м2 (34,6 кгс / см2); щільність рідкого азоту 808 кг
Тільки з такими активними металами, як літій, кальцій, магній, азот взаємодіє при нагріванні до порівняно невисоких температур. З більшістю інших елементів азот реагує при високій температурі і в присутності каталізаторів. Добре вивчені сполуки азоту з киснем N2O, NO, N2O3, NO2 і N2O5. З них при безпосередній взаємодії елементів (4000оC) утворюється окис NO, яка при охолодженні легко окислюється далі до двоокису NO2. У повітрі оксиди азоту утворюються при атмосферних розрядах. Їх можна отримати також дією на суміш азоту з киснем іонізуючих випромінювань. При розчиненні в воді азотистого N2О3 і азотного N2О5 ангідридів відповідно виходять азотистая кислота HNO2 і азотна кислота HNO3, що утворюють солі - нітрити і нітрати. З воднем азот з'єднується тільки при високій температурі і в присутності каталізаторів, при цьому утворюється аміак NH3. Крім аміаку, відомі й інші численні сполуки азоту з воднем, наприклад гідразин H2N-NH2, діімід HN-NH, азотистоводородная кислота HN3 (HN-NºN), октазон N8H14 і ін .; більшість сполук азоту з воднем виділено тільки у вигляді органічних похідних. З галогенами азот безпосередньо не взаємодіє, тому всі галогеніди азот отримують тільки непрямим шляхом, наприклад фтористий азот NF3- при взаємодії фтору з аміаком. Як правило, нітрати азоту - малостойкие з'єднання (за винятком NF3); стійкіші оксигалогеніди азоту - NOF, NOCI, NOBr, N02F і NO2CI. З сірої також не відбувається безпосереднього сполуки азоту; азотистая сірка N4S4 виходить в результаті реакції рідкої сірки з аміаком. При взаємодії розпеченого коксу з азотом утворюється ціан (CN).;. Нагріванням азоту з ацетиленом C2H2 до 1500оC може бути отриманий ціаністий водень HCN. Взаємодія азоту з металами при високих температурах призводить до утворення нітридів (наприклад, Mg3N2).