Joomla Software solutions Template

Payday loan

АЗОТ

Безцветен газ, без вкус и мирис. Един от най-разпространените елементи, главна съставна част на атмосферата на Земята (4.10¹⁵t).

Думата „азот", предложена от френския химик А. Лавоазие в края на XVIII в., е от гръцки произход. „Азот" означава „без­жизнен"   (представката  „а"  е отрицание,

„зоо" - живот). Именно така е смятал Лавоазие. Така са мислели и съвременниците му, в това число и шотландският химик и лекар Д. Ръдърфорд, който е отделил азот от въздуха малко по-рано от известните си колеги - шведа К. Шееле, англичаните Д. Пристли и X. Кавендиш. През 1772 г. Ръдърфорд публикува дисертация за т.нар. „мефитичен", т.е. непълноценен, въздух, който не поддържа горенето и дишането.

Названието „азот" за новия газ изглежда­ло достатъчно точно. Но така ли е в действи­телност?

Наистина за разлика от кислорода азотът не поддържа дишането и горенето. Човек обаче не може постоянно да диша чист кис­лород. Даже на болните се дава чист кисло­род само за кратко време. На всички съвет­ски орбитални станции, на космическите кораби „Союз" и „Восток" космонавтите дишаха обикновен атмосферен въздух, съ­държащ почти 4/5 азот. Очевидно той не е просто неутрален разредител на кислорода. Именно сместа от азот и кислород е най-приемлива за дишането на повечето обитате­ли на нашата планета.

А нима е справедливо този елемент да бъде наричан безжизнен? С какво се под­хранват растенията при внасянето на мине­рални торове? Преди всичко със съединения­та на азота, калия и фосфора. Азотът влиза в състава на безброй органични съединения, в това число на такива жизненоважни, като белтъците и аминокиселините.

За човечеството извънредно полезна е относителната инертност на този газ. Ако той бе малко по-склонен към химични реакции, атмосферата на Земята не би могла да съществува в сегашния си вид. Силният окислител кислород би встъпил с азота в реакция и биха се образували отровните азотни окиси. Но ако азотът бе наистина инертен газ, какъвто е например хелият, тогава никакви химически производства, нито пък всемогъщите микроорганизми не биха могли да свържат азот от атмосферата и да задоволят потребността на всичко живо от свързан азот.

Кръговрат на азота в природата

Синтезът на амоняк се провежда в гигантски колони, където с по­мощта на компресор се подава сместа от азот и водород. Реакцията протича под налягане 30 МPa и температура около 500 °С в присъствието на катализатор. Образувалият се амоняк NH₃ в топлообменника се превръща в течност (кондензира се). Течният амоняк се отделя от системата, а нереагиралите газове постъпват в циркулационната помпа, която отново ги подава в колоната за синтез.

Не би имало амоняк, азотна киселина, необходима за производството на много вещества, не биха съществували и най-важните торове. Не би имало и живот на Земята — нали азотът влиза в състава на всички организми. На азота се падат около 3 % от масата на човешкия организъм.

Азотът се използува доста широко. Той най-евтиният от газовете, които са химически инертни при обикновени условия. Ето защо  при онези процеси в металургията и в голямата химия, при които трябва да се защищава  активното съединение  или разтопеният   метал   от  взаимодействие   с кислорода на въздуха, се създават чисто азотни защитни атмосфери. Под азот в лабораториите се пазят и лесно окисляващите се вещества. В металургията с азот се наси­щат повърхностите на някои метали и сплави, за да им се придаде по-голяма твърдост и устойчивост на износване. Широко известно е например азотирането  на  стоманата и на титановите сплави. Течният  азот   (температура  на  топене и кипене на азота: —210 °С и —196 °С) се използува в хладилни съоръжения. Малката  химична  активност  на  азота се обяснява преди всичко със строежа на молекулата му. Както и при повечето газове (освен  инертните)   молекулата  на  азота се състои от два атома. В образуването на връзката между тях участвуват по 3 валентни електрона от външния слой на всеки атом. За да се разруши молекулата на азота, трябва да се изразходва много голямо количество енергия — 954,6 kJ/mol. Без разрушаване на молекулата азотът не може да образува нови химични връзки. При обикновени условия с него може да реагира само литият, като образува нитрид -Li₃N.

Много по-активен е атомният азот. При обикновена температура той реагира със сяра, фосфор, арсен и с някои метали, на­пример с живак. Но да се получи азот във вид на отделни атоми е сложно. Дори при 3000 °С не се наблюдава забележимо разлага­не на молекулите на азота до отделни атоми.

Съединенията на азота имат огромно значение и за науката, и за много отрасли на промишлеността. За получаване на свързан азот човечеството изразходва големи количе­ства енергия.

Основен начин за свързването на азота в промишлени условия си остава синтезът на амоняк NH₃. Амо­някът е един от най-масовите продукти на химическата промишленост — световното му производство е над 70 млн. t годишно. Процесът протича при температура 400 — 600 °С и налягане милиони паскали (сто­тици атмосфери) в присъствието на катализа­тори, например гъбесто желязо с прибавки на калиев окис, алуминиев окис. Самият амоняк се използува ограничено и обикнове­но във вид на водни разтвори (амонячна вода — като течен тор, в медицината). Но за разлика от атмосферния азот амонякът доста лесно встъпва в реакциите на присъе­диняване и заместване. А и по-лесно се окислява от азота. Поради това амонякът е изходен продукт за получаването на повече­то азотсъдържащи вещества.

Директното окисление на азота с кислород изисква много високи температури (4000 °С) или други много активни методи на въздей­ствие върху здравите молекули на азота

— електричен разряд, йонизиращо лъчение. Описани са пет окиса на азота: N₂О азотен (I) окис, NО азотен (II) окис, N₂О₃ азотен (III) окис, NО₂ азотен (IV) окис, N₂О₅ азотен (V) окис.

В промишлеността широко се използува азотната киселина HN0₃, която е едновре­менно и силна киселина, и активен окисли­тел. Тя е способна да разтваря всички метали освен златото и платината. На химиците азотната киселина е позната поне от XIII в., използувани са я древните алхимици. Големи количества азотна киселина се употребяват за получаване на нитросъединения. Тя е главен нитриращ агент, с помощта на който в молекулите на органичните съединения се въвежда нитрогрупа NО₂. А когато три такива групи се появят, например в молеку­лата на толуола С₆Н₅СН₃, този обикновен органичен разтворител се превръща във взривно вещество — тринитротолуол, тротил. Глицеринът след нитриране се превръща в опасното взривно вещество нитроглицерин.

Не по-малко важна е азотната киселина и при производството на минерални торове. Солите на азотната киселина — нитратите и преди всичко натриевият, калиевият и амониевият нитрат, се използуват главно като азотни торове. Но, както е установил академик Д. Н. Прянишников, растението, ако има възможност да избира, предпочита амонячния азот пред нитратния.

Солите  на другата  киселина на азота — слабата азотиста киселина HNО₂ — се наричат нитрити и също доста широко се използуват в промишлеността. Например натриевият нитрит се прибавя в неголеми дози към колбасите и шунката, за да се запази присъщият на месото розово-червен цвят.

Учените отдавна се стремят да получат съединения на азота с минимални загуби на енергия при невисоки температури и налягания. Идеята, че някои микроорганизми могат да свързват азот от въздуха, е изказана за пръв път от руския физик П. Косович в края на XIX в., а неговият съотечественик — биохимикът С. Н. Виноградски, през 90-те години на XIX в. е отделил от почвата първата азотфиксираща бактерия. Но едва в последно време стана повече или по-малко ясен механизмът на свързване на азота от бактериите. Бактериите усвояват азота, като го превръщат в амоняк, който след това много бързо се превръща в аминокисе­лини и белтъци. Процесът протича с участието на ензими.

В лабораториите на няколко страни (в СССР в началото на 60-те години) са получени комплексни съединения, които могат да свързват атмосферен азот. Главната роля при това се пада на комплексите на молибде­на, желязото и магнезия. В основни линии вече е изучен и разработен механизмът на този процес.