Селитра берүү - Nitrogenium деген сөз латын тилинен ушундайча которулат. Бул азоттун аталышы - мезгилдик таблицанын узун версиясында 15-топтун башында турган атомдук номери 7 болгон химиялык элемент. Жөнөкөй зат түрүндө Жердин аба кабыгында – атмосферада таралган. Ар түрдүү азот кошулмалары жер кыртышында жана тирүү организмдерде кездешет жана өнөр жайда, аскердик иштерде, айыл чарбасында жана медицинада кеңири колдонулат.
Азот эмне үчүн "муунчу" жана "жансыз" деп аталган
Химия тарыхчылары айткандай, бул жөнөкөй затты биринчилерден болуп Генри Кавендиш (1777) алган. Окумуштуу реакция продуктыларын сиңирүү үчүн щелочту колдонуп, ысык көмүрдүн үстүнөн аба өткөргөн. Эксперименттин жыйынтыгында изилдөөчү көмүр менен реакцияга кирбеген түссүз, жытсыз газды тапкан. Кавендиш аны дем алуу, ошондой эле күйүү мүмкүн эместиги үчүн "муунчу аба" деп атады.
Заманбап химик кычкылтек көмүр кычкыл газын пайда кылуу үчүн көмүртек менен реакциялашканын түшүндүрмөк. Абанын калган "муунчу" бөлүгү көбүнчө N2 молекулаларынан турган. Кавендиш жана башка илимпоздор ал кездеги азот жана селитра кошулмалары эл чарбасында кеңири колдонулса да, бул зат жөнүндө али билишкен эмес. Илимпоз адаттан тыш газ тууралуу ушуга окшош эксперименттерди жасаган кесиптеши Жозеф Пристлиге билдирген.
Ошол эле учурда Карл Шееле абанын белгисиз бир түзүүчүсүнө көңүл бурган, бирок анын келип чыгышын туура түшүндүрө алган эмес. 1772-жылы Дэниел Рутерфорд гана эксперименттерде бар "муунчу" "бузулган" газ азот экенин түшүнгөн. Кайсы илимпозду анын ачуучусу деп эсептеш керек - бул тууралуу илим тарыхчылары дагы эле талашып жатышат.
Резерфорддун эксперименттеринен 15 жыл өткөндөн кийин, белгилүү химик Антуан Лавуазье азотко карата «бузулган» аба терминин башкасына - Nitrogenium деп өзгөртүүнү сунуш кылган. Ал убакта бул зат күйбөйт, дем алууну колдобой турганы далилденген. Ошол эле учурда орусча "азот" деген аталыш пайда болгон, ал ар түрдүүчө чечмеленет. Бул термин көбүнчө "жансыз" дегенди билдирет. Кийинки эмгектер материянын касиеттери жөнүндө кеңири тараган пикирди жокко чыгарды. Азот бирикмелери – белоктор – тирүү организмдердин курамындагы эң маанилүү макромолекулалар. Аларды куруу үчүн өсүмдүктөр кыртыштан минералдык азыктын керектүү элементтерин – NO32- жана NH4+ иондорун сиңирип алышат..
Азот - химиялык элемент
Мезгилдик система (PS) атомдун түзүлүшүн жана анын касиеттерин түшүнүүгө жардам берет. Химиялык элементтин мезгилдик таблицадагы орду менен аныктоого болотядро заряды, протондордун жана нейтрондордун саны (массалык саны). Атомдук массанын маанисине көңүл буруу керек - бул элементтин негизги мүнөздөмөлөрүнүн бири. Мезгилдин саны энергия деңгээлинин санына туура келет. Мезгилдик таблицанын кыска вариантында топтун номери тышкы энергетикалык деңгээлдеги электрондордун санына туура келет. Келгиле, азоттун жалпы мүнөздөмөлөрүндөгү бардык маалыматтарды анын мезгилдик системадагы орду боюнча жалпылайлы:
- Бул PSтин жогорку оң бурчунда жайгашкан металл эмес элемент.
- Химиялык белгиси: N.
- Буйрутма номери: 7.
- Салыштырмалуу атомдук масса: 14,0067.
- Учуучу суутек кошулмасынын формуласы: NH3 (аммиак).
- Эң жогорку оксидди N2O5 чыгарат, мында азоттун валенттүүлүгү V.
Азот атомунун түзүлүшү:
- Негизги заряд: +7.
- Протондордун саны:7; нейтрондордун саны: 7.
- Энергия деңгээлинин саны: 2.
- Электрондордун жалпы саны: 7; электрондук формула: 1s22s22p3.
No7 элементтин туруктуу изотоптору толук изилденген, алардын масса сандары 14 жана 15. Алардын зажигалкасынын атомдорунун курамы 99,64%. Ошондой эле кыска мөөнөттүү радиоактивдүү изотоптордун ядролорунда 7 протон бар жана нейтрондордун саны абдан ар түрдүү: 4, 5, 6, 9, 10.
Табигаттагы азот
Жердин аба кабыгында жөнөкөй заттын молекулалары бар, алардын формуласы N2. Атмосферадагы газ түрүндөгү азоттун көлөмү көлөм боюнчаболжол менен 78,1%. Бул химиялык элементтин жер кыртышындагы органикалык эмес бирикмелери ар кандай аммоний туздары жана нитраттар (нитраттар). Кошулмалардын формулалары жана кээ бир эң маанилүү заттардын аттары:
- NH3, аммиак.
- NO2, азот диоксиди.
- NaNO3, натрий нитраты.
- (NH4)2SO4, аммоний сульфаты.
Акыркы эки кошулмадагы азоттун валенттүүлүгү - IV. Көмүр, топурак, тирүү организмдер дагы N атомдорун камтыйт. Азот аминокислота макромолекулаларынын, ДНК жана РНК нуклеотиддердин, гормондордун жана гемоглобиндин ажырагыс бөлүгү болуп саналат. Адам денесиндеги химиялык элементтин жалпы мазмуну 2,5% жетет.
Жөнөкөй зат
Азот эки атомдуу молекулалар түрүндөгү атмосфералык абанын көлөмү жана массасы боюнча эң чоң бөлүгү. Формула N2 болгон заттын жыты, өңү жана даамы жок. Бул газ жердин аба кабыгынын 2/3 бөлүгүн түзөт. Суюк абалда азот сууга окшош түссүз зат. -195,8 °C кайнайт. M (N2)=28 г/моль. Жөнөкөй зат азот кычкылтектен бир аз жеңил, анын абадагы тыгыздыгы 1ге жакын.
Молекуладагы атомдор 3 жалпы электрон жупту бекем байлайт. Кошумча жогорку химиялык туруктуулукту көрсөтөт, бул аны кычкылтектен жана бир катар башка газ түрүндөгү заттардан айырмалап турат. Азот молекуласы анын курамындагы атомдорго ыдырап кетиши үчүн 942,9 кДж/моль энергияны сарптоо керек. Үч жуп электрондун байланышы абдан күчтүү.2000 °Cден жогору ысытылганда бузулат.
Кадимки шарттарда молекулалардын атомдорго диссоциацияланышы иш жүзүндө болбойт. Азоттун химиялык инерттүүлүгү да анын молекулаларында полярдуулуктун толук жоктугуна байланыштуу. Алар бири-бири менен өтө начар аракеттенишет, бул кадимки басымда жана бөлмө температурасына жакын температурада заттын газ абалынын себеби. Молекулярдык азоттун төмөн реактивдүүлүгү инерттүү чөйрөнү түзүү зарыл болгон ар кандай процесстерде жана түзүлүштөрдө колдонулат.
N2 молекулаларынын диссоциациясы атмосферанын жогорку катмарында күн радиациясынын таасири астында болушу мүмкүн. Кадимки шарттарда кээ бир металлдар жана бейметалдар (фосфор, күкүрт, мышьяк) менен реакцияга кирген атомдук азот пайда болот. Натыйжада жер шартында кыйыр түрдө алынган заттардын синтези пайда болот.
Азоттун валенттүүлүгү
Атомдун тышкы электрон катмары 2 с жана 3 p электрондордон түзүлөт. Азоттун бул терс бөлүкчөлөрү башка элементтер менен өз ара аракеттенгенде баш тартуусу мүмкүн, бул анын калыбына келтирүүчү касиетине туура келет. Октетке жетишпеген 3 электронду кошуу менен атом кычкылдануу жөндөмүн көрсөтөт. Азоттун электр терс касиети төмөн, металл эмес касиеттери фтор, кычкылтек жана хлордукуна караганда азыраак. Бул химиялык элементтер менен өз ара аракеттенгенде, азот электрондорду берет (кычкылданат). Терс иондорго чейин кыскартуу башка металл эместер жана металлдар менен реакциялар менен коштолот.
Азоттун типтүү валенттүүлүгү III. Бул учурдахимиялык байланыштар сырткы р-электрондорду тартуу жана жалпы (байланыш) жуптарды түзүүнүн эсебинен түзүлөт. Аммоний ионундагы NH4+.
. азот электрондорунун жалгыз жуптугунан улам донор-акцептор байланышын түзүүгө жөндөмдүү.
Лабораториялык жана өнөр жай өндүрүшү
Лабораториялык ыкмалардын бири жез кычкылынын кычкылдандыруучу касиетине негизделген. Азот-суутек кошулмасы колдонулат - аммиак NH3. Бул сасык жыттуу газ кара жездин порошок оксиди менен реакцияга кирет. Реакциянын натыйжасында азот бөлүнүп, металлдык жез (кызыл порошок) пайда болот. Реакциянын дагы бир продуктусу болгон суу тамчылары түтүктүн дубалдарына жайгашат.
Азот менен металлдардын айкалышы колдонулган дагы бир лабораториялык ыкма азид, мисалы, NaN3. Бул кирлерден тазалоонун кереги жок газ болуп чыкты.
Аммоний нитрити лабораторияда азот менен сууга ажырайт. Реакция башталышы үчүн ысытуу керек, андан кийин процесс жылуулуктун (экзотермикалык) чыгышы менен жүрөт. Азот кирлер менен булгангандыктан, ал тазаланып, кургатылат.
Өнөр жайда азот өндүрүү:
- суюк абаны фракциялык дистилляциялоо - азот менен кычкылтектин физикалык касиеттерин (ар кандай кайноо чекиттери) колдонгон ыкма;
- абанын кызарган көмүр менен химиялык реакциясы;
- адсорбциялык газды бөлүү.
Металлдар жана суутек менен өз ара аракеттенүүсү - кычкылдандыруучу касиеттери
Күчтүү молекулалардын инерттүүлүгүтүз синтездөө жолу менен кээ бир азот бирикмелерин алууга мүмкүндүк бербейт. Атомдорду активдештирүү үчүн затты күчтүү ысытуу же нурлантуу зарыл. Азот литий менен бөлмө температурасында реакция жасай алат, магний, кальций жана натрий менен реакция ысытылганда гана жүрөт. Тиешелүү металл нитриддери түзүлөт.
Азот менен суутектин өз ара аракеттенүүсү жогорку температурада жана басымда болот. Бул процесс да катализаторду талап кылат. Бул аммиак чыгат - химиялык синтездин маанилүү продуктыларынын бири. Азот кычкылдандыруучу агент катары анын кошулмаларында үч терс кычкылдануу абалын көрсөтөт:
- −3 (аммиак жана азоттун башка суутек бирикмелери нитриддер болуп саналат);
- −2 (гидразин N2H4);
- −1 (гидроксиламин NH2OH).
Эң маанилүү нитрид – аммиак өнөр жайда көп санда чыгарылат. Азоттун химиялык инерттүүлүгү узак убакыт бою чоң көйгөй болуп кала берген. Селитра анын чийки булагы болгон, бирок өндүрүш көбөйгөн сайын минералдык запастар тездик менен азая баштаган.
Азотту фик-циялоонун аммиак ыкмасын енер жайлык масштабда тузуу химия илиминин жана практикасынын зор жетишкендиги болду. Түздөн-түз синтез атайын колонналарда жүргүзүлөт - аба менен суутектен алынган азоттун ортосундагы кайра жараян. Бул реакциянын тең салмактуулугун продуктыга карай жылдырган оптималдуу шарттарды түзүүдө катализатордун жардамы менен аммиактын чыгышы 97%ке жетет.
Кычкылтек менен өз ара аракеттенүү - төмөндөтүүчү касиеттер
Азот менен кычкылтектин реакциясын баштоо үчүн күчтүү ысытуу керек. Атмосферадагы электр жаасы жана чагылган разряды жетиштүү энергияга ээ. Азот оң кычкылдануу абалында турган эң маанилүү органикалык эмес бирикмелер:
- +1 (азот кычкылы (I) N2O);
- +2 (азот оксиди NO);
- +3 (азот кычкылы (III) N2O3; азот кислотасы HNO2, анын туздары нитриттер);
- +4 (азот (IV) диоксиди NO2);
- +5 (азот пентоксиди (V) N2O5, азот кислотасы HNO3, нитраттар).
Табигаттагы мааниси
Өсүмдүктөр кыртыштан аммоний иондорун жана нитрат аниондорун сиңирип, химиялык реакциялар үчүн клеткаларда тынымсыз жүрүп жаткан органикалык молекулалардын синтезин колдонушат. Атмосфералык азотту түйүндүү бактериялар – буурчак өсүмдүктөрүнүн тамырында өсүштү пайда кылган микроскопиялык жандыктар сиңире алат. Натыйжада өсүмдүктөрдүн бул тобу керектүү азык элементин алат, аны менен жерди байытат.
Тропикалык нөшөр учурунда атмосферада азоттун кычкылдануу реакциялары жүрөт. Оксиддер эрип кислоталарды пайда кылат, суудагы бул азот бирикмелери топуракка кирет. Элементтин жаратылыштагы циркуляциясынын аркасында анын жер кыртышындагы жана абадагы запасы тынымсыз толукталып турат. Азот камтыган татаал органикалык молекулалар бактериялар тарабынан органикалык эмес компоненттерге ажырайт.
Практикалык колдонуу
Эң маанилүү байланыштарайыл чарба үчүн азот жакшы эрүүчү туздар болуп саналат. Карбамид, селитра (натрий, калий, кальций), аммоний бирикмелери (аммиактын, хлориддин, сульфаттын, аммоний селитрасынын суудагы эритмеси) өсүмдүктөр. нитраттар. Өсүмдүк организминин бөлүктөрү макронутриенттерди "келечекке" сактоого жөндөмдүү, бул продукциянын сапатын начарлатат. Жашылча-жемиштерде нитраттардын ашыкча болушу адамдардын уулануусуна, залалдуу шишиктердин өсүшүнө алып келиши мүмкүн. Айыл чарбадан тышкары, азот кошулмалары башка тармактарда колдонулат:
- дармектерди алуу;
- макромолекулярдык бирикмелердин химиялык синтези үчүн;
- тринитротолуолдон (тротилден) жарылуучу заттарды өндүрүүдө;
- боёкторду өндүрүү үчүн.
Операцияда оксид колдонулбайт, зат ооруну басуучу таасирге ээ. Бул газ менен дем алуу сезиминин жоголушун азоттун химиялык касиеттерин биринчи изилдөөчүлөр да байкашкан. "Күлүүчү газ" деген арзыбаган ат ушинтип пайда болгон.
Айыл чарба продуктыларындагы нитраттардын көйгөйү
Азот кислотасынын туздары - нитраттар - NO3- жалгыз заряддуу анионду камтыйт. Ушул убакка чейин заттардын бул тобунун эски аталышы колдонулат - селитра. Нитраттар талааларды семиртүү үчүн, күнөсканаларда, бакчаларда колдонулат. Алар себүү алдында эрте жазда, жайында - суюк таңгычтар түрүндө колдонулат. Заттардын өзү адамдар үчүн чоң коркунуч туудурбайт, бирокорганизмде нитриттерге, андан соң нитрозаминдерге айланат. Нитрит иондору NO2- уулуу бөлүкчөлөр, алар гемоглобин молекулаларындагы темир темирдин үч валенттүү иондорго кычкылданышын шарттайт. Мындай абалда адамдардын жана жаныбарлардын канынын негизги заты кычкылтекти ташый албайт жана ткандардан көмүр кычкыл газын чыгара албайт.
Тамак-аштын нитрат менен булгануусу адамдын ден соолугу үчүн кандай коркунучтуу:
- нитраттар нитрозаминдерге (канцерогендерге) айланганда пайда болгон залалдуу шишиктер;
- жаралуу колиттин өнүгүшү,
- гипотензия же гипертония;
- жүрөк жетишсиздиги;
- кандын уюшунун бузулушу
- боор, уйку бези, диабеттин өнүгүшү;
- бөйрөк жетишсиздигинин өнүгүшү;
- анемия, эс тутумдун, көңүл буруунун, интеллекттин начарлашы.
Нитраттардын жогорку дозалары менен түрдүү тамак-аштарды бир убакта колдонуу катуу ууланууга алып келет. Булагы өсүмдүктөр, ичүүчү суу, даярдалган эт тамактары болушу мүмкүн. Таза сууга чылап, тамак бышыруу тамактардагы нитраттарды азайтат. Окумуштуулар кооптуу кошулмалардын жогорку дозалары жетиле элек жана парник өсүмдүктөрүнүн азыктарында табылганын аныкташкан.
Фосфор - азот подгруппасынын элементи
Мезгилдик системанын бир вертикалдык тилкесинде турган химиялык элементтердин атомдору жалпы касиеттерди көрсөтүшөт. Фосфор үчүнчү мезгилде жайгашкан, азот сыяктуу 15-топко кирет. Атомдордун түзүлүшүэлементтери окшош, бирок касиеттери боюнча айырмачылыктар бар. Азот жана фосфор металлдар жана суутек менен кошулганда терс кычкылдануу абалын жана III валенттүүлүгүн көрсөтөт.
Фосфордун көптөгөн реакциялары кадимки температурада жүрөт, ал химиялык активдүү элемент. Ал кычкылтек менен өз ара аракеттенип, жогорку оксид P2O5 пайда кылат. Бул заттын суудагы эритмеси кислотанын (метафосфордук) касиетине ээ. Аны ысытканда ортофосфор кислотасы алынат. Ал туздардын бир нече түрүн түзөт, алардын көбү суперфосфаттар сыяктуу минералдык жер семирткич катары кызмат кылат. Азот менен фосфордун бирикмелери биздин планетадагы заттардын жана энергиянын циклинин маанилүү бөлүгү болуп саналат, алар өнөр жайда, айыл чарбада жана ишмердүүлүктүн башка тармактарында колдонулат.
