Selitra vermək - Nitrogenium sözü latın dilindən belə tərcümə olunur. Bu, azotun adıdır - dövri cədvəlin uzun versiyasında 15-ci qrupa rəhbərlik edən atom nömrəsi 7 olan kimyəvi element. Sadə bir maddə şəklində Yerin hava qabığında - atmosferdə paylanır. Müxtəlif azot birləşmələri yer qabığında və canlı orqanizmlərdə tapılır və sənayedə, hərbi işlərdə, kənd təsərrüfatında və tibbdə geniş istifadə olunur.
Niyə azot "boğucu" və "cansız" adlanırdı
Kimya tarixçilərinin təklif etdiyi kimi, bu sadə maddəni ilk alan Henri Kavendiş (1777) olmuşdur. Alim reaksiya məhsullarını udmaq üçün qələvidən istifadə edərək, isti kömürlərin üzərindən hava keçirdi. Təcrübə nəticəsində tədqiqatçı kömürlə reaksiya verməyən rəngsiz, qoxusuz qaz aşkar edib. Cavendish nəfəs almağa və yanmağa davam edə bilmədiyi üçün onu "boğucu hava" adlandırdı.
Müasir kimyaçı oksigenin karbonla reaksiyaya girərək karbon qazını əmələ gətirdiyini izah edərdi. Havanın qalan "boğucu" hissəsi əsasən N2 molekullardan ibarət idi. Cavendish və digər elm adamları o dövrdə bu maddə haqqında hələ bilmirdilər, baxmayaraq ki, azot və selitra birləşmələri o zamanlar iqtisadiyyatda geniş istifadə olunurdu. Alim qeyri-adi qaz barədə oxşar təcrübələr aparan həmkarı Cozef Pristliyə məlumat verdi.
Eyni zamanda, Karl Scheele havanın naməlum tərkib hissəsinə diqqət çəkdi, lakin onun mənşəyini düzgün izah edə bilmədi. Yalnız Daniel Ruterford 1772-ci ildə təcrübələrdə mövcud olan "boğucu" "xarlanmış" qazın azot olduğunu başa düşdü. Hansı alimi onun kəşfçisi hesab etmək lazımdır - elm tarixçiləri bu barədə hələ də mübahisə edirlər.
Rezerfordun təcrübələrindən 15 il sonra məşhur kimyaçı Antuan Lavuazye azotu nəzərdə tutan "korlanmış" hava terminini başqa bir - Nitrogeniumla dəyişməyi təklif etdi. O vaxta qədər bu maddənin yanmadığı, nəfəs almağı dəstəkləmədiyi sübut edildi. Eyni zamanda, müxtəlif yollarla şərh olunan rusca "azot" adı ortaya çıxdı. Termin ən çox "cansız" mənasını verir. Sonrakı işlər maddənin xüsusiyyətləri haqqında geniş yayılmış rəyi təkzib etdi. Azot birləşmələri - zülallar canlı orqanizmlərin tərkibində ən mühüm makromolekullardır. Onları qurmaq üçün bitkilər torpaqdan lazımi mineral qida elementlərini - NO32- və NH4+ ionlarını mənimsəyir..
Azot kimyəvi elementdir
Dövri sistem (PS) atomun quruluşunu və onun xassələrini anlamağa kömək edir. Kimyəvi elementin dövri cədvəldəki mövqeyinə görə müəyyən etmək olarnüvə yükü, proton və neytronların sayı (kütləvi sayı). Atom kütləsinin dəyərinə diqqət yetirmək lazımdır - bu elementin əsas xüsusiyyətlərindən biridir. Dövrün sayı enerji səviyyələrinin sayına uyğundur. Dövri cədvəlin qısa versiyasında qrup nömrəsi xarici enerji səviyyəsindəki elektronların sayına uyğun gəlir. Dövri sistemdəki mövqeyinə görə azotun ümumi xarakteristikasındakı bütün məlumatları ümumiləşdirək:
- Bu, PS-nin yuxarı sağ küncündə yerləşən qeyri-metal elementdir.
- Kimyəvi əlamət: N.
- Sifariş nömrəsi: 7.
- Nisbi atom kütləsi: 14.0067.
- Uçucu hidrogen birləşmə düsturu: NH3 (ammonyak).
- Azot valentliyi V olan ən yüksək oksid N2O5 istehsal edir.
Azot atomunun quruluşu:
- Əsas ödəniş: +7.
- Protonların sayı:7; neytronların sayı: 7.
- Enerji səviyyələrinin sayı: 2.
- Elektronların ümumi sayı: 7; elektron düstur: 1s22s22p3.
7 nömrəli elementin stabil izotopları ətraflı tədqiq olunub, onların kütlə nömrələri 14 və 15-dir. Onların alışqanının atomlarının tərkibi 99,64% təşkil edir. Qısamüddətli radioaktiv izotopların nüvələrində həmçinin 7 proton var və neytronların sayı çox dəyişir: 4, 5, 6, 9, 10.
Təbiətdə azot
Yerin hava qabığında düsturu N2 olan sadə maddənin molekulları var. Atmosferdə qaz halında olan azotun miqdarı həcmcədirtəxminən 78,1%. Bu kimyəvi elementin yer qabığında qeyri-üzvi birləşmələri müxtəlif ammonium duzları və nitratlar (nitratlar) təşkil edir. Birləşmələrin düsturları və bəzi ən vacib maddələrin adları:
- NH3, ammonyak.
- NO2, azot dioksidi.
- NaNO3, natrium nitrat.
- (NH4)2SO4, ammonium sulfat.
Son iki birləşmədə azotun valentliyi - IV. Kömür, torpaq, canlı orqanizmlərdə də bağlı N atomları var. Azot amin turşusu makromolekullarının, DNT və RNT nukleotidlərinin, hormonların və hemoglobinin tərkib hissəsidir. İnsan orqanizmində kimyəvi elementin ümumi miqdarı 2,5%-ə çatır.
Sadə maddə
İki atomlu molekullar şəklində olan azot həcm və kütlə baxımından atmosfer havasının ən böyük hissəsidir. Formulu N2 olan maddənin qoxusu, rəngi və dadı yoxdur. Bu qaz Yerin hava zərfinin 2/3-dən çoxunu təşkil edir. Maye formada azot suya bənzəyən rəngsiz bir maddədir. -195,8 °C-də qaynar. M (N2)=28 q/mol. Sadə azot maddəsi oksigendən bir qədər yüngüldür, onun havadakı sıxlığı 1-ə yaxındır.
Molekuldakı atomlar 3 ümumi elektron cütünü möhkəm bağlayır. Mürəkkəb yüksək kimyəvi sabitlik nümayiş etdirir ki, bu da onu oksigen və bir sıra digər qazlı maddələrdən fərqləndirir. Azot molekulunun onun tərkib atomlarına parçalanması üçün 942,9 kJ/mol enerji sərf etmək lazımdır. Üç cüt elektrondan ibarət bir əlaqə çox güclüdür.2000 °C-dən yuxarı qızdırıldıqda parçalanır.
Normal şəraitdə molekulların atomlara dissosiasiyası praktiki olaraq baş vermir. Azotun kimyəvi təsirsizliyi həm də onun molekullarında qütbün tam olmaması ilə bağlıdır. Onlar bir-biri ilə çox zəif qarşılıqlı əlaqədə olurlar, bu da normal təzyiqdə və otaq temperaturuna yaxın temperaturda maddənin qaz halına səbəb olur. Molekulyar azotun aşağı reaktivliyi müxtəlif proseslərdə və inert mühit yaratmaq lazım olan cihazlarda tətbiq tapır.
N2 molekullarının dissosiasiyası atmosferin yuxarı qatında günəş radiasiyasının təsiri altında baş verə bilər. Normal şəraitdə bəzi metallar və qeyri-metallarla (fosfor, kükürd, arsen) reaksiya verən atom azotu əmələ gəlir. Nəticədə yerüstü şəraitdə dolayı yolla alınan maddələrin sintezi baş verir.
Azot valentliyi
Atomun xarici elektron təbəqəsi 2 s və 3 p elektrondan əmələ gəlir. Azotun bu mənfi hissəcikləri digər elementlərlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda imtina edə bilər ki, bu da onun azaldıcı xüsusiyyətlərinə uyğundur. İtkin 3 elektronu oktetə birləşdirərək atom oksidləşmə qabiliyyətini nümayiş etdirir. Azotun elektronmənfiliyi aşağıdır, qeyri-metal xassələri flüor, oksigen və xlordan daha az ifadə edilir. Bu kimyəvi elementlərlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, azot elektronları verir (oksidləşir). Mənfi ionlara azalma digər qeyri-metallar və metallarla reaksiyalarla müşayiət olunur.
Azotun tipik valentliyi III-dür. Bu haldakimyəvi bağlar xarici p-elektronların cəlb edilməsi və ümumi (bağ) cütlərinin yaradılması hesabına yaranır. Azot ammonium ionunda NH4+.
.-də olduğu kimi, tək elektron cütü sayəsində donor-akseptor bağı yaratmağa qadirdir.
Laboratoriya və sənaye istehsalı
Laboratoriya üsullarından biri mis oksidin oksidləşdirici xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Azot-hidrogen birləşməsindən istifadə olunur - ammonyak NH3. Bu pis iyli qaz toz halında qara mis oksidi ilə reaksiya verir. Reaksiya nəticəsində azot ayrılır və metal mis (qırmızı toz) yaranır. Reaksiyanın başqa bir məhsulu olan su damcıları borunun divarlarına çökür.
Azotun metallarla birləşməsindən istifadə edən başqa bir laboratoriya üsulu aziddir, məsələn, NaN3. Məlum oldu ki, qazı çirklərdən təmizləmək lazım deyil.
Ammonium nitrit laboratoriyada azot və suya parçalanır. Reaksiyanın başlaması üçün isitmə tələb olunur, sonra proses istiliyin (ekzotermik) buraxılması ilə davam edir. Azot çirkləri ilə çirklənmişdir, ona görə də təmizlənir və qurudulur.
Sənayedə azot istehsalı:
- maye havanın fraksiya distilləsi - azot və oksigenin fiziki xassələrindən istifadə edən üsul (müxtəlif qaynama nöqtələri);
- havanın qırmızı-isti kömürlə kimyəvi reaksiyası;
- adsorbsiya qazının ayrılması.
Metallar və hidrogenlə qarşılıqlı əlaqə - oksidləşdirici xüsusiyyətlər
Güclü molekulların hərəkətsizliyibirbaşa sintez yolu ilə bəzi azot birləşmələrinin alınmasına imkan vermir. Atomları aktivləşdirmək üçün maddənin güclü istiləşməsi və ya şüalanması lazımdır. Azot otaq temperaturunda litium ilə reaksiya verə bilər, maqnezium, kalsium və natrium ilə reaksiya yalnız qızdırıldıqda baş verir. Müvafiq metal nitridləri əmələ gəlir.
Azotun hidrogenlə qarşılıqlı təsiri yüksək temperatur və təzyiqlərdə baş verir. Bu proses həm də katalizator tələb edir. Kimyəvi sintezin ən vacib məhsullarından biri olan ammonyak ortaya çıxdı. Azot oksidləşdirici agent kimi birləşmələrində üç mənfi oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirir:
- −3 (ammiak və azotun digər hidrogen birləşmələri nitridlərdir);
- −2 (hidrazin N2H4);
- −1 (hidroksilamin NH2OH).
Ən vacib nitrid - ammonyak sənayedə böyük miqdarda istehsal olunur. Azotun kimyəvi təsirsizliyi uzun müddət böyük problem olaraq qaldı. Selitra onun xammal mənbəyi idi, lakin istehsal artdıqca mineral ehtiyatları sürətlə azalmağa başladı.
Kimya elminin və praktikasının böyük nailiyyəti sənaye miqyasında azot fiksasiyasının ammonyak metodunun yaradılması idi. Birbaşa sintez xüsusi sütunlarda həyata keçirilir - hava və hidrogendən əldə edilən azot arasında geri dönən bir proses. Bu reaksiyanın tarazlığını məhsula doğru dəyişdirən optimal şərait yaradılarkən katalizatordan istifadə etməklə ammonyak məhsuldarlığı 97%-ə çatır.
Oksigenlə qarşılıqlı əlaqə - azaldıcı xüsusiyyətlər
Azot və oksigen reaksiyasına başlamaq üçün güclü isitmə lazımdır. Atmosferdəki elektrik qövsü və ildırım boşalması kifayət qədər enerjiyə malikdir. Azotun müsbət oksidləşmə vəziyyətində olduğu ən mühüm qeyri-üzvi birləşmələr:
- +1 (azot oksidi (I) N2O);
- +2 (azot monoksit NO);
- +3 (azot oksidi (III) N2O3; azot turşusu HNO2, onun duzları nitritlərdir);
- +4 (azot (IV) dioksid NO2);
- +5 (azot pentoksidi (V) N2O5, azot turşusu HNO3, nitratlar).
Təbiətdəki məna
Bitkilər torpaqdan ammonium ionlarını və nitrat anionlarını udur, hüceyrələrdə davamlı olaraq gedən üzvi molekulların sintezindən kimyəvi reaksiyalar üçün istifadə edir. Atmosfer azotu düyün bakteriyaları - paxlalı bitkilərin köklərində böyümələr əmələ gətirən mikroskopik canlılar tərəfindən udula bilər. Nəticədə bu qrup bitkilər lazımi qida elementini alır, torpağı onunla zənginləşdirir.
Tropik leysanlar zamanı atmosfer azotunun oksidləşmə reaksiyaları baş verir. Oksidlər həll edilərək turşular əmələ gətirir, suda olan bu azot birləşmələri torpağa daxil olur. Elementin təbiətdə dövranı ilə əlaqədar olaraq onun yer qabığında və havada ehtiyatları daim yenilənir. Tərkibində azot olan mürəkkəb üzvi molekullar bakteriyalar tərəfindən qeyri-üzvi komponentlərə parçalanır.
Praktik istifadə
Ən vacib əlaqələrkənd təsərrüfatı üçün azot yüksək həll olunan duzlardır. Karbamid, selitra (natrium, kalium, kalsium), ammonium birləşmələri (ammonyak, xlorid, sulfat, ammonium nitratın sulu məhlulu) bitkilər tərəfindən mənimsənilir.nitratlar. Bitki orqanizminin hissələri "gələcək üçün" makronutrientləri saxlaya bilir, bu da məhsulların keyfiyyətini pisləşdirir. Tərəvəz və meyvələrdə nitratların çox olması insanlarda zəhərlənməyə, bədxassəli yenitörəmələrin inkişafına səbəb ola bilər. Kənd təsərrüfatı ilə yanaşı, azot birləşmələri digər sənayelərdə də istifadə olunur:
- dərman almaq üçün;
- makromolekulyar birləşmələrin kimyəvi sintezi üçün;
- trinitrotoluoldan (TNT) partlayıcı maddələrin istehsalında;
- boyaların istehsalı üçün.
Cərrahiyyədə oksiddən istifadə olunmur, maddə ağrıkəsici təsirə malikdir. Bu qazı tənəffüs edərkən hisslərin itməsi hətta azotun kimyəvi xassələrinin ilk tədqiqatçıları tərəfindən fərq edildi. "Gülən qaz" mənasız adı belə yarandı.
Kənd təsərrüfatı məhsullarında nitrat problemi
Azot turşusu duzları - nitratlar - tək yüklü anion NO3- ehtiva edir. İndiyə qədər bu qrup maddələrin köhnə adı istifadə olunur - selitra. Nitratlar tarlalarda, istixanalarda, meyvə bağlarında gübrə vermək üçün istifadə olunur. Onlar əkmədən əvvəl erkən yazda, yayda - maye sarğı şəklində tətbiq olunur. Maddələrin özləri insanlar üçün böyük təhlükə yaratmır, lakinbədəndə nitritə, sonra nitrozaminlərə çevrilirlər. Nitrit ionları NO2- zəhərli hissəciklərdir, hemoglobin molekullarında dəmir dəmirin üçvalentli ionlara oksidləşməsinə səbəb olurlar. Bu vəziyyətdə insan və heyvanların qanının əsas maddəsi oksigeni daşıya və toxumalardan karbon qazını çıxara bilməz.
Qidanın nitratla çirklənməsinin insan sağlamlığı üçün təhlükəsi nədir:
- nitratların nitrozaminlərə (kanserogenlərə) çevrilməsi zamanı baş verən bədxassəli şişlər;
- ülseratif kolitin inkişafı,
- hipotenziya və ya hipertoniya;
- ürək çatışmazlığı;
- qanın laxtalanma pozğunluğu
- qaraciyər, mədə altı vəzi, diabet inkişafı;
- böyrək çatışmazlığının inkişafı;
- anemiya, pozulmuş yaddaş, diqqət, zəka.
Müxtəlif qidaların yüksək dozada nitratlarla eyni vaxtda qəbulu kəskin zəhərlənməyə səbəb olur. Mənbələr bitkilər, içməli su, hazırlanmış ət yeməkləri ola bilər. Təmiz suda islatma və bişirmə qidaların nitrat tərkibini azalda bilər. Tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, daha yüksək dozada təhlükəli birləşmələr yetişməmiş və istixana bitkiləri məhsullarında aşkar edilib.
Fosfor azot altqrupunun elementidir
Dövri sistemin eyni şaquli sütununda olan kimyəvi elementlərin atomları ümumi xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər. Fosfor üçüncü dövrdə yerləşir, azot kimi 15-ci qrupa aiddir. Atomların quruluşuelementləri oxşardır, lakin xassələrində fərqlər var. Azot və fosfor metallar və hidrogenlə birləşmələrində mənfi oksidləşmə vəziyyəti və III valentlik nümayiş etdirir.
Fosforun bir çox reaksiyaları adi temperaturda baş verir, kimyəvi cəhətdən aktiv elementdir. O, daha yüksək oksid P2O5 yaratmaq üçün oksigenlə qarşılıqlı əlaqədə olur. Bu maddənin sulu məhlulu bir turşu (metafosfor) xüsusiyyətlərinə malikdir. Qızdırıldıqda ortofosfor turşusu alınır. O, bir neçə növ duz əmələ gətirir, onların çoxu superfosfatlar kimi mineral gübrələr kimi xidmət edir. Azot və fosfor birləşmələri planetimizdəki maddələr və enerji dövrünün mühüm hissəsidir, onlar sənaye, kənd təsərrüfatı və digər fəaliyyət sahələrində istifadə olunur.
