Хүчит давс өгөх - Nitrogenium гэдэг үгийг латин хэлнээс ингэж орчуулдаг. Энэ бол азотын нэр юм - үечилсэн хүснэгтийн урт хувилбарын 15-р бүлэгт ордог атомын дугаар 7 бүхий химийн элемент. Энгийн бодис хэлбэрээр энэ нь дэлхийн агаарын бүрхүүлд тархдаг - агаар мандалд. Төрөл бүрийн азотын нэгдлүүд нь дэлхийн царцдас, амьд организмд агуулагддаг бөгөөд тэдгээрийг үйлдвэр, цэргийн хэрэг, хөдөө аж ахуй, анагаах ухаанд өргөнөөр ашигладаг.
Яагаад азотыг "амьсгал хураагч", "амьгүй" гэж нэрлэдэг байсан бэ
Химийн түүхчдийн үзэж байгаагаар энэ энгийн бодисыг анх Генри Кавендиш (1777) хүлээн авсан. Эрдэмтэн халуун нүүрсээр агаар дамжуулж, урвалын бүтээгдэхүүнийг шингээхийн тулд шүлтийг ашигласан. Туршилтын үр дүнд судлаач нүүрстэй урвалд ордоггүй өнгөгүй, үнэргүй хий олж илрүүлжээ. Кавендиш үүнийг амьсгалах, түлэх чадваргүйн улмаас "амьсгал хураагч агаар" гэж нэрлэсэн.
Орчин үеийн химич хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчтэй урвалд орж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсгэдэг гэж тайлбарладаг. Агаарын үлдсэн "амьсгал боогдуулагч" хэсэг нь ихэвчлэн N2 молекулуудаас бүрдсэн байв. Кавендиш болон бусад эрдэмтэд тухайн үед азот, давсны нэгдлүүдийг эдийн засагт өргөн ашигладаг байсан ч энэ бодисын талаар хараахан мэдээгүй байв. Эрдэмтэн үүнтэй төстэй туршилт хийсэн мэргэжил нэгт Жозеф Пристлид ер бусын хийн тухай мэдэгдэв.
Үүний зэрэгцээ Карл Шееле агаарын нэг үл мэдэгдэх бүрэлдэхүүн хэсгийн анхаарлыг татсан боловч түүний гарал үүслийг зөв тайлбарлаж чадаагүй юм. Зөвхөн Даниел Рутерфорд 1772 онд туршилтанд агуулагдах "амьсгал боогдуулж" муудсан хий нь азот гэдгийг ойлгосон. Аль эрдэмтнийг түүнийг нээсэн гэж үзэх ёстой вэ - шинжлэх ухааны түүхчид энэ талаар маргалдсаар л байна.
Рутерфордын туршилтаас хойш 15 жилийн дараа нэрт химич Антуан Лавуазье азотыг хэлдэг "муудсан" агаар гэсэн нэр томъёог өөр "Азот" гэж өөрчлөхийг санал болгов. Тэр үед энэ бодис нь шатдаггүй, амьсгалыг дэмждэггүй нь батлагдсан. Үүний зэрэгцээ Оросын "азот" гэсэн нэр гарч ирсэн бөгөөд үүнийг янз бүрийн аргаар тайлбарладаг. Энэ нэр томъёог ихэвчлэн "амьгүй" гэсэн утгатай гэж хэлдэг. Дараагийн ажил нь материйн шинж чанарын талаархи өргөн тархсан үзэл бодлыг үгүйсгэв. Азотын нэгдлүүд - уурагууд нь амьд организмын найрлага дахь хамгийн чухал макромолекулууд юм. Тэдгээрийг бий болгохын тулд ургамал хөрснөөс шаардлагатай эрдэс тэжээлийн элементүүдийг шингээж авдаг - NO32- ба NH4+.
Азот бол химийн элемент
Үелэх систем (PS) нь атомын бүтэц, түүний шинж чанарыг ойлгоход тусалдаг. Үелэх систем дэх химийн элементийн байрлалыг тодорхойлж болноцөмийн цэнэг, протон ба нейтроны тоо (массын тоо). Атомын массын утгыг анхаарч үзэх хэрэгтэй - энэ нь элементийн гол шинж чанаруудын нэг юм. Үеийн тоо нь эрчим хүчний түвшний тоотой тохирч байна. Тогтмол хүснэгтийн богино хувилбарт бүлгийн дугаар нь гадаад энергийн түвшний электронуудын тоотой тохирч байна. Азотын ерөнхий шинж чанарын бүх өгөгдлийг үечилсэн систем дэх байрлалаар нь нэгтгэн дүгнэж үзье:
- Энэ нь PS-ийн баруун дээд буланд байрлах металл бус элемент юм.
- Химийн тэмдэг: N.
- Захиалгын дугаар: 7.
- Харьцангуй атомын масс: 14.0067.
- Дэгдэмхий устөрөгчийн нэгдлийн томъёо: NH3 (аммиак).
- Азотын валент нь V байх N2O5 хамгийн өндөр ислийг үүсгэдэг.
Азотын атомын бүтэц:
- Үндсэн төлбөр: +7.
- Протоны тоо:7; нейтроны тоо: 7.
- Энергийн түвшний тоо: 2.
- Электронуудын нийт тоо: 7; электрон томъёо: 1s22s22p3.
7-р элементийн тогтвортой изотопуудыг нарийвчлан судалсан бөгөөд тэдгээрийн массын тоо нь 14 ба 15. Тэдгээрийн асаагуурын атомын агууламж 99,64% байна. Мөн богино хугацааны цацраг идэвхт изотопуудын цөмд 7 протон байдаг ба нейтроны тоо маш их ялгаатай: 4, 5, 6, 9, 10.
Байгаль дахь азот
Дэлхийн агаарын бүрхүүлд энгийн бодисын молекулууд агуулагддаг ба тэдгээрийн томьёо нь N2. Агаар мандалд байгаа хийн азотын агууламж эзэлхүүнээрээ байнаойролцоогоор 78.1%. Дэлхийн царцдас дахь энэхүү химийн элементийн органик бус нэгдлүүд нь янз бүрийн аммонийн давс, нитрат (нитрат) юм. Нэгдлүүдийн томьёо ба хамгийн чухал бодисуудын нэр:
- NH3, аммиак.
- NO2, азотын давхар исэл.
- NaNO3, натрийн нитрат.
- (NH4)2SO4, аммонийн сульфат.
Сүүлийн хоёр нэгдлийн азотын валент - IV. Нүүрс, хөрс, амьд организмууд нь N атомыг агуулдаг. Азот нь амин хүчлийн макромолекул, ДНХ, РНХ нуклеотид, гормон, гемоглобины салшгүй хэсэг юм. Хүний биед химийн элементийн нийт агууламж 2.5%-д хүрдэг.
Энгийн бодис
Хоёр атомт молекул хэлбэрийн азот нь эзэлхүүн ба массаараа агаар мандлын агаарын хамгийн том хэсэг юм. Томъёо нь N2 бодис нь үнэр, өнгө, амтгүй. Энэ хий нь дэлхийн агаарын бүрхүүлийн 2/3-аас илүү хувийг эзэлдэг. Шингэн хэлбэрээр азот нь устай төстэй өнгөгүй бодис юм. -195.8 хэмд буцалгана. M (N2)=28 г/моль. Энгийн бодис азот нь хүчилтөрөгчөөс арай хөнгөн бөгөөд түүний агаар дахь нягт нь 1-тэй ойролцоо байна.
Молекул дахь атомууд нийтлэг 3 электрон хосыг нягт холбодог. Энэ нэгдэл нь химийн өндөр тогтвортой байдлыг харуулдаг бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгч болон бусад олон тооны хийн бодисуудаас ялгардаг. Азотын молекулыг бүрдүүлэгч атомуудад задрахын тулд 942.9 кЖ / моль энерги зарцуулах шаардлагатай. Гурван хос электронуудын холбоо маш хүчтэй байдаг.2000 °C-аас дээш халаахад задардаг.
Хэвийн нөхцөлд молекулууд атомуудад задрах нь бараг тохиолддоггүй. Азотын химийн идэвхгүй байдал нь түүний молекулуудад туйлшрал бүрэн байхгүйтэй холбоотой юм. Тэд бие биетэйгээ маш сул харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь хэвийн даралт, өрөөний температуртай ойролцоо температурт бодисын хийн төлөв байдлын шалтгаан болдог. Молекулын азотын бага реактив нь идэвхгүй орчин бүрдүүлэх шаардлагатай янз бүрийн процесс, төхөөрөмжүүдэд хэрэглэгдэх болно.
Н2 молекулуудын диссоциаци нь агаар мандлын дээд давхаргад нарны цацрагийн нөлөөгөөр үүсч болно. Атомын азот үүсдэг бөгөөд энэ нь хэвийн нөхцөлд зарим металл ба металл бус (фосфор, хүхэр, хүнцэл) -тэй урвалд ордог. Үүний үр дүнд хуурай газрын нөхцөлд шууд бусаар олж авсан бодисуудын нийлэгжилт үүсдэг.
Азотын валент
Атомын гаднах электрон давхарга нь 2 с ба 3 p электронуудаар үүсгэгддэг. Азотын эдгээр сөрөг хэсгүүд нь бусад элементүүдтэй харьцахдаа бууж өгдөг бөгөөд энэ нь түүний бууруулагч шинж чанартай нийцдэг. Алга болсон 3 электроныг октетт хавсаргаснаар атом исэлдүүлэх чадварыг харуулдаг. Азотын цахилгаан сөрөг чанар нь бага, металл бус шинж чанар нь фтор, хүчилтөрөгч, хлороос бага байдаг. Эдгээр химийн элементүүдтэй харьцахдаа азот нь электроныг өгдөг (исэлддэг). Сөрөг ион болгон бууруулснаар бусад металл бус болон металлуудтай урвалд орно.
Азотын ердийн валент нь III. Энэ тохиолдолдхимийн холбоо нь гадаад p-электроныг татах, нийтлэг (холбох) хос үүсгэх замаар үүсдэг. Азот нь аммонийн ионы NH4+.
.-д тохиолддог дан электрон хосоороо донор хүлээн авагчийн холбоо үүсгэх чадвартай.
Лабораторийн болон үйлдвэрийн үйлдвэрлэл
Лабораторийн аргуудын нэг нь зэсийн ислийн исэлдүүлэх шинж чанарт суурилдаг. Азот-устөрөгчийн нэгдэл ашигласан - аммиак NH3. Энэ муухай үнэртэй хий нь нунтаг хар зэсийн исэлтэй урвалд ордог. Урвалын үр дүнд азот ялгарч, металл зэс (улаан нунтаг) гарч ирдэг. Урвалын өөр нэг бүтээгдэхүүн болох усны дусал хоолойн хананд тогтоно.
Азотыг металлтай хослуулан хэрэглэдэг өөр нэг лабораторийн арга бол NaN3 зэрэг азид юм. Энэ нь бохирдлоос цэвэрлэх шаардлагагүй хий болж байна.
Аммонийн нитрит нь лабораторид азот болон усанд задардаг. Урвал эхлэхийн тулд халаах шаардлагатай бөгөөд дараа нь дулаан (экзотермик) ялгарах замаар процесс үргэлжилнэ. Азот нь хольцоор бохирдсон тул цэвэршүүлж хатаана.
Аж үйлдвэрт азотын үйлдвэрлэл:
- шингэн агаарыг бутархай нэрэх - азот ба хүчилтөрөгчийн физик шинж чанарыг ашигладаг арга (өөр буцалгах цэг);
- агаарын халуун нүүрстэй химийн урвал;
- шингээх хийн ялгаралт.
Металл ба устөрөгчтэй харилцан үйлчлэх - исэлдүүлэх шинж чанар
Хүчтэй молекулуудын идэвхгүй байдалзарим азотын нэгдлүүдийг шууд синтезээр авахыг зөвшөөрдөггүй. Атомыг идэвхжүүлэхийн тулд бодисыг хүчтэй халаах эсвэл цацрагаар хангах шаардлагатай. Азот нь тасалгааны температурт лититэй, магни, кальци, натритай урвалд ордог бөгөөд энэ нь зөвхөн халах үед л үүсдэг. Холбогдох металлын нитридүүд үүсдэг.
Азот болон устөрөгчийн харилцан үйлчлэл нь өндөр температур, даралтад явагддаг. Энэ процесс нь мөн катализатор шаарддаг. Аммиак нь химийн синтезийн хамгийн чухал бүтээгдэхүүнүүдийн нэг юм. Азот нь исэлдүүлэгч бодисын хувьд өөрийн нэгдлүүдэд гурван сөрөг исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг:
- −3 (аммиак болон бусад азотын устөрөгчийн нэгдлүүд нь нитрид юм);
- −2 (гидразин N2H4);
- −1 (гидроксиламин NH2OH).
Хамгийн чухал нитрид болох аммиакийг үйлдвэрт их хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг. Азотын химийн идэвхгүй байдал нь удаан хугацааны туршид том асуудал хэвээр байв. Селитра нь түүний түүхий эдийн эх үүсвэр байсан ч олборлолт нэмэгдэхийн хэрээр ашигт малтмалын нөөц хурдацтай буурч эхэлсэн.
Аж үйлдвэрийн хэмжээнд азотыг тогтоох аммиакийн аргыг бий болгосон нь химийн шинжлэх ухаан, практикийн томоохон ололт юм. Шууд синтезийг тусгай баганад явуулдаг - агаар ба устөрөгчөөс гаргаж авсан азотын хоорондох урвуу процесс. Энэ урвалын тэнцвэрийг бүтээгдэхүүн рүү шилжүүлэх оновчтой нөхцлийг бүрдүүлэхэд катализатор ашиглан аммиакийн гарц 97%-д хүрдэг.
Хүчилтөрөгчтэй харьцах - багасгах шинж чанар
Азот ба хүчилтөрөгчийн урвалыг эхлүүлэхийн тулд хүчтэй халаах шаардлагатай. Агаар мандал дахь цахилгаан нум болон аянгын ялгадас хангалттай энергитэй байдаг. Азот нь эерэг исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг хамгийн чухал органик бус нэгдлүүд:
- +1 (азотын исэл (I) N2O);
- +2 (азотын дутуу исэл NO);
- +3 (азотын исэл (III) N2O3; азотын хүчил HNO2, түүний давс нь нитритүүд);
- +4 (азотын (IV) давхар исэл NO2);
- +5 (азотын пентоксид (V) N2O5, азотын хүчил HNO3, нитратууд).
Байгалийн утга учир
Ургамал хөрсөөс аммонийн ион, нитратын анионыг шингээж, химийн урвалд ашигладаг органик молекулуудын нийлэгжилтийг эсэд байнга явуулдаг. Агаар мандлын азотыг зангилааны нянгаар шингээж чаддаг - буурцагт ургамлын үндэс дээр ургадаг бичил биетүүд. Үүний үр дүнд энэ бүлгийн ургамал нь шаардлагатай шим тэжээлийн элементийг хүлээн авч, хөрсийг баяжуулдаг.
Халуун орны борооны үеэр агаар мандлын азотын исэлдэлтийн урвал явагддаг. Оксидууд уусаж хүчил үүсгэдэг бөгөөд эдгээр азотын нэгдлүүд нь хөрсөнд ордог. Байгаль дахь элементийн эргэлтийн улмаас дэлхийн царцдас, агаар дахь түүний нөөц байнга нэмэгддэг. Азот агуулсан нийлмэл органик молекулууд нь нянгаар задарч органик бус бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд ордог.
Практик хэрэглээ
Хамгийн чухал холболтуудХөдөө аж ахуйн азот нь маш сайн уусдаг давс юм. Мочевин, хужир (натри, кали, кальци), аммонийн нэгдлүүд (аммиак, хлорид, сульфат, аммонийн нитратын усан уусмал) нь ургамалд шингэдэг. Ургамлын организмын хэсэг нь "ирээдүйд зориулсан" макро шим тэжээлийг хадгалах чадвартай бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүний чанарыг улам дордуулдаг. Хүнсний ногоо, жимс жимсгэнэ дэх нитратуудын илүүдэл нь хүмүүст хордлого, хорт хавдар үүсэх шалтгаан болдог. Хөдөө аж ахуйгаас гадна азотын нэгдлүүдийг бусад үйлдвэрүүдэд ашигладаг:
- эм авах;
- макромолекулын нэгдлүүдийн химийн нийлэгжилтэнд;
- тринитротолуолаас (TNT) тэсрэх бодис үйлдвэрлэхэд;
- будагч бодис үйлдвэрлэхэд зориулагдсан.
НО оксидыг мэс засалд хэрэглэдэг, бодис нь өвдөлт намдаах үйлчилгээтэй. Энэ хийгээр амьсгалах үед мэдрэмж алдагдахыг азотын химийн шинж чанарыг анх судлаачид ч анзаарсан. "Инээж буй хий" гэсэн өчүүхэн нэр ингэж гарч ирэв.
Хөдөө аж ахуйн бүтээгдэхүүн дэх нитратын асуудал
Азотын хүчлийн давс - нитратууд нь NO3- нэг цэнэгтэй анион агуулдаг. Өнөөг хүртэл энэ бүлгийн бодисуудын хуучин нэр нь давслаг бодис юм. Нитратуудыг тариалангийн талбай, хүлэмж, цэцэрлэгт бордоход ашигладаг. Тэд тариалахын өмнө хаврын эхэн үед, зуны улиралд шингэн боолт хэлбэрээр хэрэглэнэ. Бодис нь өөрөө хүний хувьд маш их аюул учруулдаггүй, гэхдээбиед тэдгээр нь нитрит болж, дараа нь нитрозамин болж хувирдаг. Нитритийн ионууд NO2- нь хортой тоосонцор бөгөөд гемоглобины молекул дахь төмрийг гурван валент ион болгон исэлдүүлдэг. Энэ төлөвт хүн, амьтны цусны үндсэн бодис нь хүчилтөрөгч зөөвөрлөх, эд эсээс нүүрстөрөгчийн давхар ислийг зайлуулах чадваргүй байдаг.
Хүнсний бүтээгдэхүүн нитратаар бохирдох нь хүний эрүүл мэндэд ямар аюултай вэ:
- нитратыг нитрозамин (хорт хавдар үүсгэгч) болгон хувиргах үед үүсдэг хорт хавдар;
- шархлаат колит үүсэх,
- гипотензи эсвэл цусны даралт ихсэх;
- зүрхний дутагдал;
- цусны бүлэгнэлтийн эмгэг
- элэг, нойр булчирхай, чихрийн шижингийн хөгжил;
- бөөрний дутагдал үүсэх;
- цус багадалт, санах ой, анхаарал, оюун ухаан муудах.
Өндөр тунгаар нитрат агуулсан янз бүрийн хоол хүнсийг нэгэн зэрэг хэрэглэх нь хурц хордлого үүсгэдэг. Эх сурвалж нь ургамал, ундны ус, бэлтгэсэн махан хоол байж болно. Цэвэр усанд дэвтээж, хоол хийх нь хүнсний нитратын агууламжийг бууруулдаг. Эрдэмтэд боловсорч гүйцээгүй болон хүлэмжийн ургамлын бүтээгдэхүүнээс өндөр тунгаар аюултай нэгдлүүд илэрсэн болохыг тогтоожээ.
Фосфор нь азотын дэд бүлгийн элемент юм
Үелэх системийн нэг босоо баганад байгаа химийн элементийн атомууд нийтлэг шинж чанартай байдаг. Фосфор нь гурав дахь үед байрладаг, азот шиг 15-р бүлэгт багтдаг. Атомын бүтэцэлементүүд нь ижил төстэй боловч шинж чанарын хувьд ялгаатай байдаг. Азот, фосфор нь метал ба устөрөгчтэй нэгдлүүддээ сөрөг исэлдэлтийн төлөв, валент III-тай байдаг.
Фосфорын олон урвал энгийн температурт явагддаг бөгөөд энэ нь химийн идэвхтэй элемент юм. Энэ нь хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилж, дээд исэл P2O5 үүсгэдэг. Энэ бодисын усан уусмал нь хүчил (метафосфор) шинж чанартай байдаг. Үүнийг халаахад ортофосфорын хүчил үүсдэг. Энэ нь хэд хэдэн төрлийн давс үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь суперфосфат гэх мэт эрдэс бордоо болдог. Азот, фосфорын нэгдлүүд нь манай гараг дээрх бодис, энергийн эргэлтийн чухал хэсэг бөгөөд тэдгээрийг үйлдвэр, хөдөө аж ахуй болон бусад үйл ажиллагааны салбарт ашигладаг.
