Необходимый элемент азот (факты, купить, физические свойства, применение) химия

Помимо того, что азот составляет большую часть атмосферы Земли, он необходим для образования ДНК, белков и удобрений для растений. Являясь одним из наиболее распространенных элементов как на земле, так и во Вселенной, азот широко используется в сельском хозяйстве, медицине и транспорте.

Десять интересных фактов об азоте

• Азот не имеет цвета, запаха и вкуса

• Азот является 5-м наиболее распространенным элементом во Вселенной

• На азотные удобрения приходится примерно 40-60% мирового производства продуктов питания

• Известно 16 изотопов азота, но только два из них стабильны

• Жидкий азот мгновенно замораживает продукты для сохранения вкуса и питательных микроэлементов

• Азот составляет 78% атмосферы Земли и 95% атмосферы Титана, крупнейшего спутника Сатурна

• Азотная кислота (HNO 3) используется для “старения” древесины в деревообрабатывающей промышленности и для травления металла

• Человеческий организм состоит примерно на 3% из азота по весу

• Оранжевый, синий и фиолетовый цвета Северного сияния обязаны своим блеском азоту

• Два атома азота образуют очень прочную тройную связь, что делает двухатомный азот незаменимым компонентом в прочных материалах, таких как кевлар

Азот в Периодической таблице

Азот, атомный символ N, имеет атомный номер семь и находится во втором периоде периодической таблицы, над фосфором и слева от кислорода. Элемент относится к 15-й группе, поэтому он классифицируется как пниктоген (чаще называемый группой или семейством азота). Азот находится справа от ступеньки металлоида, поэтому он является неметаллом. Как и фосфор, он имеет пять валентных электронов и имеет заряд +3.

Азот имеет электроотрицательность 3,04 по шкале Полинга. Его электронная конфигурация составляет 1s 2 2s 2 2p 3.

Элемент азот в наших телах
Азот является жизненно важным компонентом многочисленных процессов организма и биологических систем. Все аминокислоты содержат азот. Аминокислоты являются строительными блоками белков, которые составляют большую часть сухого веса человеческого тела.

Наличие положительного азотистого баланса тесно связано со спортивными показателями, составом тела и общим метаболическим здоровьем. Это состояние часто достигается с помощью высокобелковой диеты, постоянных физических упражнений или, альтернативно, в период полового созревания / подросткового развития.

Азот также является составной частью ДНК, а также различных гормонов и сигнальных молекул в организме.

Применение азота в современном мире
Медицина
Радиоактивные изотопы азота-13 производятся для использования при ПЭТ-сканировании (позитивной эмиссионной томографии). ПЭТ-сканирование - это процесс визуализации, который создает трехмерные изображения процессов в организме. Эти снимки имеют решающее значение для оценки таких заболеваний, как рак и опухоли.

Спортсмены с мышечными травмами принимают добавки, которые увеличивают поглощение оксида азота в организме. NO жизненно важен для восстановления мышц и костей.

Закись азота (N2o) является активным ингредиентом веселящего газа, анестетика, вводимого перед операцией.

Жидкий азот
Жидкий азот используется главным образом в качестве хладагента для таких целей, как сохранение биологически активных лабораторных образцов. В жидкой форме азот имеет температуру -320 °F. Из-за этой температуры погружение вещества в жидкий азот мгновенно замораживает (замораживает почти мгновенно) образец. Этот метод сохраняет продукты и ткани более близко к их текущему состоянию, чем обычные методы замораживания.

Его также можно использовать для удаления нежелательных тканей с кожи, таких как бородавки, кожные метки и предраковые клетки. Использование жидкого азота таким образом называется криотерапией.

Сельское хозяйство
Азотные удобрения полностью изменили мировое продовольственное снабжение в 20 веке. Процесс Хабера-Боша был разработан для получения аммиака в первом десятилетии 1900-х годов. Аммиак и кислород объединяются, образуя азотную кислоту (HNO 3), которая имеет решающее значение для производства удобрений для растений. Впоследствии появление искусственных удобрений для растений в конечном итоге сделало возможным демографический бум начала 20-го века.

Сегодня пытаются сократить избыточное использование азотных удобрений. Избыток азота, образующийся при опрыскивании сельскохозяйственных культур, попадает с водой в другие экосистемы (например, в леса, ручьи и другие водные пути) и вызывает дисбаланс. Дисбаланс приводит к цветению водорослей и повреждению других чувствительных растений.

Азот во взрывчатых веществах
Нитроглицерин, очень взрывоопасная форма азота
Возможно, более впечатляющее применение азота - во взрывчатых веществах. Азот и кислород соединяются с более легковоспламеняющимися веществами, такими как сера и древесный уголь. Основным ингредиентом пороха является нитрат калия. При воспламенении высокая температура разрушает нитрат калия, выделяя кислород для реакции с серой и древесным углем.

Взрывчатые вещества работают аналогично. Однако наиболее заметным отличием является то, что и топливо, и кислород объединяются в одну и ту же молекулу перед детонацией. Например, нитроглицерин содержит три атома углерода, каждый из которых присоединен к азоту и трем кислородам, причем каждая валентная электронная пара снаружи заполнена водородом. Приложите импульсную силу, такую как удар молотка, и эти атомы перестроятся, образуя оксиды углерода и азота, двухатомный азот, воду и тепло.

Когда и как был открыт азот?
История азота
В 1772 году французский химик Антуан Лавуазье стал первым ученым, который четко распознал элементный статус азота, кислорода и водорода. Шотландский химик и ботаник Дэниел Резерфорд впервые выделил азот в том же году. Первоначально он ввел термин “вредный воздух”, прежде чем новый элемент получил свое название.

Где находится азот во Вселенной?
Азот на сегодняшний день является самым распространенным элементом в атмосфере Земли. Для сравнения, атмосфера других планет и лун содержит небольшое количество азота. Как неметалл, он не распространен в земной коре. Он не присутствует в больших количествах в звездах, в отличие от водорода и гелия.

Химия азота - соединения, реакции, степени окисления, выделение
Химические свойства элемента азот
Двухатомный азот относительно инертен. Альтернативно, атомарный азот обладает высокой реакционной способностью. Он трирадикальный, то есть имеет три неспаренных электрона. Поэтому атомарный азот не часто встречается в природе. Двухатомный азот является основной формой чистого азота. Атомарный азот в основном добывается в лаборатории. Фактически, азот является одним из семи элементов, которые в основном находятся в двухатомном состоянии.

Одна из заметных реакций азота происходит в природе при наличии молнии или искры. Когда это происходит, азот вступает в реакцию с двухатомным кислородом, генерируя электрический разряд.

Азотистые соединения
Элемент азот легко образует соединения с другими неметаллами, а также с металлами, создавая широкий спектр комбинаций и последующих применений.

Закись азота (N2o)
Сладкий на вкус “веселящий газ”, используемый для устранения боли при медицинских процедурах.

Диоксид азота (№ 2)
Основной загрязнитель воздуха, который образуется в результате выхлопных газов автомобилей.

Нитроглицерин (C3h5n3o9)
Плотное, мощное взрывчатое вещество, часто детонирующее при ударе.

Аммиак (NH3)
Основное соединение, используемое в синтезе многочисленных соединений азота. Соединение также действует как удобрение для растений.

Гидразин (N2h4)
Бесцветный газ без запаха, используемый в качестве воспламенителя для ракетного топлива.

Нитрат аммония (NH4 NO3)
Соль аммиака и азотной кислоты. Он действует как азотистый компонент многих удобрений и как взрывчатое вещество в сочетании с мазутом.

Цианистый водород (HCN)
Высоколетучий и токсичный газ, используемый во многих промышленных процессах, включая фумигацию.

Нитрид бора (BN)
Чрезвычайно твердое соединение, в основном используемое в качестве высокотемпературного абразива.

Циан (CN)2
Химический промежуточный продукт и фумигант.

Азид свинца (Pb(N3)2)
Детонаторный состав для химических взрывчатых веществ.

Выделение азота
Криогенная дистилляция является наиболее часто применяемым методом выделения азота. В этом процессе различные газы охлаждаются в жидкости, причем некоторые газы достигают жидкой формы раньше других, исходя из разных точек кипения. Поэтому газы с более высокими температурами кипения сначала меняют фазу.

Степени окисления азота
Наиболее типичная степень окисления азота +5.

Физические свойства азота
Символ: N
Температура плавления (по Цельсию): -210
Температура кипения (по Цельсию): -195,8
Плотность (г/см3): 0,808 (жидкий)
Атомная масса: 14 а.е.м.
Атомный номер: 7
Электроотрицательность (шкала Полинга): 3,04
Классификация: Неметалл, пниктоген
Содержание азота в атмосфере: 78% на земле
Ключевые изотопы: N-14, N-15
Токсичность: более 150 частей на миллион в течение 30 минут
Электронная конфигурация: 1s 2 2s 2 2p 3

Где я могу купить элементарный азот?
Элементарный азот относительно легко приобрести. Розничные магазины сварочных работ или некоторые интернет-магазины продают газообразный азот. Жидкий азот также легко получить. Жидкий азот продается многими розничными торговцами, от универсальных магазинов до производителей химикатов, например.

Эксперименты с элементом азот
Во многих экспериментах азот используется либо в жидком, либо в газообразном состоянии. Азот может действовать либо как регулятор температуры, либо как реагент.

В демонстрациях химии обычно используется жидкий азот для создания тумана или замораживания предметов. Например, вы можете заморозить различные предметы в жидком азоте и резко изменить их свойства. Например, надувной мяч больше не будет подпрыгивать!