Узнай стоимость на индивидуальную работу!
  • Цены в 2-3 раза ниже
  • Мы работаем 7 дней в неделю
  • Только проверенные эксперты

Азот

Тип Реферат
Предмет Химия
ID (номер) заказа 1379
Поделиться
Просмотров 1723
Скачиваний 379
Размер файла 33.14 KB
Скачать

Происходит от греческого слова azoos — безжизненный, по-латыни Nitrogenium. Химический знак элемента — N. Азот — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, порядковый номер 7, относительная атомная масса 14,0067; бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса.

1.Историческая справка. Соединения азота — селитра, азотная кислота, аммиак — были известны задолго до получения азота в свободном состоянии. В 1772 г. Д. Резерфорд, сжигая фосфор и другие вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после сгорания газ, названный им «удушливым воздухом”, не поддерживает дыхания и горения. В 1787 году А. Лавуазье установил, что «жизненный” и «удушливый” газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил название «азот”. В 1784 г. Г. Кавендиш показал, что азот входит в состав селитры; отсюда и происходит латинское название азота (от позднелатинского nitrum — селитра и греческого gennao — рождаю, произвожу), предложенное в 1790 году Ж. А. Шапталем .К началу ХIX в. были выяснены химическая инертность азота в свободном состоянии и исключительная роль его в соединениях с другими элементами в качестве связанного азота.

2.Распространяемость в природе. Азот — один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4*1015 т.)сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный азот (в виде молекул N2 ) составляет 78,09% по объему ( или 75,6% по массе ), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и окислов. Среднее содержание азота в литосфере 1,9*10-3% по массе. Природные соединения азота — хлористый аммоний NH4CI и различные нитраты. Крупные скопления селитры характерны для сухого пустынного климата ( Чили, Средняя Азия ). Долгое время селитры были главным поставщиком азота для промышленности ( сейчас основное значение для связывания азота имеет промышленный синтез аммиака из азота воздуха и водорода ). Небольшие количества связанного азота находятся в каменном угле ( 1 — 2,5% ) и нефти ( 0,02 — 1,5% ), а также в водах рек, морей и океанов. Азот накапливается в почвах ( 0,1% ) и в живых организмах ( 0,3% ).

Хотя название «азот” означает «не поддерживающий жизни”, на самом деле это — необходимый для жизнедеятельности элемент. В белке животных и человека содержится 16 — 17% азота. В организмах плотоядных животных белок образуется за счет потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые вещества, главным образом неорганические. Значительные количества азота поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам, способным переводить свободный азот воздуха в соединения азота.
В природе осуществляется круговорот азота, главную роль в котором играют микроорганизмы — нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др. Однако в результате извлечения из почвы растениями огромного количества связанного азота ( особенно при интенсивном земледелии ) почвы оказываются обедненными. Дефицит азота характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит азота и в животноводстве ( «белковое голодание” ). На почвах, бедных доступным азотом, растения плохо развиваются. Хозяйственная деятельность человека нарушает круговорот азота. Так, сжигание топлива обогащает атмосферу азотом, а заводы, производящие удобрения, связывают азот из воздуха. Транспортировка удобрений и продуктов сельского хозяйства перераспределяет азот на поверхности земли.

Азот — четвертый по распространенности элемент Солнечной системы ( после водорода, гелия и кислорода).

3.Атом и молекула. Внешняя электронная оболочка атома азота состоит из 5 электронов ( одной неподеленной пары и трех неспаренных — конфигурация 2s22p3 ). Чаще всего азот в соединениях 3-ковалентен за счет неспаренных электронов ( как в аммиаке NH3 ). Наличие неподеленной пары электронов может приводить к образованию еще одной ковалентной связи, и азот становится 4-ковалентным ( как в ионе аммония NH4+ ). Степени окисления азота меняются от +5 ( в N2O5 ) до -3 ( в NH3 ). В обычных условиях в свободном состоянии азот образует молекулу N2, где атомы азота связаны тремя ковалентными связями. Молекула азота очень устойчива: энергия диссоциации ее на атомы составляет 942,9 кдж/моль, поэтому даже при температуре 33000С степень диссоциации азота составляет лишь около 0,1%.

4. Физические и химические свойства. Азот немного легче воздуха; плотность 1,2506 кг/м3 ( при 00С и 101325 н/м2 или 760 мм. рт. ст. ), tпл-209,860С, tкип-195,80С. Азот сжижается с трудом: его критическая температура довольно низка (-147,10С), а критическое давление высоко 3,39 Мн/м2 (34,6 кгс/см2);плотность жидкого азота 808 кг/м3. В воде азот менее растворим, чем кислород: при 00С в 1 м3 H2O растворяется 23,3 г азота. Лучше, чем в воде, азот растворим в некоторых углеводородах.

Только с такими активными металлами, как литий, кальций, магний, азот взаимодействует при нагревании до сравнительно невысоких температур. С большинством других элементов азот реагирует при высокой температуре и в присутствии катализаторов. Хорошо изучены соединения азота с кислородом N2O, NO, N2O3, NO2 и N2O5. Из них при непосредственном взаимодействии элементов ( 40000С ) образуется окись NO, которая при охлаждении легко окисляется далее до двуокиси NO2. В воздухе окислы азота образуются при атмосферных разрядах. Их можно получить также действием на смесь азота с кислородом ионизирующих излучений. При растворении в воде азотистого N2O3 и азотного N2O5 ангидридов соответственно получаются азотистая кислота НNO2 и азотная кислота НNO3, образующие соли — нитриты и нитраты. С водородом азот соединяется только при высокой температуре и в присутствии катализаторов, при этом образуется аммиак NH3. Кроме аммиака, известны и другие многочисленные соединения азота с водородом, например гидразин H2N-NH2, диимид HN-NH, азотистоводородная кислота HN3 (H-N=N=N), октазон N8H14 и др.; большинство соединений азота с водородом выделено только в виде органических производных. С галогенами азот непосредственно не взаимодействует, поэтому все галогениды азота получают косвенным путем, например фтористый азот NF3 — при взаимодействии фтора с аммиаком. Как правило, галогениды азота — малостойкие соединения ( за исключением NF3 ); более устойчивы оксигалогениды азота — NOF, NOCI, NOBr, NO2F и NO2CI. С серой также не происходит непосредственного соединения азота; азотистая сера N4S4 получается в результате реакции жидкой серы с аммиаком. При взаимодействии раскаленного кокса с азотом образуется циан (СN)2. Нагреванием азота с ацетиленом С2Н2 до 15000С может быть получен цианистый водород HCN. Взаимодействие азота с металлами при высоких температурах приводит к образованию нитридов (например, Mg3N2 ).

При действии на обычный азот электрических разрядов или при разложении нитридов бора, титана, магния и кальция, а также при электрических разрядах в воздухе может образоваться активный азот, представляющий собой смесь молекул и атомов азота, обладающих повышенным запасом энергии. В отличие от молекулярного, активный азот весьма энергично взаимодействует с кислородом, водородом, парами серы, фосфором и некоторыми металлами.

Азот входит в состав очень многих важнейших органических соединений ( амины, аминокислоты, нитросоединения и др. ).

5. Получение и применение. В лаборатории азот легко может быть получен при нагревании концентрированного нитрита аммония: NH4NO2  N2 + 2H2O. Технический способ получения азота основан на разделении предварительно сжиженного воздуха, который затем подвергается разгонке.

Основная часть добываемого свободного азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т. д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, промышленное значение для связывания азота воздуха имеет разработанный в 1905 цианамидный метод, основанный на том, что при 10000С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси известии угля в электрической печи) реагирует со свободным азотом: CaC2 + N2  CaCN2 + C. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN2 + 3H2O  CaCO3 + 2NH3.

Cвободный азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при разнообразных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т. д. Жидкий азот находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют в стальных сосудах Дьюара, газообразный азот в сжатом виде — в баллонах. Широко применяют многие соединения азота. Производство связанного азота стало усиленно развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.

6. Азотная кислота. Чистая азотная кислота HNO —бесцветная жидкость плотностью 1,51 г/см при — 42 °С застывающая в прозрачную кристаллическую массу. На воздухе она, подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары ее обра¬зуют с ‘влагой воздуха мелкие капельки тумана,
Азотная кислота не отличается прочностью, Уже под влиянием света она постепенно разлагается:

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.
Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью распадается на ионы Н и- NO .

7. Окислительные свойства азотной кислоты. Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота—один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор — в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO , ярко разгорается.

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы—в оксиды.

Концентрированная HNO пассивирует некоторые металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется в холодной концентрированной HNO . Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние.

Степень окисленности азота в азотной кислоте равна 4-5. Выступая в качестве окислителя, НNО может восстанавливаться до различных продуктов:

Какое из этих веществ образуется, т. е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрации HNO , тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется . При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется NO. В случае более активных металлов — железа, цинка, — образуется . Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами——цинком, магнием, алюминием—с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

Для иллюстрации приведем схемы реакций окисления некоторых металлов азотной кислотой;

При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.
При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае металлов, восстанавливается до , например

Более разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например:

Приведенные схемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной кислоты с металлами и неметаллами. Вообще же, окислительно-восстановительные реакции, идущие с участием , протекают сложно.
Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3—4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов»—золото. Действие ее объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота(III), или хлорида нитрозила, :

Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается:

Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловли¬вает высокую окислительную способность царской водки. Реакции окисления золота и платины протекают в основном согласно сле¬дующим уравнениям.

Нет нужной работы в каталоге?
Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников. Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителям, и они предложат цены.
Гарантия возврата денег
Вернем 100% стоимости, если
что-то пойдет не так
Доработки и консультации бесплатны
Выполняются в максимально короткие сроки
Гарантия на работу
В течение 30 дней вы можете обратиться за бесплатными доработками по заказу
Гарантия результата
сопровождаем ваш заказ от начала
и до сдачи работы
Отзывы студентов о нас 👍
231 209 оценок
среднее 4.8 из 5
Дмитрий
РГУ
Обратился в сервис StudFAQ впервые. Заказал диплом. Понравилось, что автор всегда оставался на связи. Это помогло, так как по ходу написания требовалось внести довольно много изменений. Дипломный проект был готов раньше оговоренного срока, был оформлен по методичке (предварительно она была отослана автору), стоимость диплома вышла намного дешевле, чем я предполагал. Кроме этого, сделал заказ презентации по дипломному проекту. Ее сделали точно по моему диплому, смотрелась она отлично. На защите комиссия особое внимание как раз презентации и уделила.
Олеся
Южный институт менеджмента
Мне очень понравилось сотрудничать с сайтом StudFAQ. Решила обратиться за написанием курсовой по экономике по совету подруги, которая уже несколько лет заказывает здесь университетские работы. Курсовая у меня хоть и не была самой сложной, но требовала много времени. Приятно удивила цена, так как сделать это же на нашей кафедре стоит на порядок дороже. К тому же мой заказ выполнили очень быстро. Как и было оговорено, курсовая была выполнена по методическим рекомендациям, аккуратно, и на твердую четверку. В целом своим заказом я очень довольна и смогла очень просто защитить ее. Ведь пока писалась работа, у меня была возможность повторить уйму теории, которую обычно дополнительно спрашивают на защите.
Ярослав
УФУ
Уже не первый раз обращаюсь за помощью к StudFAQ. Мне приходится работать. Но и бросать учебу не хочется, так как в сейчас большое значение играет наличие диплома о высшем образовании. Но тратить много времени на учебу просто нет возможности, поэтому уже полтора года я заказываю контрольные, презентации, курсовые и многое другое на этом сайте. Ни разу меня не подвели, даже если мой заказ требовалось выполнить срочно. Я всегда доволен результатами и не раз рекомендовал сервис своим знакомым, которые учатся на заочном. Все остались довольны.
Кристофер
ВШЭ
Сервис StudFAQ мне порекомендовали однокурсники. После того, как на учебе случился полный завал, решилась заказать контрольную. Не была сперва уверена, что все действительно пройдет так хорошо, как говорят остальные. Но ошиблась, мою контрольную по иностранному языку выполнили без единой ошибки и довольно быстро, не смотря на высокую сложность. А стоимость вышла мне намного меньше, чем я предполагала. Выражаю благодарность сервису. Обязательно буду обращаться сюда еще.
Максим
СПбПУ
Уже год, как обращаюсь за помощью к сервису StudFAQ, но отзыв решила оставить только сейчас. Заказывать пришлось много всего: контрольные, презентации, рефераты, задачи. Все работы были сделаны идеально, лично я дополнительно проверила их на плагиат. Но все имело высокий процент уникальности. Авторы, которые занимались выполнением заказов, всегда вносили необходимые корректировки, по необходимости. Многие заказы были выполнены на несколько дней раньше. А вот по оплате, то здесь вопросов нет никаких. На сайте StudFAQ цены намного ниже, чем предлагают на остальных сервисах. Поэтому смело заказывайте здесь работы для студентов.
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту! 🙂
Качественно, в обозначенный срок и с гарантией 30 дней на доработки.
Узнать стоимость