- Главная
- Химия
- Проектная работа по химии «Жидкий азот» Выполнили учащиеся 10Б класса Лобакин А. и Тумаков И.
Содержание
- 2. Содержание Открытие Происхождение названия Круговорот азота в природе Азот в природе Получение Свойства Соединения азота Применение
- 3. Открытие В 1777 году Генри Кавендиш провёл следующий опыт: он многократно пропускал воздух над раскалённым углём,
- 4. Открытие Пристли в это время проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород воздуха и удалял
- 5. Открытие Одновременно схожие эксперименты с тем же результатом проводил и Карл Шееле. В 1772 году азот
- 6. Происхождение названия Азот (от греч. ἀζωτος — безжизненный, лат. Nitrogenium), вместо предыдущих названий («флогистированный», «мефитический» и
- 7. Происхождение названия Существует и иная версия. Слово «азот» придумано не Лавуазье и не его коллегами по
- 8. Азот в природе Изотопы азота Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N — 99,635 %
- 9. Азот в природе Распространённость Вне пределов Земли азот обнаружен в газовых туманностях, солнечной атмосфере, на Уране,
- 10. Азот в природе Биологическая роль Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит
- 11. Круговорот азота в природе Фиксация атмосферного азота в природе происходит по двум основным направлениям — абиогенному
- 12. Круговорот азота в природе Однако основная часть молекулярного азота (около 1,4·108 т/год) фиксируется биотическим путём. Долгое
- 13. Круговорот азота в природе Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации,
- 14. Круговорот азота в природе В отсутствие деятельности человека процессы связывания азота и нитрификации практически полностью уравновешены
- 15. Получение В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония: NH4NO2 → N2↑ + 2H2O
- 16. Получение Самый чистый азот можно получить разложением азидов металлов: 2NaN3 →(t) 2Na + 3N2↑ Так называемый
- 17. Свойства Физические свойства При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в
- 18. Свойства Известны три кристаллические модификации твёрдого азота. В интервале 36,61–63,29К существует фаза β-N2 с гексагональной плотной
- 19. Свойства Химические свойства Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N2, электронная конфигурация которых
- 20. Свойства Даже при 3000 °C степень термической диссоциации N2 составляет всего 0,1 %, и лишь при
- 21. Свойства Вследствие большой прочности молекулы азота многие его соединения эндотермичны, энтальпия их образования отрицательна, а соединения
- 22. Свойства Промышленное связывание атмосферного азота Соединения азота чрезвычайно широко используются в химии, невозможно даже перечислить все
- 23. Свойства В таких случаях используется катализ, так как подходящий катализатор позволяет увеличить скорость реакции без сдвига
- 24. Соединения азота Степени окисления азота в соединениях −3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5. Соединения
- 25. Применение Жидкий азот применяется как хладагент и для криотерапии. Промышленные применения газообразного азота обусловлены его инертными
- 26. Применение Жидкий азот нередко демонстрируется в кинофильмах в качестве вещества, способного мгновенно заморозить достаточно крупные объекты.
- 28. Скачать презентацию
Слайд 2Содержание
Открытие
Происхождение названия
Круговорот азота в природе
Азот в природе
Получение
Свойства
Соединения
Содержание
Открытие
Происхождение названия
Круговорот азота в природе
Азот в природе
Получение
Свойства
Соединения
Применение
Слайд 3Открытие
В 1777 году Генри Кавендиш провёл следующий опыт: он многократно пропускал воздух
Открытие
В 1777 году Генри Кавендиш провёл следующий опыт: он многократно пропускал воздух
Содержание
Слайд 4Открытие
Пристли в это время проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород
Открытие
Пристли в это время проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород
Содержание
Слайд 5Открытие
Одновременно схожие эксперименты с тем же результатом проводил и Карл Шееле.
В 1772
Открытие
Одновременно схожие эксперименты с тем же результатом проводил и Карл Шееле.
В 1772
В дальнейшем азот был изучен Генри Кавендишем (интересен тот факт, что он сумел связать азот с кислородом при помощи разрядов электрического тока, а после поглощения оксидов азота в остатке получил небольшое количество газа, абсолютно инертного, хотя, как и в случае с азотом, не смог понять, что выделил новые химические элементы — инертные газы). Однако и Резерфорд был сторонником флогистонной теории, поэтому также не смог понять, что же он выделил. Таким образом, чётко определить первооткрывателя азота невозможно.
Содержание
Слайд 6Происхождение названия
Азот (от греч. ἀζωτος — безжизненный, лат. Nitrogenium), вместо предыдущих названий («флогистированный»,
Происхождение названия
Азот (от греч. ἀζωτος — безжизненный, лат. Nitrogenium), вместо предыдущих названий («флогистированный»,
Содержание
Слайд 7Происхождение названия
Существует и иная версия. Слово «азот» придумано не Лавуазье и не
Происхождение названия
Существует и иная версия. Слово «азот» придумано не Лавуазье и не
На латыни азот называется «Nitrogenium», то есть «рождающий селитру»; английское название производится от латинского. В немецком языке используется название Stickstoff, что означает «удушающее вещество».
Содержание
Слайд 8Азот в природе
Изотопы азота
Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N —
Азот в природе
Изотопы азота
Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N —
Известны радиоактивные изотопы азота с массовыми числами 11, 12, 13, 16 и 17. Все они являются очень короткоживущими изотопами. Самый стабильный из них 13N имеет период полураспада 10 мин.
Магнитный момент ядер изотопов
Содержание
Слайд 9Азот в природе
Распространённость
Вне пределов Земли азот обнаружен в газовых туманностях,
Азот в природе
Распространённость
Вне пределов Земли азот обнаружен в газовых туманностях,
Азот, в форме двухатомных молекул N2 составляет большую часть атмосферы, где его содержание составляет 75,6 % (по массе) или 78,084 % (по объёму), то есть около 3,87·1015 т.
Содержание азота в земной коре, по данным разных авторов, составляет (0,7—1,5)·1015 т (причём в гумусе — порядка 6·1010 т), а в мантии Земли — 1,3·1016 т. Такое соотношение масс заставляет предположить, что главным источником азота служит верхняя часть мантии, откуда он поступает в другие оболочки Земли с извержениями вулканов.
Масса растворённого в гидросфере азота, учитывая, что одновременно происходят процессы растворения азота атмосферы в воде и выделения его в атмосферу, составляет около 2·1013 т, кроме того примерно 7·1011 т азота содержатся в гидросфере в виде соединений.
Содержание
Слайд 10Азот в природе
Биологическая роль
Азот является элементом, необходимым для существования животных и
Азот в природе
Биологическая роль
Азот является элементом, необходимым для существования животных и
Содержание
Слайд 11Круговорот азота в природе
Фиксация атмосферного азота в природе происходит по двум основным
Круговорот азота в природе
Фиксация атмосферного азота в природе происходит по двум основным
Содержание
Слайд 12Круговорот азота в природе
Однако основная часть молекулярного азота (около 1,4·108 т/год) фиксируется
Круговорот азота в природе
Однако основная часть молекулярного азота (около 1,4·108 т/год) фиксируется
Содержание
Слайд 13Круговорот азота в природе
Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в
Круговорот азота в природе
Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в
Азот, включённый в ткани растений и животных, после их гибели подвергается аммонификации (разложению содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака и ионов аммония) и денитрификации то есть выделению атомарного азота, а также его оксидов. Эти процессы целиком происходят благодаря деятельности микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях.
Содержание
Слайд 14Круговорот азота в природе
В отсутствие деятельности человека процессы связывания азота и нитрификации
Круговорот азота в природе
В отсутствие деятельности человека процессы связывания азота и нитрификации
Содержание
Слайд 15Получение
В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония:
NH4NO2 →
Получение
В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония:
NH4NO2 →
Реакция экзотермическая, идёт с выделением 80 ккал (335 кДж), поэтому требуется охлаждение сосуда при её протекании (хотя для начала реакции требуется нагревание нитрита аммония).
Практически эту реакцию выполняют, добавляя по каплям насыщенный раствор нитрита натрия в нагретый насыщенный раствор сульфата аммония, при этом образующийся в результате обменной реакции нитрит аммония мгновенно разлагается.
Выделяющийся при этом газ загрязнён аммиаком, оксидом азота (I) и кислородом, от которых его очищают, последовательно пропуская через растворы серной кислоты, сульфата железа (II) и над раскалённой медью. Затем азот осушают.
Ещё один лабораторный способ получения азота — нагревание смеси дихромата калия и сульфата аммония (в соотношении 2:1 по массе). Реакция идёт по уравнениям:
K2Cr2O7 + (NH4)2SO4 = (NH4)2Cr2O7 + K2SO4
(NH4)2Cr2O7 →(t) Cr2O3 + N2↑ + 4H2O
Содержание
Слайд 16Получение
Самый чистый азот можно получить разложением азидов металлов:
2NaN3 →(t) 2Na + 3N2↑
Так
Получение
Самый чистый азот можно получить разложением азидов металлов:
2NaN3 →(t) 2Na + 3N2↑
Так
O2+ 4N2 + 2C → 2CO + 4N2
При этом получается так называемый «генераторный», или «воздушный», газ — сырьё для химических синтезов и топливо. При необходимости из него можно выделить азот, поглотив монооксид углерода.
Молекулярный азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этим методом можно получить и «атмосферный азот». Также широко применяются азотные установки, в которых используется метод адсорбционного и мембранного газоразделения.
Один из лабораторных способов — пропускание аммиака над оксидом меди (II) при температуре ~700°С:
2NH3 + 3CuO → N2↑ + 3H2O + 3Cu
Аммиак берут из его насыщенного раствора при нагревании. Количество CuO в 2 раза больше расчётного. Непосредственно перед применением азот очищают от примеси кислорода и аммиака пропусканием над медью и её оксидом (II) (тоже ~700°C), затем сушат концентрированной серной кислотой и сухой щёлочью. Процесс происходит довольно медленно, но он того стоит: газ получается весьма чистый.
Содержание
Слайд 17Свойства
Физические свойства
При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха,
Свойства
Физические свойства
При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха,
В жидком состоянии (темп. кипения -195,8 °C) – бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.
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.
Содержание
Слайд 18Свойства
Известны три кристаллические модификации твёрдого азота. В интервале 36,61–63,29К существует фаза β-N2
Свойства
Известны три кристаллические модификации твёрдого азота. В интервале 36,61–63,29К существует фаза β-N2
Содержание
Слайд 19Свойства
Химические свойства
Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N2, электронная
Свойства
Химические свойства
Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N2, электронная
Содержание
Слайд 20Свойства
Даже при 3000 °C степень термической диссоциации N2 составляет всего 0,1 %, и лишь
Свойства
Даже при 3000 °C степень термической диссоциации N2 составляет всего 0,1 %, и лишь
Содержание
Слайд 21Свойства
Вследствие большой прочности молекулы азота многие его соединения эндотермичны, энтальпия их образования
Свойства
Вследствие большой прочности молекулы азота многие его соединения эндотермичны, энтальпия их образования
Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием:
6Li + N2 → 2Li3N,
при нагревании он реагирует с некоторыми другими металлами и неметаллами, также образуя нитриды:
3Mg + N2 → Mg3N2,
2B + N2 →2BN,
Наибольшее практическое значение имеет нитрид водорода (аммиак):
Содержание
Слайд 22Свойства
Промышленное связывание атмосферного азота
Соединения азота чрезвычайно широко используются в химии, невозможно
Свойства
Промышленное связывание атмосферного азота
Соединения азота чрезвычайно широко используются в химии, невозможно
Наиболее распространён аммиачный способ связывания атмосферного азота. Обратимая реакция синтеза аммиака:
3H2 + N2 ↔ 2NH3
экзотермическая (тепловой эффект 92 кДж) и идёт с уменьшением объёма, поэтому для сдвига равновесия вправо в соответствии с принципом Ле Шателье — Брауна необходимо охлаждение смеси и высокие давления. Однако с кинетической точки зрения снижение температуры невыгодно, так как при этом сильно снижается скорость реакции — уже при 700 °C скорость реакции слишком мала для её практического использования.
Содержание
Слайд 23Свойства
В таких случаях используется катализ, так как подходящий катализатор позволяет увеличить скорость
Свойства
В таких случаях используется катализ, так как подходящий катализатор позволяет увеличить скорость
Следует отметить, что при давлениях выше 2000 атмосфер синтез аммиака из смеси водорода и азота идёт с высокой скоростью и без катализатора. Например, при 850 °C и 4500 атмосфер выход продукта составляет 97 %.
Существует и ещё один, менее распространённый способ промышленного связывания атмосферного азота — цианамидный метод, основанный на реакции карбида кальция с азотом при 1000 °C. Реакция происходит по уравнению:
CaC2 + N2 → CaCN2 + C.
Реакция экзотермична, её тепловой эффект 293 кДж.
Ежегодно из атмосферы Земли промышленным путём отбирается примерно 1·106 т азота. Подробно процесс получения азота изложен здесь ГРАСИС
Содержание
Слайд 24Соединения азота
Степени окисления азота в соединениях −3, −2, −1, +1, +2,
Соединения азота
Степени окисления азота в соединениях −3, −2, −1, +1, +2,
Соединения азота в степени окисления −3 представлены нитридами, из которых практически наиболее важен аммиак;
Соединения азота в степени окисления −2 менее характерны, представлены пернитридами, из которых самый важный пернитрид водорода N2H4 или гидразин (существует также крайне неустойчивый пернитрид водорода N2H2, диимид);
Соединения азота в степени окисления −1 NH2OH (гидроксиламин) — неустойчивое основание, применяющееся, наряду с солями гидроксиламмония, в органическом синтезе;
Соединения азота в степени окисления +1 оксид азота (I) N2O (закись азота, веселящий газ);
Соединения азота в степени окисления +2 оксид азота (II) NO (монооксид азота);
Соединения азота в степени окисления +3 оксид азота (III) N2O3, азотистая кислота, производные аниона NO2-, трифторид азота NF3;
Соединения азота в степени окисления +4 оксид азота (IV) NO2 (диоксид азота, бурый газ);
Соединения азота в степени окисления +5 — оксид азота (V) N2O5, азотная кислота и её соли — нитраты, и др.
Содержание
Слайд 25Применение
Жидкий азот применяется как хладагент и для криотерапии.
Промышленные применения газообразного азота обусловлены
Применение
Жидкий азот применяется как хладагент и для криотерапии.
Промышленные применения газообразного азота обусловлены
Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные удобрения, взрывчатые вещества, красители и т. п. Большие количества азота используются в коксовом производстве («сухое тушение кокса») при выгрузке кокса из коксовых батарей, а также для «передавливания» топлива в ракетах из баков в насосы или двигатели.
В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как газовая среда для упаковки и хранения, хладагент, а жидкий азот применяется при розливе масел и негазированных напитков для создания избыточного давления и инертной среды в мягкой таре
Содержание
Слайд 26Применение
Жидкий азот нередко демонстрируется в кинофильмах в качестве вещества, способного мгновенно заморозить
Применение
Жидкий азот нередко демонстрируется в кинофильмах в качестве вещества, способного мгновенно заморозить
Литр жидкого азота, испаряясь и нагреваясь до 20 °C, образует примерно 700 литров газа. По этой причине жидкий азот хранят в специальных сосудах Дьюара с вакуумной изоляцией открытого типа или криогенных ёмкостях под давлением. На этом же факте основан принцип тушения пожаров жидким азотом. Испаряясь, азот вытесняет кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается. Так как азот, в отличие от воды, пены или порошка, просто испаряется и выветривается, азотное пожаротушение — самый эффективный с точки зрения сохранности ценностей механизм тушения пожаров.
Заморозка жидким азотом живых существ с возможностью последующей их разморозки проблематична. Проблема заключается в невозможности заморозить (и разморозить) существо достаточно быстро, чтобы неоднородность заморозки не сказалась на его жизненных функциях. Станислав Лем, фантазируя на эту тему в книге «Фиаско», придумал экстренную систему заморозки азотом, в которой шланг с азотом, выбивая зубы, вонзался в рот астронавта и внутрь его подавался обильный поток азота.
Содержание