Azot- wzór, właściwości
Azot to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 7, oznaczany symbolem N. Jest on pierwszym pierwiastkiem w 15 (V) grupie układu okresowego, pierwiastki tej grupy określane są mianem azotowców. Masa atomowa azotu wynosi 14,0067u. W stanie wolnym, azot jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, złożonym z dwuatomowych cząsteczek, \(N_2\). W cząsteczce azotu, atomy połączone są bardzo silnym wiązaniem potrójnym, co sprawia, że azot cząsteczkowy jest bardzo mało reaktywny w temperaturze pokojowej. Wybrane właściwości azotu zebrano w tabeli 1.
|
Nazwa pierwiastka |
Symbol |
Konfiguracja elektronowa |
Trwałe Izotopy |
Temp. przemian fazowych [K] |
Główne źródło w przyrodzie |
|
|
topnienia |
wrzenia |
|||||
|
Azot |
\(N\) |
\([He]2s^22p^3\) |
\(^{14}N\) (99,634%), \(^{15}N \)(0,366%) |
63,15 |
77,355 |
Azot atmosferyczny, \(N_2\) |
Azot- występowanie w przyrodzie
Gazowy azot jest głównym (78%) składnikiem atmosfery Ziemi, oprócz postaci pierwiastkowej występuje w niej również jako składnik innych gazowych związków chemicznych – amoniaku \(NH_3\) oraz tlenków azotu \(NO_x\). W skorupie ziemskiej, azot występuje zdecydowanie rzadziej, w postaci minerałów azotanowych. Najczęściej występującym z nich jest saletra chilijska – azotan sodu \(NaNO_3\), rzadziej występuje saletra indyjska – azotan potasu \(KNO_3\), czy inne azotany. Azotany bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie (azotany wszystkich metali są rozpuszczalne), dlatego złoża minerałów azotanowych są rzadkie, obecne głównie na terenach suchych.
Azot jest jednym z podstawowych komponentów organizmów żywych, w postaci związków organicznych – aminokwasów, które są elementami budulcowymi białek, zasad azotowych (adeniny, tyminy, cytozyny, guaniny i uracylu), które tworzą DNA i RNA, a także całego szeregu innych amin biogennych takich jak adrenalina, dopamina, serotonina i inne. Atomy azotu wchodzą również w skład cząsteczki hemu, zawierającego żelazo wiążące tlen barwnika w hemoglobinie, a także cząsteczki chlorofilu – zielonego barwnika kluczowego dla procesu fotosyntezy u roślin.
Azot- reaktywność
Azot cząsteczkowy w temperaturze pokojowej jest mało reaktywny chemicznie. W reakcje z innymi pierwiastkami wchodzi w podwyższonej temperaturze lub pod wpływem wyładowań elektrycznych w rozrzedzonych gazach. W wysokiej temperaturze, azot reaguje z tlenem, tworząc szereg tlenków, z wodorem, tworząc amoniak oraz z metalami, tworząc azotki. Ważnymi związkami azotu są tlenowe kwasy – kwasy azotowe, które postają w reakcji tlenków azotu z wodą. Najważniejsze z nich to kwas azotowy(III) i kwas azotowy(V).
Azot- otrzymywanie
Czysty azot otrzymuje się przez destylację skroplonego powietrza, lub przez adsorpcję zmiennociśnieniową przepuszczanie gazowego powietrza przez sita molekularne, na których zachodzi selektywna adsorpcja. Azot jest często produktem ubocznym przy produkcji czystego tlenu potrzebnego w procesie wytwarzania stali.
Azot- zastosowania
Gazowy azot stosowany jest w laboratoriach chemicznych i procesach przemysłowych do tworzenia atmosfery wolnej od tlenu i wilgoci. Ciekły azot stosowany jest jako ciecz kriogeniczna w technice niskich temperatur. W przemyśle chemicznym, azot pozyskiwany z powietrza wykorzystywany jest do syntezy amoniaku (proces Habera-Boscha) oraz kwasu azotowego(V).
Duże znaczenie mają związki azotu – amoniak, kwas azotowy i azotany. Amoniak i azotany stanowią podstawowe składniki nawozów sztucznych. Azotany oprócz zastosowania jako nawozy, wykorzystywane są jako środki utleniające, m. In. w pirotechnice. Saletra indyjska (azotan potasu) jest jednym ze składników czarnego prochu, natomiast azotan amonu (szeroko stosowany jako nawóz azotowy) zmieszany w odpowiedniej proporcji z ropą naftową tworzy materiał wybuchowy ANFO (ang. Ammonium Nitrate – Fuel Oil), stosowany w górnictwie.
Związki azotu
Związki azotu z innymi pierwiastkami takie jak amoniak, czy tlenki azotu opisane są szerzej w dalszych tekstach.