Istoria descoperirii azotului. Cine a descoperit azotul și când? Istoria descoperirii elementului chimic azot

Azotul este un element chimic bine cunoscut, care este desemnat prin litera N. Acest element, probabil, stă la baza chimiei anorganice, a început să fie studiat în detaliu în clasa a VIII-a. În acest articol, vom lua în considerare acest element chimic, precum și proprietățile și tipurile sale.

Istoria descoperirii unui element chimic

Azotul este un element introdus pentru prima dată de celebrul chimist francez Antoine Lavoisier. Dar mulți oameni de știință luptă pentru titlul de descoperitor al azotului, printre care Henry Cavendish, Carl Scheele, Daniel Rutherford.

În urma experimentului, el a fost primul care a izolat un element chimic, dar nu a înțeles că a obținut o substanță simplă. El a relatat despre experiența sa, care a făcut, de asemenea, o serie de studii. Probabil că și Priestley a reușit să izoleze acest element, dar omul de știință nu a putut înțelege exact ce a primit, așa că nu a meritat titlul de descoperitor. Karl Scheele a efectuat aceeași cercetare în același timp, dar nu a ajuns la concluzia dorită.

În același an, Daniel Rutherford a reușit nu numai să obțină azot, ci și să-l descrie, să publice o disertație și să indice principalul Proprietăți chimice element. Dar nici Rutherford nu a înțeles pe deplin ce a primit. Cu toate acestea, el este considerat descoperitorul, deoarece el a fost cel mai aproape de soluție.

Originea numelui azotului

Din greacă „azot” se traduce prin „fără viață”. Lavoisier a fost cel care a lucrat la regulile nomenclaturii și a decis să numească elementul în acest fel. În secolul al XVIII-lea, tot ce se știa despre acest element era că nu susținea nicio respirație. Prin urmare, acest nume a fost adoptat.

În latină, azotul este numit „nitrogenium”, ceea ce în traducere înseamnă „a da naștere la săditor”. Din limba latină a apărut denumirea pentru azot - litera N. Dar numele în sine nu a prins rădăcini în multe țări.

Prevalența elementului

Azotul este probabil unul dintre cele mai abundente elemente de pe planeta noastră, este al patrulea cel mai abundent. Elementul se găsește și în atmosfera solară, pe planetele Uranus și Neptun. Atmosferele lui Titan, Pluto și Triton sunt realizate din azot. În plus, atmosfera Pământului este formată din 78-79% din aceasta element chimic.

Azotul joacă un rol biologic important, deoarece este esențial pentru existența plantelor și a animalelor. Chiar și corpul uman conține 2 până la 3% din acest element chimic. Parte din clorofilă, aminoacizi, proteine, acizi nucleici.

Un azot lichid

Azotul lichid este un lichid transparent incolor, una dintre stările agregate ale azotului chimic este utilizată pe scară largă în industrie, construcții și medicină. Este utilizat în congelarea materialelor organice, tehnologia de răcire și în medicină pentru a îndepărta negii (medicina estetică).

Azotul lichid este netoxic și, de asemenea, neexploziv.

Azot molecular

Azotul molecular este un element care se găsește în atmosfera planetei noastre și îl formează în cea mai mare parte. Formula pentru azot molecular este N2. Un astfel de azot reacționează cu alte elemente chimice sau substanțe numai la temperaturi foarte ridicate.

Proprietăți fizice

În condiții normale, elementul chimic azot este inodor, incolor și practic insolubil în apă. Azotul lichid în consistența sa seamănă cu apa, aceeași transparentă și incoloră. Azotul are o altă stare de agregare, la temperaturi sub -210 grade, se transformă într-un solid, formează multe cristale mari albe ca zăpada. Absoarbe oxigenul din aer.

Proprietăți chimice

Azotul aparține grupului nemetalelor și adoptă proprietăți din alte elemente chimice din acest grup. În general, nemetalele nu sunt buni conductori ai electricității. Azotul formează diverși oxizi precum NO (monoxid). NO sau oxidul nitric este un relaxant muscular (o substanță care relaxează semnificativ mușchii și nu are niciun rău sau alte efecte asupra corpului uman). Oxizii care conțin mai mulți atomi de azot, cum ar fi N20, sunt gaze de râs cu un gust ușor dulce care este utilizat în medicină ca anestezic. Cu toate acestea, oxidul de NO 2 nu are nicio legătură cu primele două, deoarece este un gaz de evacuare destul de dăunător, care este conținut în evacuarea mașinilor și poluează grav atmosfera.

Acidul azotic, care este format din hidrogen, azot și trei atomi de oxigen, este un acid puternic. Este utilizat pe scară largă în producția de îngrășăminte, în bijuterii, în sinteza organică, în industria militară (producerea de explozivi și sinteza substanțelor toxice), în producția de coloranți, medicamente etc. Acidul azotic este foarte dăunător organismului uman, lasă ulcere și arsuri chimice pe piele.

Oamenii cred în mod eronat că dioxidul de carbon este azot. De fapt, în ceea ce privește proprietățile sale chimice, elementul reacționează cu o cantitate mică de elemente în condiții normale. Iar dioxidul de carbon este monoxidul de carbon.

Aplicarea unui element chimic

Azotul lichid este utilizat în medicină pentru tratamentul la rece (crioterapie), precum și în gătit ca agent frigorific.

Acest element este, de asemenea, utilizat pe scară largă în industrie. Azotul este un gaz sigur de explozii și incendii. În plus, previne degradarea și oxidarea. Acum, azotul este folosit în mine pentru a crea un mediu rezistent la explozii. Azotul gazos este utilizat în petrochimie.

În industria chimică, este foarte greu de făcut fără azot. Este utilizat pentru sinteza diferitelor substanțe și compuși, de exemplu, unele îngrășăminte, amoniac, explozivi, coloranți. În prezent, o cantitate mare de azot este utilizată pentru sinteza amoniacului.

V Industria alimentară această substanță este înregistrată ca aditiv alimentar.

Amestec sau substanță pură?

Chiar și oamenii de știință din prima jumătate a secolului al XVIII-lea, care au reușit să izoleze un element chimic, au crezut că azotul este un amestec. Dar există o mare diferență între cele două.

Are o întreagă gamă de proprietăți permanente, cum ar fi compoziția, proprietățile fizice și chimice. Un amestec este un compus care conține două sau mai multe elemente chimice.

Acum știm că azotul este o substanță pură, deoarece este un element chimic.

Când studiați chimia, este foarte important să înțelegeți că azotul este baza tuturor chimiei. Se formează conexiuni diverse cu care ne întâlnim cu toții sunt gazele râzând, gazul brun, amoniacul și acidul azotic. Nu degeaba chimia la școală începe tocmai cu studiul unui astfel de element chimic precum azotul.

Împreună cu alți oameni de știință în 1787 a propus termenul „azot”, care tradus din greacă înseamnă „lipsit de viață”. Dar mai puțin de o jumătate de secol mai târziu, sa dovedit că azotul "fără viață" este unul dintre elementele vieții, care face parte din proteine.

Azotul face parte din organismele vii - atât vegetale, cât și animale: este prezent în fiecare celulă vie, în substanțele sale proteice. Viața este imposibilă fără azot. În ciuda rezervelor inepuizabile de azot din atmosferă, nici animalele, nici majoritatea plantelor nu pot asimila azotul liber direct din aer.

Faptul că azotul are o mare importanță în viața plantelor a fost stabilit de oamenii de știință încă din 1822-1837. Dar unde plantele obțin azot - din sol sau atmosferă - a rămas neclar pentru o lungă perioadă de timp. Savantul francez J. B. Boussingot s-a angajat să răspundă la această întrebare. Metoda sa de cercetare a fost numită metoda culturilor de nisip și de atunci a fost răspândită în rândul botanicilor și agronomilor din întreaga lume.

Boussingault a luat vase cu nisip calcinat, a adăugat cenușa semințelor speciilor de plante pe care experimenta și a semănat semințe în acest sol. Vasul a fost plasat într-o ceașcă de sticlă plată cu acid sulfuric și acoperit cu un borcan mare de sticlă. Acid sulfuric a fost destinat să absoarbă amoniacul care putea pătrunde din aer sub capotă. Două tuburi de sticlă au fost introduse sub capotă: apă distilată a fost turnată printr-o plantă și dioxid de carbon, necesar plantei, a fost introdus prin cealaltă. După aceea, dispozitivul a fost expus la lumină. Sub capotă, în afară de azotul atmosferic, nu existau alte surse de plante pentru acesta. Cantitatea de azot din semințe a fost determinată prin analiza exactă a acelorași semințe. După 2-3 luni de la începutul experimentului, s-a efectuat analiza plantei mature. Nu s-a observat adaos de azot. O concluzie clară a urmat din aceasta: azotul atmosferic nu este asimilat de plantă. Când o plantă este plantată într-un sol fără azot, ea este la fel de flămândă ca un animal lipsit de hrană.

Introducerea azotului în sol sub formă de săruri afectează dramatic creșterea și dezvoltarea plantelor. Însă experimentele pe plante din familia leguminoaselor (fasole, mazăre, trifoi, vescă, linte, lupin etc.) arată că planta aproape că nu răspunde la introducerea compușilor de azot în sol. Toate se dezvoltă bine fără îngrășăminte cu azot... Mai mult, ei înșiși fertilizează solul cu azot: după moartea și descompunerea lor, solul devine mai bogat în azot. Într-un astfel de sol, alte plante care sunt sensibile la conținutul de azot din acesta încep să producă randamente mai bune. Aceasta înseamnă că plantele asimilează azotul atmosferic. Perioadă lungă de timp a fost un mister. Dar, după un studiu mai aprofundat al problemei, a devenit clară o caracteristică interesantă în structura plantelor leguminoase: toate au formațiuni speciale pe rădăcini sub formă de noduli, în care, potrivit cercetărilor omului de știință rus M.S. Voronin (1838-1903), există bacterii speciale numite „nodul”. Aceste bacterii sunt capabile să lege azotul atmosferic și să îl transforme în diverși compuși de azot.

Multe credite pentru dezlegarea misterului nutriției azotului vegetal aparțin omului de știință rus S. N. Vinogradskiy (1856-1953). Clarificarea acestei probleme poate fi considerată un triumf al științei.

Biologii, fiziologii, microbiologii ne-au dezvăluit împreună unul dintre cele mai interesante aspecte ale vieții naturii. Dar există încă o mulțime de probleme neclare și nerezolvate aici. Cum metabolizează diferite bacterii azotul? În esență, aceasta este încă o problemă nerezolvată. A fost posibil să se extragă din azotobacterii sucul care conține enzime (enzime), sub influența căruia azotul este legat la temperatura și presiunea normale. În acest caz, apare nu mai puțin intens decât în ​​prezența bacteriilor vii. Această descoperire poate avea implicații enorme pentru știința și tehnologia fixării azotului.

Azotul este considerat una dintre cele mai inerte substanțe, în afară de gazele inerte. În condiții normale, nu reacționează cu majoritatea metalelor sau nemetalelor. Dar în circulația generală în natură, azotul suferă o serie de transformări diverse.

Care sunt sursele de reaprovizionare cu azot a solului? Ca urmare a unei descărcări fulgere, se formează oxid de azot (II) care, combinat cu oxigenul atmosferic, se transformă în oxid de azot (IV): N2 + O2 = 2NO, 2NO + O2 = 2NO2.

Calculele făcute de oamenii de știință au permis stabilirea faptului că la fiecare descărcare de trăsnet se formează între 80 și 1500 kg de oxizi de azot. Prin dizolvare în apa de ploaie, oxidul nitric (IV) se combină chimic cu acesta și se transformă în acid azotic: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO. Oxidul nitric (II) este oxidat din nou în timpul conversiei în acid azotic, care pătrunde în sol cu ​​ploaie, este neutralizat de carbonați și dă săruri acid azotic(nitrați) asimilate de plante. Se estimează că, ca urmare a descărcărilor fulgere, de la 4 la 15 kg de azot la 1 hectar de suprafață a pământului sunt introduse în sol în timpul anului.

Azotul liber din aer este asimilat de bacteriile din nodulii plantelor leguminoase (trifoi, lucernă, lupin, mazăre). Azotul din atmosferă este asimilat de bacteriile libere din sol și este inclus în compoziția lor. În timpul vieții, animalele elimină fecale, urină conținând substanțe azotate, iar după moartea unui animal, întregul său corp, conținând proteine, pătrunde în sol. Cantități mici de azot sunt introduse în sol de mucegaiuri și alte organisme.

Ce se întâmplă cu materia organică din sol? Se descompune pentru a forma amoniac. Acest proces are loc, de asemenea, fără participarea unui tip special de bacterii și se numește ammonizare.

Oamenii de știință au descoperit că amoniacul din sol, cu participarea unor bacterii speciale, este oxidat în acid azotat HNO2. Aceste bacterii variază în mărime și formă în diferite țări. Apoi HNO2 este oxidat la HNO3. Acest lucru se face cu ajutorul unui alt tip de bacterii (Nitrobacter). În aproape toate țările lumii, acestea sunt la fel ca mărime și formă. Așa se termină procesul de nitrificare. În viitor, procesul se desfășoară în conformitate cu următoarea schemă: acidul azotic din sol este neutralizat, adică se formează nitrați, sunt absorbiți de rădăcinile plantelor, se formează proteine ​​vegetale; animale, mâncând o plantă, asimilează azot, se obține o proteină animală, această proteină intră în sol într-o formă sau alta și ... totul se repetă.

În plus față de familiile de bacterii enumerate în sol, mai există o alta care se ocupă cu descompunerea HNO3, care este foarte nedorită pentru fermier, cu eliberarea de azot. Acest fenomen se numește denitrificare. În același timp, cantitatea de azot legat din sol scade.

Poate fi redus într-un alt mod: nitriții, nitrații și sărurile de amoniu au o solubilitate foarte bună și sunt ușor spălate din sol de apele subterane și subterane. Din sol, sunt transportați de apă către cursuri și râuri, de la râuri la mări și acolo se descompun (din nou cu ajutorul bacteriilor!), Și din nou se obține azot liber, care intră în atmosferă.

Există trei cercuri de modificări suferite de azot:

• cerc mare - nitrificarea azotului atmosferic în descompunerea solului a nitraților prin denitrifierea bacteriilor azot atmosferic;
• cerc mic - descompunerea animalelor a corpului animalului și a deșeurilor sale cu formarea de amoniac; oxidarea NH3 la HNO2; oxidarea HNO2 la HNO3; și formarea nitraților; absorbția sărurilor de către plante cu formarea de proteine ​​vegetale; formarea de proteine ​​animale; returnarea proteinelor vegetale și animale în sol;
• al doilea cerc mic (subteran) - bacterii azotați din sol care consumă săpere, proteina corpului bacterian, descompunerea corpului bacterian cu formarea nitraților.

Pot fi stabilite mai multe cicluri, dar cele marcate sunt însă cele mai importante.

Suntem obișnuiți să privim bacteriile drept dușmanii noștri. Sunt într-adevăr foarte multe dintre ele. Dar i s-a întâmplat vreodată cineva că toată viața de pe Pământ, inclusiv a noastră, se datorează aceleiași bacterii?! În ciuda faptului că avem mod natural reaprovizionarea solului cu azot, pentru plantele cultivate, în special cu o economie foarte dezvoltată, azotul este complet lipsit. Acest lucru se datorează în principal faptului că azotul este conținut în principal în părțile alimentare ale plantelor (cereale, fructe) transportate de oameni de pe câmp împreună cu alte produse ale culturii. Azotul este introdus în sol cu ​​gunoi de grajd, dar cu o economie dezvoltată (intensivă), fertilizarea gunoiului de grajd nu este suficientă. Prin urmare, furnizarea solurilor cu azot legat sub formă de substanțe naturale sau artificiale este o sarcină de importanță colosală.

Care sunt rezervele de substanțe care conțin azot pe Pământ care ar putea fi utilizate pentru producerea de îngrășăminte artificiale? Acesta este în primul rând salbatru și apoi cărbune. Saltpeter se găsește în diferite părți ale lumii. Cele mai mari rezerve se găsesc în Republica Chile (America de Sud) între Cordilele de coastă și cele înalte. Depozitele sale s-au format, probabil, în felul următor. Toată această zonă a fost odată fundul mării și apoi a crescut încet. Pădurile uriașe de alge care s-au acumulat acolo au fost descompuse de bacterii, care au transformat azotul materiei organice în acid azotic, care a fost apoi transformat în nitrat. Această teorie este confirmată de prezența sărurilor de iod în nitrați, despre care se știe că se găsesc în apa de mare și sunt absorbite din aceasta de către alge. În zilele noastre, zăcămintele de salpeter din Chile sunt o zonă deșertică numită Atacama. Saltpeterul a fost descoperit aici în 1821. Azotul legat în el este de aproximativ 7%. Înainte de expediere, azotatul este recristalizat, astfel încât conținutul de NaNO3 din acesta ajunge la 90%. Saltpeterul a început să fie exportat din Chile în 1830 și, de atunci, exporturile sale către Europa și alte țări au început să crească cu o viteză incredibilă. Zăcămintele de săpere se găsesc și în California, Africa, Asia Mică, Egipt, dar peste tot în cantități mici. În țara noastră, săditorul se găsește în multe locuri, dar niciunul dintre zăcăminte nu este industrial mare. Rusia țaristă a importat salbatru pentru sute de mii de ruble de aur.

În 1898, celebrul om de știință englez William Crookes, la un congres științific de la Bristol, a lansat un avertisment alarmant că, atunci când saliul era exportat din Chile cu o astfel de rată, până în 1950 tot saliul va fi epuizat, iar lumea se va confrunta cu o amenințare teribilă. de foame. În special, potrivit Crookes, acest pericol va afecta locuitorii Europei, a căror hrană de bază este grâul, care necesită o cantitate mare de îngrășăminte cu azot. Într-o măsură mai mică, acest pericol a amenințat oamenii din Asia care mănâncă orez, care nu necesită o cantitate mare de azot legat.

Toate aceste considerații și declarații au făcut ca guvernele, fermierii și producătorii să fie extrem de alarmați. tari diferite... Guvernul chilian s-a grăbit să numească o comisie specială care să analizeze stocurile de salpetri. Concluziile comisiei au fost după cum urmează: Crooșii nu au exagerat pericolele și o amenințare teribilă a foamei este cu adevărat atârnată în fața umanității.

De unde să obțineți acea cantitate uriașă de compuși de azot, care este atât de necesară pentru viața animalelor și a plantelor? Bineînțeles, gândul oamenilor de știință s-a îndreptat în primul rând către atmosfera pământului - către acest depozit gigant de azot. Cantitatea de azot din atmosferă este exprimată într-un număr cu adevărat astronomic: ~ 4 milioane miliarde tone (~ 4 1015 tone). Fiecare hectar din suprafața pământului reprezintă peste 80 de mii de tone de azot atmosferic. Cum să legați azotul de această sursă aproape inepuizabilă și să-l transformați în îngrășământ pentru câmpuri? Sarcina de a salva lumea de înfometare trebuia rezolvată de către chimiști. „Fixarea azotului atmosferic este una dintre cele mai mari descoperiri de așteptat din ingeniozitatea chimistilor ”, a spus Crookes în discursul său. Și chimiștii au rezolvat sarcina cu onoare! Știința a dat nu una, ci mai multe metode pentru obținerea azotului legat, dintre care următoarele trei sunt cele mai importante: amoniac, cianamidă și arc.

La începutul secolului XX. problema obținerii unei cantități suficiente de azot legat din aer a fost rezolvată cu succes. Oceanul nesfârșit de azot care ne înconjoară Pământul a fost cucerit. Spectrul cumplit al foametei de azot a fost distrus de puterea chimiei!

Povestea descoperirii azotului este destul de interesantă. Veți afla când a fost descoperit azotul în acest articol.

Cine a descoperit azotul și când?

Pentru prima dată azotul a fost obținut în 1756 de către chimistul scoțian D. Rutherford. Omul de știință a pus un șoarece sub cupolă, deplasând inițial dioxidul de carbon de acolo. Șoarecele a murit imediat, iar omul de știință a decis că acest lucru se datorează existenței aerului „otrăvitor”, care s-a dovedit a fi azot. În 1772, a publicat rezultatele cercetărilor și experimentelor în 1772.

Ulterior, azotul a fost obținut în 1772 de către un om de știință din Scoția, Henry Cavendish. Experimentând cu aerul, a obținut azot. Din păcate, fără să-și dea seama că aceasta este o substanță nouă, G. Cavendish atribuie fericit totul flogistonului.

În 1773, chimistul suedez Karl Schelle, a stabilit că aerul este un amestec de două gaze. Una dintre ele promovează respirația, cealaltă nu. În acest caz, el a numit azotul „aerul stricat”.

Acum se știe că conținutul de azot din aer ajunge la 78%.

Numele gazului 1787 an propus de Lavoisier împreună cu alți cercetători. Înainte de aceasta, se numea aer răsfățat, flogistic, otrăvitor și mefitic. Din greacă este tradus ca lipsit de viață, iar acest cuvânt derivă din grecescul "a" - negație și "zoe" - viață.

Data publicării: 23.12.2018 15:32

Istoria descoperirii azotului.

În 1772, D. Rutherford a stabilit că aerul rămas sub capotă unde locuia șoarecele, după ce a ars fosfor în el, nu susține arderea și respirația. El a numit acest gaz „aer otrăvitor”. În același an, D. Priestley, după ce a primit „aer otrăvitor” într-un mod diferit, l-a numit „aer biciuit”. În 1773, K. Scheele, farmacist suedez din orașul Stralsund, a stabilit că aerul este format din două gaze și a numit un gaz care nu susține arderea și respirația „aer rău sau stricat”. În 1776 celebrul om de știință francez A. Lavoisier, investigând temeinic aerul „otrăvitor”, „flogist” și „rău”, a stabilit o identitate între ei. Și ani mai târziu, fiind membru al comisiei pentru dezvoltarea unei noi nomenclaturi chimice, a propus să numească această parte a azotului din aer (din cuvintele grecești „a” - adică negație și „grădini zoologice” - viață). Denumirea latină pentru azot provine de la cuvântul „nitrogenium”, care înseamnă „a da naștere azotului” („săpetru”). Acest termen a fost introdus în știință în 1790 de J. Chaptal.

Fiind în natură.

În litosferă, conținutul mediu de azot este de 6 * 10-3 gr. %. Cea mai mare parte a azotului din silicați se află într-o stare legată chimic sub formă de NH4 +, înlocuind izomorf ionul de potasiu din rețeaua silicatului. În plus, mineralele azotate se găsesc și în natură: amoniacul (NH 4 C1), eliberat de vulcani în cantități destul de mari, baddingtonitul (NH 4 AlSi 3 O 8- * 0,5 H 2 O) este singurul aluminosilicat de amoniu găsit cu apa zeolitică . În cele mai apropiate suprafețe ale litosferei, au fost descoperite o serie de minerale, constând în principal din săruri de nitrați. Printre acestea se numără și binecunoscutul săpăr (NaNO 3), ale cărui acumulări mari sunt caracteristice climatului uscat al deșertului (Chile, Asia Centrală). Multă vreme, săratul a fost principala sursă de azot legat. (În prezent, sinteza industrială a amoniacului din azotul din aer și hidrogen este de primă importanță.) Comparativ cu mineralele silicat, fosilele materie organicăîmbogățit semnificativ în azot. Uleiul conține 0,01 până la 2% azot, în timp ce cărbunele conține 0,2 până la 3%. De regulă, diamantele au un conținut ridicat de azot (până la 0,2%).

În hidrosferă, conținutul mediu de azot este de 1,6- * 10 -3 în greutate. %. Principala parte a acestui azot este azotul molecular dizolvat în apă; azotul legat chimic, care este de aproximativ 25 de ori mai mic, este reprezentat de azotat și forme organice. În cantități mai mici, apa conține amoniac și azot nitrit. Concentrația de azot legat în ocean este de aproximativ 104 ori mai mică decât în ​​solurile potrivite pentru producția agricolă.

Deși denumirea de azot înseamnă „nu susține viața”, este de fapt un element esențial pentru viață. În organismele vegetale, acesta conține în medie 3%, în organismele vii până la 10% din greutatea uscată. Azotul se acumulează în soluri (în medie 0,2% în greutate). La proteinele animale și umane, conținutul mediu de azot este de 16%.

Există un schimb continuu între atmosferă, litosferă și biosferă, care este, de asemenea, asociat cu o schimbare a formelor chimice ale azotului. Acest schimb determină ciclul azotului în natură. Schimbul de azot între atmosferă și biosferă se numește ciclu biochimic al azotului. Principalul proces de mișcare a azotului în biosferă este trecerea sa de la o formă chimică la alta într-un ciclu închis. Schimbarea constantă a formelor chimice de azot este sursa vieții pentru multe organisme, de la microorganisme la forme de viață foarte organizate. Rezervele de azot legat acumulate în sol servesc drept sursă de nutriție pentru plantele superioare, de unde azotul legat poate pătrunde în organismele animalelor. Plantele și animalele, pe moarte, dau naștere la azot organic, care se găsește în principal în aminoacizi. În procesul de amonificare a reziduurilor organice, azotul compușilor organici trece în forma de amoniu (amoniac). Acesta din urmă, cu ajutorul microorganismelor, trece în forma de nitriți. În același timp, se eliberează aproximativ 70 kcal / mol. Un alt grup de microorganisme completează oxidarea amoniacului la nitrați. Azotatul obținut în procesul de nitrificare este asimilat de plante, iar ciclul mișcării azotului în biosferă este închis.

Principalii compuși anorganici de azot din soluri sunt nitrații, amoniul și nitriții, care se găsesc rar în condiții naturale. Comportamentul primelor două componente în sol este complet diferit. Dacă azotatul este un compus ușor mobil, nu este absorbit de mineralele din sol și rămâne într-o stare dizolvată în apă, atunci amoniul este ușor chimisorbit de mineralele argiloase, deși acest lucru nu îl împiedică să fie oxidat cu ușurință în nitrat în anumite condiții. Această diferență în mobilitatea nitraților și a amoniului determină sursele de nutriție cu azot pentru plante. Din punct de vedere energetic, forma de amoniu a azotului este mai preferabilă, deoarece valența azotului în el este aceeași cu valența azotului în aminoacizi.

Forma de nitrați servește ca sursă principală de nutriție cu azot pentru vegetație datorită mobilității sale, în ciuda necesității de a cheltui energie suplimentară asociată cu reducerea azotului de către plantă.

Rezervele de azot legat chimic care nu sunt utilizate de materia vie sunt transformate continuu de microorganisme în forme disponibile pentru nutriția azotului plantelor. Astfel, amoniul fixat cu minerale argiloase se oxidează în nitrați. În anumite condiții, în absența oxigenului liber și a prezenței nitraților neutilizați de materia vie, azotul poate fi redus la azot molecular datorită procesului de denitrificare cu eliberarea acestuia din urmă în atmosferă.

Cantitățile de azot îndepărtate din biosferă de bacteriile denitrificante sunt compensate prin procesele de fixare a azotului din atmosferă prin bacterii fixatoare de azot. Acestea din urmă sunt împărțite în două grupuri: trăiesc independent și trăiesc în simbioză cu plante superioare sau cu insecte. Primul grup de bacterii fixează aproximativ 10 kg / ha. Simbionții plantelor superioare fixează cantități semnificativ mai mari de azot. Deci, simbionții culturilor leguminoase înregistrează până la 350 kg / ha. Odată cu precipitațiile, azotul cade de ordinul a câteva kilograme la hectar.

În balanța de azot fix, amoniacul sintetizat artificial devine din ce în ce mai important, iar cantitatea sa se dublează la fiecare 6 ani. În viitorul apropiat, acest lucru poate provoca un dezechilibru între procesele de fixare și denitrificare din biosferă.

Trebuie remarcat subciclul ciclului de amoniac și oxizi de azot prin atmosferă, mai ales dacă luăm în considerare faptul că acest subciclul reglementează dezvoltarea biosferei. Sursele de amoniac atmosferic sunt procese biochimice în sol și, în primul rând, amonificare. Oxidând, amoniacul dă cea mai mare parte a oxizilor de azot din atmosferă. Oxidul de azot produs în procesul de denitrificare este responsabil pentru conținutul de oxizi de azot din stratosferă, care distrug catalitic ozonul, care protejează materia vie a biosferei de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete dure. Astfel, anumite limite pentru dezvoltarea biosferei au fost stabilite în natură.

Activitatea umană amenință să supere echilibrul stabilit. Astfel, calculul a arătat că cantitatea de oxid de azot eliberată în timpul zborurilor planificate ale aeronavelor supersonice în stratosferă va fi comparabilă cu aportul său din surse naturale, completând astfel ciclul de mișcare a azotului molecular prin biosferă. În acest ciclu geochimic, însăși existența atmosferei de azot a Pământului este determinată de ratele proceselor de fixare și denitrificare. Cu un dezechilibru accentuat al acestor viteze, atmosfera de azot a Pământului poate dispărea în doar câteva zeci de milioane de ani.

Pe lângă atmosferă, biosfera determină existența unui alt rezervor mare de azot azotat în scoarța terestră. Durata de viață a azotului în acest ciclu este de aproximativ 1 miliard de ani.

Izotopii azotului.

Azotul este singurul element de pe Pământ în care se găsesc cele mai comune nuclee ale izotopului 14 N de tip impar-impar (7 protoni, 7 neutroni). Conținutul de 14 N și 15 N în aer este de 99,634 și respectiv 0,366%.

În straturile superioare ale atmosferei, sub acțiunea neutronilor de radiație cosmică, 14 N este transformat în izotopul radioactiv 14 C, care stă la baza datării geocronologice a probelor geologice care conțin carbon „antic”.

În prezent, este posibil să se obțină compuși chimici de azot îmbogățiți artificial în izotopul greu 15 N până la 99,9 procente atomice. Probele îmbogățite în 15 N sunt utilizate în cercetarea în biochimie, biologie, medicină, chimie și Chimie Fizica, fizică, în agricultură, în tehnologie și inginerie chimică, în Chimie analitică etc.

Azotul (azotul englezesc, azote franceză, germană Stickstoff) a fost descoperit aproape simultan de mai mulți cercetători. Cavendish a obținut azot din aer (1772) prin trecerea acestuia din urmă prin cărbune fierbinte și apoi printr-o soluție alcalină pentru a absorbi dioxidul de carbon. Cavendish nu a dat un nume special noului gaz, referindu-se la acesta ca aer mefitic (latină - mefită - evaporare sufocantă sau dăunătoare a pământului). Descoperirea oficială a azotului este de obicei atribuită lui Rutherford, care a publicat în 1772 o teză „Despre aerul fix, altfel numit sufocant”, care a descris mai întâi unele dintre proprietățile chimice ale azotului. În aceiași ani, Scheele a obținut azot din aerul atmosferic în același mod ca Cavendish. El a numit noul aer contaminat cu gaz (Verdorbene Luft). Priestley (1775) a numit azot flogisticat. Lavoisier în 1776-1777 a studiat în detaliu compoziția aerului atmosferic și a constatat că 4/5 din volumul său constau din gaz asfixiant (Air mofette).
Lavoisier a propus denumirea elementului „azot” din prefixul negativ grecesc „a” și cuvântul „zoe” pentru viață, subliniind incapacitatea sa de a menține respirația. În 1790, denumirea „azot” a fost propusă pentru azot (nitrogen - „formând salpetru”), care a devenit ulterior baza denumirii internaționale a elementului (Nitrogenium) și simbolul pentru azot - N.

Fiind în natură, obținând:

Azotul se găsește în natură în principal în stare liberă. În aer, fracția sa de volum este de 78,09%, iar fracția de masă este de 75,6%. Compușii azotului se găsesc în cantități mici în soluri. Azotul este o componentă a substanțelor proteice și a multor compuși organici naturali. Conținutul total de azot din scoarța terestră este de 0,01%.
Atmosfera de azot conține aproximativ 4 miliarde de tone (4 · 10 15) de tone, iar oceanele conțin aproximativ 20 de miliarde de tone (20 · 10 12) de tone. O parte nesemnificativă din această cantitate - aproximativ 100 de miliarde de tone - se leagă anual și este inclusă în compoziția organismelor vii. Din aceste 100 de miliarde de tone de azot legat, doar 4 miliarde de tone se găsesc în țesuturile plantelor și animalelor - orice altceva se acumulează în microorganisme în descompunere și se întoarce în cele din urmă în atmosferă.
În tehnologie, azotul se obține din aer. Pentru a obține azot, aerul este transformat într-o stare lichidă, iar apoi azotul este separat de oxigenul mai puțin volatil prin evaporare (punctul de fierbere N 2 = -195,8 ° C, punctul de fierbere O 2 = -183 ° C)
V condițiile de laborator azotul pur poate fi obținut prin descompunerea nitritului de amoniu sau prin amestecarea soluțiilor de clorură de amoniu și nitrit de sodiu atunci când este încălzită:
NH4NO2N2 + 2H20; NH4CI + NaNO2 NaCI + N2 + 2H2O.

Proprietăți fizice:

Azotul natural este format din doi izotopi: 14 N și 15 N. În condiții normale, azotul este un gaz incolor, inodor și fără gust, ușor mai ușor decât aerul, slab solubil în apă (15,4 ml de azot se dizolvă în 1 litru de apă, oxigen - 31 ml). La o temperatură de -195,8 ° C, azotul se transformă într-un lichid incolor, iar la temperatura de -210,0 ° C, se transformă într-un solid alb. În stare solidă, există sub forma a două modificări polimorfe: sub -237,54 ° C, o formă cu rețea cubică este stabilă, deasupra - cu una hexagonală.
Energia de legare a atomilor dintr-o moleculă de azot este foarte mare și se ridică la 941,6 kJ / mol. Distanța dintre centrele atomilor dintr-o moleculă este de 0.110 nm. Molecula N2 este diamagnetică. Acest lucru indică faptul că legătura dintre atomii de azot este triplă.
Densitatea azotului gazos la 0 ° C 1.25046 g / dm 3

Proprietăți chimice:

În condiții normale, azotul este o substanță chimic inactivă datorită legăturii sale covalente puternice. În condiții normale, reacționează numai cu litiu, formând o nitrură: 6Li + N 2 = 2Li 3 N
Odată cu creșterea temperaturii, activitatea azotului molecular crește, în timp ce poate fi atât un agent oxidant (cu hidrogen, metale), cât și un agent reducător (cu oxigen, fluor). Când este încălzit, tensiune arterială crescutăși în prezența unui catalizator, azotul interacționează cu hidrogenul pentru a forma amoniac: N 2 + 3H 2 = 2NH 3
Azotul se combină cu oxigenul doar într-un arc electric pentru a forma oxid de azot (II): N 2 + O 2 = 2NO
Într-o descărcare electrică, este posibilă și o reacție cu fluor: N 2 + 3F 2 = 2NF 3

Cele mai importante conexiuni:

Azotul se poate forma compuși chimici, fiind în toate stările de oxidare de la +5 la -3. Azotul formează compuși în stări de oxidare pozitive cu fluor și oxigen, iar în stări de oxidare mai mari de +3 azot se găsește numai în compuși cu oxigen.
Amoniac, NH 3 este un gaz incolor cu miros înțepător, ușor solubil în apă („amoniac”). Amoniacul are proprietăți de bază, interacționează cu apa, halogenurile de hidrogen, acizii:
NH 3 + H 2 O NH 3 * H 2 O NH 4 + + OH -; NH3 + HCI = NH4CI
Unul dintre liganzii tipici din compușii complecși: Cu (OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2 (fiol., P-rim)
Agent de reducere: 2NH 3 + 3CuO 3Cu + N 2 + 3H 2 O.
Hidrazină- N 2 H 4 (pernitridă de hidrogen), ...
Hidroxilamina- NH 2 OH, ...
Oxid nitric (I), N20 (oxid de azot, gaz de râs). ...
Oxid nitric (II), NO - gaz incolor, inodor, ușor solubil în apă, se referă la neformarea sării. În laborator, următoarele se obțin prin interacțiunea cuprului și a acidului azotic diluat:
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
În industrie, acestea se obțin prin oxidarea catalitică a amoniacului în producția de acid azotic:
4NH 3 + 5O 2 4NO + 6 H 2 O
Se oxidează ușor la oxid nitric (IV): 2NO + O 2 = 2NO 2
Oxid nitric (III), ??? ...
...
Acid azotat, ??? ...
...
Nitrit, ??? ...
...
Oxid nitric (IV), NO 2 este un gaz otrăvitor de culoare maro, are un miros caracteristic, se dizolvă bine în apă, dând în același timp doi acizi, azotat și azotic: H 2 O + NO 2 = HNO 2 + HNO 3
La răcire, se transformă într-un dimer incolor: 2NO 2 N 2 O 4
Oxidul de azot (V), ??? ...
...
Acid azotic, HNO 3 este un lichid incolor cu miros înțepător, balot = 83 ° С. Acid puternic, săruri - nitrați. Unul dintre cei mai puternici agenți oxidanți, care se datorează prezenței unui atom de azot în reziduul acid în cea mai mare stare de oxidare N +5. Când acidul azotic interacționează cu metalele, nu hidrogenul este eliberat ca produs principal, ci diferiți produse de reducere a ionului nitrat:
Cu + 4HNO3 (conc) = Cu (NO3) 2 + 2NO2 + 2H20;
4Mg + 10HNO3 (foarte diluat) = 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 5H 2 O.
Nitrații, ??? ...
...

Cerere:

Este utilizat pe scară largă pentru a crea un mediu inert - umplerea lămpilor cu incandescență electrică și a spațiului liber în termometrele cu mercur, atunci când pompați lichide, în industria alimentară ca gaz de ambalare. Suprafața produselor din oțel este nitrurată odată cu aceasta, iar în stratul de suprafață se formează nitruri de fier, care conferă oțelului o duritate mai mare. Azotul lichid este adesea folosit pentru răcirea profundă a diferitelor substanțe.
Azotul este important pentru viața plantelor și animalelor, deoarece face parte din substanțe proteice. Azotul este utilizat în cantități mari pentru a produce amoniac. Compușii de azot sunt utilizați în producția de îngrășăminte minerale, explozivi și în multe industrii.

L.V. Cherkashina
Universitatea de Stat KhF Tyumen, gr. 542 (I)

Surse:
- G.P. Khomchenko. Manual de chimie pentru solicitanții universității. M., Nou val, 2002.
- LA FEL DE. Egorov, Chimie. Un ghid al tutorilor pentru solicitanții universităților. Rostov-pe-Don, Phoenix, 2003.
- Descoperirea elementelor și originea numelor lor /