Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Состав азота


Азот | справочник Пестициды.ru

Многие известные научные открытия были сделаны двумя учеными, которые работали независимо друг от друга, и такие случаи довольно многочисленны. Однако в том, что касается открытия элемента азота, приоритет пришлось отдавать одному из трех известных химиков. Все они выделили азот из воздуха, используя немного различающиеся методики получения, и сделали это практически в одно и то же время, в конце XVIII века.

Англичанин Генри Кавендиш пропускал воздух над раскаленным углем, сжигая кислород, а затем фильтровал его через раствор щелочи, чтобы избавиться от примеси углекислого газа. В итоге он получил газ, не поддерживающий дыхание и горение, и названный им «мефитическим воздухом». Джозеф Пристли поместил в закрытый сосуд горящую свечу и описал образование аналогичного газа, который назвал «флогистированным воздухом». Однако их соотечественник Даниэль Резерфорд оказался более предприимчивым и менее медлительным: получив свой «удушливый воздух», он тут же опубликовал открытие и описал методику получения вещества. В результате все современные школьники знают, что азот был открыт Резерфордом, а заслуги талантливых химиков Кавендиша и Пристли, увы, оказались частично преданы забвению.

Что же касается названия элемента, то его предложил француз Антуан Лоран Лавуазье, и этот термин в полной мере отражает суть наблюдений всех трех ученых, которые впервые изучали его свойства. Слово состоит из двух частей: приставки «а», означающей отрицание, и корня слова «зое», которое переводится с греческого как «жизнь». Безжизненный, не дающий жизнь – вот что «азот» значит в смысловом переводе.

Известный ученый и был прав, и ошибался одновременно. Пусть газообразный азот и не поддерживает дыхания, однако он образует множество органических веществ, из которых построены компоненты живых клеток, в первую очередь, молекулы белка. Это определяет абсолютную незаменимость азота для жизни на Земле и делает его одним из главных макроэлементов живой клетки, наряду с кислородом, водородом и углеродом.[7]

Азот - Азот Азот

Азот

Азот - Азот

Использовано изображение:[10]

Физические и химические свойства

Азот – химический элемент V группы системы Менделеева. Атомный номер – 7, атомная масса – 14,0067. Природный азот составлен из двух стабильных изотопов.[6]

Азот – бесцветный газ, не имеющий запаха.

  • Температура кипения – 195,80 °С,
  • Температура плавления – 210,00 °С.

В воде малорастворим, легче воздуха. Молекулярный азот химически малоактивен. При комнатной температуре взаимодействует только с литием. При нагревании реагирует с кальцием, магнием, титаном. Реакция взаимодействия с водородом проходит под воздействием высоких температур, высокого давления и в присутствии катализатора, с кислородом – при температуре 3000–4000°С.

Наибольшее значение из соединений с водородом имеет аммиак – газ без цвета с характерным запахом нашатырного спирта.

С кислородом азот образует ряд оксидов: закись азота N2O, окись азота NO, диоксид азота NO2, азотистый ангидрид N2O3.[3]

Содержание в природе

Общее содержание азота в литосфере 1 х 10-2 % по массе. Наибольшая часть данного химического элемента находится в атмосфере в свободном состоянии. Он является главной составной частью воздуха. В атмосфере земли азот составляет 75,6 % по массе и 78,09 % по объему.

В связанном состоянии азот встречается повсеместно: в воздухе, водах рек, океанов и морей. В земной коре образует три основных типа минералов, отличающихся входящими в их состав ионами, – CN-, NO3- и Nh5+.

Крупные залежи натриевой селитры NaNO3 находятся в Чили на берегу Тихого океана. Это единственное в мире крупное месторождение, содержащее неорганическое соединение азота.

Элемент входит в состав всех живых организмов. Его содержание обнаруживается в каменном угле (1,0–2,5 %), нефти (0,2–1,7 %). Азот не поддерживает дыхание и горение, однако значение азота в жизнедеятельности растений и животных огромно. В белках его содержится до 17 %. Более того, без азотной составляющей белки не существуют.[3]

Азот - Круговорот азота в природе Круговорот азота в природе

Круговорот азота в природе

Азот - Круговорот азота в природе

Содержание азота в различных типах почв

На долю органических соединений – белков, аминов, амидов, аминокислот и прочих – приходится 93–95 % почвенного азота. Однако органический азот практически недоступен растениям и становится усваиваемым ими только после минерализации.

Минеральный азот, входящий в состав нитратных и аммиачных форм, накапливается в почве в результате процессов аммонификации и нитрификации, которые осуществляют различные группы микроорганизмов.

Разложение азотистых органических соединений в различных типах почв проходит по единой схеме:

белки → гуминовые вещества → аминокислоты → амиды → аммиак → нитриты → нитраты

Скорость минерализации основного запасного фонда азота – органических веществ почвы – зависит от многих факторов: влажности почвы, температурного режима, кислотности, характера органического вещества. Поэтому количество образующихся минеральных форм азота постоянно пребывает в динамичном состоянии. Максимальное количество накапливается в весенний период, наиболее благоприятный по режиму температуры и влажности для нитрификации. Однако нитраты – подвижные соединения, и они могут вымываться из почвы или подвергаться биологической денитрификации (образованию газообразных форм). В результате почва теряет часть азота.

Валовое содержание азота в почве сильно варьирует и зависит от типа почвы, гранулометрического состава, запасов органики, режима увлажнения и степени окультуренности почвы.

Содержание общего азота тем больше, чем больше содержание гумуса. Кроме того, содержание доступного элемента значительно возрастает при окультуривании почвы.

содержат 0,1–0,16 % азота. Количество минеральных соединений (обменно-поглощенного аммония и нитратов) мало – оно не превышает 1–3 % общего содержания данного элемента.

Содержание и запасы азота в метровом слое данных почв суглинистого состава в 2–2,5 раза больше, чем в песчаных. Кроме того, содержание азота снижается в нижележащих горизонтах.

Содержание и запасы азота в дерново-подзолистых почвах, согласно данным:[2]

Глубина взятия образца,

см

Гумус,

%

Общий азот,

%

Запасы общего азота,

т/га

Фиксированный аммоний

мг/кг                % от общ. N

Среднесуглинистая почва на моренном суглинке

4 - 20

2,45

0,179

6,4

51,2

2,9

30 - 40

0,69

0,064

1,4

41,4

6,5

55 - 68

0,32

0,054

2,8

44,0

8,2

90 - 100

0,20

0,031

3,5

33,8

10,9

165 - 175

0,07

0,025

2,3

40,4

16,2

Легкосуглинистая на лессовидном суглинке

2 - 18

1,69

0,119

3,1

46,0

3,9

30 - 40

0,81

0,091

3,7

42,5

4,7

55 - 65

0,51

0,056

3,8

44,0

7,9

102 - 114

0,28

0,320

1,7

37,3

11,7

140 - 150

0,22

0,036

4,7

43,0

11,9

Связнопесчаная, подстилаемая моренным суглинком

5 - 15

1,30

0,070

2,2

14,5

2,1

25 - 35

0,48

0,039

1,2

11,8

3,0

50 - 65

0,14

0,014

0,6

1,7

1,2

80 - 100

0,14

0,021

1,6

18,4

8,8

140 - 150

0,07

0,013

1,1

24,5

18,9

отличаются повышенным содержанием азота. С увеличением гидроморфности его содержание возрастает. Запасы валовых форм азота в метровом слое временно избыточно увлажняемых почв больше, чем в аморфных: в суглинистых – на 27 %, супесчаных – на 14 %, песчаных – на 11 %. Характерно, что с возрастанием степени гидроморфности почв доля минерального азота снижается, а трудногидролизуемого и легкогидролизуемого – возрастает.[1]. Общий запас азота в пахотном слое может достигать до 15 тонн на гектар.[2] наиболее богаты по содержанию азота – 2,5–5,2 %. Например, в пахотном горизонте (0–25 см) торфяно-болотных почв Беларуси содержание общего азота составляет 16–20 т/га, в верхнем горизонте может накапливаться до 300–500 кг/га минерального азота. Мелиорация торфяно-болотных почв способствует активизации процессов минерализации азота и уплотнения торфа.[1] Азот - Азотофиксирующие клубеньки бобовых Азотофиксирующие клубеньки бобовых

Азотофиксирующие клубеньки бобовых

Азот - Азотофиксирующие клубеньки бобовых

1 – корни сои с клубеньками; 2 – схематичное изображение клубеньков

Использованы изображения:[13][9]

Биохимические функции

Химические соединения – источники азота

– основной источник азота для растений. Кроме того, растения способны усваивать и некоторые из растворимых в воде органических соединений азота: аминокислоты, мочевину, аспарагин.

В тканях растения азотистые соединения подвергаются сложным превращениям, результатом которых становиться образование аминокислот, а затем белков.

– единственное соединение азота, поглощаемое из почвы, которое непосредственно используется для синтеза аминокислот. Аммиак в свободном виде может содержаться в тканях растений, но в незначительном количестве.

Значительное накопление аммиака при недостатке углеводов (источника кетокислот), приводит к аммиачному отравлению растений. Однако растения обладают способностью связывать избыток свободного аммиака. Большая его часть вступает во взаимодействие с ранее синтезированными аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами с образованием амидов – аспарагина и глутамина (играют важную роль в синтезе белков). Этот процесс позволяет растениям не только защититься от аммиачного отравления, но и создавать резерв аммиака, который будет использоваться в дальнейшем по мере необходимости.

Симптомы недостатка азота, согласно данным:[5]

Культура

Симптомы недостатка

Общие симптомы

Изменение окраски листа с зеленой до бурой, уменьшение размера листьев, ослаблено ветвление и плодоношение

Злаковые

Ослаблено кущение

Картофель

Рост стеблей и листьев ослабляется, боковые побеги не образуются или мелкие,

Стебли тонкие, прямостоячие, 

Листья нижнего яруса бледно-зеленые, постепенно желтеют и засыхают,

Молодые листья мелкие, светло-зеленые с засохшими и завернутыми краями, 

Клубни интенсивно поглощают хлор и становятся токсичными

Капуста белокочанная и цветная

Цвет листьев нижнего яруса: сначала желтовато – зеленые, затем розовые, оранжевые или пурпурные,

Раннее усыхание листьев,

Кочан мелкий

Томаты

Листья мелкие, зелено-желтые,

Жилки и стебли голубовато-красные,

Плоды мелкие деревянистые, бледно-зеленые, при созревании ярко окрашены

Лук

Рост задерживается, листья короткие, диаметр небольшой, цвет – бледно-зеленый,

Начиная от вершин, краснеют

Огурцы

Новые листья замедляют рост,

Цвет нижних листьев - от бледно-зеленой  до зеленовато-желтой и ярко-желтой окраски,

Стебли тонкие, волокнистые, твердые,

Плоды мелкие, плохого качества

Свекла

Листья удлиненные, мелкие, вертикально расположенные, бледно-зеленые и желтовато-зеленые,

Образование новых листьев

Земляника

Рост листьев останавливается,

Цвет – от светло-зеленого до желтого,

На старых листьях  краснеющие зубчики,

По мере старения зубчики желтеют,

Часть пластины листа отмирает.

Черная смородина

Короткие и тонкие побеги,

Цветение и образование ягод слабое.

Яблоня

Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано,

Рост побегов ослабевает,

Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,

Верхушечные почки формируются рано,

Плодовых почек и цветков мало,

Плоды сильно окрашены,

Плоды твердые, грубые, нетипичного вкуса и окраски,

Отличаются хорошей лежкостью

Груша

Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано,

Рост побегов ослабевает,

Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,

Верхушечные почки формируются рано,

Плодовых почек и цветков мало,

Плоды сильно окрашены

Вишня

Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано,

Рост побегов ослабевает,

Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,

Верхушечные почки формируются рано,

Плодовых почек и цветков мало,

Плоды сильно окрашены

Слива

Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано.

Рост побегов ослабевает,

Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,

Верхушечные почки формируются рано,

Плодовых почек и цветков мало,

Плоды сильно окрашены

– вовлекаются в синтез аминокислот только после восстановления в тканях растения. Редукция нитратов до аммиака проходит уже в корнях. Этот процесс осуществляется с помощью флавиновых металлоферментов, с сопровождением изменения валентности атомов азота. При поступлении нитратного азота в растения в избытке часть его в неизменном состоянии доходит до листьев, где происходит восстановление нитратов.

Нитратный азот растения могут накапливать в значительных количествах, без особого вреда для собственной жизнедеятельности.

Биосинтез аминокислот (аминирование)

(биосинтез аминокислот) осуществляется в результате взаимодействия аммиака с кетокислотами (пировиноградной, щавеллевоуксусной, кетоглуаровой и др.). Данные кислоты образуются в процессе дыхания при окислении углеводородов. Аминирование проходит с помощью ферментов.

В аминокислотах азот присутствует в виде аминогруппы – Nh3. Образование аминокислот может происходить как в подземной (корнях), так и в наземных частях растений.

Установлено, что уже через несколько минут после подкормки растений аммиачными удобрениями в их тканях обнаруживаются аминокислоты, синтезированные с использованием внесенного в подкормку аммиака. Первой аминокислотой, образующейся в растении, является аланин, затем синтезируются аспарагиновая и глутаминовая кислоты.

Переаминирование аминокислот

Реакция переаминирования аминокислот заключается в переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту. При этом образуются другие амино- и кетокислоты. Эта реакция катализируется ферментами аминоферазами и трансаминазами.

Путем переаминирования синтезируется значительное число аминокислот. Наиболее легко в этот процесс вовлекаются глутаминовая и аспарагиновая кислоты.

Разнообразие белковых и небелковых азотистых соединений

Как указывалось ранее, аминокислоты представляют собой основные структурные единицы белков и полипептидов, поскольку белки образуются из синтезированных в полипептидные цепи аминокислот. Различный набор и пространственное расположение аминокислот в полипептидных цепях способствуют синтезу огромного разнообразия белков. Известно свыше 90 аминокислот. Значительная их часть (около 70) присутствует в растительных тканях в свободном состоянии и не входит в состав белковых молекул.

В состав белков растений входят незаменимые для жизнедеятельности человека и животных белки: лизин, фенилаланин, триптофан, валин, треонин, метионин и другие. В организме млекопитающих и других высших животных данные белки синтезироваться не могут.

Растения содержат 20 – 26% небелкового органического азота от общего количества. В неблагоприятных условиях (дефицит калия, недостаток освещенности) количество небелковых азотистых соединений в растениях повышается.

Дезаминирование аминокислот

Белки и небелковые азотистые соединения находятся в тканях растений в подвижном равновесии. Наряду с синтезом аминокислот и белковых соединений, постоянно проходят процессы их распада.

заключается в отщеплении аминогруппы от аминокислоты с образованием кетокислоты и аммиака. Освободившаяся кетокислота идет на биосинтез углеводов, жиров и прочих веществ. Аммиак вступает в реакцию аминирования других кетокислот, образуя соответствующие аминокислоты. При избытке аммиака образуются аспарагин и глутамин.

Весь сложнейший цикл трансформации и превращения азотистых соединений в растении начинается с аммиака и завершается аммиаком.

Обмен азотистых веществ в различные периоды развития растения

За время роста растения синтезируют большое количество разнообразных белков, и в разные периоды роста процесс обмена азотистых веществ протекает по-разному.

При прорастании семенного материала наблюдается распад ранее запасенных белков. Продукты распада идут на синтез аминокислот, амидов и белков в тканях проростков до выхода их на поверхность почвы.

По мере образования листового аппарата и корневой системы синтез белков проходит за счет минерального азота, поглощенного из почвы.

В органах молодых растений преобладает синтез белков. В процессе старения распад белковых веществ начинает преобладать над синтезом. Из стареющих органов продукты распада движутся в молодые, интенсивно растущие, где и находят применение для синтеза белка в точках роста.

При созревании и формировании репродуктивных органов растения происходит распад веществ в вегетативных частях растений и передвижение их в репродуктивные органы, где они используются в процессах синтеза запасных белков. В это время потребление азота из почвы значительно ограничивается или совсем прекращается.[8]

Недостаток (дефицит) азота в растениях

Азот плохо усваивается растениями при холодной погоде, на кислых неизвесткованных почвах, на почвах, содержащих большое количество небобовых культур и опилок.

Первый признак азотного голодания – изменение окраски листовой пластинки с зеленой на бледно-зеленую, а затем желтоватую и бурую из-за недостаточного образования хлорофилла.

При дальнейшем усилении дефицита азота размер листьев уменьшается. Они становятся узкими, мелкими, располагаются под острым углом к стеблю или ветви. Ветвление у растений ослабляется, уменьшается число плодов, зерен или семян.[5]

Азот - Нарушение содержания азота в растениях Нарушение содержания азота в растениях

Нарушение содержания азота в растениях

Азот - Нарушение содержания азота в растениях

1 – недостаток: хлороз, ослабление кущения, отставание в росте у пшеницы;

2 – избыток: увеличение вегетативной массы, яркая окраска листьев у табака.

Использованы изображения:[11][12]

Избыток азота

Избыток азота в молодом возрасте подавляет рост растений. В более взрослом наблюдается бурное развитие вегетативной массы в ущерб запасающим и репродуктивным органам. Снижается урожай, вкусовые качества и лежкость овощей и плодов.

Избыток азота во второй половине лета затягивает рост и созревание, вызывает полегание знаков, ухудшает качество зерна, корнеплодов, фруктов. Понижается устойчивость растений к грибковым заболеваниям. Повышается концентрация в растениях биологически несвязанного азота в виде нитратов и нитритов.

Избыток азота приводит к некрозу тканей растений: хлороз развивается сначала на краях листьев, потом распространяется между жилками, появляется некроз с коричневым окрасом, концы листовых пластинок свертываются, листья опадают.[5]

Содержание азота в удобрениях, согласно данным:[1][4]

 Удобрение

Содержание азота

Нитратные удобрения

Натриевая селитра (нитрат натрия, чилийская селитра), NaNO3

16%

Кальциевая селитра, Са(NО3)2

13 - 15%

Аммонийные азотные удобрения

Сульфат аммония, или сернокислый аммоний, (Nh5)2SО4

20,5 - 21%

Хлористый аммоний, NН4Сl

24 – 26%

Аммонийно-нитратные удобрения

Аммиачная селитра

34,6%

Аммиачные удобрения

Безводный аммиак (Nh4)

82,3%

Аммиачная вода (Nh5OH + Nh4)

20,5 и 18%

Амидные удобрения
Карбамид (мочевина) — СО(NН2)2

46%

КАС (карбамид - аммиачная селитра)

28; 30 или 32%

Медленнодействующие азотные удобрения

Карбамид с гумат содержащими добавками

46%

Сульфат аммония с защитным покрытием

20%

Карбамид с полимерным покрытием

не менее 42%

Сульфат аммония с полимерным покрытием

20%

Комплексные азотно-фосфорно-калийные удобрения

Для яровых зерновых культур и картофеля

N:Р2О5:К2О = 16:12:20

Для озимых зерновых культур

N:Р2О5:К2О = 5:16:3

Органические удобрения
Свежий навоз на соломенной подстилке

0,45 – 0,83

Полуперепревший подстилочный навоз

0,50 – 0,86

Торф

0,8 –  3,3

Навозная жижа

 0,26 – 0,39

Птичий помет

0,5 – 1,6

Подстилочный помет

1,6 – 2,22

Содержание азота в различных соединениях

Производство азотных удобрений основывается на получении аммиака из молекулярного азота воздуха и водорода. Источником последнего могут служить природный газ, коксовые или нефтяные газы.

Азотные удобрения подразделяют на шесть групп:

Источником азота для растений служат органические удобрения:

может содержать общего азота 0,45 – 0,83 %, белкового азота 0,28 – 0,35 %, аммиачного азота 0,14 – 0,20 %. В полуперепревшем подстилочном навозе содержится общего азота 0,50 – 0,86 %, аммиачного азота – 0,07 – 0,15%.

Торф также богат азотом. Его содержание колеблется от 0,8 – 1,2% в верховом до 1,0 – 2,3 % в переходном и 2,3 – 3,3 % в низинном торфе. Однако органические соединения азота, присутствующие во всех видах торфа, плохо усваиваются растениями. В связи с эти его применение в чистом виде неэффективно, и расходы на добычу и применение чистого торфа редко окупаются прибавкой урожая.

– наиболее ценное азотно-калийное удобрение. Относится к быстродействующим. В среднем содержит от 0,26 до 0,39 % азота.

Птичий помет, содержит большое количество азота. В зависимости от вида птиц и скармливаемых им кормов, процентный состав азота в птичьем помете колеблется от 0,5 до 1,6 %. Еще богаче азотом подстилочный птичий помет. В зависимости от вида подстилки, он включает в себя от 1,6 до 2,22 % азота.[4]

Способы применения азотных удобрений

Нитратные удобрения

Натриевая селитра (нитрат натрия, чилийская селитра) используется повсеместно на разных почвах и под все сельскохозяйственные культуры для основного и предпосевного внесения – как поверхностного, так и на подкормку.[8]

Кальциевая селитра для большинства растений равноценна натриевой селитре. Исключение – сахарная свекла и корнеплоды. В данном случае удобрение менее эффективно.[8]

удобрения (сульфат аммония, хлористый аммоний) – эффективность использования зависит от степени кислотности и буферности почв и биологических особенностей удобряемых культур. Применяется для основного и предпосевного внесения – как поверхностного, так и на подкормку.[8] – универсальное удобрение. Можно применять под любые культуры, на всех почвах перед посевом, как припосевное удобрение и на подкормку. Наиболее целесообразно использовать для подкормок озимых зерновых культур, пастбищ и сенокосов.[1]применяют как основное допосевное удобрение под все сельскохозяйственные культуры. Вносятся как весной, перед посевом, так и осенью.[1]предпочтительно вносить одновременно с немедленной заделкой в почву под предпосевную обработку, под яровые зерновые культуры, кукурузу. Не рекомендуется вносить в холодную погоду, ранней весной.[1]применяют для основного внесения и подкормок.[8]вносятся в высоких дозах один раз в два-три года. Обеспечивают питание азотом первой и последующих культур.[8]

www.pesticidy.ru

Изотопный состав - азот - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Изотопный состав - азот

Cтраница 1

Изотопный состав азота, растворенного в морской воде, одинаков с изотопным составом атмосферного азота.  [1]

Масс-спектрометрнческий анализ показал, что изотопный состав азота из обоих этих веществ одинаков с составом азота исходного цианамида и саркозина, что свидетельствует об отсутствии изотопного обмена в процессе синтеза.  [2]

Большие исследования по технике масс-спек-трометрических измерений изотопного состава азота в агрохимических объектах были проведены во Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения ( ВИУА) им. В работах этого института В. В. Зерцалов [2] описывает устройство для получения газообразного азота одновременно из нескольких проб ги-побромитным методом. Это устройство ( рис. 19.2.2) выгодно отличается от традиционно используемых тем, что вместо ртутного или паромасляного диффузного насоса применен адсорбционный насос, с помещенным в него активированным углем марки СКТ. Кроме того, в нем отсутствует громоздкий насос Теплера с большим количеством ртути.  [4]

Так же как и для отмерших бактериальных клеток, изотопный состав азота белков и нуклеиновых кислот, выделенных из основной массы органического вещества почвы, характеризуется достаточной однородностью, свидетельствующей об одновременном включении внесенного меченого азота в эти фракции.  [5]

Метод Дюма [9], модернизированный для использования в масс-спектрометрических измерениях изотопного состава азота, описывают R. В этом случае органический материал окисляется окисью меди, а выделяющиеся газы, исключая азот, поглощаются окисью кальция. При анализе окисленных форм азота ( NOs, NC) их необходимо восстановить до молекулярного азота окислением меди до окиси меди. Реакцию проводят в вакууме в закрытой трубке.  [7]

Масс-спектрометрия является в настоящее время одним из основных методов определения изотопного состава азота, а для необогащенных образцов с природной распространенностью 15N - это единственный метод.  [8]

Нингидрин ( трикетогидринденгидрат) окисляет аминокислоты до аммиака, двуокиси углерода и альдегида, содержащего на один атом углерода меньше, чем исходная аминокислота. С помощью этого реагента можно непосредственно определять изотопный состав азота в аминогруппах аргинина, гистидина и лизина и в моноаминокислотах. Реакцию удобно проводить в пробирке размером 25X150 мм.  [9]

Амиды и производные амидинов могут быть подвергнуты гидролизу щелочью, в то время как а-аминокислоты выделяют аммиак при обработке гидратом трикетогидриндена. При помощи последнего соединения может быть непосредственно определен изотопный состав азота аминной группы.  [10]

Ковальский и Родир [304] описали метод для накопления изотопов инертных газов в электромагнитном сепараторе. Зайдель, Островская и Петров [524] дали метод определения изотопного состава азота.  [11]

Получая меченое по углероду органическое вещество путем выращива ния растений в атмосфере, содержащей меченый углекислый газ, и определяя затем изотопный состав углекислоты, выделяющейся при разложении меченой растительной массы в почве, удается проследить как за разложением внесенного в почву растительного материала, так и за одновременно идущим разложением органического вещества почвы. Аналогичным образом проводятся наблюдения при помощи меченого азота. Меченая по азоту растительная масса получается путем выращивания растений на питательной смеси, содержащей обогащенную тяжелым изотопом азота аммиачную или нитратную соль. Определяя изотопный состав азота минеральных соединений, образующихся при разложении такой растительной массы в почве, можно судить о том, какая часть минерализованного азота получена от разложения внесенной в почву меченой растительной массы и какая за счет разложения азотистых органических веществ почвы.  [12]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Азот — Юнциклопедия

Азот (лат. Nitrogenium) — химический элемент 15‑й группы (V группа в старой нумерации) периодической системы Менделеева; атомный номер 7, атомная масса 14,0067.

Бесцветный газ, без вкуса и запаха. Один из самых распространенных элементов, главная составляющая часть атмосферы Земли (4×1015 т).

Круговорот азота в природе. Строение молекулы аммиака Nh4. Синтез аммиака идет в гигантских колоннах синтеза, куда с помощью компрессора подается смесь водорода и азота. Реакция протекает под давлением в 300 ат и температуре около 500 °C в присутствии катализатора. Образовавшийся аммиак Nh4 в холодильнике превращается в жидкость (конденсируется). Жидкий аммиак удаляется из системы, а непрореагировавшие газы поступают в циркуляционный насос, который снова подает их в колонну синтеза.

Слово «азот», предложенное французским химиком А. Лавуазье в конце XVIII в., греческого происхождения. «Азот» означает «безжизненный» (приставка «а» — отрицание, «зоэ» — «жизнь»). Именно так считал Лавуазье. Именно так считали его современники, в том числе шотландский химик и врач Д. Резерфорд, выделивший азот из воздуха чуть раньше своих известных коллег — шведа К. Шеелеу англичан Д. Пристли и Г. Кавендиига. Резерфорд в 1772 г. опубликовал диссертацию о так называемом «мефитическом», т. е. неполноценном, воздухе, не поддерживающем горения и дыхания.

Название «азот» для нового газа казалось достаточно точным. Но так ли это?

Азот действительно в отличие от кислорода не поддерживает дыхания и горения. Однако дышать чистым кислородом постоянно человек не может. Даже больным дают чистый кислород лишь непродолжительное время. Очевидно, он не просто нейтральный разбавитель кислорода. Именно смесь азота с кислородом наиболее приемлема для дыхания большинства обитателей нашей планеты.

А разве справедливо называть безжизненным этот элемент? Чем подкармливают растения, внося минеральные удобрения? Прежде всего соединениями азота, калия и фосфора. Азот входит в состав бесчисленного множества органических соединений, в том числе таких жизненно важных, как белки и аминокислоты.

Для человечества чрезвычайно полезна относительная инертность этого газа. Будь он более склонен к химическим реакциям, атмосфера Земли не могла бы существовать в том виде, в каком она существует. Сильный окислитель кислород вступил бы с азотом в реакцию, и образовались бы ядовитые оксиды азота. Но если бы азот был действительно инертным газом, таким, например, как гелий, то тогда ни химические производства, ни всемогущие микроорганизмы не смогли бы связать азот атмосферы и удовлетворить потребность всего живого в связанном азоте. Не было бы аммиака, азотной кислоты, необходимой для производства множества веществ, не было бы важнейших удобрений. Не было бы и жизни на Земле, ведь азот входит в состав всех организмов. На долю азота приходится около 3% от массы человеческого организма.

Элементарный, не связанный азот применяется достаточно широко. Это самый дешевый из газов, химически инертных в обычных условиях, поэтому в тех процессах металлургии и большой химии, где надо защищать активное соединение или расплавленный металл от взаимодействия с кислородом воздуха, создают чисто азотные защитные атмосферы. Под защитой азота хранят в лабораториях легко окисляющиеся вещества. В металлургии азотом насыщают поверхности некоторых металлов и сплавов, чтобы придать им большую твердость и износоустойчивость. Широко известно, например, азотирование стали и титановых сплавов.

Жидкий азот (температуры плавления и кипения азота: −210 °C и −196 °C) используют в холодильных установках.

Малая химическая активность азота объясняется прежде всего строением его молекулы. Как и у большинства газов (кроме инертных), молекула азота состоит из двух атомов. В образовании связи между ними участвуют по 3 валентных электрона внешней оболочки каждого атома. Чтобы разрушить молекулу азота, необходимо затратить очень большую энергию — 954,6 кДж/моль. Без разрушения молекулы азот в химическую связь не вступит. При обычных условиях с ним способен вступить в реакцию только литий, давая нитрид Li3N.

Намного активнее атомарный азот. При обычной температуре он вступает в реакции с серой, фосфороммышьяком и некоторыми металлами, например со ртутью. Но получить азот в виде отдельных атомов сложно. Даже при 3000 °C не наблюдается заметного разложения молекул азота на атомы.

Соединения азота имеют громадное значение и для науки, и для многих отраслей промышленности. Ради получения связанного азота человечество идет на огромные энергетические затраты.

Основным способом связывания азота в промышленных условиях остается синтез аммиака Nh4 (см. Синтез химический). Аммиак — один из самых массовых продуктов химической промышленности, мировое производство его — более 70 млн т в год. Процесс идет при температуре 400–600 °C и давлении в миллионы паскалей (сотни ат) в присутствии катализаторов, например губчатого железа с добавками оксида калия, оксида алюминия. Сам аммиак используется ограниченно и обычно в виде водных растворов (аммиачная вода — как жидкое удобрение, нашатырный спирт — в медицине). Но аммиак в отличие от атмосферного азота довольно легко вступает в реакции присоединения и замещения. Да и окисляется он легче, чем азот. Поэтому аммиак и стал исходным продуктом для получения большинства азотсодержащих веществ.

Прямое окисление азота кислородом требует очень высоких температур (4000 °C) или других очень активных методов воздействия на прочные молекулы азота — электрического разряда, ионизирующего излучения. Известны пять оксидов азота: N2O — оксид азота (I), NO — оксид азота (II), N2O3 — оксид азота (III), NO2 — оксид азота (IV), N2O5 — оксид азота (V).

В промышленности широко применяется азотная кислота HNO3, которая одновременно является и сильной кислотой, и активным окислителем. Она способна растворять все металлы, кроме золота и платины. Химикам азотная кислота известна, по крайней мере, с XIII в., ею пользовались древние алхимики. Азотная кислота чрезвычайно широко используется для получения нитросоединений. Это главный нитрующий агент, с помощью которого в состав органических соединений вводят нитрогруппы NO2. А когда три таких группы появятся, к примеру, в молекуле толуола C6H5Ch4, то обычный органический растворитель превращается во взрывчатое вещество — тринитротолуол, он же тротил, или тол. Глицерин после нитрования превращается в опасное взрывчатое вещество — нитроглицерин.

Не менее важна азотная кислота в производстве минеральных удобрений. Соли азотной кислоты — нитраты, прежде всего нитраты натрия, калия и аммония, используются главным образом как азотные удобрения. Но, как установил академик Д. Н. Прянишников, растение, если ему предоставлена возможность выбора, предпочитает аммиачный азот нитратному.

Соли другой кислоты азота — слабой азотистой HNO2 — называются нитритами и также довольно широко используются в химической и других отраслях промышленности.

Получать соединения азота с минимальными энергетическими затратами при небольших температурах и давлениях ученые стремятся уже давно. Идею о том, что некоторые микроорганизмы могут связывать азот воздуха, первым высказал русский физик П. Коссович в конце XIX в., а выделил из почвы первую азотфиксирующую бактерию другой наш соотечественник — биохимик С. Н. Виноградский в 1890‑е гг. Но лишь в последнее время стал более или менее ясен механизм связывания азота бактериями. Бактерии усваивают азот, превращая его в аммиак, который затем очень быстро превращается в аминокислоты и белки. Процесс идет при участии ферментов.

В лабораториях нескольких стран (в СССР в начале 60‑х гг.) получены комплексные соединения, способные связывать атмосферный азот. Главная роль при этом отводится комплексам, содержащим молибден, железо и магний. В основном уже изучен и разработан механизм этого процесса.

yunc.org

Азотные удобрения - виды, характеристика, внесение, подкормка

Жизнедеятельность всех организмов основывается на четырех китах: кислород, водород, углерод и азот. Азот считается одним из основных элементов жизни не только человека, но и всех растений.

Основным источником азота для зеленых культур является сама земля, но не каждый тип грунта одинаково насыщен азотом. Недостаток этого элемента наблюдается в песчаных и супесчаных грунтах, поэтому в таких условиях на помощь приходят удобрения.

Основной запас азота в грунте расположен в гумусе (5%). Чем больше в земле находится гумуса, тем больше слои пропитаны азотом, что, в свою очередь, способствует увеличению урожайности. Гумус относится к стойким веществам, поскольку процесс его распада происходит очень медленно, то замедляется и выделение минеральных солей.

Вследствие этого только 1% из 5% находящегося в земле азота является минеральным соединением, которое растворяется в воде и является легкодоступным для потребления растительными культурами.

Зачем растениям необходим азот

Зачем растениям необходим азот

Азот присутствует не во всех органических соединениях, его нет в сахаре, клетчатке, маслах и крахмале. В аминокислотах и белках азот неприменимо присутствует. Он является неотъемлемой частью нуклеиновых кислот, считающихся важнейшими составляющими каждой клетки, отвечающими за создание белков и несение наследственной информации.

Хлорофилл, благодаря которому культуры поглощают энергию солнца, тоже имеет в составе азот. Он находится в различных органических компонентах (алкалоиды, липоиды и др.).

Вегетативные органы зеленых культур содержат азот, максимальное количество его накапливается в первых листьях. После процесса цветения и появления плодов, азот переходит в репродуктивные части растений, где происходит его накопление в виде белков. Процесс созревания семени забирает весь азот и вегетативных органов, истощая их.

Хлорофилл

Когда растение потребляют излишнее количество азота, то он распределяется по всем органам, что характеризуется обильным ростом вегетативной массы, а это может привести к замедлению созревания плодов и снизить количество урожая. Сбалансированное азотное питание гарантирует высокий выход продукции хорошего качества.

Растения, потребляющие достаточную долю азота, нормально развиваются, имеют большие листья темно-зеленого цвета. В противоположном случае культуры чахнут, теряют привлекательность и дают плохой урожай.

Разновидности азотных удобрений

azotnye-udobreniya-klassifikatsiyaАзотные удобрения – вещества, содержащие азотные соединения. Все азотсодержащие удобрения распределяются на несколько основных групп.

  1. Нитратные удобрения. К ним относят натриевую и кальциевую селитру.
  2. Аммонийные. Аммонийные представлены хлоридом аммония и сульфатом аммония.
  3. Аммиачно-нитратные. Это комплексные азотсодержащие подкормки, самым распространенным представителем которых считается аммиачная селитра.
  4. Амидные удобрения. К амидным удобрениям относится мочевина.
  5. Жидкие азотные удобрения. Представителями жидких подкормок считаются вода аммиачная и безводный аммониак.

содержание азота в разных удобрениях

Нитратные удобрения

Кальциевая селитра Ca(NO3)2

Кальциевая селитра – это белые гранулы, содержащие около 15-17% азота. Она хорошо взаимодействует с кислотными грунтами. При постоянном внесении кальциевой селитры наблюдается улучшение свойств подзолистых кислых грунтов. Вещество хорошо растворимо в воде. Для хранения гранул используются мешки, не пропускающие влагу.

Кальциевую селитру запрещено компоновать с фосфорными подкормками.

Кальциевая селитра

Натриевая селитра NaNO3

Натриевая селитра – это кристаллическое удобрение с 16% содержанием азота. Растворима в жидкостях. Селитра прекрасно впитывается растениями и подходит любым культурам. Корнеплоды больше всего восприимчивы к селитре, лидером по усвояемости является сахарная свекла.

Применение натриевой селитры делает грунты более щелочными. Подкормки категорически запрещается вносить в осенний период, потому что азот, смывается в подземные воды. Гигроскопичность вещества требует определенных условий, содержание возможно в сухих помещениях.

свойства натриевой селитры

Аммонийные удобрения

Сульфат аммония (Nh5)2SO4

Сульфат аммонияАммония сульфат – это белого цвета порошок, в котором присутствует 21% азота. Применяется в качестве главного удобрения и второстепенной подпитки. Его разрешено вносить осенью, поскольку он нормально закрепляется в земле и не вымывается потоками воды.

Окисляет землю, поэтому зачастую его смешивают с мелом или известью в соотношении 10:12. Не прихотлив в хранении, поскольку практически не впитывает влагу из окружающей среды. Сульфат аммония нельзя компоновать со щелочными подкормками, потому что есть риск деактивации азота.

Хлористый аммоний Nh5Cl

Хлористый аммонийХлористый аммоний состоит из 25% азота и имеет вид белого, иногда с желтоватым оттенком порошка. Физические свойства отличают это удобрение от других подкормок. Хлористый аммоний не вымывается из земли, не слеживается при хранении и нормально рассеивается без предварительного измельчения. Растения легко потребляют азот из хлористого аммония.

Недостатком вещества является наличие в нем хлора. При поступлении в грунт 100 кг азота в грунт попадает и 250 кг хлора, который крайне вреден зеленым культурам. Поэтому хлористый аммоний нужно вносить в грунт только осенью, чтобы нейтрализовать хлор, но в этом случае частичная утеря азота обеспечена.

Аммиачно-нитратные (аммонийно-нитратные) удобрения

Аммиачная селитра Nh5NO3

Селитра аммиачная представлена в виде порошка с белым оттенком, преобразованного в гранулы с массовой долей азота 35%. Применяется в качестве удобрений и вспомогательных подкормок. Селитра относится к безбаластным веществам и часто используется на территориях с минимальным уровнем увлажненности.

На сильно увлажненных землях аммиачная селитра не столь эффективна, поскольку есть риск ее вымывание в грунтовые воды.

Нельзя хранить аммиачную селитру в сырых зданиях и в простых мешках, поскольку она быстро впитывает влагу и слеживается. При длительном или неправильном хранении перед внесением удобрения в почву, селитру необходимо измельчить, чтобы разбить камни с высокой концентрацией действующего вещества и равномерно распределить подкормку по всей площади.

Аммиачная селитра Nh5NO3Если необходимо создать смесь, то сначала суперфосфат смешивается с нейтрализующим компонентом (доломит, мел или известь), а только потом добавляется аммиачная селитра.

Селитра увеличивает кислотность грунтов. При первых внесениях это практически незаметно, но в процессе постоянного использования уровень кислотности увеличивается. Для предотвращения этого эффекта вносят нейтрализующие компоненты.

Сейчас практически невозможно найти чистую аммиачную селитру, в реализацию она в основном поступает лишь в виде смесей. Идеальной смесью считается подкормка, в которой содержится аммиачной селитры 60%, а нейтрализующего компонента 40%, при таком соотношении в подкормке находится примерно 20% азота.

Амидные удобрения

Мочевина CO(Nh3)2

Мочевина или карбамид – это одно из высокоэффективных удобрений, в отличие от других, содержащее намного больше азота – 46%. Она имеет вид гранулированных белых частиц. Высокая кислотность вещества требует применения нейтрализующих добавок. Разложение мочевины в грунте происходит за счет уреазы. Удобрение чаще всего внедряют как внешнюю подпитку.

Мочевина CO(Nh3)2

Мочевина не обжигает листву, но в то же время обеспечивает высокую урожайность. Это удобрение прекрасно подходит для основного и вспомогательного использования.

Существует 2 марки мочевины: А и Б. Марка А не обладает сильным эффектом и в растениеводстве практически не применяется, чаще всего ее применяют в качестве кормовой добавки в животноводстве, для коров, коз и лошадей. Марка Б представляет собой обработанную добавкой мочевину, которая применяется в качестве удобрений.

Жидкие удобрения

Аммиачная вода или аммиак жидкий

Вода аммиачная — это растворенный в воде аммиак. Жидкий аммиак бывает 2 типов. В первом аммиака содержится от 20% до 25%, а второй менее концентрированный от 16% до 20%. Удобрение аммиачной водой происходит за счет специальных машин, которые вносят жидкость в почву на 15 см глубину.

Аммиачная вода или аммиак жидкий

Плюсы жидких удобрений:

  • Дешевизна.
  • Растения лучше усваивают удобрения.
  • Увеличенный срок воздействия.
  • Одинаковое распределение по всей площади.

Минусы:

  • Сложности при перевозке и хранении (жидкие удобрения не рекомендуется хранить дома).
  • Обжигают листья.
  • Вносятся в грунт только при помощи специальной техники.

Органические азотные удобрения

В незначительных количествах азот присутствует и в органике. В помете уровень азота колеблется от 0.5% до 2.5%. Больше всего (до 2.5%) азота в птичьем помете, который считается самым токсичным. Азот есть и в компосте, который можно сделать дома собственными силами из отходов, озерного ила, листвы, зеленной массы или торфа.

Статьи в тему:

круговорот азота в природе

Не рекомендуется использовать органику в качестве единственного азотсодержащего удобрения, поскольку можно нарушить баланс почвы, перекислить ее, что вследствие отразится на самих растениях и урожайности.

Самым правильным является комплексное применение подкормок в состав которых входят органические и минеральные азотсодержащих удобрения.

Азотно-фосфорно-калийные удобрения

азот фосфор калийКомплексные удобрения, с азотом, калием и фосфором, часто являются основной подкормкой для растений. Широко применяется комплекс из суперфосфата, аммиачной селитры и доломитовой или костной муки. При внесении смесей необходимо учитывать фазы роста зеленых культур, поскольку для каждого периода требуется разное соотношение веществ.

Эти 3 элемента являются основными компонентами, но нельзя забывать, что есть и другие вещества, без которых не возможно нормальное развитие растений.

Какие культуры можно удобрять азотом

Все растения нуждаются в азотных удобрениях, различными являются только дозы внесения. Согласно количеству потребляемого азота растения можно распределить на несколько групп.

  1. К первой группе относятся растения, которые удобряются весной непосредственно перед высадкой в грунт и в процессе последующего роста. Необходимая дозировка 25-30 г аммиачной селитры на 1 м² посевной площади. В 1 группу входят такие культуры: овощные (картофель, капуста, перец, баклажан, кабачки, ревень и тыква), ягоды и фрукты (сливы, вишни, кусты малина, земляника и ежевика), цветы (розы, сирень, георгины, пионы, фиалки, флоксы метельчатые, бальзамины, гвоздики, настурции, циннии и другие).
  2. Культуры 2 группы нуждаются в меньшем количестве азотных подкормок, нежели растения входящие в 1 группу. Необходимая доза 20 г на 1 м² площади посева. Во вторую группу входят: овощные (томат, огурцы, петрушка, морковь, кукуруза, чеснок и свекла), плоды и ягоды (яблони, смородина и крыжовник), цветы (практически все однолетние и дельфиниум).
  3. К третей группе относят культуры, которым необходимо умеренное потребление азота. Третья группа включает в себя такие растения: овощные (ранний картофель, лук, листовые и редис), плодовые (груша), цветы (луковые цветы, можжевельник, примулы, горицветы, камнеломки и маргаритки).
  4. Четвертая группа – это растения, которым необходимо минимальное количество азота. На 1 м² хватает 7-8 г селитры аммиачной. К четвертой группе относятся: овощные (пряно-ароматические культуры, фасоль и горох), цветы (восточный мак, японская азалия, молодило, вереск, едкий очиток, эрика, портулак, рододендрон и космея).

Правила внесения азотных удобрений

Нормированное внесение азотных удобрений положительно влияет на рост и развитие всех зеленых культур, количество подкормки рассчитывается в зависимости от почвы, растения и сезона года.

  • При удобрении грунта азотом в осенне-зимний промежуток, есть большой риск вымывания его грунтовыми водами. Учитывая это, лучшим периодом для внесения большинства азотных удобрений считается весна.
  • Качественные показатели потребления повышаются за счет дробного внесения веществ.
  • При удобрении кислых грунтов, азот смешивается со вспомогательными компонентами, такими как известь и мел. Такое соотношение обеспечивает более эффективное усвоение удобрений растениями.
  • В области степи и лесостепи сухая земля, поэтому своевременное внесение удобрений крайне важно, поскольку задержка может спровоцировать замедление роста и снизить урожайность культур.
  • Чернозем удобряют ранней весной, через 10 дней после того как сошел снег.
  • Для максимального эффекта рекомендуется использовать комплексные подкормки.

Многие аграрии сначала удобряют землю мочевиной, а после наступления активной вегетации вносят аммиачную селитру.

Как происходит внесение азотных удобрений

Нехватка азотных удобрений

Растения всегда показывают, когда им не хватает какого либо элемента. При недостатке азота растения не только замедляются в росте, но и начинают желтеть, поэтому желтая листва является главным признаком того, что пора вносить азотсодержащие удобрения. Первым признаком нехватки азота являются пожелтевшие и высыхающие кончики листьев.

Нехватка азотных удобрений

Вред азотных удобрений

Удобрения не только приносят пользу, но и вред. Переизбыток каких-либо элементов пагубно сказывается на зеленых культурах. Если ваши растения развиваются не по срокам, а земля была удобрена азотсодержащими веществами, то, скорее всего, было внесено большое количество подкормки.

Переизбыток азота можно определить по внешнему виду, если зеленная масса стремительно развивается, становится пышной и мягкой, но цветение не наступает и не образуется завязь, то можно смело утверждать, что земля перенасыщена азотом.

Переизбыток азота

При сильном избытке азота появляются ожоги листвы, а позже и полное их отмирание. После гибели листвы отмирает и корневая система. Поэтому крайне важно вносить нормированное количество азота, поскольку переизбыток только навредит вашим растениям.

Вывод

Все растения нуждаются в дополнительных подкормках, к основным относятся азотные удобрения и их комплексы. Правильное сочетание компонентов для удобрения конкретных растений, обеспечивает максимальный эффект, полноценный рост, стабильное развитие и высокий процент урожая. Следите за своими растениями, обогащайте почву необходимыми элементами и получайте вкусные, полезные и долго хранящиеся плоды.

Вся информация по азотным удобрениям на видео

Как сделать азотные удобрения своими руками

plodorod.net

Свойства азота

Abstract

Given term paper contains in itself description of the chemistries of the nitrogen and some its join. Comprises of it 33 pages, 17 points, is used 17 literary sources.

The Purpose of this work was get acquainted with most molecule of the nitrogen and it’s characteristic.

In the course of writing the term paper I got acquainted with historian of the opening of the nitrogen, its finding in nature and with chemical reaction, which occur right in nature at participation of the nitrogen. As well as with its chemical and physical characteristic. In detail got acquainted with some methods of its collecting and has done the short checkup of the methods of the reception and characteristic its several the most important joins. Gave the thumbnail sketch of the using the nitrogen. Has conducted the experiment: has got the nitrogen in laboratory and has studied its characteristic.

The Keywords: nitrogen, molecule of the nitrogen, molecular nitrogen, isotopes, ammonia, nitric oxide, biological collecting, reconstruction, uneaten and eaten through ambiences.

Реферат

Містить в собі опис хімії азоту та деяких його сполук. Вміщує в собі 33 сторінок, 17 пунктів, використано 17 літературних джерел.

Метою цієї роботи було ознайомлення з самою молекулою азоту та її властивостями.

За час цієї роботи я ознайомилася з історією відкриття азоту, його знаходженням в природі і з хімічними реакціями, які відбуваються неопосередковані в навколишньому середовищі за участі азоту. А також з його хімічними та фізичними властивостями. Докладно ознайомилася з деякими методами його зв’язування та зробила короткий огляд методів отримання і властивостей деяких найважливіших сполук. Дала короткий опис використанню азоту. Провела експеримент: добула азот в лабораторії та дослідила його властивості.

Ключові слова: азот, молекула азоту, ізотопи, атоми, молекулярний азот, біологічне зв’язування, апротонне і протонне середовище.

Реферат

Данная курсовая работа содержит в себе описание химии азота и некоторых его соединений. Включает в себя 33 страниц, 17 пунктов, использовано 17 литературных источников.

Целью этой работы было ознакомиться с самой молекулой азота и её свойствами.

В ходе написания курсовой работы я ознакомилась с историей открытия азота, его нахождение в природе и с химическими реакциями, которые происходят непосредственно в природе при участии азота. А также с его химическими и физическими свойствами. Подробно ознакомилась с некоторыми методами его связывания и сделала краткий осмотр методов получения и свойств его нескольких важнейших соединений. Дала краткое описание применения азота. Провела эксперимент: получила азот в лаборатории и изучила его свойства.

Ключевые слова: азот, молекула азота, молекулярный азот, изотопы, аммиак, оксиды азота, биологическое связывание, восстановление, апротонные и протонные среды.

Содержание

Введение

История открытия азота

Нахождение азота в природе

Круговорот азота в природе

Общая характеристика элементов подгруппы азота

СВОЙСТВА АЗОТА

Изотопы, атом, молекула

Физические свойства

Химические свойства

Восстановление N2 в апротонных и протонных средах

Механизм восстановления N2

Биологическая фиксация N2

Водородные соединения азота

Получение аммиака

Оксиды азота

Получение и применение азота

Экспериментальная часть

Вывод

Список литературы

Введение

Азот – элемент с седьмым порядковым номером, относящийся к V главной подгруппе второго периода системы. По распространенности в земной коре азот занимаем 31-е место – 0,025% (по другим данным – 0,04%).Атмосфера состоит из 78,084% азота, это около 4Ч 1015 тонн этого газа. Морская вода содержит до 0,0017% азота. Связанный азот образует минералы, как правило, нитраты. На побережье Тихого океана в районе Чили образует пласты чилийская селитра – NaNO3, индийская селитра – KNO3, образует залежи в ряде районов Индии, также известны норвежская Ca(NO3)2, бариевая Ba(NO3)2 и аммиачная Nh5NO3 селитра. Незначительное количество азота в виде солей входит в состав почвы. В форме сложных органических соединений он входит в состав белков, содержится в нефти и каменных углях. В свободном виде азот входит в атмосферу Венеры – 3-5%, Марса – 2-3%, спутника Сатурна Титана и спутника Нептуна Тритона, южная полярная шапка которого покрыта твердым азотом. В виде аммиака азот входит в атмосферу Юпитера – 0,02%, в атмосферу и ядро Сатурна, а также его спутника Титана, Уран обладает плотным океаном из воды и аммиака, к нему близок по составу Нептун. Природный азот состоит из двух стабильных изотопов: 14N – 99,64% и 15N – 0,36%.

Азот входит в состав ДНК и многих органических соединений, белков. Содержится в мышечной ткани – 7,2%, костной ткани – 4,3% и крови человека (в человеческом организме массой 70 кг в среднем содержится 1,8 кг азота).

Историю его открытия, нахождение в природе, химические и физические свойства, методы связывания мы рассмотрим в этой курсовой работе.

История открытия азота

Впервые азот был более или менее изучен Даниэлем Резерфордом. Выполняя задание своего учителя Д. Блека, открывшего взаимодействие двуокиси углерода с известковой водой, Д. Резерфорд исследовал, какое изменение претерпевает воздух, после того как в нем жило и погибло живое существо. Ответ на этот вопрос гласил: дыхание животных не только превращает здоровый воздух в «фиксируемый воздух» (в двуокись углерода), но после того, как фиксируемая порция поглощена раствором едкого кали, остающаяся часть, хотя и не вызывает осадка с раствором гашеной извести, гасит пламя и губит жизнь. Такова первая характеристика азота, слагающаяся исключительно из отрицательных признаков: азот противопоставляется двуокиси углерода, сходной с ним по отрицательным признакам (оба газа не поддерживают горение и дыхание). Почти одновременно азот был изолирован и изучен двумя другими выдающимися учеными Г. Кавендишем и К. Шееле, оба они в отличие от Д. Резерфорда поняли, что азот – это лишь выделенная из воздуха, заранее присутствующая в нем его составная часть. В особенности примечательно сообщение Г.Кавендиша, найденное в его неопубликованных рукописях с пометкой: «послано Пристли». «Я переводил обыкновенный воздух из одного сосуда через раскаленные угли в другой, потом через свежий горящий уголь – в следующий сосуд, поглощая каждый раз образующийся фиксируемый воздух (углекислый газ) кусковой известью. Удельный вес полученного газа оказался лишь незначительно разнящимся от удельного веса обыкновенного воздуха: из обоих газов азот несколько легче воздуха. Он гасит пламя и делает обыкновенный воздух неспособным возбуждать горение, так же как и фиксируемый воздух (CO2 ), но в меньшей степени». Оставалось только дать новому газу название. Никто в те времена не придавал такого значения номенклатуре, как А. Лавуазье, и никто не совершил (вторично) такой грубой номенклатурной ошибки, как присвоение азоту его имени «безжизненный». Это наименование все же закрепилось за азотом во французской и русской литературе; в англосаксонских странах предпочли для азота название Nitrogen – «рождающий селитру», немцы же дали азоту название Stickstoff – «удушающая материя» [8].

Нахождение азота в природе

В большой части азот находится в природе в свободном состоянии. Свободный азот является главной составной частью воздуха, который содержит 78, 2 % (об.) азота. Над одним квадратным километром земной поверхности в воздухе находиться 8 млн. т азота. Общее содержание его в земной коре оценивается величиной порядка 0.03 мол. доли, % . Азот входит в состав сложных органических соединений- белков, которые входят в состав всех живых организмов. В результате отмирания последних и тления их останков образуются более простые азотные соединения, которые при благоприятных условиях, (главным образом - отсутствие влаги) могут накапливаться. Именно такого происхождения, по – видимому, залежи NaNO3 в Чили, имеющие некоторое промышленное значение в производстве связанного азота, то есть в виде соединений. Также в природе встречается такой минерал, как индийская селитра K NO3 . По словам известного советского микробиолога В. Л. Омелянского, «азот более драгоценен с общебиологической точки зрения, чем самые редкие из благородных металлов» [12,9].

Круговорот азота в природе

Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь. Основная часть атмосферного азота находится в свободной форме, при которой два атома азота соединены вместе, образуя молекулу азота — N2. Из-за того, что связи между двумя атомами очень прочные, живые организмы не способны напрямую использовать молекулярный азот — его сначала необходимо перевести в «связанное» состояние. В процессе связывания молекулы азота расщепляются, давая возможность отдельным атомам азота участвовать в химических реакциях с другими атомами, например с кислородом, и таким образом мешая им вновь объединиться в молекулу азота. Связь между атомами азота и другими атомами достаточно слабая, что позволяет живым организмам усваивать атомы азота. Поэтому связывание азота — чрезвычайно важная часть жизненных процессов на нашей планете.

Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (Nh4) или ионов аммония (Nh5+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.

Представьте себе, что биосфера состоит из двух сообщающихся резервуаров с азотом — огромного (в нем находится азот, содержащийся в атмосфере и океанах) и совсем маленького (в нем находится азот, содержащийся в живых существах). Между этими резервуарами есть узкий проход, в котором азот тем или иным способом связывается. В нормальных условиях азот из окружающей среды попадает через этот проход в биологические системы и возвращается в окружающую среду после гибели биологических систем.

mirznanii.com

Азот • ru.knowledgr.com

Азот - химический элемент с символом N и атомным числом 7. Это - самый легкий pnictogen и при комнатной температуре, это - прозрачный, двухатомный газ без запаха. Азот - общий элемент во вселенной, оцененной в приблизительно седьмом в полном изобилии в Млечном пути и Солнечной системе. На Земле элемент формирует приблизительно 77% атмосферы Земли, и как таковой самый богатый чистый элемент. Азот элемента был обнаружен как отделимый компонент воздуха, шотландским врачом Дэниелом Резерфордом, в 1772.

Много промышленно важных составов, таких как аммиак, азотная кислота, органические нитраты (топливо и взрывчатые вещества), и цианиды, содержат азот. Чрезвычайно сильная тройная связь в элементном азоте (N≡N) доминирует над химией азота, вызывая трудность для обоих организмов и промышленности в преобразовании N в полезные составы, но в то же время порождение выпускает больших сумм часто полезной энергии, когда составы горят, взрываются или распадаются назад в газ азота. Искусственно произведенный аммиак и нитраты - ключевые промышленные удобрения, и нитраты удобрения - ключевые загрязнители в порождении эутрофикации водных систем.

Вне их основного использования в качестве удобрений и энергетических магазинов, составы азота - универсальная органика. Азот - часть материалов, столь же разнообразных как ткань кевлара, и cyanoacrylate «супер» склеивают. Азот - элемент молекул в каждом главном фармакологическом классе препарата, включая антибиотики. Много наркотиков - имитаторы или пронаркотики естественных содержащих азот молекул сигнала: например, органический нитроглицерин нитратов и nitroprusside управляют кровяным давлением, будучи усвоенным к натуральной азотной окиси. Алкалоиды завода (часто химикаты защиты) содержат азот по определению, и таким образом много известных содержащих азот наркотиков, таких как кофеин и морфий являются или алкалоидами или синтетическими имитаторами, которые действуют (как много алкалоидов завода делают) на рецепторы нейромедиаторов животных (например, синтетические амфетамины).

Азот происходит во всех организмах, прежде всего в аминокислотах (и таким образом белки) и также в нуклеиновых кислотах (ДНК и РНК). Человеческое тело содержит приблизительно 7% массой азота, четвертого самого в изобилии элемента в теле после кислорода, углерода и водорода. Цикл азота описывает движение элемента от воздуха, в биосферу и органические соединения, затем назад в атмосферу.

История и этимология

Азот, как формально полагают, был обнаружен шотландским врачом Дэниелом Резерфордом в 1772, который назвал его вредным воздухом. Хотя он не признавал его полностью различным химическим веществом, он ясно отличил его от «фиксированного воздуха». Факт, что был компонент воздуха, который не поддерживает сгорание, был ясен Резерфорду. Азот был также изучен в приблизительно то же самое время Карлом Вильгельмом Шееле, Генри Кавендишем и Джозефом Пристли, который именовал его как сожженный воздух или phlogisticated воздух. Газ азота был достаточно инертен, что Антуан Лавуазье упомянул его как «» или азот, от греческого слова azotos, «безжизненный». В нем умерли животные, и огонь был погашен. Это «mephitic воздух» состояло главным образом из N, но, возможно, также включало больше чем 1%-й аргон.

Имя Лавуазье азота используется на многих языках (французский, итальянский, польский, русский, албанский, турецкий язык, и т.д.) и все еще остается на английском языке в общих названиях многих составов, таких как гидразин и составы иона азида. Английский азот слова (1794) вошел в язык от французского nitrogène, выдуманного в 1790 французским химиком Жан-Антуаном Шапталем (1756–1832), от грека  Нитрон, «карбонат натрия» и французский-gène, «производящий» из греческого-γενής - гены, «производитель, виновник». Газ был найден в азотной кислоте. Значение Чаптэла было то, что газ азота - основная часть азотной кислоты, в свою очередь сформированной из селитры (нитрат калия), тогда известный как селитра. Это слово в более древнем мире первоначально описало соли натрия, которые не содержали нитрат и являются родственником natron.

Составы азота были известны Средневековьем. Алхимики знали азотную кислоту как воду Fortis (прочная вода). Смесь азотных и хлористоводородных кислот была известна как царская водка (королевская вода), праздновалась для ее способности растворить золото (король металлов). Самые ранние военные, промышленные, и сельскохозяйственные применения азота составляют используемую селитру (нитрат натрия или нитрат калия), прежде всего в порохе, и позже как удобрение. В 1910 лорд Рейли обнаружил, что электрический выброс в газе азота произвел «активный азот», моноатомный allotrope азота. «Кружащееся облако искрящегося желтого света», произведенного его аппаратом, реагировавшим с ртутью, чтобы произвести взрывчатую ртуть, азотирует.

В течение долгого времени источники составов азота были ограничены. Естественные источники произошли или из биологии или из депозитов нитратов, произведенных атмосферными реакциями. Фиксация азота производственными процессами как процесс Фрэнка-Каро (1895–1899) и процесс Haber–Bosch (1908–1913) ослабила эту нехватку составов азота, до такой степени, что половина глобального производства продуктов питания (см. заявления), теперь полагается на синтетические удобрения азота. В то же время использование процесса Оствальда (1902), чтобы произвести нитраты из промышленной фиксации азота позволило крупномасштабное промышленное производство нитратов, которые питали взрывчатые вещества во время мировых войн 20-го века.

Производство

Газ азота - промышленный газ, произведенный фракционной дистилляцией жидкого воздуха, или механическим средства использовать газообразный воздух (т.е., герметичная обратная мембрана осмоса или адсорбция колебания давления). Коммерческий азот часто - побочный продукт обработки воздуха для промышленной концентрации кислорода для сталеварения и других целей. Когда поставляется сжатый в цилиндрах это часто называют OFN (бескислородный азот).

В химической лаборатории это подготовлено, рассматривая водный раствор нашатырного спирта с нитритом натрия.

:NHCl (AQ) + NaNO (AQ) → N (g) + NaCl (AQ) + 2 HO (l)

Небольшие количества примесей НЕ и HNO также сформированы в этой реакции. Примеси могут быть удалены, передав газ через водную серную кислоту, содержащую дихромат калия. Очень чистый азот может быть подготовлен тепловым разложением азида бария или азида натрия.

На:2 NaN  2 + 3 Н

Свойства

Азот - неметалл с electronegativity 3,04. Это имеет пять электронов в своей внешней оболочке и, поэтому, трехвалентно в большинстве составов. Тройная связь в молекулярном азоте является одним из самых сильных. Получающаяся трудность преобразования в другие составы и непринужденность (и связанный высокий энергетический выпуск) преобразования составов азота в элементный, доминировали над ролью азота и в природе и в человеческой экономической деятельности.

При атмосферном давлении молекулярный азот уплотняет (сжижает) в 77 K (−195.79 °C) и замораживает в 63 K (−210.01 °C) в бету шестиугольную упакованную завершением кристаллическую аллотропную форму. Ниже 35.4 K (−237.6 °C) азот принимает кубическую кристаллическую аллотропную форму (названный альфа-фазой). Жидкий азот, жидкая вода сходства по внешности, но с 80,8% плотности (плотность жидкого азота в ее точке кипения составляет 0,808 г/мл), является общим криогеном.

Нестабильные allotropes азота, состоящего больше чем из двух атомов азота, были произведены в лаборатории, как и. Под чрезвычайно высоким давлением (1,1 миллиона атм) и высокими температурами (2 000 K), как произведено использование алмазной клетки наковальни, азот полимеризируется в кубическую неловкую кристаллическую структуру единственную хранящуюся на таможенных складах. Эта структура подобна тому из алмаза, и у обоих есть чрезвычайно сильные ковалентные связи. назван «алмазом азота».

Другой (пока еще несинтезируемый) allotropes включают hexazine (аналог бензола) и octaazacubane (cubane аналог). Прежний предсказан, чтобы быть очень нестабильным, в то время как последний предсказан, чтобы быть кинетически стабильным по причинам орбитальной симметрии.

Изотопы

Есть два стабильных изотопа азота: N и N. Безусловно наиболее распространенным является N (99,634%), который произведен в цикле CNO в звездах. Из этих десяти изотопов, произведенных искусственно, у N есть полужизнь десяти минут, и у остающихся изотопов есть полужизни на заказе секунд или меньше.

Биологически установленные реакции (например, ассимиляция, нитрификация и денитрификация) сильно управляют динамикой азота в почве. Эти реакции, как правило, приводят к обогащению N основания и истощению продукта.

Небольшая часть (0,73%) молекулярного азота в атмосфере Земли является isotopologue NN, и почти всем, что остальное - N.

Радиоизотоп N является доминирующим радионуклидом в хладагенте герметичных водных реакторов или реакторов кипящей воды во время нормального функционирования. Это произведено из O (в воде) через (n, p) реакция. У этого есть короткая полужизнь приблизительно 7,1 с, но во время ее распада назад к O производит высокоэнергетическую гамма радиацию (5 - 7 MeV).

Из-за этого доступ к основному трубопроводу хладагента в герметичном водном реакторе должен быть ограничен во время реакторной операции по власти. N - одно из главных средств, используемых, чтобы немедленно обнаружить даже маленькие утечки от основного хладагента до вторичного парового цикла.

Точно так же доступ к любому из паровых компонентов цикла в атомной электростанции реактора кипящей воды должен быть ограничен во время операции. Конденсат от конденсатора, как правило, сохраняется в течение 10 минут, чтобы допускать распад N. Это избавляет от необходимости ограждать и ограничивать доступ к любому трубопроводу подачи воды или насосам.

Электромагнитный спектр

Молекулярный азот (N) в основном очевиден для инфракрасной и видимой радиации, потому что это - homonuclear молекула и, таким образом, не имеет никакого дипольного момента, чтобы соединиться с электромагнитной радиацией в этих длинах волны. Значительное поглощение происходит в чрезвычайных ультрафиолетовых длинах волны, начиная приблизительно 100 миллимикронов. Это связано с электронными переходами в молекуле к государствам, в которых обвинение не распределено равномерно между атомами азота. Поглощение азота приводит к значительному поглощению ультрафиолетового излучения в верхней атмосфере Земли и атмосферах других планетарных тел. По подобным причинам чистые молекулярные лазеры азота, как правило, излучают свет в ультрафиолетовом диапазоне.

Азот также делает вклад в видимый воздушный жар от верхней атмосферы Земли посредством электронного возбуждения воздействия сопровождаемым эмиссией. Этот видимый жар Blue Air (замеченный в полярной авроре и в жаре возвращения возвращения космического корабля), как правило, происходит не от молекулярного азота, а скорее от свободных атомов азота, объединяющихся с кислородом, чтобы сформировать азотную окись (NO).

Газ азота также показывает сверкание.

Реакции

В целом азот нереактивный при стандартной температуре и давлении. N реагирует спонтанно с немногими реактивами, будучи эластичным к кислотам и основаниям, а также окислителям и большинству восстановителей. Когда азот реагирует спонтанно с реактивом, чистое преобразование часто называют фиксацией азота.

Азот реагирует с элементным литием. Литиевые ожоги в атмосфере N, чтобы дать литий азотируют:

: 6 линков + N → 2

LiN

Магний также горит в азоте, формирование магния азотирует.

: 3 мг + N

 MgN

N формирует множество аддуктов с металлами перехода. Первый пример dinitrogen комплекса - [Жу (Н) (N)] (см. число в праве). Однако интересно отметить, что лиганд N был получен разложением гидразина, и не координацией свободного dinitrogen. Такие составы теперь многочисленные, другие примеры включают IrCl (N) (PPh), W (N) (PhPCHCHPPh), и [(η-CMeH) Цирконий] (μ, η,η-N). Эти комплексы иллюстрируют, как N мог бы связать с металлом (ами) в nitrogenase и катализатором для процесса Хабера. В 2005 был издан каталитический процесс, чтобы уменьшить N до аммиака с использованием комплекса молибдена в присутствии протонного источника.

Отправная точка для промышленного производства составов азота - процесс Хабера, в котором азот фиксирован, реагируя и по утюгу (II,

III) окись катализатор приблизительно в 500 °C и 200 давлениях атмосфер. Биологическая фиксация азота в свободно живущих cyanobacteria и в наростах корня на растениях также производит аммиак из молекулярного азота. Реакция, которая является источником большой части азота в биосфере, катализируется nitrogenase комплексом фермента, который содержит атомы Фи и Мо, используя энергию, полученную из гидролиза аденозинового трифосфата (ATP) в аденозин diphosphate и неорганический фосфат (−20.5 kJ/mol).

Возникновение

Газ азота (N) является крупнейшим элементом атмосферы Земли (78,082% объемом сухого воздуха, 75,3% в развес в сухом воздухе). Однако эта высокая концентрация не отражает полное низкое изобилие азота в составе Земли, от который большая часть элемента, которого избегает солнечное испарение, рано в формировании планеты.

Азот - общий элемент во вселенной и, как оценивается, является приблизительно седьмым самым в изобилии химическим элементом массой во вселенной, Млечном пути и Солнечной системе. В этих местах это было первоначально создано процессами сплава из углерода и водорода в сверхновых звездах. Молекулярные составы азота и азота были обнаружены в межзвездном пространстве астрономами, использующими Далекого Ультрафиолетового Спектроскопического Исследователя.

Из-за изменчивости элементного азота и также его общие составы с водородом и кислородом, азотом и его составами были изгнаны из planetesimals в ранней Солнечной системе высокой температурой Солнца, и в форме газов, были потеряны скалистым планетам внутренней Солнечной системы. Азот - поэтому относительно редкий элемент на этих внутренних планетах, включая Землю, в целом. В этом азот напоминает неон, который имеет подобное высокое изобилие во вселенной, но также редок во внутренней Солнечной системе. Азот оценен в 30-м из элементов в корковом изобилии. Там существуйте некоторые относительно необычные полезные ископаемые азота, такие как селитра (нитрат калия), Селитра (нитрат натрия) и соль, аммиачная (нашатырный спирт). Даже они известны, главным образом, как сконцентрировано от испаряющего дна океана, из-за их готовой растворимости большинства естественных составов азота в воде. Подобный образец происходит с водной растворимостью необычного легкого бора элемента.

Однако азот и его составы происходят намного более обычно как газы в атмосферах планет и лун, которые являются достаточно большими, чтобы иметь атмосферы. Например, молекулярный азот - главный элемент не только атмосфера Земли, но также и толстая атмосфера Сатурнового лунного Титана. Кроме того, из-за задержания силой тяжести при более холодных температурах, азот и его составы происходят в следе с заметными суммами в планетарных атмосферах газовых гигантских планет.

Азот присутствует во всех известных живых организмах, в белках, нуклеиновых кислотах и других молекулах. Это, как правило, составляет приблизительно 4% сухого веса вопроса завода и приблизительно 3% веса человеческого тела. Это - большой компонент отходов животноводства (например, гуано), обычно в форме мочевины, мочевой кислоты, составов аммония и производных этих азотных продуктов, которые являются существенными питательными веществами для всех заводов, которые не могут фиксировать атмосферный азот.

Составы

Главный нейтральный гидрид азота - аммиак , хотя гидразин также обычно используется. Аммиак более основной, чем вода 6 порядками величины. В решении аммиак формирует ион аммония . Жидкий аммиак (точка кипения 240 K) является amphiprotic (показывающий или Брынстед-Лори кислый или основной характер) и формирует аммоний и менее общие ионы амида ; оба амида и азотируют , соли известны, но разлагаются в воде. Отдельно, вдвойне, трижды и quadruply занял место, алкилированные составы аммиака называют аминами (четыре замены, чтобы сформироваться коммерчески и биологически важные амины четверки, результаты в положительно заряженном азоте, и таким образом растворимое в воде, или по крайней мере амфифильный, составной). Большие цепи, кольца и структуры гидридов азота также известны, но вообще нестабильны.

Другие классы анионов азота (отрицательно заряженные ионы) являются ядовитыми азидами , которые являются линейными и изоэлектронными к углекислому газу, но которые связывают с важными содержащими железо ферментами в теле способом больше цианида сходства. Другая молекула той же самой структуры - бесцветная и относительно инертная анестезирующая газовая Закись азота (dinitrogen одноокись,), также известный как веселящий газ. Это - одно из множества окисей азота, которые формируют семью, часто сокращаемую как NOx. Азотная окись (одноокись азота, НЕТ), естественный свободный радикал, используемый в трансдукции сигнала в обоих растениях и животных, например, в vasodilation, заставляя гладкую мускулатуру кровеносных сосудов расслабиться. Красноватый и ядовитый диоксид азота содержит несоединенный электрон и является важным компонентом смога. Молекулы азота, содержащие несоединенные электроны, показывают тенденцию dimerize (таким образом соединяющий электроны) и, в целом, очень реактивные. Соответствующие кислоты - азотистая и азотная кислота с соответствующими солями, названными нитритами и нитратами.

Более высокие окиси dinitrogen трехокись, dinitrogen четырехокись и dinitrogen pentoxide, нестабильные и взрывчатые, последствие химической стабильности. Почти каждый самовоспламеняющийся ракетный двигатель использует в качестве окислителя; их топливо, различные формы гидразина, является также составами азота. Эти двигатели экстенсивно используются на космическом корабле, таком как шаттл и те из Программы Аполлона, потому что их топливо - жидкости при комнатной температуре, и воспламенение происходит на контакте без системы воспламенения, позволяя много ожогов, которыми точно управляют. Некоторые ракеты-носители, такие как Титан II и Ариан 1 - 4 также используют самовоспламеняющееся топливо, хотя тенденция вдали от таких двигателей для стоимости и соображений безопасности. промежуточное звено в изготовлении азотной кислоты, сильной кислоты и довольно прочного окислителя.

Азот известен диапазону взрываясь нестабильных составов, которые это может произвести. Азот triiodide является чрезвычайно чувствительным взрывчатым веществом контакта. Нитроцеллюлоза, произведенная nitration целлюлозы с азотной кислотой, также известна как guncotton. Нитроглицерин, сделанный nitration глицерина, является опасно нестабильным взрывчатым компонентом динамита. Сравнительно стабильное, но менее сильное взрывчатое вещество trinitrotoluene (TNT) является стандартным взрывчатым веществом, против которого власть ядерных взрывов измерены.

Азот может также быть найден в органических соединениях. Общий азот функциональные группы включает: амины, амиды, nitro группы, имины и enamines. Количество азота в химическом веществе может быть определено методом Kjeldahl.

Заявления

Газ азота

У

газа азота есть множество заявлений, включая служение в качестве инертной замены для воздуха, где окисление - нежелательный;

  • Как измененная атмосфера, чистая или смешанная с углекислым газом, к nitrogenate и заповеднику свежесть упакованных или оптовых продуктов (задерживая прогорклость и другие формы окислительного повреждения). Чистый азот как пищевая добавка маркирован в Европейском союзе с Пищевой добавкой E941.
  • В лампах накаливания как недорогая альтернатива аргону.
  • В фотолитографии в ультрафиолетовом глубоком nitrogenation используется, чтобы избежать сильного кислородного поглощения UV в этих длинах волны.
  • Высушенный и герметизируемый, как диэлектрический газ для высоковольтного оборудования.
  • Производство нержавеющей стали.
  • Используемый в некоторых системах авиационного топлива, чтобы уменьшить пожароопасность, (см. inerting систему).
  • Вдобавок к жидким взрывчатым веществам как меры по обеспечению безопасности.
  • Заполнение автомобильного и самолет утомляется из-за его инертности и отсутствия влажности или окислительных качеств, в противоположность воздуху.

Азот обычно используется во время типовых процедур подготовки химического анализа. Это используется, чтобы сконцентрировать и уменьшить объем жидких образцов. Направление герметичного потока перпендикуляра газа азота на поверхность жидкости позволяет растворителю испаряться, оставляя раствор (ы) и неиспаренный растворитель позади.

Азот может использоваться в качестве замены, или в сочетании с, углекислый газ, чтобы герметизировать бочонки небольшого количества пива, особенно крепкие портеры и британское пиво, из-за меньших пузырей, которые это производит, который делает распределенное пиво более гладким и более опрометчивым. Чувствительная к давлению капсула азота, известная обычно как «виджет», позволяет заряженному азотом пиву быть упакованным в банках и бутылках.

Баки азота также заменяют углекислый газ в качестве главного источника энергии для оружия пейнтбола. Азот должен быть сохранен при более высоком давлении, чем CO, делая N баки более тяжелыми и более дорогими.

Жидкий азот

Жидкий азот - криогенная жидкость. При атмосферном давлении это кипит при −195.8 °C. Когда изолировано в надлежащих контейнерах, таких как фляги Дьюара, это может быть транспортировано без большой испаряющей потери.

Как сухой лед, главное использование жидкого азота как хладагент. Среди прочего это используется в криоконсервации крови, половые клетки (сперма и яйцо), и другие биологические образцы и материалы. Это используется в клиническом урегулировании в криотерапии, чтобы удалить кисты и бородавки на коже. Это используется в холодных ловушках для определенного лабораторного оборудования и охладить инфракрасные датчики или датчики рентгена. Это также использовалось, чтобы охладить центральные процессоры и другие устройства в компьютерах, которые сверхзафиксированы, и которые производят больше высокой температуры, чем во время нормального функционирования.

Составы азота

Молекулярный азот (N) в атмосфере относительно нереактивный из-за ее сильной тройной связи, N≡N, и молекулярный азот играет инертную роль в человеческом теле, будучи ни произведенным, ни разрушенный. В природе азот преобразован в биологически (и промышленно) полезные составы молнией, и некоторыми живыми организмами, особенно определенные бактерии (т.е., фиксирующие азот бактерии — видят Биологическую роль ниже). Молекулярный азот выпущен в атмосферу в процессе распада в мертвых тканях растений и животных.

Способность объединиться, или фиксировать, молекулярный азот - главная особенность современной промышленной химии. Ранее к 20-му веку, доступ к составам азота для удобрений и пороха был через депозиты естественных нитратов, такие как чилийская селитра. Однако сначала процесс Фрэнка-Каро для производства cyanamide, и затем процесс Haber–Bosch для производства аммиака от воздуха и природного газа (развитый как раз перед Первой мировой войной) ослабил эту нехватку составов азота, до такой степени, что половина глобального производства продуктов питания теперь полагается на синтетические удобрения азота.

Процесс Оствальда, развитый за несколько лет до процесса Хабера, позволил крупномасштабное производство азотной кислоты и нитрата от аммиака, таким образом освободив крупномасштабное промышленное производство взрывчатых веществ нитрата и топлива оружия от потребности до залежей соли нитрата шахты. Органические и неорганические соли азотной кислоты были важны исторически как удобные магазины химической энергии для топлива ракеты и войны. Исторически, такие составы включали важные составы, такие как нитрат калия, используемый в порохе, который часто производился биологическими средствами (бактериальное брожение), прежде чем естественные минеральные источники были обнаружены. Позже, все такие источники были перемещены промышленным производством, в начале 1900-х.

Нитрат аммония использовался и в качестве удобрения и в качестве взрывчатого вещества (см. ANFO). Различные другие nitrated органические соединения, такие как нитроглицерин, trinitrotoluene, и нитроцеллюлоза, используются в качестве взрывчатых веществ и топлива для современного огнестрельного оружия. Азотная кислота используется в качестве окислителя в питаемых ракетах жидкости. Гидразиновые и гидразиновые производные находят использование в качестве топлива ракеты и монотоплива. В большинстве этих составов, основной нестабильности и тенденции гореть или взорваться получен из факта, что азот присутствует как окись, и не как намного более стабильная молекула азота (N), который является продуктом теплового разложения составов. Когда нитраты горят или взрываются, формирование сильной тройной связи в N производит большую часть энергии реакции.

Азот - элемент молекул в каждом главном классе препарата в фармакологии и медицине. Закись азота (NO), как обнаруживали, в начале 19-го века была частичным анестезирующим средством, хотя это не использовалось в качестве хирургического анестезирующего средства до позже. Названный «веселящим газом», это было сочтено способным к стимулированию государства социального опьянения сходства растормаживания. Другие известные содержащие азот наркотики - наркотики, полученные из алкалоидов завода, таких как морфий (там существуют много алкалоидов, которые, как известно, имели фармакологические эффекты; в некоторых случаях они появляются как естественная химическая обороноспособность заводов против хищничества). Наркотики, которые содержат азот, включают все главные классы антибиотиков и органических наркотиков нитрата как нитроглицерин и nitroprusside, которые регулируют кровяное давление и сердечное действие, подражая действию азотной окиси.

Биологическая роль

Азот - существенный стандартный блок аминокислот и нуклеиновых кислот, важных для жизни на Земле.

Элементный азот в атмосфере не может использоваться непосредственно или заводами или животными, и должен быть преобразован в уменьшенный (или 'фиксирован'), государство, чтобы быть полезным для более высоких растений и животных. Осаждение часто содержит существенные количества аммония и нитрата, который, как думают, следовал из фиксации азота молнией и другими атмосферными электрическими явлениями. Это было сначала предложено Liebig в 1827 и позже подтверждено. Однако, потому что аммоний предпочтительно сохранен лесным навесом относительно атмосферного нитрата, самый фиксированный азот достигает поверхности почвы под деревьями как нитрат. Нитрат почвы предпочтительно ассимилируется корнями дерева относительно аммония почвы.

Определенные бактерии (например, трифолий Ризобия) обладают nitrogenase ферментами, которые могут фиксировать атмосферный азот (см. фиксацию азота) в форму (ион аммония), который химически полезен для более высоких организмов. Этот процесс требует большой суммы энергии и условий. Такие бактерии могут жить свободно в почве (например, Азотобактер), но обычно существовать в симбиотических отношениях в наростах корня на стручковых растениях (например, клевер, Трифолий или соя, Глицин макс.) и деревья удобрения. Фиксирующие азот бактерии также симбиотические со многими несвязанными видами растений, такими как ольхи (Alnus) spp., лишайники, Каузарина, Myrica, печеночники и Gunnera.

Как часть симбиотических отношений, завод преобразовывает 'фиксированный' ион аммония в окиси азота и аминокислоты, чтобы сформировать белки и другие молекулы, (например, алкалоиды). Взамен 'фиксированного' азота завод прячет сахар симбиотическим бактериям. Бобы поддерживают анаэробную (бескислородную) окружающую среду для своих фиксирующих азот бактерий.

Заводы в состоянии ассимилировать азот непосредственно в форме нитратов, которые могут присутствовать в почве от естественных месторождений полезных ископаемых, искусственных удобрениях, отходах животноводства или органическом распаде (как продукт бактерий, но не бактерий, определенно связанных с заводом). Нитраты, поглощенные этим способом, преобразованы в нитриты редуктазой нитрата фермента, и затем преобразованы в аммиак другим ферментом, названным редуктазой нитрита.

Составы азота - основные стандартные блоки в биологии животных также. Животные используют содержащие азот аминокислоты от растительных источников как стартовые материалы для всей составной азотом биохимии животных, включая изготовление белков и нуклеиновых кислот. Кормящие завод насекомые зависят от азота в их диете, таковы, что изменение количества удобрения азота относилось к заводу, может затронуть коэффициент воспроизводства насекомых, питающихся оплодотворенными заводами.

Разрешимый нитрат - важный ограничивающий фактор в росте определенных бактерий в океанских водах. Во многих местах в мире искусственные удобрения относились к пахотным угодьям, чтобы увеличить результат урожаев в поставке последнего тура разрешимого азота к океанам в устьях рек. Этот процесс может привести к эутрофикации воды, как управляемый азотом бактериальный рост исчерпывает водный кислород до такой степени, что умирают все более высокие организмы. Известные «мертвые зональные» области в американском Побережье Залива и Черном море происходят из-за этого важного процесса загрязнения.

Много морской рыбы производят большие количества trimethylamine окиси, чтобы защитить их от высоких осмотических эффектов их среды; преобразование этого состава к dimethylamine ответственно за ранний аромат у несвежей морской рыбы. У животных, азотная окись (NO) свободного радикала (полученный из аминокислоты), служит важной регулирующей молекулой для обращения.

Быстрая реакция азотной окиси с водой у животных приводит к производству ее нитрита метаболита. Метаболизм животных азота в белках, в целом, приводит к выделению мочевины, в то время как метаболизм животных нуклеиновых кислот приводит к выделению мочевины и мочевой кислоты. Характерный аромат распада плоти животных вызван созданием длинной цепи, содержащих азот аминов, таких как putrescine и cadaverine, которые являются продуктами распада аминокислот ornithine и лизина, соответственно, в распадающихся белках.

Распад организмов и их ненужных продуктов может произвести небольшие количества нитрата, но большая часть распада в конечном счете возвращает содержание азота к атмосфере как молекулярный азот. Обращение азота от атмосферы, к органическим соединениям, затем назад к атмосфере, упоминается как цикл азота.

Безопасность

Быстрый выпуск газа азота в замкнутое пространство может переместить кислород, и поэтому представляет опасность удушья. Это может произойти с немногими признаками предупреждения, так как человеческое каротидное тело - относительно медленное и бедный низкий кислород (гипоксия) система ощущения. Пример произошел незадолго до запуска первой миссии Шаттла в 1981, когда два технических персонала потеряли сознание (и один из них умер) после того, как они шли в пространство, расположенное в Мобильной Платформе Пусковой установки Шаттла, на которую герметизировали с чистым азотом предусмотрительно против огня. Технический персонал был бы в состоянии выйти из комнаты, если бы они испытали ранние признаки от дыхания азота.

Когда вдохнули в высоких парциальных давлениях (больше, чем приблизительно 4 бара, с которыми сталкиваются на глубинах ниже приблизительно 30 м в подводном плавании), азот начинает действовать как анестезирующий агент. Это может вызвать наркоз азота, временное полуобезболенное государство снижения умственной деятельности, подобного вызванному закисью азота.

Азот также распадается в кровотоке и жировых прослойках. Быстрая декомпрессия (в частности в случае различного возрастания слишком быстро или астронавтов, развертывающих слишком быстро от давления каюты до давления скафандра), может привести к потенциально фатальному условию, названному кесонной болезнью (раньше известный как болезнь кессона или изгибы), когда пузыри азота формируются в кровотоке, нервах, суставах и других чувствительных или жизненных областях. Пузыри от других «инертных» газов (те газы кроме углекислого газа и кислород) вызывают те же самые эффекты, таким образом, замена азота в дыхании газов может предотвратить наркоз азота, но не предотвращает кесонную болезнь.

Прямой контакт кожи с жидким азотом вызовет тяжелое обморожение (криогенные «ожоги»). Это может произойти почти немедленно на контакте, или после секунды или больше, в зависимости от формы жидкого азота. Сложите менее быстрое замораживание причин жидкого азота, чем брызги тумана азота (того, который используется, чтобы заморозить определенный рост кожи в практике дерматологии). Дополнительная площадь поверхности, обеспеченная впитанными азотом материалами, также важна с впитанной одеждой или хлопком, вызывающим намного более быстрое повреждение, чем разлив прямой жидкости к коже. Полный «контакт» между голой кожей и большими взятыми себя в руки капельками или бассейнами жидкого азота может быть предотвращен в течение секунды или два слоем изолирования газа от эффекта Leidenfrost. Это может дать кожу, секунда защиты от азота складывает жидкость. Однако жидкий азот относился к коже в туманах, и на тканях, обходит этот эффект и немедленно вызывает местное обморожение.

Кислородные датчики иногда используются в качестве мер безопасности, работая с жидким азотом, чтобы привести в готовность рабочих газовых разливов в ограниченное пространство.

См. также

  • Реактивные разновидности азота

Примечания

Библиография

Дополнительные материалы для чтения

Внешние ссылки

  • Этимология азота

ru.knowledgr.com