Азот

История открытия.
Даниэль Резерфорд
Карл Вильгельм Шееле
В 1772 г. английский ученый Д. Резерфорд и шведский исследователь
К. Шееле обнаружили в своих экспериментах по сжиганию веществ газ, который не поддерживает дыхания и горения.

История открытия.
В 1787 г. Антуан Лоран Лавуазье установил наличие в воздухе газа, не поддерживающего дыхания и горения, и по его предложению этому газу было дано название “азот”, означающий “безжизненный” (от лат. а – нет и зоэ – жизнь).

История открытия.
Жан Антуан Шапталь
В 1790 г. Жаном Шапталем было предложено другое латинское название «нитрогениум», означающее “рождающий селитру”.

Строение атома азота

N
Элемент №7
типичный неметалл
Элемент V группы главной подгруппы
Элемент малого 2-ого периода
+7 )2e )5e
1S22S22P3
Возможные степени окисления:
-3, 0, +1, +2, +3, +4, +5

молекулярная формула

Физические свойства азота
При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде.
В жидком состоянии (при температуре −195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.

Физические свойства азота
При −209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода
в азоте.

Химические свойства азота
При обычных условиях азот малоактивен. Это объясняется прочностью химических связей в его молекуле.
При высоких температурах связи ослабевают и азот становится реакционноспособным.
1. Из металлов азот реагирует в обычных условиях только с литием, образуя нитрид лития:
6Li + N2→ 2Li3N + 39кДж

Химические свойства азота
С другими металлами он реагирует лишь при высоких температурах, образуя нитриды:
3Ca + N2 → Ca3N2
(нитрид кальция)
2Al + N2 → 2AlN
(нитрид алюминия)

Химические свойства азота
2. С кислородом азот взаимодействует только в электрической дуге (3000-4000° С) (например, при грозовом разряде в атмосфере) или при очень сильном нагревании:
N2 + O2 ↔ 2NO↑ - Q

Химические свойства азота
3. При определенных условиях азот реагирует с водородом (температура 300° С, давление 20-30 МПа, катализатор пористое железо):
N2 + Н2 ↔ 2NН3↑ + Q
(аммиак)

Получение азота
В лабораториях азот можно получать по реакции разложения нитрита аммония:
t
NH4NO2 → N2↑ + 2H2O
В промышленности азот получают выделение из сжиженного воздуха

Биологическое значение азота
Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь.

АЗОТ:
В атмосфере азота - 4 квадрильона (4·1015) тонн
(4 000 000 000 000 000 тонн)
В океанах — около 20 триллионов (20·1012) тонн
(20 000 000 000 000 тонн)

Незначительная часть этого количества — около 100 миллионов тонн — ежегодно связывается и включается в состав живых организмов.
Из этих 100 миллионов тонн связанного азота только 4 миллиона тонн содержится в тканях растений и животных — все остальное накапливается в разлагающих микроорганизмах и, в конце концов возвращается в атмосферу.

Главный поставщик связанного азота в природе — бактерии: благодаря им связывается приблизительно от 90 до 140 миллионов тонн азота.
Самые известные бактерии, связывающие азот, находятся в клубеньках бобовых растений.

На использовании бактерий основан традиционный метод повышения плодородия почвы: на поле сначала выращивают горох или другие бобовые культуры, потом их запахивают в землю, и накопленный в их клубеньках связанный азот переходит в почву. Затем поле засевают другими культурами, которые этот азот уже могут использовать для своего роста.

Некоторое количество азота переводится в связанное состояние во время грозы:
электрический разряд нагревает атмосферу вокруг себя, азот соединяется с кислородом (происходит реакция горения) с образованием различных оксидов азота.

Таким образом, в результате естественных природных процессов связывается от 100 до 150 миллионов тонн азота год.
В ходе человеческой деятельности тоже происходит связывание азота и перенос его в биосферу (например, засевание полей бобовыми культурами приводит ежегодно к образованию 40 миллионов тонн связанного азота).

Всякий раз, когда вы совершаете поездку на автомобиле, в биосферу поступает дополнительное количество связанного азота.
Примерно 20 миллионов тонн азота в год связывается при сжигании природного топлива.

Но больше всего связанного азота человек производит в виде минеральных удобрений.

Недостаток азота часто сдерживает рост растений, и фермеры для повышения урожайности покупают искусственно связанный азот в виде минеральных удобрений.
Сейчас для сельского хозяйства каждый год производится чуть больше 80 миллионов тонн связанного азота

Суммировав весь вклад человека в круговорот азота, получаем цифру порядка 140 миллионов тонн в год. Примерно столько же азота связывается в природе естественным образом.
Таким образом, за сравнительно короткий период времени человек стал оказывать существенное влияние на круговорот азота в природе.

Каждая экосистема способна усвоить определенное количество азота, и последствия этого в целом благоприятны — растения станут расти быстрее.
Однако при насыщении экосистемы азот начнет вымываться в реки.

Эвтрофикация (загрязнение водоемов водорослями)—самая неприятная экологическая проблема, связанная с азотом. Азот удобряет озерные водоросли, и они разрастаются, вытесняя все другие формы жизни.