Atom massasi

Atom raqami	7
Atom massasi	14 007
Zichlik, kg / m³	1,251
Erish harorati, ° S	-210
Qaynatish harorati, ° S	-195.8
Issiqlik quvvati, kJ / (kg ° S)	1.034
Elektr manfiyligi	3.0
Kovalent radiusi, Å	0.74
1-ionlash potentsial, eV	14.53

Azot (yunoncha azoos - jonsiz, lat. Nitrogenium), N, Mendeleyev davriy tizimining V guruhi kimyoviy elementi, atom raqami 7, atom massasi 14.0067; rangsiz gaz, hidsiz va mazasiz.

Tarix ma'lumotnomasi.Azot birikmalari - nitrat, nitrat kislota, ammiak - azot erkin holatda olinishidan ancha oldin ma'lum bo'lgan. 1772 yilda D. Rezerford fosfor va boshqa moddalarni shisha qo'ng'iroqda yondirib, yonishdan keyin qolgan "u nafas olayotgan havo" deb nom olgan gaz nafas olish va yonishni qo'llab-quvvatlamasligini ko'rsatdi. 1787 yilda A. Lavuazye havoni tashkil etuvchi "hayotiy" va "bo'g'uvchi" gazlar oddiy moddalar ekanligini aniqladi va "Azot" nomini taklif qildi. 1784 yilda G.Kavendish azot selitra tarkibiy qismi ekanligini ko'rsatdi; bu erdan 1790 yilda J. A. Chaptal tomonidan taklif qilingan Lotinning Azot nomi (kech lotincha nitrum - selitra va yunoncha gennao - men tug'aman, ishlab chiqaraman) keladi. 19-asrning boshlariga kelib, azotning erkin holatdagi kimyoviy inertligi va uning boshqa elementlar bilan birikkan azot sifatida birikmalaridagi eksklyuziv roli aniqlandi. O'shandan beri azotning havodagi "bog'lanishi" kimyoning eng muhim texnik muammolaridan biriga aylandi.

Tabiatda azotning tarqalishi. Azot Yerdagi eng ko'p tarqalgan elementlardan biri bo'lib, uning asosiy qismi (taxminan 4 · 10 ¹⁵ tonna) atmosferada erkin holatda to'plangan. Havoda erkin azot (N ₂ molekula ko'rinishida ) uning ammiak va oksidlar ko'rinishidagi ozgina aralashmalarini hisobga olmaganda, hajmi bo'yicha 78,09% (yoki og'irligi 75,6%) ni tashkil qiladi. Litosferadagi o'rtacha azot miqdori og'irligi bo'yicha 1,9 · 10 ^-3 % ni tashkil qiladi. Azotning tabiiy birikmalari - ammoniy xlorid NH ₄Cl va har xil nitratlar. Selitraning katta miqdordagi to'planishi quruq cho'l iqlimiga xosdir (Chili, Markaziy Osiyo). Uzoq vaqt davomida nitrat sanoat uchun azotning asosiy etkazib beruvchisi bo'lgan (hozirda azotni bog'lash uchun havo va vodorod azotidan ammiakning sanoat sintezi muhim ahamiyatga ega). Bog'langan azotning oz miqdori ko'mirda (1-2,5%) va neftda (0,02-1,5%), shuningdek daryolar, dengizlar va okeanlarning suvlarida uchraydi. Azot tuproqlarda (0,1%) va tirik organizmlarda (0,3%) to'planadi.

Garchi "Azot" nomi "hayotni qo'llab-quvvatlamaydi" degan ma'noni anglatsa-da, aslida bu hayot uchun muhim element hisoblanadi. Hayvonlar va odamlarning oqsilida 16-17% azot bor. Yirtqich hayvonlar organizmida oqsil o'txo'rlar organizmida va o'simliklarda mavjud bo'lgan iste'mol qilingan oqsil moddalari hisobiga hosil bo'ladi. O'simliklar tuproqdagi azotli moddalarni, asosan noorganik moddalarni o'zlashtirish orqali oqsilni sintez qiladi. Demak, havodagi erkin azotni azot birikmalariga aylantirishga qodir bo'lgan azot biriktiruvchi mikroorganizmlar tufayli azot miqdori tuproqqa kiradi.

Tabiatda azot aylanishi amalga oshiriladi, unda asosiy rolni mikroorganizmlar - nitrifikatsiya, denitrofiyalash, azot biriktiruvchi va boshqalar egallaydi. Shu bilan birga, o'simliklar tomonidan tuproqdan juda ko'p miqdordagi bog'langan azotni qazib olish natijasida (ayniqsa intensiv dehqonchilik paytida) tuproqlar azot bilan tugaydi. Azot etishmovchiligi deyarli barcha mamlakatlarda qishloq xo'jaligiga xosdir, azot etishmovchiligi chorvachilikda ham kuzatiladi ("oqsil ochligi"). O'simliklar mavjud azotga ega bo'lmagan tuproqlarda yomon rivojlanadi. Azotli o'g'itlar va hayvonlarni oqsil bilan oziqlantirish qishloq xo'jaligini ko'tarishning eng muhim vositasidir. Insonning iqtisodiy faoliyati azot aylanishini buzadi. Shunday qilib, yoqilg'ining yonishi atmosferani Azot bilan boyitadi va o'g'it o'simliklari azotni havodan bog'laydi. O'g'itlar va qishloq xo'jaligi mahsulotlarini tashish azotni er yuziga qayta taqsimlaydi. Azot Quyosh tizimidagi eng ko'p tarqalgan to'rtinchi element (vodorod, geliy va kisloroddan keyin).

Azot izotoplari, atom va molekula. Tabiiy azot ikkita barqaror izotopdan iborat: ¹⁴ N (99,635%) va ¹⁵ N (0,365%). ¹⁵ N izotop kimyoviy va biokimyoviy tadqiqotlarda yorliqli atom sifatida ishlatiladi. Azotning sun'iy radioaktiv izotoplaridan ¹³ N eng uzoq yarim umrga ega (T _½ = 10,08 min), qolganlari juda qisqa muddatli. Atmosferaning yuqori qismida kosmik nurlanish neytronlari ta'sirida ¹⁴ N uglerodning ¹⁴ S radioaktiv izotopiga aylanadi . Bu jarayon yadro reaktsiyalarida ham ^{14 ta} olish uchun ishlatiladi.C. Azot atomining tashqi elektron qatlami 5 elektrondan iborat (bitta yolg'iz juftlik va uchta juftlashtirilmagan - konfiguratsiya 2s ² 2p ^3. Ko'pincha, birikmalardagi azot juft bo'lmagan elektronlar tufayli 3-kovalent bo'ladi (ammiak NH _{3 kabi} ). Yolg'iz elektronlarning mavjudligi boshqa kovalent bog'lanishning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin va azot 4-kovalentga aylanadi (ammoniy ioni NH _{4 da bo'lgani kabi} ). Azotning oksidlanish darajasi +5 (N ₂ O _{5 da} ) dan - gacha o'zgarib turadi. 3 (NH _{3 da} ). Erkin holat Azot N ₂ molekulasini hosil qiladi, bu erda N atomlari uchta kovalent bog'lanish bilan bog'langan. Azot molekulasi juda barqarordir: uning atomlarga ajralish energiyasi 942,9 kJ / mol (225,2 kkal / mol), shuning uchun hatto t ga yaqin. 3300 ° C, azotning ajralish darajasi atigi 0,1% ni tashkil qiladi.

Azotning fizik xususiyatlari. Azot havodan biroz engilroq; zichligi 1,2506 kg / m ³ (0 ° C va 101325 da n / m ² yoki 760 mm Hg), t _-PL -209,86 ° C, _Bale t -195,8 ° S Azot qiyinchilik bilan suyuqlashadi: uning kritik harorati ancha past (-147,1 ° C) va kritik bosimi yuqori 3,39 MN / m ² (34,6 kgf / sm ² ); suyuq azotning zichligi 808 kg / m ³ . Azot kislorodga qaraganda suvda kam eriydi: 0 ° C da 23,3 g azot 1 m ³ H ₂ O da eriydi. Azot suvdan yaxshiroq, ba'zi uglevodorodlarda eriydi.

Azotning kimyoviy xossalari. Faqat litiy, kaltsiy, magniy, azot kabi faol metallar bilan nisbatan past haroratgacha qizdirilganda o'zaro ta'sir qiladi. Azot boshqa elementlar bilan yuqori haroratda va katalizatorlar ishtirokida reaksiyaga kirishadi. Azotning kislorod bilan birikmalari N ₂ O, NO, N ₂ O ₃ , NO ₂ va N ₂ O ₅ yaxshi o'rganilgan . Ulardan (4000 ° C) elementlarning o'zaro ta'sirida NO oksidi hosil bo'ladi, u soviganida oksid (IV) NO ₂ ga oson oksidlanadi.... Havoda azot oksidlari atmosferadagi chiqindilar paytida hosil bo'ladi. Ularni azot va kislorod aralashmasiga ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida ham olish mumkin. Suvda azotli N ₂ O ₃ va nitrat N ₂ O ₅ angidridlarda eritilganda , azot kislotasi HNO ₂ va nitrat kislota HNO ₃ olinadi , tuzlar - nitritlar va nitratlar hosil bo'ladi. Azot vodorod bilan faqat yuqori haroratda va katalizatorlar ishtirokida birikib, ammiak NH ₃ hosil qiladi . Ammiakdan tashqari azotning vodorod bilan boshqa ko'plab birikmalari ma'lum, masalan, gidrazin H ₂ N-NH ₂ , diimid HN = NH, gidrazoy kislotasi HN ₃(HN = N≡N), oktazon N ₈ H ₁₄ va boshqalar; vodorod bilan azotli birikmalarning aksariyati faqat organik hosilalar shaklida ajratib olinadi. Azot to'g'ridan-to'g'ri halogenlar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, shuning uchun barcha azot halogenidlari faqat bilvosita olinadi, masalan, azot ftorid NF ₃ - ftor ammiak bilan o'zaro ta'sirlashganda. Odatda, azotli galogenidlar past barqarorlikka ega birikmalardir (NF ₃ bundan mustasno ); barqarorroq azot oksihalidlari - NOF, NOCl, NOBr, NO ₂ F va NO ₂ Cl. Azot to'g'ridan-to'g'ri oltingugurt bilan birikmaydi; oltingugurtli azot N ₄ S ₄suyuq oltingugurtning ammiak bilan reaktsiyasi natijasida olinadi. Issiq koks azot bilan o'zaro ta'sirlashganda siyanogen (CN) _{2 hosil bo'ladi} . Azotni asetilen C ₂ H ₂ dan 1500 ° C gacha qizdirib, vodorod siyanid HCN olish mumkin. Azotning metallar bilan yuqori haroratda o'zaro ta'siri nitridlarning paydo bo'lishiga olib keladi (masalan, Mg ₃ N ₂ ).

Oddiy azotga elektr razryadlari ta'sirida [bosim 130-270 N / m ² (1-2 mm Hg)] yoki B, Ti, Mg va Ca nitridlarining parchalanishi paytida, shuningdek havodagi elektr razryadlari paytida, faol azot hosil bo'lishi mumkin, bu azot molekulalari va energiya zaxirasi oshgan atomlarning aralashmasi. Molekulyar azotdan farqli o'laroq, faol azot kislorod, vodorod, oltingugurt bug ', fosfor va ba'zi metallar bilan juda kuchli ta'sir o'tkazadi.

Azot ko'plab muhim organik birikmalarning bir qismi (aminlar, aminokislotalar, nitro birikmalar va boshqalar).

Azot olish. Laboratoriyada azotni ammoniy nitritning konsentrlangan eritmasini qizdirish yo'li bilan osonlikcha olish mumkin: NH ₄ NO ₂ = N ₂ + 2H ₂ O. Azot ishlab chiqarishning texnik usuli oldindan suyultirilgan havoni ajratib olishga asoslangan, keyin distillangan.

Azotni qo'llash. Chiqarilgan erkin azotning asosiy qismi ammiakni sanoat ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, keyinchalik u nitrat kislota, o'g'itlar, portlovchi moddalar va boshqalarga qayta ishlanadi. Ammiakni elementlardan to'g'ridan-to'g'ri sintez qilishdan tashqari, ishlab chiqilgan siyanamid usuli 1905 yilda azotni havo bilan bog'lash uchun sanoat ahamiyati katta, chunki 1000 ° C da kaltsiy karbid (ohak va ko'mir aralashmasini elektr pechda qizdirish natijasida olingan) erkin azot bilan reaksiyaga kirishadi: CaC ₂ + N ₂ = CaCN ₂ + C. Hosil bo'lgan kaltsiy siyanamidi ammiak chiqishi bilan ajralib chiqadi: CaCN ₂ + 3H ₂ O = CaCO ₃ + 2NH₃ .

Erkin azot ko'plab sohalarda qo'llaniladi: turli xil kimyoviy va metallurgiya jarayonlarida inert vosita sifatida, simob termometrlarida bo'sh joyni to'ldirish uchun, yonuvchan suyuqliklarni haydashda va boshqalar. Suyuq azot turli xil sovutish zavodlarida qo'llaniladi. U po'lat Dyuar idishlarida, gazli azot siqilgan holda - tsilindrda saqlanadi va tashiladi. Ko'plab azotli birikmalar keng qo'llaniladi. Bog'langan azot ishlab chiqarish 1-jahon urushidan keyin tez rivojlana boshladi va hozir juda katta hajmlarga erishdi.

Tanadagi azot . Azot tirik hujayralarning eng muhim moddalari - oqsillar va nuklein kislotalarni tashkil etuvchi asosiy biogen elementlardan biridir. Ammo tanadagi azot miqdori oz (quruq vaznga nisbatan 1-3%). Atmosferadagi molekulyar azotni faqat bir nechta mikroorganizmlar va ko'k-yashil suv o'tlari o'zlashtirishi mumkin.

Azotning muhim zaxiralari tuproqda turli xil minerallar (ammoniy tuzlari, nitratlar) va organik birikmalar (oqsillarning azotlari, nuklein kislotalar va ularning parchalanish mahsulotlari, ya'ni hali to'liq parchalanmagan o'simliklar) shaklida to'plangan. . O'simliklar azotni tuproqdan ham noorganik, ham ba'zi organik birikmalar shaklida o'zlashtiradi. Tabiiy sharoitda tuproq mikroorganizmlari (ammonifikatorlar) o'simliklarning oziqlanishi uchun katta ahamiyatga ega bo'lib, ular tuproqning organik azotini ammoniy tuzlariga minerallashtiradi. Tuproqning nitrat azoti 1890 yilda S. N. Vinogradskiy kashf etgan nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalarning hayotiy faoliyati natijasida hosil bo'ladi, ular ammiak va ammoniy tuzlarini nitratlarga oksidlaydi. Mikroorganizmlar va o'simliklar tomonidan o'zlashtirilgan nitrat azotining bir qismi yo'qoladi, denitrifikatsion bakteriyalar ta'sirida molekulyar azotga aylanadi. O'simliklar va mikroorganizmlar ham ammiakni, ham nitrat azotni yaxshi o'zlashtiradi, ikkinchisini ammiak va ammiak tuzlariga kamaytiradi. Mikroorganizmlar va o'simliklar noorganik ammoniy azotni organik azot birikmalariga - amidlarga (asparagin va glutamin) va aminokislotalarga faol ravishda aylantiradi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. va nitrat azot, ikkinchisini ammiak va ammoniy tuzlariga kamaytiradi. Mikroorganizmlar va o'simliklar noorganik ammoniy azotni organik azot birikmalariga - amidlarga (asparagin va glutamin) va aminokislotalarga faol ravishda aylantiradi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. va nitrat azot, ikkinchisini ammiak va ammoniy tuzlariga kamaytiradi. Mikroorganizmlar va o'simliklar noorganik ammoniy azotni organik azot birikmalariga - amidlarga (asparagin va glutamin) va aminokislotalarga faol ravishda aylantiradi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. Mikroorganizmlar va o'simliklar noorganik ammoniy azotni organik azot birikmalariga - amidlarga (asparagin va glutamin) va aminokislotalarga faol ravishda aylantiradi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. Mikroorganizmlar va o'simliklar noorganik ammoniy azotni organik azot birikmalariga - amidlarga (asparagin va glutamin) va aminokislotalarga faol ravishda aylantiradi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. D. N. Pryanishnikov va V. S. Butkevich ko'rsatganidek, o'simliklarda azot asparagin va glutamin shaklida saqlanadi va tashiladi. Ushbu amidlarning hosil bo'lishi jarayonida ammiak zararsiz holga keltiriladi, uning yuqori kontsentratsiyasi nafaqat hayvonlar, balki o'simliklar uchun ham zaharli hisoblanadi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarda, shuningdek hayvonlarda ko'plab oqsillarda mavjud. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginning sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi. Amidlar mikroorganizmlar va o'simliklarning ko'plab oqsillarida, shuningdek hayvonlarda uchraydi. Glutamvik va aspartik kislotalarni fermentativ amidatsiyalash orqali glutamin va asparaginni sintezi nafaqat mikroorganizmlar va o'simliklarda, balki hayvonlarda ham ma'lum chegaralarda amalga oshiriladi.

Aminokislotalar uglevodlarning oksidlanishidan kelib chiqadigan bir qator aldegid kislotalari va keto kislotalarning reduktiv aminatsiyasi yoki fermentativ transaminatsiya bilan sintezlanadi. Ammiakni mikroorganizmlar va o'simliklar tomonidan o'zlashtirilishining yakuniy mahsulotlari protoplazma va hujayralar yadrosi tarkibiga kiradigan, shuningdek, saqlanadigan oqsillar shaklida saqlanadigan oqsillardir. Hayvonlar va odamlar faqat cheklangan darajada aminokislotalarni sintez qilishga qodir. Ular sakkizta ajralmas aminokislotalarni (valin, izolösin, leucin, fenilalanin, triptofan, metionin, treonin, lizin) sintez qila olmaydi va shuning uchun ular uchun azotning asosiy manbai oziq-ovqat bilan iste'mol qilingan oqsillar, ya'ni oxir-oqibat o'simlik oqsillari va mikroorganizmlardir.

Barcha organizmlardagi oqsillar fermentativ parchalanishga uchraydi, ularning oxirgi mahsulotlari aminokislotalardir. Keyingi bosqichda dezaminatsiya natijasida aminokislotalarning organik azoti yana noorganik ammoniy azotga aylanadi. Mikroorganizmlarda va ayniqsa o'simliklarda ammoniy azot amid va aminokislotalarning yangi sintezi uchun ishlatilishi mumkin. Hayvonlarda oqsillar va nuklein kislotalarning parchalanishi jarayonida hosil bo'lgan ammiakni zararsizlantirish siydik kislotasi (sudralib yuruvchilar va qushlarda) yoki karbamid (sutemizuvchilarda, shu jumladan odamlarda) sintezi orqali amalga oshiriladi, keyinchalik ular tanadan ajralib chiqadi. Azot almashinuvi nuqtai nazaridan o'simliklar, bir tomondan, hayvonlar (va odamlar), boshqa tomondan, hayvonlarda hosil bo'lgan ammiakdan foydalanish faqat zaif darajada amalga oshirilishida farq qiladi - ularning aksariyati tanadan chiqariladi;