Молекулар азотдан азотли бирикмаларни ҳосил қилиш

МОЛЕКУЛАР АЗОТДАН АЗОТЛИ БИРИКМАЛАРНИ ҲОСИЛ ҚИЛИШ

Дастлаб азот билан кислород ўртасида борадиган реакцияни мисол қилиб келтириш мумкин:

N₂ + О₂ = 2NО - Q
Табиатда электр учқунлари таъсирида нитратлар ҳосил ажратиш жараёнининг бошланғич босқичидан иборат бу реакцияни Г.Кавендиш кашф этган бўлиб, у бу ҳақда 1785 йилда маълумот берган. Кейинчалик XIX аср мобайнида азот одатдаги ҳароратда литий билан, юқори ҳароратда ишқорий ер металлар билан, магний ҳамда алюминий билан реакцияга киришиб нитридлар ҳосил қилиши аниқланган. 1000⁰С га яқин ҳароратда азот билан кальций карбид ўртасида реакция бориб, кальций цианамид ҳосил бўлади:
N₂ +CaC₂ = CaCN₂ + C + Q
Кўпчилик тадқиқотчилар азотни водород билан бириктиришга— аммиак синтез қилишга ҳаракат қилдилар, аммо бу вазифани бутун XIX аср мобайнида ҳал қилиб бўлмади. Фақат ҳозирги асрнинг биринчи ўн йиллигида бу борада муваффақиятли тажрибалар ўтказилди. Айни вақтда атмосфера азотидан азотли ўғитлар ишлаб чиқариш саноатини ташкил этиш зарурати туғилди. Агар жуда қисқа муддат ичида бу масала ҳал этилмаса, инсониятни очлик кутмоқда, чунки чили селитраси фақат қисқа муддатгагина етади, деган шов-шувлар келиб чиқа бошлади.
Сиз ўзингизни бундай саволга жавоб қайтарадигаи олимлар ўрнига қўйинг. Сиз азотни фиксациялашнинг қандай усулини танлар эдингиз? Жавобни асослаш керак бўлади.
Сиз, афтидан, биринчи навбатда азот билан кислороднинг реакциясига аҳамият бериш кераклигини айтар эдингиз, чунки бу реакция бутун бир аср давомида кимё дарсларида кўрсатиб келинган (NО ни электр ёйда синтез қилиш ҳозирги вақтда ҳам мактаб кимё кабинетларида демонстрация қилинмоқда). Бунда хом ашё ҳаводир. Азот (II)-оксид NО дан, нитратлар ҳосил қилиш йўллари ҳам аён. Азотни фиксациялашнинг айнан шу усули саноатда XX асрнинг биринчи ўн йиллигида амалга оширилган. Булар билан бир қаторда кальций цианамид ҳам синтез қилинган; кальций цианамид бирмунча яхши азотли ўғитдир. Юқорида келтирилган реакция асосида ҳосил қилинган кальций цианамидда кўпи билан қанча миқдор азот ажратишини ҳисобланг.
Саноатчилар аммиак синтез қилиш мумкинлиги ҳақида ўйлаганлари ҳам йўқ, фақат ўша замоннинг энг кўзга кўринган
олимларигина бундай реакция устида текшириш ишлари олиб бориб, бу реакция келажакда азот саноатига асос ажратишини олдиндан айтдилар. Маълумки, бу умидлар тўла-тўкис рўёбга чиқди. Ҳозирги вақтда аммиак синтез қилиш амалда атмосфера азоти боғланадиган ягона реакциядир. Кальций цианамид жуда оз миқдорда ишлаб чиқарилади. Бир нечта корхонада ташкил этилган азот (II)- оксид ҳосил қилиш 20-йилларнинг охирларига келиб аммиак синтез қилиш конқуренциясига бардош бера олмасдан тўхтаб қолади. Қуйида 1-жадвалда МДҲ давлатларида аммиак ишлаб чиқаришнинг ўсиши тўғрисидаги маълумотлар келтирилган:

1. 
   жадвал
   

Йиллар	Бир йилда аммиак ишлаб чиқариш, минг тонна ҳисобида
1961 1970 1990 2000	1384 7638 6584 7513

Таққослаш учун 1970 йилда АҚШ да 11 879, Японияда 3 220, ГФР да 2220 минг т аммиак ишлаб чиқарилганлигини келтирамиз.

Кейинчалик биз аммиакнинг саноатда синтез қилиниши билан батафсил танишиб чиқамиз, аммо олдин азот (II)- оксид NО нинг синтез қилинишига ҳам бир оз эътибор бериб ўтамиз, чунки у келажакда яна янгидан саноат аҳамиятига эга бўлиб қолиши мумкин.
Азот (II)- оксид NО ни синтез қилиш
Реакциянинг физик-кимёвий характеристикаси. Азотнинг оксидланиш реакцияси эндотермик (анча миқдорда иссиқлик ютилиши билан боради), қайтар, гомоген, нокаталитик жараёндир:
N₂ + О₂ ↔ 2NО - Q
а) ҳарорат кўтарилганда,
б) босим ортганда мувозанат қай томонга силжишни умумий қонуниятлар ёрдамида аниқланг.

2. 
   жадвал Азот билан кислороднинг стехиометрик аралашмасидаги NО нинг
   

мувозанат концентрацияси

Ҳарорат	Ҳажмга нисбатан фоиз ҳисоби
1227 2227 3227	0,16 2,84 5,12

Янада юқорироқ ҳароратларда азот билан кислород молекулаларида нима содир бўлади? 3227°С да кислороднинг

диссоциланиш мувозанат даражаси кам - 2,38%, азотники янада кам 0,01%. 10000°С да у 100 ва 98% га тенг, яъни кислород ҳам азот ҳам амалда атомларга тўла ажралади. Мувозанат бирданига қарор топади. Хона ҳароратида мувозанат амалда бутунлай азот (II) оксиднинг ажралиш томонига силжиган. Шу билан бирга, сизга маълумки, азот (II)-оксид NО ни бир қанча вақт хона ҳароратида сақлаш мумкин. Бу зиддиятни тушунтириб беринг.
Юқори ҳароратларда азот (II)- оксид NО нинг ҳосил ажратиш тезлиги жуда катта, мувозанат амалда жуда тез ҳосил бўлади. Бироқ бундай ҳароратларда қайтар реакциянинг тезлиги ҳам катта. Аммо ҳарорат кескин пасайтирилса (жуда бўлмаганда 1500°С гача), юқори ҳароратда қарор топган мувозанат „тўхтаб қолади". Шундай қилиб, кўриб ўтилаётган реакция мувозанат ноқулай ҳолатда бўлгани учун юқори унумли маҳсулот ҳосил қилиб бўлмайдиган реакциялар жумласига киради.
Азотни оксидлашнинг оптимал шароитлари. Жараён 3000 - 4000°С да электр ёйли печда олиб борилган. Бунда жуда кўп энергия сарф бўлган, бироқ реакция эндотермик бўлгани учун эмас, балки азот (II)- оксид NО чиқиши жуда кам бўлганда ҳавони юқори ҳароратгача қиздиришга тўғри келган. Энергиянинг солиштирма сарфини камайтириш мақсадида сиз чамаси иссиқлик алмаштириш қурилмаларидан фойдаланиш кераклигини таклиф этарсиз. Аммо шуни унутмаслик керакки, иссиқ зонадан чиққан газлар аралашмасини тезда совитиш керак, чунки юқори ҳароратларда иссиқлик алмашиниши қийин бўлади. Мана энди корхоналар ёпилишининг асосий сабаби маълум бўлди. Бироқ плазмали реакторлар ва энергиянинг регенерациясига асосланган ҳолда бу жараённи текшириш давом этмоқда. Кислород билан азотнинг стехиометрик аралашмасида, NО миқдори кўп бўлса ҳам нима учун хом ашё сифатида бундай аралашмадан эмас, балки ҳаводан фойдаланилган? Нима сабабдан синтез атмосфера босимида олиб борилган?

2.