Соединения с азотом: Азот и его соединения » HimEge.ru

Содержание

Ученые открыли новые соединения азота, существующие при сверхвысоких давлениях — Наука

ТАСС, 30 сентября. Ученые просчитали свойства и создали ранее неизвестные соединения азота и тяжелых металлов, которые формируются при сверхвысоких давлениях, а по структуре похожи на пчелиные соты. Результаты исследования опубликовал научный журнал Angewandte Chemie, кратко об этом пишет пресс-служба НИТУ «МИСиС».

«Азот довольно инертен – без сверхвысокого давления он бы не прореагировал с интерметаллидами. Так же и материалы без азота под давлением бы просто сжались. Однако в совокупности получился удивительный результат: часть атомов азота формировала в материалах армирующий каркас, позволяя кристаллической решетке расшириться, впуская внутрь другие атомы азота», – рассказал один из авторов исследованяи, профессор НИТУ «МИСиС» Игорь Абрикосов.

По своей структуре новые материалы похожи на так называемые металл-органические каркасы (МОК). Так ученые называют полимерные материалы, которые по своей структуре похожи на пчелиные соты и состоят из ионов металлов и различных органических соединений. Благодаря этому они отличаются высокой пористостью и прочностью. Катализаторы и фильтры на основе МОК уже применяются в промышленности для очистки воздуха от углекислоты или водорода и хранения этих газов.

В отличие от МОК, в новых соединениях азота, гафния и вольфрама, которые создали Абрикосов и его коллеги из США, Германии, Швеции и Франции, нет органических компонентов. При их структура похожа на МОК. Это может сделать их интересными для практического использования, в том числе создания молекулярных магнитов. Однако для этого нужно найти способы их стабилизации при комнатных температурах.

Азотная «клетка» для тяжелых металлов

Как отмечает пресс-служба, эти соединения открыли во время практических экспериментов, в рамках которых ученые исследовали, как ведут себя атомы тяжелых металлов при сверхвысоких давлениях. Эти опыты показали, что при повышении давления до отметки в миллион атмосфер смесь из них становилась не более плотной, а наоборот, пористой.

Оказалось, что это происходило из-за того, что в образцы сжимаемого гафния и осмия начали проникать атомы азота, которые составляют основу газовой среды внутри алмазной наковальни, где проводился эксперимент. По мере повышения давления атомы азота образовали периодические структуры, которые состояли из четырехугольников и пятиугольников. Они играли роль своеобразной «брони», которая защищала атомы металлов от дальнейшего уплотнения.

Получив эти материалы, ученые просчитали их свойства при помощи российского суперкомпьютера, установленного в НИТУ «МИСиС». Расчеты подтвердили их предположения, в результате химики уточнили размеры и форму «сот» внутри открытых ими соединений азота и тяжелых металлов.

Как надеются исследователи, дальнейшее изучение того, как ведут себя азот и тяжелые металлы при сверхвысоких давлениях, поможет им найти способы стабилизации подобных соединений и при комнатных условиях. В частности, исследователи предполагают, что этого можно добиться, быстро охлаждая металл-неорганические каркасы при очень низких температурах, что предстоит проверить в ходе последующих экспериментов.

Бор помог связать и восстановить молекулы азота при комнатной температуре

Rian Dewhurst / JMU

Немецкие химики получили соединение, которое позволяет связывать атмосферный азот и осуществлять с ним химические превращения при комнатной температуре и атмосферном давлении. В отличие от традиционных катализаторов, предложенное соединение связывает молекулы азота с помощью атомов бора, а не переходных металлов, пишут ученые в 

Science.

Несмотря на то, что молекулярный азот — основной компонент атмосферы, и воздух состоит из него примерно на 80 процентов, эффективно использовать его для промышленных целей (например, для получения удобрений) довольно непросто. Связано это с химической инертностью молекулярного азота и сложностей при получении азота в восстановленной форме, в первую очередь в виде аммиака. Сейчас для восстановления атмосферного азота обычно применяют процесс Габера, который требует для связывания молекул N2 использования катализаторов на основе переходных металлов (в частности, железа или молибдена), а также довольно высоких температур и давлений. При этом приспособить эти катализаторы для работы при комнатной температуре и атмосферном давлении не удается.

Немецкие химики под руководством Хольгера Брауншвайга (Holger Braunschweig) из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана обнаружили, что связывать молекулярный азот можно не только с помощью переходных металлов, но и с использованием молекул, содержащих бор. Известно, что бор может образовывать с азотом устойчивую химическую связь за счет того, что при этом образуются соединения, по своей электронной структуре аналогичные соединениям углерода. При этом это могут быть как кристаллические структуры (например, гексагональный или кубический нитрид бора), так и отдельные молекулы.

В данной работе ученые предложили использовать для связывания азота металлоорганические комплексные молекулы довольно сложной структуры, содержащие бориленовые группы. Бор в таких соединениях, подобно углероду в карбенах, кроме связи с органическим заместителем, имеет неподеленную электронную пару. За счет этого две органические молекулы, содержащие бориленовые группы, могут образовать связь с одной молекулой азота (аналогичный способ несколько лет назад был предложен для связывания молекулы CO). При этом происходит образование или устойчивых нейтральных димерных структур состава B

2N2, или анионов [B2N2]2-.

Соединение, в котором азот образует анионную структуру [B2N2]2-. Заряд скомпенсирован ионами калия.

M.-A. Légaré et al./ Science, 2018

Переход между различными химическими формами бор-азотных димеров может быть проведен внутри образованного комплекса с помощью окисления кислородом воздуха или восстановлением с использованием калий-содержащего комплекса KC8. Выход каждой из реакций превосходит 60 процентов, а для некоторых процессов достигает 80 процентов.

По словам исследователей, в данной работе впервые удалось для связывания азота использовать атомы неметаллов. Раньше считалось, что необходимой для этого структурой электронных оболочек обладают только переходные металлы. Что не менее важно, процесс связывания происходит при комнатной температуре и атмосферном давлении, чего для катализаторов на основе переходных металлов добиться не удавалось.

При этом авторы отмечают, что вопрос о том, можно ли использовать данное соединение в качестве катализатора, остается открытым. Это связано с тем, что пока непонятно, можно ли связанный азот затем использовать без разрушения структуры самой бор-содержащей молекулы. Если такой процесс осуществить в итоге удастся, то полученные соединения могут привести к значительному увеличению эффективности катализа для реакций с молекулярным азотом.

Отметим, что за счет ван-дер-ваальсовых связей инертный азот может образовывать соединения с другими химически инертными соединениями, даже с благородными газами. Так, недавно химики показали, что при давлении в 50 тысяч атмосфер и комнатной температуре можно получить соединение азота и ксенона состава Xe(N

2)2.

Александр Дубов

Соединения азота и азота — Справочник химика 21

    Соединения азота с точки зрения техники безопасности работы в химических лабораториях заслуживают особого внимания. Многие как неорганические, так и органические соединения его являются высокотоксичными, многие идут на получение взрывчатых веществ. Сам азот не обладает ни ядовитыми, ни раздражающими свойствами, он пассивен в процессе горения. Но при вдыхании больших концентраций его у человека появляются патологические явления, связанные с недостатком кислорода (кессонная болезнь). В то же время в различных формах своих соединений азот участвует в жизненно важных физиологических процессах. Наруше-, ния нормального течения азотного обмена в организме часто являются причиной тяжелых заболеваний. В лабораториях находят широкое применение следующие соединения азота азотная и азотистая кислоты, аммиак, хлористый нитрозил и др. 
[c.190]

    Из кислородных соединений азота, кроме азотной кислоты,., известны также пятиокись азота, или азотный ангидрид, четырехокись азота, трехокись азота, или азотистый ангидрид, окись азота и закись азота, известная также под названием веселящий газ. Физико-химические свойства окислов азота приведены в табл. 206. [c.665]

    К настоящему времени выделено из нефтей и изучено около 40 индивидуальных соединений азота. Характерным для них является сравнительное постоянство отношений соединений основного характера к общему содержанию всех соединений азота, которое определяется равным 0,25—0,35 [20]. С повышением температуры кипения дистиллятов содержание соединений азота во фракциях нефти увеличивается. Растет также соотношение между основными и общими азотистыми соединениями, составляя для различных дистиллятных продуктов величину, равную 0,39—0,72%. Количество соединений азота в остатках прямой перегонки нефти колеблется от 50 до 70%. По данным [21], 50%-ный остаток нефти с высоким содержанием азота (месторождение Уилмингтон, шт. Калифорния) имеет следующий состав (в мол. %) 49,7% соединений азота, 19,8% соединений серы, 15,1% соединений кислорода и 15,4% углеводородов. Попадая в сырье каталитического крекинга, соединения азота отравляют катализатор, вследствие чего снижается октановое число бензина. Как показано в работе [18, с. 12], с увеличением содержания оснований азота в сырье крекинга существенно снижается выход бензина и газа (рис. 11). Но следует отметить, что в некоторых продуктах соединения азота играют и положительную роль, являясь ингибиторами коррозии и антиокислителями. Однако эта их роль в нефти выяснена недостаточно. 

[c.20]

    Природные соединения азота были известны людям еще в древности. Калиевая селитра вначале применялась для приготовления зажигательных смесей. Позже люди научились получать из селитры порох, азотную кислоту и царскую водку . С развитием техники природные соединения азота находят все более широкое применение в промышленности. Возрастает потребность в азотных соединениях и для сельского хозяйства. Вследствие хорошей растворимости азотных солей часть связанного азота вымывается из почвы водой. Кроме того, большое количество азота, усвоенного растениями, не возвращается в почву. Для пополнения потерь азота и повышения урожайности сельскохозяйственных культур в почву следует вносить большое количество азотных удобрений. 

[c.5]


    Хотя газообразный водород не действует вовсе на многие тела прямо, но в состоянии выделения часто взаимодействие происходят. Так, напр., вода, на которую действует амальгама натрия, заключает в себе водород в момент его выделения. Здесь водород выделяется из жидкости и в первый момент своего образования должен иметь сгущенную форму [115] в этом сгущенном виде он способен реагировать на тела, на которые в виде газа не действует. Особенно многочисленны реакции вытеснения металлов водородом в момент его выделения. Металлы, как мы увидим после, способны, во. многих случаях, заменять друг друга они также, а иногда еще и легче, заменяют водород и заменяются им. Мы видели атому пример в образовании водорода из воды, серной кислоты и др. Во всех этих случаях металлы—натрий, железо, цинк — вытесняют водород, находящийся в этих соединениях. Точно таким же способом, каким водород вытесняется из воды, он может быть вытеснен из многих его соединений посредством металлов так, напр., хлористый водород, образующийся непосредственно чрез соединение водорода с хлором, при действии очень многих металлов дает водород, как серная кислота. Из соединений водорода с азотом металлы калий и натрий также вытесняют водород только из соединений углерода с водородом металлы не вытесняют последнего. В свою очередь водород способен вытеснять металлы особенно легко совершается это при нагревании и с такими металлами, которые сами водорода не вытесняют. Если взять соединения многих металлов с кислородом и при накаливании пропускать чрез эти соединения водород, то водород отнимает кислород от металлов, так сказать, заступает их место, вытесняет нх, как металлы вытесняют водород. Если чрез соединение меди с кислородом пропускать при накаливании водород, то получается металлическая медь и вода СиО + Н = Си + Н 0. Такого рода двойное разложение называется восстановлением по отношению к металлам, которые при этом восстановляются в металлическом виде из своих соединений с кислородом. Но необходимо помнить, что не все металлы прямо вытесняют водород из его соединения с кислородом и др., и обратно водород способен вытеснять не все металлы из их соединения с кислородом так, он не вытесняет калия, кальция, алю- [c.101]

    Нормальное азотное питание сельскохозяйственных культур возможно за счет аммиака и селитры в первом из этих соединений азот связан с водородом, а во втором — с кислородом. Минеральные аммиачные соли и селитра содержатся в ночве в небольшом количестве они образуются в ней нри распаде сложных органических веществ, имеющих в своем составе азот, преимущественно в форме белка. В виде белковых веществ и некоторых других органических соединений азот вносится в почву с навозом, торфом, зеленым удобрением, при запашке стерни и других пожнивных остатков. Источником органического азота служат также корни растений после их отмирания в почве и тела населяющих почву грибов, водорослей, бактерий, червей, насекомых и более крупных живых существ. [c.23]

    Кислородные соединения азота. Азот и кислород в обычных условиях не соединяются. Именно поэтому возможно совместное их существование в воздухе в огромных количествах. В соответствующих условиях азот с кислородом образует разные окислы, с поглощением тепла это — вещества эндотермические. [c.470]

    Высокая энергия тройной связи в молекуле N2 обусловливает то положение, что многие соединения азота богаче энергией, нежели продукты их реакций, содержащие N2. Так, трихлорид азота (разд. 6.11) может взрываться с образованием элементных хлора и азота. Одинарная связь —С1 не стабилизована частично ионным характером (разд. 6.12), поскольку азот и хлор имеют одинаковую электроотрицательность и при распаде трихлорида азота выделяется столько же теплоты (469 кДж-моль-1), сколько и при распаде гидразина. С другой стороны, молекулы трифторида азота не богаты энергией стабилиза- [c.226]

    Соединения азота. Азот — важнейший элемент питания, необходимый для нормального развития растений. Он входит в состав белков (до 16—18 % их массы), нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина, фосфатидов, алкалоидов. Соединения азота играют большую роль в процессах фотосинтеза, обмена веществ, образования новых клеток. В формировании почвенного покрова и плодородия экосистем, в повышении продуктивности земледелия и улучшении белкового питания человека азот столь же незаменим, как углерод. [c.66]

    Очень полезно знать величину т/е молекулярного иона аминов и других соединений азота как было показано в гл. 4, азотсодержащие соединения с четной массой молекулярного иона не могут иметь нечетное число атомов азота. Азотсодержащие соединения с нечетной молекулярной массой должны содержать нечетное число атомов азота. [c.261]


    Анализ газа на приборе ВТИ производят следующим образом. Предварительно доводят уровни поглотителей во всех пипетках до соответствующих меток на капиллярах, после чего пипетки для взрыва и сожжения наполняют измеренным количеством воздуха или кислорода. Затем наполняют гребенку (состоящую в этом случае из ряда трехходовых кранов), трубку с окисью меди и все соединения азотом. Азот проще всего приготовить на этом же приборе, взяв 100 см воздуха и поглотив из него при помощи пирогаллола кислород. Для наполнения гребенки и трубок азотом из них откачивают воздух при помощи водоструйного насоса, а затем выпускают из бюретки приготовленный азот, закрыв, разумеется, кран, ведущий к насосу. Затем, закрыв кран бюретки, опять откачивают газ из гребенки, после чего, промыв трубки азотом и окончательно за- [c.99]

    Как же образовались эти соединения Существует около 15 разнообразных гипотез, объясняющих образование и накопление азотнокислых солей в земной коре. По одной из этих гипотез, в отдаленную геологическую эпоху, когда наша земля представляла собой расплавленную вязкую массу — магму , в расплаве земли содержались все химические вещества, встречающ иеся в природе. Из расплавленной массы с огромной силой вырывались пары и газы, образуя вокруг нее горячую атмосферу. Высокая температура раскаленной земли способствовала соединению азота с расплавленными металлами, в результате чего образовались различные нитриды. [c.22]

    Либих не соглашался с выводом Буссенго. Зачем, думал он, вводить в почву азот, когда данные по анализу почвы показывают, что его там и так достаточно. В то время уже было известно, что в верхних слоях почвы находится большое количество соединений, содержащих азот. Но немногие знали, что они бесполезны для растений, так как это в большинстве своем сложные органические соединения, которые растениями не усваиваются. Растениям необходимы такие соединения, которые легко растворяются в воде. К ним относятся главным образом неорганические соединения азота в виде азотнокислых или аммиачных солей. Их-то как раз в почве очень мало. Содержание азота в неорганических соединениях не превышает одного процента общего запаса азота в почве. [c.37]

    Соединения азота с водородом, галогенами и серой рассмотрены уже выше. Соединения азота с кислородом относятся к типу окислов (см. гл. VII) и здесь приводиться не будут. Поэтому в данном параграфе будут рассмотрены соединения азота с фосфором, углеродом, кремнием и бором. В соответствии с правилом Таммана, азот не должен образовывать соединения с фосфором или же такие соединения должны быть весьма непрочными. Действительно, пока установлено лишь одно соединение азота с фосфором P3N5. Это соединение может быть получено при взаимодействии сульфида фосфора P2S5 с аммиаком при высокой температуре и при избытке последнего. Если сульфид фосфора продолжительное время нагревать при температуре 850° С в токе аммиака, то происходит реакция  [c.134]

    Соединения азота в нефти, в отличие от соединений серы, обладают значительно большей термической устойчивостью и даже во вторичных процессах переработки нефти, как правило, не подвергаются разложению и не переходят в более легкие фракции. Поэтому в бензинах крекинга и риформинга азотистых соединений содержится так же мало, как и в бензинах прямой перегонки нефти [88]. Так, в бензине каталитического крекинга вакуумного газойля т уйма-зинской нефти — 0,02% азота, а в бензине прямой перегонки этой же нефти — 0,025%. Таким образом, в товарных автомобильных бензинах соединения азота или полностью отсутствуют или содержатся в очень малых количествах. [c.25]

    Состав битумных материалов. Битумные материалы представ ляют собой сочетание сложных органических соединений. В низ содержатся различные количества парафиновых и ароматическиз углеводородов однако существовавшее предположение о преобла-i Дании в битумах чистых углеводородов оказалось ошибочным. Кроме углерода и водорода в них присутствуют относительно небольшие-количества азота, кислорода и серы. Эти элементы (один или дв атома) входят в состав больших молекул, и поэтому содержание в битуме неуглеводородных веществ довольно значительно. Установ . лено, что большая часть азота прочно удерживается в составе таких тяжелых молекул, и его нельзя удалить даже путем пиролиза. Большая часть серы в битуме представлена, вероятно, в виде серо-, органических соединений с высоким молекулярным весом, либо свя-. занных с основным азотом, либо адсорбированных на поверхности больших молекул. Кислород входит, по-видимому, в состав эфир -ных соединений. Железо, никель и ванадий присутствуют в неболь- ших количествах, а других металлов содержатся следы. [c.187]

    Кислородные соединения азота. Азот образует несколько оксидов, отличающихся по свойствам N2O, N0, N2O3, NO2, N2O4, N Os. Оксиды N2O и N0 несолеобразующие, остальные — солеобразующие. [c.347]

    Пернитриды — бинарные соединения азота, в которых его атомы связаны друг с другом. Представителем таких соединений является гидразин N2h5, в котором валентность азота равна 3, а степень окисления —2. За счет неподелен-ной пары у каждого атома азота гидразин во многом ведет себя аналогично аммиаку. [c.66]

    Важное место в ряду соединений азота занимают основания, которые подразделяются на ароматические (содержащие ядро пиридина или хинолина) и гидроароматические или насыщенные (не содержащие в ядре двойных связей — пиперидин). К нейтральным соединениям относятся индолы, карбазолы и часть иирролов. Азот входит также в состав комплексных соединений с металлами и с высокомолекулярными углеводородами в виде иорфиринов, и в состав высокомолекулярных полициклических соединений непорфирированного характера, содержащих тяжелые металлы и кислород. К числу прочих соединений, обнаруженных в некоторых нефтях, следует отнести аминокислоты и аммонийные солп. [c.20]

    Чаще всего чтение текста учебника в целях обобщения завершается оформлением какой-либо схемы или таблицы, в которой сводятся воедино сведения из разных параграфов, показываются взаимосвязи или принципы классификации веществ, сгойства которых обобщаются. Например, так проводят обобщение свойств соединений азота в IX классе, в процессе которого прослеживается закономерное изменение степени окисления элемента от —3 до +5 и особенности гтоведения веществ как восстановителей н окислителей. При этом также обобщаются типичные свойства важнейших соединений азота аммиака, оксидов, кислот, солей активных и неактивных металлов. [c.46]

    Диазины — пирицазин, пиримицин и пиразин — представляют собой гетероциклические соединения, содержащие два иминных атома азота, и, следовательно, все свойства, присущие пиридину (гл. 5), в еще больщей степени проявляются у этих гетероциклических соединений. Два гетероатома оттягивают электронную плотность от атомов углерода, включенных в цикл, еще в больщей степени, чем в пиридине. Вследствие этого незамещенные диазины еще менее склонны к реакциям электрофильного замещения, чем пиридин. Понижение электронной плотности на атомах углерода гетероциклов закономерно приводит к облегчению атаки диазинов нуклеофильными реагентами по сравнению с пиридином. Диазины в меньшей степени, чем пиридин, проявляют свойства оснований, поскольку сказывается дестабилизирующее влияние второго атома азота на катион диазиния. Тем не менее, диазины образуют соответствующие соли при реакции с алкилгалогенидами и при взаимодействии с надкислотами превращаются в соответствующие N-оксиды. Электрофильное присоединение идет только по одному атому азота, поскольку возникающий при этом положительный заряд значительно понижает нуклеофильные свойства второго атома азота. [c.251]

    При коксовании или газификации угля и других углеродистых топлив часть азотистых соединений, содержащихся в топливе, превращается в летучие вещества, переходящие в газообразные продукты. В таких газах присутствуют соединения азота аммиак, циан, цианистый водород, пиридин и его гомологи, окись азота и свободный азот. Важнейшим источникодг этих соединений является азот, содержащийся в топливе, по в образовании их участвуют и небольшие количества атмосферного азота, поступающего в аппаратуру вследствие неплотностей. [c.227]

    Азот. Особенности азота. У атома азота на один электрон больше, чем у атома углерода согласно правилу Гунда, этот электрон занимает последнюю вакантную 2р-орбиталь. Атом азота в невозбужденном состоянии характеризуется тремя вырожденными 2р-электронами при наличии двух спаренных электронов на 25-орбитали. Три неспаренных электрона на 2р-орбитали ответст венны прежде всего за трехковалентность азота. Именно поэтому характеристическим летучим водородным соединением азота является аммиак, в котором атом азота образует три ковалентные связи по обменному механизму с тремя атомами водорода. У азота нет возможности промотирования электронов с переходом в возбужденное состояние, так как ближайшие орбитали при п = 3 слишком высоки по энергии. Поэтому максимальная валентность азота равна че рем. При этом три ковалентные связи могут быть образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному. Однако азот в состоянии К может образовать все четыре связи по обменному механизму. Азот проявляет большое разнообразие степеней окисления -3, -2, -1, О, -1-1, +2, -ЬЗ, -1-4 и -1-5. Наиболее часто встречаются производные от степеней окисления -3, +Ъ и -)-3. [c.397]

    Связывание азота воздуха в промышленности. Природные запасы азотсодержв. щих минералов и других источников связанного азота (аммиачная вода в газификации угля, животные и растительные продукты, деготь) невелики, поэтому воздух, несмотря на его химическую инертность, служит главным и почти единственным источником аяота для получения всех его важнейших соединений. Связывание азота из воздуха в промышленности проводится с помощ,ью водорода в синтезе аммиака или с помощью карбида кальция в синтезе цианамида кальция (см. IS.7). Из атмосферы Земли, содержащей 3 10″ т азота, ежегодно на промышленные нужды отбирается 1 10 т азота. [c.340]

    АЗОТИСТОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА (азоимид) HN,5 — соединение азота с водородом, имеет строр-пие Н—N = J =N расстояние NV-—N 1,14 А, N— NH 1,25 А. Безводная А. к. — бесцветная жидкость с резким запахом, плотн. 1,13 г/с.м, т. кин. 37°, т. пл. —80°, ядовита весьма чувствительное взрывчатое в-во, легко детонирует при нагревании или очень слабом ударе либо трении. При взрыве А. к. разлагается на водород и азот теплота взрыва 1592 ккал/кг-, объем газообразных продуктов F = 1042 л/вг. В [c.37]

    Комплексы рутения и осмия с окисью азота. Известны разнообразные комплексы Ru и Os с окисью азота, но осмиевые соединения не отличаются особой устойчивостью и не очень интересны. Однако рутений образует очень много комплексов с N0 — значительно больше, чем любой другой переходный элемент эти комплексы составляют очень важную особенность химии рутения. Группа RuNO, содержащаяся в указанных соединениях, может входить в состав как анионных, так и катионных октаэдрических комплексов она отличается исключительной устойчивостью и сохраняется в ходе разнообразных реакций замещения и окислительно-восстановительных реакций. Во всех случаях, когда рутениевое соединение или раствор, содержащий рутений, находится в течение некоторого времени в контакте с окисью азота, можно почти с уверенностью ожидать, что образовалась связь металла с N0. Несомненно, продажные образцы соединений Ru могут содержать окись азота и перед использованием их всегда следует проверять на содержание N0. Такую проверку удобно вести при помощи ИК-спектров, так как у всех рутениевых комплексов с N0 имеется интенсивная полоса поглощения в области 1845—1930 см» [c.428]

    Связанный азо1 содержится в воздухе в виде аммиака (образующегося при разложении азотсодержащих органических соедиг1ений) и следов кислородных соединений азота (NO2 и др.). В земной коре находятся производные аммиака (например, соли аммония), а также солп азотной кислоты. Хорошая растворимость этих соединений объясняет отсутствие значительных скоплений нх в земной коре. В связанном виде азот содержится также в каменных углях (от 1 до 2,5 вес.%) и нефти (от 0,02 до 1,5 вес. %). [c.249]

    Кислородсодержащие соединения азота Азот с кислородом образует пять оксидов, в которых он проявляет степень окисления от 1+ до 5-f- N2O, N0, N2O3, NO2 и N2O5. При обычных условиях все оксиды азота, кроме оксида азота(У), — газообразны N2O5 — твердое вещество. [c.300]


Кислородсодержащие соединения азота

Оксиды азота

Азот образует несколько оксидов, степень окисления в которых изменяется от «+1» до «+5».

Из-за своего опьяняющего действия получил название «веселящий газ». Хорошо растворим в воде. Оксид азота (I) является несолеобразующим оксидом, т.е он не реагирует с водой, кислотами и щелочами. Его получают разложением нитрата аммония:

NH4NO3 = N2O + O2

При 700С оксид азота (I) разлагается с выделением азота и кислорода:

N2O = N2 + O2

В жидком и твердом состоянии имеет голубой цвет. Оксид азота (II) является несолеобразующим оксидом, т.е он не реагирует с водой, кислотами и щелочами. Выделяют промышленные и лабораторные способы получения NO. Так, в промышленности его получают окислением аммиака в присутствии катализаторов, а в лаборатории – действием 30%-ной азотной кислоты на медь:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ +4H2O

Поскольку в NO азот проявляет степень окисления «+2», т.е. способен понизить и повысить её, для этого оксида азота характерны свойства и восстановителя (1), и окислителя (2):

2NO + O2 = 2NO2 (1)

2NO + 2SO2 = 2SO3 + N2 (2)

Устойчив только при температурах, ниже -4С, без примесей N2O и NO существует только в твердом виде.

Из-за своей окраски получил название «лисий хвост». Выделяют промышленные и лабораторные способы получения NO2. Так, в промышленности его получают окислением NO, а в лаборатории – действием концентрированной азотной кислоты на медь:

Cu +4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 +2H2O

При взаимодействии с водой диспропорционирует на азотистую и азотную кислоты(1), если эта реакция протекает при нагревании, то образуются азотная кислота и оксид азота (II) (2), а, если реакция протекает в присутствии кислорода – азотная кислота (3):

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 (1)

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (2)

4NO2 +H2O + O2 = 4HNO3 (3)

Их получают обезвоживанием азотной кислоты оксидом фосфора:

2HNO3 + P2O5 = 2HPO3 + N2O5

При взаимодействии N2O5 c водой образуется азотная кислота:

N2O5 + H2O = 2HNO3

Азотистая кислота

Азотистая кислота – слабый окислитель (1) и сильный восстановитель (2):

2HI +2HNO2 = I2 + 2NO + 2H2O (1)

HNO2 + Cl2 + H2O = HNO3 + 2HCl (2)

Азотная кислота

При хранении на свету частично разлагается:

4HNO3 ↔4NO2 + 2H2O + O2

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения HNO3. Так, в промышленности её получают из аммиака, а в лаборатории – действием серной кислоты на нитраты при нагревании:

KNO3(s) + H2SO4 = KHSO4 + HNO3

Азотная кислота – очень сильная кислота, в связи с этим для неё характерны все свойства кислот:

CuO + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

KOH + HNO3 = KNO3 + H2O

Т.к. в азотной кислоте азот находится в высшей степени окисления, то азотная кислота является сильным окислителем, состав продуктов окисления зависит от концентрации кислоты, природы восстановителя и температуры. Восстановление азотной кислоты может протекать следующим образом:

NO3 +2H+ +e = NO2 + H2O

NO3 +4H+ +3e = NO + 2H2O

2NO3 +10H+ +8e = N2O + 5H2O

2NO3 +12H+ +10e = N2 + 6H2O

NO3 +10H+ +8e = NH4+ + 3H2O

При обычных условиях, даже концентрированная азотная кислота не взаимодействует с железом, алюминием и хромом, однако, при сильном нагревании она растворяет и их.

Концентрированная азотная кислота окисляет большинство неметаллов до их высших степеней окисления:

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 +5NO

S+2HNO3 = H2SO4 +2NO

Качественной реакцией на NO3 ионы является выделение бурого газа NO2 при подкислении растворов нитратов при их взаимодействии с медью:

2NaNO3 +2H2SO4 +Cu = 2NO2↑ +Na2SO4 +2H2O

Примеры решения задач

Биологи открыли первых микробов, питающихся самым «безжизненным» газом

https://ria.ru/20190318/1551901448.html

Биологи открыли первых микробов, питающихся самым «безжизненным» газом

Биологи открыли первых микробов, питающихся самым «безжизненным» газом — РИА Новости, 18.03.2019

Биологи открыли первых микробов, питающихся самым «безжизненным» газом

Натуралисты из Германии и Нидерландов обнаружили в океане бактерию, способную питаться моноокисью азота, газом, который раньше считался абсолютно «несъедобным»… РИА Новости, 18.03.2019

2019-03-18T17:03

2019-03-18T17:03

2019-03-18T17:03

наука

германия

глобальное потепление

биология

бактерии

эволюция

генетика

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155190/13/1551901375_45:148:1420:921_1920x0_80_0_0_0f5e384be84356e8780bdc17e1a571e0.jpg

МОСКВА, 18 мар – РИА Новости. Натуралисты из Германии и Нидерландов обнаружили в океане бактерию, способную питаться моноокисью азота, газом, который раньше считался абсолютно «несъедобным» для всех живых существ. Ее описание и возможные механизмы влияния на глобальное потепление были представлены в журнале Nature Communications.Сегодня на Земле существует бесчисленное множество микробов, использующих самые разные неорганические вещества в качестве главного источника энергии. К примеру, некоторые микробы поглощают молекулы сероводорода, выбрасываемые горячими источниками, окисляют их, выделяя серу, и используют полученную энергию для производства сахара из углекислоты.Некоторые из них живут у дна мирового океана и почти не влияют на жизнь сухопутных животных и обитателей верхних слоев морей, тогда как другие микробы давно стали одними из главных «дирижеров» жизни на Земле.Яркий пример этого – бактерии и археи, участвующие в круговороте азота на Земле. Ни растения, ни животные не могут самостоятельно захватывать его молекулы, и поэтому их выживание всецело зависит от активности микробов, способных «питаться» чистым азотом и превращать его в аммиак и соли азотистой кислоты. Другие жители микромира, наоборот, уничтожают излишки биологически доступного азота, превращая аммиак в чистый азот.В прошлом, как отмечает Картал, химики и биологи считали, что в этом процессе не участвует лишь один тип соединения азота и кислорода – моноокись азота (NO). Это вещество практически не растворимо в воде, не образует соли, но при этом оно крайне токсично как для многоклеточных существ, так и фактически для всех микробов.За последнее столетие биологам не удалось найти ни одного микроба, который бы использовал это соединение в качестве окислителя, из-за чего ученые не придавали ему особого значения до тех пор, пока они не обнаружили, что NO играет важную роль в формировании парниковых газов и в разрушении озонового слоя.Картал и его коллеги «встроили» эту молекулу в природный круговорот азота, обратив внимание на одну необычную особенность бактерий, «переваривающих» аммиак – многие из них производят NO в процессе окисления их «пищи», используя азотистую кислоту (HNO2) в качестве исходного сырья.Этот шаг, как предположили ученые, появился в цепочке реакций внутри микробов относительно недавно, так как в далеком прошлом атмосфера Земли, если верить недавним открытиям геологов, содержала в себе относительно большие количества этого газа. Руководствуясь этой идеей, биологи отобрали несколько микробов с подобными пищевыми предпочтениями и посадили на «диету» из чистого аммиака и моноокиси азота.Оказалось, что бактерии вида Kuenenia stuttgartiensis, живущие в пресноводных водоемах и в водах мирового океана, не погибли после перехода на подобный рацион, а продолжили нормально жить и размножаться.Как показали наблюдения за активностью их генов, появление больших количеств NO в среде обитания заставило микробов «отключить» гены, связанные с производством этого газа и утилизацией его излишков, и начать напрямую использовать моноокись азота для производства питательных веществ. Что самое интересное, этот переход необычным образом повлиял на весь круговорот азота. При отсутствии NO в питательной среде, Kuenenia stuttgartiensis производят большие количества «веселящего газа», закиси азота, и солей азотной кислоты. Первое вещество относится к числу сильнейших парниковых газов, а вторые – влияют на производство других подобных веществ.Их производство, как обнаружили ученые, полностью прекращается при переходе на питание моноокисью углерода – бактерии начинают выделять только чистый азот. Соответственно, Kuenenia stuttgartiensis и другие бактерии, способные поглощать NO, могут играть важную роль в снижении количества этих парниковых газов в атмосфере и торможении глобального потепления.

https://ria.ru/20170602/1495676861.html

https://ria.ru/20180504/1519831761.html

https://ria.ru/20170605/1495878475.html

германия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155190/13/1551901375_77:0:1357:960_1920x0_80_0_0_2b95bb719487b74cb5303c7e053a2730.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

германия, глобальное потепление, биология, бактерии, эволюция, генетика

МОСКВА, 18 мар – РИА Новости. Натуралисты из Германии и Нидерландов обнаружили в океане бактерию, способную питаться моноокисью азота, газом, который раньше считался абсолютно «несъедобным» для всех живых существ. Ее описание и возможные механизмы влияния на глобальное потепление были представлены в журнале Nature Communications.

«Это открытие в корне меняет наши представления о том, как протекает круговорот азота на Земле. В прошлом, мы думали, что оксид азота токсичен для всех организмов, однако теперь мы обнаружили, что, по крайней мере, одна бактерия, питающаяся аммиаком, умеет извлекать энергию из этого газа, превращая его в чистый азот», — рассказывает Боран Картал (Boran Kartal) из Института морской микробиологии в Бремене (Германия).

Сегодня на Земле существует бесчисленное множество микробов, использующих самые разные неорганические вещества в качестве главного источника энергии. К примеру, некоторые микробы поглощают молекулы сероводорода, выбрасываемые горячими источниками, окисляют их, выделяя серу, и используют полученную энергию для производства сахара из углекислоты.

Некоторые из них живут у дна мирового океана и почти не влияют на жизнь сухопутных животных и обитателей верхних слоев морей, тогда как другие микробы давно стали одними из главных «дирижеров» жизни на Земле.

2 июня 2017, 14:34НаукаГеологи выяснили, как возникли загадочные кратеры на дне Баренцева моря

Яркий пример этого – бактерии и археи, участвующие в круговороте азота на Земле. Ни растения, ни животные не могут самостоятельно захватывать его молекулы, и поэтому их выживание всецело зависит от активности микробов, способных «питаться» чистым азотом и превращать его в аммиак и соли азотистой кислоты. Другие жители микромира, наоборот, уничтожают излишки биологически доступного азота, превращая аммиак в чистый азот.

В прошлом, как отмечает Картал, химики и биологи считали, что в этом процессе не участвует лишь один тип соединения азота и кислорода – моноокись азота (NO). Это вещество практически не растворимо в воде, не образует соли, но при этом оно крайне токсично как для многоклеточных существ, так и фактически для всех микробов.

За последнее столетие биологам не удалось найти ни одного микроба, который бы использовал это соединение в качестве окислителя, из-за чего ученые не придавали ему особого значения до тех пор, пока они не обнаружили, что NO играет важную роль в формировании парниковых газов и в разрушении озонового слоя.

Картал и его коллеги «встроили» эту молекулу в природный круговорот азота, обратив внимание на одну необычную особенность бактерий, «переваривающих» аммиак – многие из них производят NO в процессе окисления их «пищи», используя азотистую кислоту (HNO2) в качестве исходного сырья.

Этот шаг, как предположили ученые, появился в цепочке реакций внутри микробов относительно недавно, так как в далеком прошлом атмосфера Земли, если верить недавним открытиям геологов, содержала в себе относительно большие количества этого газа. Руководствуясь этой идеей, биологи отобрали несколько микробов с подобными пищевыми предпочтениями и посадили на «диету» из чистого аммиака и моноокиси азота.

4 мая 2018, 08:00НаукаФормы жизни. Как могут выглядеть обитатели других планет

Оказалось, что бактерии вида Kuenenia stuttgartiensis, живущие в пресноводных водоемах и в водах мирового океана, не погибли после перехода на подобный рацион, а продолжили нормально жить и размножаться.

Как показали наблюдения за активностью их генов, появление больших количеств NO в среде обитания заставило микробов «отключить» гены, связанные с производством этого газа и утилизацией его излишков, и начать напрямую использовать моноокись азота для производства питательных веществ.

Что самое интересное, этот переход необычным образом повлиял на весь круговорот азота. При отсутствии NO в питательной среде, Kuenenia stuttgartiensis производят большие количества «веселящего газа», закиси азота, и солей азотной кислоты. Первое вещество относится к числу сильнейших парниковых газов, а вторые – влияют на производство других подобных веществ.

Их производство, как обнаружили ученые, полностью прекращается при переходе на питание моноокисью углерода – бактерии начинают выделять только чистый азот. Соответственно, Kuenenia stuttgartiensis и другие бактерии, способные поглощать NO, могут играть важную роль в снижении количества этих парниковых газов в атмосфере и торможении глобального потепления.

«Существуют и другие микробы, играющие важную роль в работе этой части круговорота азота на Земле. Не исключено, что они тоже умеют напрямую питаться моноокисью азота. Вполне возможно, что они присутствуют фактически во всех уголках Земли», — заключает Картал.

5 июня 2017, 18:45НаукаЭкологи нашли главного поставщика «веселящего газа» в атмосферу Земли

Соединения азота лабораторная по химии

Лабораторная работа Тема: «Соединения азота» Анализ содержания экспериментальной части программы по данной теме свидетельствует, что большинство продуктов реакций являются минеральными удобрениями. Утилизировать отходы можно по следующей схеме: продукты реакции сильно разбавить водой, кислые смеси нейтрализовать известковой водой до слабого окрашивания с фенолфталеином, затем растворы использовать в качестве подкормки комнатных растений или подкормки растений на пришкольном участке. Работы, в которых используют серную кислоту, соединения меди, снабжены указаниями по утилизации продуктов реакции. Опыт №1. Получение азота взаимодействием хлорида аммония с нитритом натрия Оборудование и реактивы: Хлорид аммония, нитрит натрия, водяная баня, плитка, колба Вюрца, капельная воронка, пробирки, кристаллизатор с водой, стеклянные и резиновые газоотводные трубки, шпатель. Уравнения реакций: Nh5Cl + NaNO2 F 0A E Nh5NO2 + NaCl, Nh5NO2 F 0A E 2 h3O + N2 F 0 A D – при нагревании Ход работы: На холоде готовят насыщенный раствор хлорида аммония (на 100 мл воды – 35 г. соли) и нитрита натрия (на 80 мл воды берут 50 г. соли). Колбу с газоотводной трубкой заполняют на 1/3 объема раствором хлорида аммония и закрывают пробкой с капельной воронкой, в которую наливают раствор нитрита натрия. Колбу нагревают на водяной бане и по каплям наливают раствор нитрита натрия к раствору хлорида аммония. Когда воздух из колбы будет вытеснен, азот собирают над водой в газометр, цилиндр или пробирку. Для равномерного выделения газа не стоит перегревать колбу и прибавлять слишком много нитрита натрия, иначе реакция идет очень бурно, происходит энергичное вспенивание. Если реакция будет идти бурно, то колбу опускают в холодную воду. Проверить качественной реакцией, что в пробирку собран азот. Для этого опускают в сосуд с азотом горящую лучинку. Она гаснет. Объясните, как отличить качественной реакцией азот от углекислого газа? Техника безопасности: Проверить исправность, целостность шнура, вилки, электроплитки Примечание: Смесь для получения азота можно использовать повторно. Опыт №2. Растворение аммиака в воде Оборудование и реактивы: U-образная трубка, трубка заполненная активированным углем, раствор фенолфталеина, вода, штатив с лапкой, спиртовка, спички, пробка, пробирка, хлорид аммония, гидроксид кальция, газоотводная трубка, ступка с пестиком, шпатель. Ход работы: Собрать прибор согласно рис. 12. Уравнения реакций: 2Nh5Cl + Ca(OH)2 F 0A E CaCl2 +2Nh4 F 0 A D+2h3O (нагревание). Nh4 + h3O F 0A E Nh5OH Пробирку-реактор на 1/3 объема заполняют смесью равных порций сухих хлорида аммония и гидроксида кальция (предварительно тонко измельченных и перемешанных). В U-образную трубку наливают воду с добавлением нескольких капель фенолфталеина (воды, примерно, 1/5 высоты колена). U-образную трубку и пробирку соединяют резиновой трубкой, пробирку-реактор нагревают. О ходе реакции и выделения аммиака судят по изменению окраски воды в U-образной трубке, она становится малиновой. Избыток токсичного аммиака поглощается активированным углем в стеклянной трубке. Техника безопасности. 1. Использовать трубку с активированным углем в целях избежания попадания аммиака в помещение. 2. Дно пробирки – реактора в лапке штатива несколько приподнято во избежание стекания Опыт №5. Горение аммиака в кислороде Вариант (а). Оборудование и реактивы: Штатив с лапкой и кольцом, прокладки резиновые, круглодонная колба, пробка, патрубок с пробкой и двумя отверстиями в ней, спиртовка, спички, кислород, раствор аммиака (25%), лучина. Ход работы: Колбу, заполняют на 1/5 объема концентрированным аммиаком, ставят на асбестовую сетку, закрывают пробкой с прямой газоотводной трубкой, зауженный конец которой проходит через пробку с патрубком (длина трубки 10–15 см). Колбу с концентрированным аммиаком слабо нагревают. Когда появляется запах аммиака, включают ток кислорода. Заполнение патрубка кислородом определяют тлеющей лучинкой, пламенем которой и поджигают аммиак. Он горит зеленоватым пламенем. Если прекратить подачу кислорода, то пламя аммиака гаснет. Пламя горящего аммиака может сбиваться слишком сильным током аммиака. Техника безопасности: Смесь аммиака с кислородом – взрывоопасна. Не допускать сильного нагревания раствора аммиака в колбе и, таким образом, не допускать сильного тока аммиака. Вариант (б). Оборудование и реактивы: Химический стакан на 500 мл, пробирка круглодонная, штатив с лапкой, прокладки резиновые, пробки с изогнутой газоотводной трубкой, кислород, лучинки, хлорид аммония (кристал.), гидроксид кальция (кристал.), ступка с пестиком, шпатель. Ход работы: Получают аммиак реакцией обмена (см. опыт 2). В химический стакан или стеклянную банку опустить на дно газоотводную трубку, по которой идет кислород и другую изогнутую трубку, подающую аммиак из пробирки-реактора. Поджигают аммиак горящей лучиной. Техника безопасности: Пробирку-реактор расположить в штативе так, чтобы дно было выше отверстия. Опыт №6. Получение азотной кислоты из нитратов Оборудование и реактивы: Спиртовка, спички, пробирка Вюрца, химический стакан, лед, трубка с активированным углем, кристаллический нитрат натрия, концентрированная серная кислота, соединительная газоотводная трубка, пробирка-реактор, шпатель. Ход работы: В пробирку–реактор с газоотводной трубкой помещают кристаллический нитрат натрия (примерно две ложечки для сжигания) и смачивают концентрированной серной кислотой. Пробирку соединяют короткой резиновой трубкой с сосудом Вюрца, которую помещают в стакан со льдом. В отросток пробирки Вюрца через резиновый шланг вставлена стеклянная трубка, заполненная активированным углем. При нагревании смеси концентрированной серной кислоты и кристаллического нитрата натрия в пробирке–реакторе получаются пары азотной кислоты, которые переходят в пробирку Вюрца. Там пары конденсируются и на дне накапливается безводная азотная кислота. Она имеет оранжевый цвет из-за растворенного в ней оксида азота (IV). Техника безопасности: 1. Резиновые шланги использовать каждый раз новые, т. к. они разрушаются горячей азотной кислотой. 2. Не держать руками спиртовку под нагреваемой пробиркой-реактором. 3. Пробирка-реактор должна быть без дефектов. 4. Рекомендуется проводить опыт в реторте. Утилизация: Пробирку-реактор со смесью NaNO3 и h3SO4 поместить в кристаллизатор с известковым молоком. Довести раствор до нейтральной среды по фенолфталеину. Сильно разбавить водой и использовать для подкормки комнатных растений. Опыт №7. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью Оборудование и реактивы: Пробирка демонстрационная, хлоркальциевая трубка, заполненная прокаленным активированным углем, порошок или стружки меди, концентрированная азотная кислота, штатив с лапкой, резиновые прокладки, шпатель. Ход работы: Собрать установку согласно рис. 17. В пробирку поместить медный порошок (со спичечную головку) и залить концентрированной азотной кислотой. Пробирку быстро закрыть пробкой с хлоркальциевой трубкой и активированным углем. Наблюдать происходящие процессы. Записать уравнение реакции. Процесс вести до полного растворения меди. Техника безопасности: Азотную кислоту наливать под тягой. Утилизация: В пробирке-реакторе осталась смесь HNO3 и Cu(NO3)2. Перенести содержимое в стакан с водой и добавлять малыми порциями малахит до прекращения растворения малахита: (CuOH)2CO3 + 4HNO3 F 0A E 2Cu(NO3)2 + CO2 F 0 A D + 3h3O. Раствор нитрата меди отделить фильтрованием от остатка малахита, промыть малахит на фильтре, высушить. Фильтрат упарить до концентрированного раствора (можно путем длительного, естественного испарения воды из раствора в химическом стакане). Раствор Cu(NO3)2 использовать в качестве лабораторного реактива. Опыт №8. Превращение оксида азота (II) в оксид азота (IV) Оборудование и реактивы: Круглодонная колба, капельная воронка, пробка с двумя отверстиями, газоотводная трубка, кристаллизатор с водой, цилиндр, спиртовка, спички, медь (стружки), азотная кислота (1:1), стеклянная пластина, шпатель. Ход работы: В колбу помещают стружки меди и приливают из капельной воронки раствор азотной кислоты (1:1). Для начала опыта раствор в колбе можно слабо подогреть спиртовкой. Колба содержит кислород воздуха, поэтому выделяющийся бесцветный оксид азота (II) частично окисляется до бурого оксида азота (IV). Смесь газов из оксида азота (II) и оксида азота (IV) собирают через некоторое время в цилиндре над водой. Оксид азота (IV) растворяется в воде, а бесцветный газ заполняет цилиндр. После полного или частичного заполнения, цилиндр переворачивают, закрывают отверстие стеклянной пластинкой. Затем убирают пластину,

Водородные соединения азота — Мобильный человек — ЖЖ

Летучим характеристическим соединением азота является аммиак. По значимости в неорганической химической индустрии и неорганической химии аммиак — самое важное водородное соединение азота. По своей химической природе он представляет собой нитрид водорода h4N. В химическом строении аммиака sp3-гибридные орбитали атома азота образуют три -связи с тремя атомами водорода, которые занимают три вершины чуть искаженного тетраэдра. Четвертая вершина тетраэдра занята неподеленной электронной парой азота, что обеспечивает химическую не насыщенность и реакционноспособность молекул аммиака. При обычных условиях аммиак — бесцветный газ с резким запахом. Он токсичен: раздражает слизистые оболочки, а острое отравление вызывает поражение глаз и воспаление легких. При охлаждении до -33 град. С аммиак сжижается, а при -78 град. С затвердевает. В жидком и твердом аммиаке между молекулами действуют водородные связи, вследствие чего аммиак обладает рядом экстремальных свойств по сравнению с другими водородными соединениями элементов пятой группы главной подгруппы. Вследствие полярности молекул и достаточно высокой диэлектрической проницаемости жидкий аммиак является хорошим неводным растворителем. В жидком аммиаке хорошо растворяются щелочные и щелочно — земельные металлы, сера, фосфор, йод, многие соли и кислоты. Вещества с функциональными полярными группами в жидком аммиаке подвергаются электролитической диссоциации.

По растворимости в воде аммиак превосходит любой другой газ: при 0 град. С 1 объем воды поглощает 1200 объемов газообразного аммиака. Прекрасная растворимость аммиака в воде обусловлена возникновением межмолекулярных водородных связей. При этом возможны два механизма возникновения водородных связей между молекулами аммиака и воды:

Поскольку донорная способность молекул аммиака выражена сильней, чем у воды, а связь О-Н более полярна по сравнению с полярностью связи N-Н в аммиаке, межмолекулярная водородная связь образуется по первому механизму. Таким образом, физико-химические процессы в водном растворе аммиака можно представить следующим образом.

Возникновение гидроксид — ионов создает щелочную реакцию раствора аммиака в воде. Константа ионизации невелика (рК 5). В условиях пониженных температур из водных растворов аммиака можно выделить кристаллогидраты Nh4 Н2О (tпл=-77 град. С), 2NН3 Н2О (tпл=-78 град. С) и NН3 2Н2О (tпл=-97 град. С). Кристаллогидраты состоят из цепей молекул аммиака и воды, сшитых водородными связями в трехмерную сетку, в которых отсутствуют структурные мотивы NН4ОН. Это означает, что так называемый гидроксид аммония не существует как химический индивид, как нет гидроксида оксония ОН3ОН и гидроксида фторония FН2ОН. Таким образом, водные растворы аммиака обладают основными свойствами не за счет образования мнимого соединения NН4ОН, а вследствие исключительно выраженной донорной активности атома азота в NН3.

Равновесие в водном растворе аммиака можно сместить вправо добавлением кислоты. При этом в растворе образуются соли аммония. Они получаются также при непосредственном взаимодействии газообразных веществ:

NН3 + НСl = NН4Сl

Сам ион аммония и большинство его солей бесцветны. В твердом состоянии соли аммония образуют структуры, характерные для веществ со значительной долей ионной составляющей связи. Поэтому они хорошо растворяются в воде, почти сполна подвергаются электролитической ионизации. Структура иона NН4+ — тетраэдрическая, в которой все вершины тетраэдра заняты атомами водорода, а азот находится в его центре. Положительный заряд равномерно распределен между всеми атомами водорода. По свойствам соли аммония похожи на соли калия вследствие близости ионных радиусов NН4+ (0,142 нм) и К+ (0,133 нм). Существенная разница заключается только в том, что соли калия, образованные сильными кислотами, не подвержены гидролизу, а соли аммония в водных растворах гидролизуются вследствие слабо выраженных основных свойств аммиака.

Соли аммония отличаются невысокой термической устойчивостью. Природа конечных продуктов термического разложения солей аммония в основном определяется свойствами аниона. Если анион происходит от кислоты — окислителя, то имеет место окисление аммиачного азота, например: NН4NО3 = N2О + 2Н2О

В этой реакции аммиачный азот отдает 4 электрона нитратному азоту, а потому последний выступает как окислитель. С другой стороны, эта реакция представляет собой пример внутримолекулярного конпропорционирования. Для аммонийных солей от кислот, не являющихся окислителями, при их термическом разложении выделяется аммиак и кислота: (NН4)3РО4 = 3NН3 + Н3РО4

При обработке солей аммония щелочами выделяется аммиак:

2NН4Сl + Са(ОН)2 = 2NН3 + СаСl2 + 2Н2О

Эта реакция может служить простым способом получения аммиака в лаборатории. В промышленности аммиак получают прямым синтезом из компонентов — простых веществ.

На воздухе аммиак не горит, но в атмосфере кислорода он окисляется до свободного азота: 4NН3 + 3О2 = 2N2 + 6Н2О

При каталитическом окислении реакция идет иначе:

4NН3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О

Аммиак выступает как восстановитель и в реакциях с другими окислителями. Реже аммиак выступает как окислитель, например:

Nа + NН3 = NаNН2 + 1/2Н2

В этой реакции металлический натрий вытесняет водород из жидкого аммиака. При этом водород аммиака понижает свою степень окисления, и аммиак играет роль окислителя. С другой стороны, подобные реакции иллюстрируются проявлением аммиаком кислотных свойств. Амиды металлов, например NаNН2, являются солями аммиака, отвечающими его кислотной функции. Совершенно очевидно, что кислотная природа у аммиака выражена значительно слабее, чем у Н2О и НF. Константа кислотной ионизации ничтожно мала (рКа 35), а потому соли аммиака как кислоты в воде нацело гидролизуются:

NaNh3 + h3O = NaOH + Nh4

Кислотной функции аммиака отвечают не только амиды, но и имиды и нитриды металлов. Если в амидах замещен один атом водорода (NаNН2) , в имидах — два (Li2NН), то в нитридах — все три (AlN).

При осторожном окислении аммиака мягким окислителем, например гипохлоридом натрия, получают другое водородное соединение аммиака — гидразин или диамид:

2NН3 + NаОСl = N2Н4 + NаСl + Н2О

Диамид представляет собой бесцветную, легко испаряемую токсичную жидкость с высокой диэлектрической проницаемостью(Е=52 при 25 град.С)

По химическим свойствам гидразин во многом похож на аммиак. В водных растворах гидразина также возникают водородные связи, как и в случае аммиака. При взаимодействии гидразина с 1 молекулой воды с участием водородной связи образуется катион [N2Н5]+, а с двумя — [N2Н6]2+.

Существование гидроксидов этих катионов как индивидуальных веществ не установлено, тем не менее, известны два типа солей гидразина, например N2Н5Сl и N2Н6Сl2.

При восстановлении раствора азотной кислоты атомарным водородом получается гидроксиламин:

НNО3 + 6Н = NН2ОН + 2Н2О

Гидроксиламин — бесцветные кристаллы (tпл = 33 град.С), термически нестойкие, выше 100 град.С взрываются. Водные растворы гидроксиламина более устойчивы. В растворе также возникают межмолекулярные водородные связи, и устанавливается динамическое равновесие:

Однако основная функции гидроксиламина выражена еще слабее (рКb 8), чем у аммиака и гидразина. С кислотами гидроксиламин дает соли гидроксиламмония. Наиболее известным препаратом является хлорид гидроксиламмония [NН3ОН]Сl. Растворы солей гидроксиламмония более устойчивы, чем твердые вещества, и имеют кислую реакцию вследствие гидролиза.

Поскольку атом азота в гидроксиламине имеет степень окисления -1, он может функционировать и как окислитель, и как восстановитель. Но для него более характерны восстановительные свойства, особенно в щелочной среде.

Среди водородных соединений азота наименьшая отрицательная степень окисления азота представлена в азиде водорода НN3. В этом соединении степень окисления азота равна — 1/3. Необычайная степень окисления обусловлена структурной неравноценностью атомов азота в этом веществе.

С позиции МВС эта структурная неравноценность может быть представлена схемой:

Главное в этой схеме — делокализация П-связей вдоль прямой, соединяющей атомы азота. Правомерность схемы доказывается расстоянием между атомами азота 1-2 и 2-3, являющимися промежуточными между длинами связей

Водный раствор НN3 называется азотистоводородной кислотой. Она получается окислением гидразина азотистой кислотой:

N2Н4 + НNО2 = НN3 + 2Н2О

По силе она приближается к уксусной. В разбавленных растворах азотистоводородная кислота медленно диспропорционирует:

НN3 + Н2О = N2 + NН2ОН

В безводном состоянии она может взорваться не только при нагревании, но и от сотрясения:

2НN3 = 3N2 + h3

Смесь азотистоводородной и концентрированной соляной кислот способна растворять даже благородные металлы. Соли азотистоводородной кислоты — азиды — по растворимости в воде похожи на галогениды. Так, азиды щелочных металлов хорошо растворяются в воде, Аg N3, Рb(N3)2 и Нg(N3)2 — плохо. Азиды щелочных и щелочно-земельных металлов при медленном нагревании устойчивы вплоть до плавления. Азиды тяжелых металлов легко взрываются при ударе:

Рb(N3)2 = Рb + 3N2

Chemistry of Nitrogen (Z = 7) — Chemistry LibreTexts

Азот присутствует почти во всех белках и играет важную роль как в биохимических, так и в промышленных приложениях. Азот образует прочные связи из-за его способности образовывать тройную связь с самим собой и другими элементами. Таким образом, в соединениях азота много энергии. Раньше 100 лет назад об азоте было мало что известно. Теперь азот обычно используется для сохранения пищи и в качестве удобрения.

Введение

Азот имеет 3 или 5 валентных электронов и находится в верхней части 15-й группы периодической таблицы.Он может иметь 3 или 5 валентных электронов, потому что он может связываться с внешними 2p- и 2s-орбиталями. Молекулярный азот (\ (N_2 \)) не вступает в реакцию при стандартной температуре и давлении и представляет собой газ без цвета и запаха.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) : Диаграмма Бора атома азота.

Азот — неметаллический элемент, который наиболее часто встречается в атмосфере, газообразный азот (N 2 ) составляет 78,1% от объема воздуха Земли. Он появляется только в 0.002% земной коры по массе. Соединения азота содержатся в продуктах питания, взрывчатых веществах, ядах и удобрениях. Азот составляет ДНК в форме азотистых оснований, а также в нейромедиаторах. Это один из крупнейших промышленных газов, который коммерчески производится в виде газа и жидкости.

Таблица 1: Общие свойства азота
Название и символ Азот, N
Категория неметаллический
Атомный вес 14.0067
Группа 15
Электронная конфигурация 2 2 2п 3
Валентные электроны 2, 5
Фаза Газ

История

Азот, который составляет около 78% нашей атмосферы, представляет собой бесцветный, без запаха, вкуса и химически неактивный газ при комнатной температуре.Он назван от греческого слова нитрон + гены образования соды. В течение многих лет, в течение 1500-х и 1600-х годов, ученые намекали, что в атмосфере есть еще один газ, помимо углекислого газа и кислорода. Только в 1700-х годах ученые смогли доказать, что на самом деле существует другой газ, который набрал массу в атмосфере Земли.

Обнаружен в 1772 году Дэниелом Резерфордом (и независимо другими, такими как Пристли и Кавендиш), который смог удалить кислород и углекислый газ из заполненной трубки, полной воздуха.Он показал, что есть остаточный газ, который не поддерживает горение, как кислород или углекислый газ. Хотя его эксперимент был тем, что доказал существование азота, другие эксперименты также проводились в Лондоне, где они назвали это вещество «сгоревшим» или «дефлогистированным воздухом».

Азот является четвертым по распространенности элементом в организме человека, и в известной нам вселенной его больше, чем углерода или кремния. Газообразный азот, производимый в промышленных масштабах, извлекается из сжиженного воздуха. Из этого количества большая часть используется для производства аммиака (\ (NH_3 \)) по процессу Габера.Многое также преобразуется в азотную кислоту (\ (HNO_3 \)).

Изотопы

Азот содержит два изотопа природного происхождения: азот-14, и азот-15, , которые можно разделить с помощью химического обмена или термодиффузии. У азота также есть изотопы массой 12, 13, 16, 17, но они радиоактивны.

  • Азот 14 — самая распространенная форма азота, составляющая более 99% всего азота на Земле. Это стабильное и нерадиоактивное соединение.Азот-14 имеет наиболее практическое применение: он используется в сельском хозяйстве, консервировании пищевых продуктов, биохимических и биомедицинских исследованиях. Азот-14 содержится в изобилии в атмосфере и среди многих живых организмов. Он имеет 5 валентных электронов и не является хорошим проводником.
  • Азот-15 — другая стабильная форма азота. Его часто используют в медицинских исследованиях и консервации. Этот элемент нерадиоактивен, поэтому его иногда можно использовать в сельском хозяйстве.Азот-15 также используется в исследованиях мозга, в частности, в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), потому что в отличие от азота-14 (ядерный спин равен 1), он имеет ядерный спин 1/2, что дает преимущества при наблюдении за исследованиями МРТ. и наблюдения ЯМР. Наконец, азот-15 можно использовать в качестве метки или в некоторых белках в биологии. Ученые в основном используют это соединение в исследовательских целях и еще не осознали его полный потенциал для использования в исследованиях мозга.

Соединения

Двумя наиболее распространенными соединениями азота являются нитрат калия (KNO 3 ) и нитрат натрия (NaNO 3 ).Эти два соединения образуются при разложении органических веществ, в которых присутствует калий или натрий, и часто встречаются в удобрениях и побочных продуктах промышленных отходов. Большинство соединений азота имеют положительную свободную энергию Гиббса (т.е. реакции не являются спонтанными).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) : Точечная структура молекулярного азота Льюиса

Молекула диазота (\ (N_2 \)) является «необычно стабильным» соединением, особенно потому, что азот образует тройную связь с самим собой. Эту тройную связь трудно разорвать.Для того чтобы диазот следовало правилу октетов, он должен иметь тройную связь. У азота всего 5 валентных электронов, поэтому удвоив это количество, мы получим в общей сложности 10 валентных электронов с двумя атомами азота. Октет требует, чтобы у атома было всего 8 электронов, чтобы иметь полную валентную оболочку, поэтому у него должна быть тройная связь. Соединение также очень инертно, так как имеет тройную связь. Тройные связи очень трудно разорвать, поэтому они сохраняют свою полную валентную оболочку вместо того, чтобы вступать в реакцию с другими соединениями или атомами.Подумайте об этом так: каждая тройная связь похожа на резиновую ленту с тремя резиновыми лентами, атомы азота очень притягиваются друг к другу.

Нитриды

Нитриды представляют собой соединения азота с менее электроотрицательным атомом; другими словами, это соединение с атомами, имеющими менее полную валентную оболочку. Эти соединения образуются с литием и металлами 2-й группы. Нитриды обычно имеют степень окисления -3.

\ [3Mg + N_2 \ rightarrow Mg_3N_2 \ label {1} ​​\]

При смешивании с водой азот образует аммиак, и этот нитрид-ион действует как очень сильное основание.-_ {(водный)} \ label {2} \]

Когда азот образует с другими соединениями, он в первую очередь образует ковалентные связи. Обычно это делают с другими металлами и выглядят так: MN, M 3 N и M 4 N. Эти соединения обычно твердые, инертные и имеют высокие температуры плавления из-за способности азота образовывать тройные ковалентные связи.

Ионы аммония

Азот фиксируется путем реакции с газообразным водородом над катализатором. Этот процесс используется для производства аммиака.Как упоминалось ранее, этот процесс позволяет нам использовать азот в качестве удобрения, поскольку он разрушает прочную тройную связь, удерживаемую N 2 . Знаменитый процесс синтеза аммиака Габера-Боша выглядит так:

\ [N_2 + 3H_2 \ стрелка вправо 2NH_3 \ label {3} \]

Аммиак является основанием и также используется в типичных кислотно-основных реакциях.

\ [2NH_ {3 (вод.)} + H_2SO_4 \ rightarrow (NH_4) _2SO_ {4 (вод.)} \ Label {4} \]

Нитрид-ионы — очень сильные основания, особенно в водных растворах.

Оксиды азота

Нитриды используют различные степени окисления от +1 до +5 для оксидных соединений. Почти все образующиеся оксиды представляют собой газы и существуют при температуре 25 градусов Цельсия. Оксиды азота кислые и легко присоединяют протоны.

\ [N_2O_5 + H_2O \ rightarrow 2HNO_ {3 (вод.)} \ Label {5} \]

Оксиды играют большую роль в живых организмах. Они могут быть полезны, но опасны.

  • Окись азота (N 2 O) — анестетик, используемый стоматологами в качестве веселящего газа.
  • Двуокись азота (NO 2 ) вредна. Он связывается с молекулами гемоглобина, не позволяя молекуле выделять кислород по всему телу. Он выделяется из автомобилей и очень вреден.
  • Нитрат (NO 3 ) — многоатомный ион.
  • Более нестабильные оксиды азота позволяют путешествовать в космосе.

Гидриды

Гидриды азота включают аммиак (NH 3 ) и гидразин (N 2 H 4 ).

  • В водном растворе аммиак образует ион аммония, который мы описали выше, и он обладает особыми амфипротическими свойствами.
  • Гидразин обычно используется в качестве ракетного топлива

Применение азота

  • Азот служит защитным слоем для атмосферы при производстве химикатов и электронных отсеков.
  • Азот используется в качестве удобрения в сельском хозяйстве для стимулирования роста.
  • Сжатый газ для масла.
  • Хладагент (например, быстрое замораживание продуктов)
  • Взрывчатые вещества.
  • Обработка металлов / защитное средство путем воздействия азота вместо кислорода

Список литературы

  1. Петруччи, Ральф Х., Уильям Харвуд и Ф. Херринг. Общая химия: принципы и современные приложения. 8 Изд. Нью-Джерси: Pearson Education Inc, 2001.
  2. Sadava, David et al. ЖИЗНЬ: Биология. Восьмое издание.Sinauer Associate.
  3. Томас, Иаков. Азот и его применение в современном будущем . San Diego State University Press: 2007.

Проблемы

  • Заполните и сбалансируйте следующие уравнения

N 2 + ___H 2 → ___NH _

H 2 N 2 O 2 →?

2NH 3 + CO 2 →?

__Mg + N 2 → Mg _ N _

N 2 H 5 + H 2 O →?

  • Какие бывают изотопы азота?
  • Перечислите состояния окисления различных оксидов азота: N 2 O, NO, N 2 O 3 , N 2 O 4 , N 2 O 5
  • Перечислите различные элементы, с которыми азот будет реагировать, делая его щелочным или кислым….
  • Использование азота

Ответы

  • Заполните и сбалансируйте следующие уравнения

N 2 + 3H 2 → 2NH 3 (процесс Габера)

H 2 N 2 O 2 → HNO

2NH 3 + CO 2 → (NH 2 ) 2 CO + H 2 O

2Mg + 3N 2 → Mg 3 N 2

N 2 H 5 + H 2 O → N 2 + H + + H 2 O

  • Какие бывают изотопы азота?

Стабильные формы включают азот-14 и азот-15

  • Перечислите степени окисления различных оксидов азота: +1, +2, +3, +4, +5 соответственно
  • Перечислите различные элементы, с которыми азот будет реагировать, чтобы сделать его щелочным или кислым: нитрид-ион является сильным основанием при взаимодействии с водой, аммиак обычно является слабой кислотой
  • Использование азота включает анестетик, хладагент, металлический протектор

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Азот (N) — химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Азот — это обычный газ без цвета, запаха, вкуса и в основном двухатомного неметалла.У него пять электронов на внешней оболочке, поэтому он трехвалентен в большинстве соединений.

Приложения

Наибольшее коммерческое использование азота — это компонент при производстве аммиака, который впоследствии используется в качестве удобрения и для производства азотной кислоты.
Жидкий азот (часто обозначаемый как LN 2 ) используется в качестве хладагента для замораживания и транспортировки пищевых продуктов, для сохранения тел и репродуктивных клеток (сперматозоидов и яйцеклеток), а также для стабильного хранения биологических образцов.
Соли азотной кислоты включают некоторые важные соединения, например нитрат калия, азотную кислоту и нитрат аммония. Нитрированные органические соединения, такие как нитроглицерин и тринитротолуол, часто являются взрывчатыми веществами.

Азот в окружающей среде

Азот составляет 78 процентов атмосферы Земли и является составной частью всех живых тканей. Азот является важным элементом для жизни, потому что он является составной частью ДНК и, как таковой, является частью генетического кода.

Молекулы азота встречаются в основном в воздухе. В воде и почвах азот содержится в нитратах и ​​нитритах. Все эти вещества являются частью круговорота азота, и все они взаимосвязаны.

Человечество радикально изменило естественное соотношение нитратов и нитритов, в основном из-за внесения нитратсодержащих удобрений. Азот в больших количествах выбрасывается промышленными компаниями, увеличивая запасы нитратов и нитритов в почве и воде в результате реакций, протекающих в азотном цикле.Из-за этого концентрация нитратов в питьевой воде сильно возрастет.


Нитраты и нитриты, как известно, вызывают ряд последствий для здоровья. Это
наиболее распространенных эффектов:

— Реакции с гемоглобином в крови, вызывающие снижение кислородной способности крови (нитрит)
— Снижение функции щитовидной железы (нитрат)
— Нехватка витамина А (нитрат)
— Создание нитроаминов, которые известны как одна из наиболее частых причин рака (нитраты и нитриты)

Но с метаболической точки зрения оксид азота (NO) гораздо важнее, чем один азот.В 1987 году Сальвадор Монкада обнаружил, что это жизненно важный посланник тела для расслабления мышц, и сегодня мы знаем, что он задействован в сердечно-сосудистой системе, иммунной системе, центральной нервной системе и периферической нервной системе. Фермент, производящий оксид азота, называемый синтезом оксида азота, в изобилии присутствует в мозге.

Хотя оксид азота относительно недолговечен, он может диффундировать через мембраны для выполнения своих функций. В 1991 году коллектив К.Е. Андерсон из университетской больницы Лунда, Швеция, показал, что оксид азота активирует эрекцию, расслабляя мышцу, которая контролирует кровоток в половом члене.Препарат Виагра высвобождает оксид азота, вызывая тот же эффект.

Люди радикально изменили естественные запасы нитратов и нитритов. Основная причина внесения нитратов и нитритов — широкое использование удобрений. Процессы сжигания могут также увеличить поставки нитратов и нитритов из-за выбросов оксидов азота, которые могут быть преобразованы в нитраты и нитриты в окружающей среде.
Нитраты и нитриты также образуются в процессе химического производства и используются в качестве консервантов пищевых продуктов.Это приводит к значительному увеличению концентрации азота в подземных и поверхностных водах, а также азота в пище.

Добавление азотных связей в окружающую среду имеет различные эффекты. Во-первых, он может изменять видовой состав из-за восприимчивости определенных организмов к воздействию соединений азота. Во-вторых, в основном нитриты могут оказывать различное воздействие на здоровье человека и животных. Пища, богатая соединениями азота, может вызвать снижение транспорта кислорода в крови, что может иметь серьезные последствия для крупного рогатого скота.

Высокое потребление азота может вызвать проблемы со щитовидной железой и привести к нехватке витамина А. В желудке и кишечнике животных нитраты могут образовывать нитроамины; опасно канцерогенные соединения.

Вернуться к периодической диаграмме

Найдите нашу страницу об азоте в воде

Для получения дополнительной информации об азоте в окружающей среде перейдите к азотному циклу


Азотный цикл — Science Learning Hub

Азот — самый распространенный элемент в атмосфере нашей планеты.Примерно 78% атмосферы состоит из газообразного азота (N 2 ) .

Азот — важнейший компонент всей жизни. Это важная часть многих клеток и процессов, таких как аминокислоты, белки и даже наша ДНК. Он также необходим для производства хлорофилла в растениях, который используется в фотосинтезе для производства их пищи.

В ходе этих жизненных процессов азот превращается из одной химической формы в другую. Преобразования, которые претерпевает азот при перемещении между атмосферой, землей и живыми существами, составляют круговорот азота.

Fixation

Азот в газообразной форме (N 2 ) не может использоваться большинством живых существ. Его необходимо преобразовать или «зафиксировать» в более удобную форму с помощью процесса, называемого фиксацией. Есть три способа закрепить азот, чтобы он был полезен для живых существ:

  • Биологически : газообразный азот (N 2 ) диффундирует в почву из атмосферы, а различные виды бактерий преобразуют этот азот в ионы аммония (NH 4 + ), которые могут использоваться заводами.Фермеры часто выращивают бобовые (например, клевер и люпин), потому что на их корнях есть клубеньки, содержащие азотфиксирующие бактерии. (Узнайте больше об этом процессе в статье «Роль клевера».)
  • Через молнию : Молния преобразует атмосферный азот в аммиак и нитраты (NO 3 ), которые попадают в почву с дождями.
  • Промышленно : Люди научились преобразовывать газообразный азот в аммиак (NH 3 ) и азотные удобрения для дополнения естественного фиксированного количества азота.

Разложение

Растения поглощают соединения азота через корни. Животные получают эти соединения, когда едят растения. Когда растения и животные умирают или когда животные выделяют отходы, соединения азота в органическом веществе снова попадают в почву, где они расщепляются микроорганизмами, известными как разлагатели. В результате разложения образуется аммиак, который затем может пройти процесс нитрификации.

Нитрификация

Нитрифицирующие бактерии в почве превращают аммиак в нитрит (NO 2 ), а затем в нитрат (NO 3 ).Этот процесс называется нитрификацией. Такие соединения, как нитрат, нитрит, аммиак и аммоний, могут поступать из почвы растениями и затем использоваться для образования растительных и животных белков.

Денитрификация

Денитрификация завершает азотный цикл путем преобразования нитрата (NO 3 ) обратно в газообразный азот (N 2 ). Агентами этого процесса являются денитрифицирующие бактерии. Эти бактерии используют нитрат вместо кислорода при получении энергии, выделяя газообразный азот в атмосферу.

Соединения азота и потенциальное воздействие на окружающую среду

На сельское хозяйство может приходиться около половины фиксации азота на Земле за счет удобрений и выращивания азотфиксирующих культур. Увеличение поступления азота (в почву) привело к тому, что производится гораздо больше продуктов питания, чтобы накормить больше людей — это известно как «зеленая революция».

Однако азот, превышающий потребность растений, может вымываться из почв в водоемы. Обогащение азотом способствует эвтрофикации.

Другая проблема может возникнуть во время нитрификации и денитрификации. Когда химический процесс не завершен, может образоваться закись азота (N 2 O). Это вызывает озабоченность, поскольку N 2 O является сильнодействующим парниковым газом, способствующим глобальному потеплению.

Баланс соединений азота в окружающей среде поддерживает жизнь растений и не представляет угрозы для животных. Проблемы возникают только тогда, когда цикл не сбалансирован.

Некоторые распространенные формы азота

активный 2 Неорганический

Название

Форма

Символ

Газообразный диазот (обычно известный как азотный газ)

Неактивный

Неактивный

N 2

Аммиак (газ)

Реактивный

Неорганический

NH 3

Ионный аммоний

Реактивный

NH 4 +

Оксид азота

Реактивный

Неорганический

NO

Закись азота

N 2 O

Диоксид азота

Реактивный

Неорганический

NO 2

Активный

Нитритный 9000

NO 2

Нитрат

Реактивный

Неорганический

NO 3

02 Urea

Неорганические

CO (NH 2 ) 2

Органические формы представляют собой очень разнообразную группу азотсодержащих органических молекул, от простых аминокислот до больших сложных белков и нуклеиновых кислот в живых организмах и хуми c соединений в почве и воде

Реактивные органические формы азота

Многочисленные, обычно

R-NH 2

Природа науки

Ученые проводят наблюдения и развивают свои объяснения, используя выводы , воображение и творчество.Часто они используют модели, чтобы помочь другим ученым понять их теории. Диаграмма азотного цикла является примером пояснительной модели. Диаграммы демонстрируют творческий подход, необходимый ученым для использования своих наблюдений для разработки моделей и передачи своих объяснений другим.

Идея упражнения

Студенты могут получать удовольствие от экспериментов с компонентами азотного цикла в своих занятиях, нитрификации и денитрификации.

Связанное содержание

Изучите молочное животноводство и азотный цикл с помощью этой интерактивной статьи.

Азот — химический состав и соединения — азот, белки, кислота и примеры

Хотя молекулярный азот относительно инертен, он может соединяться с рядом других элементов при высоких температурах. Когда он реагирует с металлами, такими как , алюминий, , магний, литий, , кальций, , барий, стронций, и , титан, , продукты известны как нитриды. Нитрид лития (Li 3 N), например, используется для обеспечения азота в различных металлургических операциях.

Азот и кислород соединяются (опять же, при высоких температурах) прямо и косвенно с образованием ряда соединений, которые включают закись азота (или окись азота; N 2 O), окись азота (или окись азота; NO), диазот триоксид (или ангидрид азота; N 2 O 3 ), диоксид азота (NO 2 ) и пятиокись азота (или ангидрид азота; N 2 O 5 ).Азот и галогены также реагируют друг с другом с образованием ряда очень нестабильных взрывоопасных соединений, которые включают трифторид азота (NF 3 ), трихлорид азота (NCl 3 ) и трииодид азота (NI 3 ).

Наиболее распространенными соединениями азота являются те, в которых элемент демонстрирует степени окисления 3 , 3 + или 5 + .Аммиак (NH 3 ) и его соединения (соединения аммония) являются примерами первого из них, нитриты (NO 2 ) являются примерами 3 + степень окисления , а нитраты (NO 3 ) являются примерами степени окисления 5 + .

Процесс, посредством которого азот циркулирует в окружающей среде, от растений к животным, в атмосферу и обратно к растениям, известен как цикл азота .В этом цикле газообразный азот в атмосфере преобразуется («фиксируется») в комбинированную форму под действием молнии , в которой он превращается в оксид азота, или некоторыми азотфиксирующими бактериями в атмосфере. почвы , которые превращают ее в нитраты и нитриты. Затем объединенный азот поглощается растениями и используется для образования растительных белков.

Растительные белки съедаются животными, которые превращают эти белки в животных белков.Когда животное умирает, белки возвращаются в почву, где денитрифицирующие бактерии расщепляют соединения азота и возвращают азот в атмосферу в виде элемента.

Три соединения азота традиционно входят в 25 лучших химикатов, производимых в наибольших объемах в США. Это аммиак (номер пять в 1988 году), азотная кислота, (номер 12 в 1988 году) и нитрат аммония (номер 14 в 1988 году). Все три этих соединения широко используются в сельском хозяйстве в качестве синтетических удобрений.Например, более 80% производимого аммиака идет на производство синтетических удобрений.

Помимо сельскохозяйственной роли, азотная кислота также является важным сырьем для производства взрывчатых веществ . Тринитротолуол (ТНТ), порох, нитроглицерин, динамит и бездымный порох — все это примеры взрывчатых веществ, изготовленных из азотной кислоты. Чуть более 5% произведенной азотной кислоты также используется в синтезе адипиновой кислоты и родственных соединений, используемых при производстве нейлона.

Азот — Информация об элементе, свойства и применение

Расшифровка:

Химия в ее элементе: азот

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Здравствуйте! На этой неделе мы взрываем подушки безопасности, задыхаем животных и разбираемся с порохом, потому что химик из Кембриджа Питер Уотерс исследует историю азота.

Peter Wothers

Азот составляет около 80% воздуха, которым мы дышим. Это, безусловно, самый распространенный элемент в своей группе в периодической таблице, и все же это последний член этого семейства, который был обнаружен. Другие элементы в этой группе, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут, были открыты, использовались и злоупотребляли по крайней мере за 100 лет до того, как стало известно об азоте. На самом деле только в 18 годах люди сосредоточили свое внимание на химии воздуха и свойствах подготовки различных газов.Мы можем по-настоящему понять открытие азота, только обратив внимание на открытие некоторых из этих других газов.

Роберт Бойль заметил в 1670 году, что при добавлении кислоты в железные опилки смесь становилась очень горячей и выделяла обильные и вонючие пары. Он был настолько легковоспламеняем, что при приближении к нему зажженной свечи легко загорелся и загорелся голубоватым и несколько зеленоватым пламенем. Примерно 100 лет спустя гениальный, но замкнутый ученый-миллионер Генри Кавендиш более тщательно подготовил и собрал водород.Кавендиш назвал легковоспламеняющийся воздух из металлов в знак признания этого поразительного свойства. Он также изучал известный нам газ, называемый диоксидом углерода, который впервые был получен шотландским химиком Джозефом Блэком в 1750-х годах. Черный назывался фиксированным воздухом двуокиси углерода, поскольку считалось, что он заблокирован или зафиксирован в определенных минералах, таких как известняк. Его можно было освободить из каменной тюрьмы под действием тепла или кислот.

Углекислый газ был также известен под названием «mephitic air», слово «mephitic» означает ядовитый или ядовитый.Это название, очевидно, произошло от его свойства разрушать жизнь, поскольку оно быстро задыхает всех животных, погруженных в него. Здесь начинается путаница с газообразным азотом, поскольку чистый газообразный азот также удушает животных. Если кислород в замкнутом количестве воздуха израсходован, либо за счет горения в нем свечи, либо из-за содержания животного, большая часть кислорода превращается в газообразный диоксид углерода, который смешивается с газообразным азотом, присутствующим в воздухе. Эта ядовитая смесь больше не поддерживает жизнь и поэтому была названа мефитической.

Решающим экспериментом в открытии азота стало осознание того, что в этом ядовитом воздухе есть по крайней мере два различных вида удушающих газов. Это было сделано путем пропускания смеси газов через раствор щелочи, который поглотил диоксид углерода, но оставил после себя газообразный азот. Таким образом Кавендиш приготовил газообразный азот. Он пропускал воздух взад и вперед над нагретым углем, который превращал кислород воздуха в углекислый газ. Затем диоксид углерода растворяли в щелочи, оставляя после себя инертный газообразный азот, который, как он правильно заметил, был немного менее плотным, чем обычный воздух.К сожалению, Кавендиш не опубликовал свои выводы. Он просто сообщил их в письме своему коллеге-ученому Джозефу Пристли, одному из первооткрывателей газообразного кислорода. Следовательно, открытие азота обычно приписывается одному из учеников Джозефа Блэка, шотландскому ученому Дэниелу Резерфорду, который также является дядей писателя и поэта сэра Вальтера Скотта. Резерфорд опубликовал свои открытия, похожие на те, что сделал Кавендиш в его докторской диссертации, озаглавленной «Инаугурационная диссертация в эфире, названная фиксированным или зловонным» в 1772 году.

Так что насчет названия, азот? В конце 1780-х годов химическая номенклатура претерпела крупную революцию под руководством французского химика Антуана Лавуазье. Именно он и его коллеги предложили многие из названий, которые мы все еще используем сегодня, в том числе слово водород, которое происходит от греческого, означающего образование воды, и кислород от греческого для производителя кислоты, поскольку Лавуазье ошибочно полагал, что кислород является ключевым компонентом образования кислоты. все кислоты. Однако в свой список известных тогда элементов Лавуазье включил термин азот или азотический газ для того, что мы теперь называем азотом.Это опять-таки происходит от греческих слов, на этот раз означающих отсутствие жизни, опять-таки акцентируя внимание на ее зловонном качестве. Вскоре было отмечено, что существует множество анаэробных газов, фактически никакой другой газ, кроме кислорода, не может поддерживать жизнь. Поэтому название азот было предложено из наблюдения, опять же впервые сделанного Кавендишем, что если газы воспламеняются кислородом, а затем образующиеся газы диоксида азота проходят через щелочь, образуется селитра, иначе известная как селитра или нитрат калия.Слово азот, следовательно, означает образование селитры. Производные от слова азот сохранились до сих пор. Компаунд, используемый для взрывного наполнения газом автомобильных подушек безопасности, представляет собой азид натрия, соединение только натрия и азота. При срабатывании это соединение взрывоопасно разлагается, высвобождая газообразный азот, который надувает мешки. Это азотное соединение не только не уничтожило жизнь, но и спасло тысячи людей.

Крис Смит

Питер Уотерс из Кембриджского университета рассказывает историю открытия азота.В следующий раз, когда мы расскажем о химии в ее стихии, о том, как химики вроде Менделеева схватились и с известным, и с неизвестным.

Марк Пеплоу

Пока другие ученые пытались создать способы упорядочения известных элементов, Менделеев создал систему, которая могла предсказать существование элементов, которые еще не были обнаружены. Когда он представил эту таблицу миру в 1869 году, в ней было четыре заметных пробела. Один из них был чуть ниже марганца, и Менделеев предсказал, что будет найден элемент с атомным весом 43, чтобы заполнить этот пробел, но только в 1937 году группа итальянских ученых наконец нашла недостающий элемент, который они назвали технецием.

Крис Смит

И вы можете услышать, как Марк Пеплоу рассказывает историю технеция в выпуске «Химии в ее стихии» на следующей неделе. Я Крис Смит, спасибо за внимание. Увидимся в следующий раз.

(Промо)

(Окончание промо)

Соединения азота

Опасности

Значительное количество соединений этой группы может вызывать рак.Некоторые подозреваются в генетических дефектах и ​​/ или в нарушении фертильности, в то время как другие могут нанести вред нерожденному ребенку.

Большинство из них также считаются очень токсичными или токсичными для водных организмов и / или очень токсичными или токсичными для водных организмов с долгосрочными последствиями, а некоторые также соответствуют критериям стойкости, биоаккумуляции и токсичности (PBT).

Функционирование и использование

Некоторые типы соединений азота имеют особые функции, помимо того, что они являются исходными материалами или реагентами в химическом и фармацевтическом синтезе.

ДМФА (диметилформамид) может использоваться в качестве растворителя в химической промышленности и, например, при производстве полиуретанов, полиакрилов и ПВХ. Основная функция акриламида — это мономер для производства различных полимерных материалов. Ароматические амины используются в некоторых эпоксидных смолах, но также непреднамеренно образуются из расщепляемых азокрасителей. Большинство азосоединений имеют яркие цвета. Нитрозамины и тиоаминокарбонильные соединения могут действовать как пестициды.

Области применения

Амины, большинство аминокарбонилов, ароматических аминов и гидразинов используются в химическом синтезе.

В частности, ДМФ, широко используемый в качестве растворителя, может попадать в потребительские товары, такие как полиуретаны (искусственная кожа), полиакриловые волокна и ПВХ. Акриламид в основном используется в производстве полимеров. Некоторые азосоединения используются в качестве красителей. В основном гидразин используется для синтеза вспенивающих агентов, таких как AIBN (азобисизобутиронитрил), но он также используется в качестве добавки в пропелленты и для синтеза фармацевтических препаратов и пестицидов.

Многие нитросоединения используются в качестве взрывчатых веществ, но могут также появляться в таких материалах, как кожа, пробка, каучуки, красители для пластмасс и фотохимикаты.Нитрозамины и тиоаминокарбонильные соединения используются в производстве резины, некоторых косметических средств и пестицидов.

Ограничения

Большинство из широкого диапазона типов соединений в этой группе ограничены в Приложении XVII REACH из-за их классификации CMR. Существуют более конкретные ограничения в отношении ароматических аминов, которые могут входить в состав азокрасителей, нитросоединений при использовании в качестве взрывчатых веществ и нитрозаминов, поскольку эти вещества используются во многих областях.

Многие также присутствуют в списке кандидатов REACH.

Альтернативы

Альтернативные подходы

Самый эффективный способ отказаться от использования опасных соединений азота — это заменить ими другие материалы или найти другие способы достижения желаемых свойств.

Альтернативные подходы к использованию азокрасителей могут заключаться в использовании переработанных, уже окрашенных волокон. Стратегии минимизации содержания нитрозаминов в косметических ингредиентах также опубликованы Cosmetics Europe.

Альтернативные вещества

Альтернативами азокрасителям являются красители из растительных и животных источников или красители с низким воздействием реактивности и красители, реагирующие с волокнами (не содержащие известных токсичных веществ или металлов и устраняющие необходимость в протравителях).

Кирен (дигидролевоглюкозенон, CAS № 53716-82-8), полученный из целлюлозы, является возможной альтернативой ДМФ.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.