Azot

[Zastosowanie] [Właściwości] [Otrzymywanie] [Związki] [Izotopy]

Najpospolitsza struktura krystaliczna pierwiastka

Nazwa	Azot
Nazwa łacińska	Nitrogenium
Symbol	N
Liczba atomowa	7
Masa atomowa	14,0067
Temperatura topnienia	-209,86°C
Temperatura wrzenia	-195,8°C
Gęstość	1,2506 g/l (gaz, 0°C, 1 atm)
Gęstość względna	0,808 (ciecz, -195,8°C) 1,026 (stały, -252°C)
Stopnie utlenienia	I,-I,II,-II,III,-III,IV,V
Konfiguracja elektronowa	[He]2s²p³

Pierwiastek odkryty przez Daniela Rutherforda w 1772 r., a także, niezależnie, przez Josepha Pristleya, Henry'ego Cavendisha i Karla Wilhema Scheelego
Gaz bezbarwny, bezwonny, bez smaku i dość bierny chemicznie

_____Azot należy do pierwiastków najbardziej rozpowszechnionych we Wszechświecie, zajmuje natomiast pierwsze miejsce, jeżeli chodzi o zawartość w atmosferze ziemskiej. We wdychanym przez człowieka powietrzu jest prawie 80% azotu.
_____Blisko 25 milionw ton azotu otrzymuje się co roku ze skroplonego powietrza. Atmosfera ziemska, zawierająca ok. 4000 bilionó ton azotu, jest niewyczerpalnym źródłem tego pierwiastka.

Zastosowanie

_____Produkowany na skalę przemysłową azot stosuje się głwnie do otrzymywania amoniaku metodą Habera i Boscha; część amoniaku przekształca się w kwas azotowy, stosowany w produkcji nawozów sztucznych i materiałów wybuchowych. Sprężony azot stosuje się w przemyśle naftowym do wyciskania ropy naftowej z podziemnych złóż. Jest to dogodniejsze i tańsze niż stosowanie powietrza, którego składniki mogą reagować z ropą, tworząc niepożądane produkty. Duże ilości azotu wykorzystuje się również do wytwarzania obojętnej atmosfery w przemysłowych procesach lutowania i spawania.

Właściwości

_____Azot rozpoczyna grupę VA (15) układu okresowego pierwiastków. W stanie gazowym jest bezbarwny, bezwonny i bez smaku. W stanie ciekłym jest także bezbarwny i bezwonny; wyglądem, gęstością i lepkością przypomina zwykłą wodę.
_____Azot to gaz bierny chemicznie, tworzy jednak niezwykle ważne związki, które, co ciekawe, są bardzo aktywne. Azot jest zbudowany z bardzo trwałych dwuatomowych cząsteczek N₂ o dużej energii wiązania, co jest przyczyną bierności chemicznej tego pierwiastka. Spośród pospolitych cząsteczek gazowych trwalsze są jedynie cząsteczki dwutlenku węgla. W wyniku jednak rozkładu cząsteczek azotu powstają bardzo reaktywne atomy

Otrzymywanie

_____W laboratorium można bardzo łatwo otrzyma azot w wyniku łagodnego ogrzewania mieszaniny chlorku amonu (salmiaku) i azotynu sodu:
NH₄Cl + NaNO₂ ---> N₂ + NaCl + 2H₂O _____W przemysłowej metodzie otrzymywania azotu skrapla się powietrze, stosując ciśnienie i temperaturę konieczne do skroplenia azotu. W tych warunkach azot i wszystkie gazy znajdujące się nad nim na skali temperatur krytycznych są w stanie ciekłym.

Trzy pierwiastki znajdujące się pod azotem: neon, wodór i hel są w stanie gazowym.
_____Pierwszy etap procesu polega na odciągnięciu pierwiastków pozostających jeszcze w stanie gazowym. Następny etap to podwyższenie temperatury (lub obniżenie ciśnienia), powodujące odparowanie ciekłego azotu. Odprowadzony azot jest przechowywany i transportowany w stalowych butlach.

Związki

_____Niewiele pierwiastków tworzy związki na tylu różnych stopniach utlenienia co azot. Oto tlenki azotu na rżnych dodatnich stopniach utlenienia:

Tlenek azotu (I), czyli tlenek dwuazotu, N₂O	2N⁺ + O^2- ---> N₂O
Tlenek azotu (II), czyli tlenek azotu, NO	N²⁺ + O^2- ---> NO
Tlenek azotu (III), czyli trójtlenek dwuazotu, N₂O₃	2N³⁺ + 3O^2- ---> N₂O₃
Tlenek azotu (IV), czyli dwutlenek azotu, NO₂	N⁴⁺ + 2O^2- ---> NO₂
Tlenek azotu (V), czyli pięciotlenek dwuazotu, N₂O₅	2N⁵⁺ + 5O^2- ---> N₂O₅
Tlenek azotu (VI), czyli trójtlenek azotu, NO₃	N⁶⁺ + 3O^2- ---> NO₃

_____Amoniak, NH₃, to najważniejszy przemysłowo związek azotu, znany jako środek czyszczący i czynnik chłodniczy. Najwięcej jednak amoniaku używa się do produkcji nawozów sztucznych, kwasu azotowego i innych związków azotu.
_____Amoniak jest bezbarwnym, łatwo skraplającym się gazem, dobrze rozpuszczającym się w wodzie. Odznacza się ostrym zapachem, działa drażniąco na jamę ustną, nos, gardło i płuca; w wikszych stężeniach jest trujący.
3H₂ + N₂ ---> 2NH₃
(wodór + azot ---> amoniak) _____Kwas azotowy, HNO₃, należy do odczynników najczęściej stosowanych w każdym laboratorium chemicznym.
_____Czysty kwas azotowy jest bezbarwną cieczą, łatwo mieszającą się z wodą. Pod działaniem światła słonecznego łatwo rozkłada się tworząc żółtą lub brunatnawą, bezwartościową ciecz: 4HNO₃ ---> 4NO₂ + 2H₂O + O₂
(kwas azotowy ---> dwutlenek azotu + woda + tlen) _____Tlenek dwuazotu, N₂O, zwany często podtlenkiem azotu, to najtrwalszy i najbardziej użyteczny praktycznie tlenek azotu. Stosuje się go jako łagodny środek znieczulający, zwany gazem rozweselającym:
NH₄NO₃ ---> N₂O + 2H₂O
(azotan amonu ---> tlenek dwuazotu + woda)

Izotopy

_____W przyrodzie występuje azot-14 i śladowe ilości azotu-15. Wszystkie pozostałe izotopy są promieniotwórcze i sztuczne.

Izotop	Rozpowszechnienie w przyrodzie	Okres połowicznego zaniku	Typ rozpadu
12N	_____	11ms	ß⁺, alfa
13N	_____	9,97min	ß⁺
14N	99,63%	_____	_____
15N	0,37%	_____	_____
16N	_____	7,13s	ß^-, alfa
17N	_____	4,17s	ß^-, n
18N	_____	0,63s	ß^-
19N	_____	0,42s	ß^-

[Zastosowanie] [Właściwości] [Otrzymywanie] [Związki] [Izotopy]