Азот и Азотни съединения - част 1
Сравнително големия брой на електрони във външния електронен слой на атомите в съчетание с малкия атомен радиус на първите елементи от групата е причина те да проявяват неметален химичен характер.С увеличаване на поредния номер на елементите в групата на-раства броят на електронните слоеве на атомите им и техният атомен радиус.
Hеметалния химичен характер отслабва .
Азотът е химичен елемент,в чиито външен вид няма нищо забележително.Дори той е твърде невзрачен – без цвят,без вкус и при това доста инертен.Огромно количество азот ни заобикаля от всякъде,а ние просто не го забелязваме.Всички предмети в Земята са “потопени” във въздушния азото -кислороден океан.Много метали страдат от това въздушно окръжение поради агресивното действие на енергичния кислород.Азота е безобиден и безопасен.Тъй или иначе азотът не представлява особен интерес.Затова пък неговите съединения са толкова важни,че без тях с абсолютна сигурност може да се твърди,че живота ще спре.Азотът е най важната съставна част на белтъчините.А белтъчните вещества изграждат живата материя Във всеки един от нас има твърде голямо количество азот.Всички ние,за да растем и развиваме на ден приемаме чрез храната си около 13 до 16 гр. азот.
Азот, N=14,008
1.Разпространение.Среща се в свободно и свързано състояние.Несвързан участва в състава на атмосферата-78,04 сб. % респ. 75,51 мас. %. В свързано състояние се намира в малки количества в почвата,но най вече като NaNO3 в Чили(провинцията Атакама), където залежът е с дебелина 1,5m широчина към 30km и дължина над 200km.Приема се,че той има ограничен произход.
Присъствието на азота във въздуха е доказано наи-напред от Д. Ръдърфорд през 1772 година а елементарната му природа е установена в 1786г. От Лавоазие, който му е дал и названието.
2.Получаване.Технически се получава от втечнения въздух при франкционната му дестилация.Този азот е онечистен от малко кислород и инертни газове.
3.Свойства.Азотът е без цвят,миризма и вкус.Втечнява се при –195,8& #61616;С, а се втвърдява при –210& #61616;С.При –273,7& #61616;С се превръща в алотропна форма,която свети при облъчване с катодни лъчи идава спектъра на северното сияние.Във вода е по-малко разтворим,отколко то кислородът при еднакви други условия. Молекулата му е двуатомна. Ковалентната връзка е много здрава:N2=N+N-170kcal. B химично отношение азотът не е много реакционноспособен,но все пак той реагира при висока температура с редица елементи и съединения. С водорода към 400-600& #61616;С дава NH
C металите образува нитрид: с Li още при обикновенна температура, с Mg,Ca и др. При червена жар,а с много метали (Mn, Ti, V, Nb и др.)над 1000& #61616;С. Всъщност въз основа на положителните топлинни ефекти на съответните процеси следва да се заключи,че нереагиранет на Мg c N2 при обикновенна темепература се дължи на малката скорост на реакция. Известни са и металоидни нитриди: PN,AsN,Si3,N3 и др.,но не всички от тях се получават по директен път. Някои метали дават нитриди, които имат по-скоро характера на твърд разтвор без определен стехиометричен състав.
При тихи електрични изпразвания и понижено налягане молекулата N2 се разлага на атоми: N2=N+N.Атомният азот е значително реакционноспособен. Още при обикновена температура той реагира с Hg, S, Na , P, Cd, Zn, до съответни нитриди. СH2 не образува NH3 обаче с H реагира до NH3. Ацетиленът го превръща в HCN.Атомен азот може да се получи още като се облъчва N2 с & #61537;-лъчи,също при електролизата на NaN3 и пр. При повишаване на температурата се наблюдава дисоциация на N2 едва към 3000& #61616;С. При свързване на азотните атоми се имитира жълта светлина. Спектърът е доста сложен и в него се откриват линиите както на възбудените молекули азот, така и на възбудените атоми азот.
Азотът е суровина,която се използва при получаването NH3. Известни количества азот се Консумират в електропримишлеността при производството на електролампи. Освен това се употребява при големите бензинохранилища като инертна атмосфера при преливането на бензин от едно място в друго, също така при съхраняването на ценни картини, за да се избегне агресивното деиствие на някои съставни части на въздуха, понякога за напомпване на автомобилние гуми, за да се избегне окисляващото действие на кислорода върху каучука при високо налягане и др.При дишане на въздух, обогатен на азот човек чувства известно опияняване, като че ли е консумирал алкохол.Това е т.нар. азотна наркоза.
Водородни съединения на азота.Познати са NH3 -амоняк, N2 H4 -хидразин, N2 H2 - диимин и HN3 -азотоводородна киселина.Във водни развтвори първите три се отнасят като основи, а HN3 -като киселина. Амонякът представлява най-висшата степен на редукция на азота
Следи от амоняк се намират във въздуха.Там той произхожда от гниенето на азотосъдържащи органични вещества. Извън земната атмосфера спектрално е доказан в атмосферите на Юпитер и Сатурн, където се намира в големи количества. При това на Юпитер се намира в твърдо състояние поради ниската температура(-137& #61616;С).
За амоняка първи данни дава Пристли,обаче съставът му е определен от Бертоле през 1785г.
Лабораторното получаване винаги цели да се получи газ.
Отстраняването на влагата става като се прекара газовата система през хладилник, а след това през хигроскопично вещество-прясна гасена вар, но не и CaCl2 .
Синтез на амоняка.Този метод сега е най-предпочитаният от техническа и икономическа гледна точка.Известен е като метод на Хабер-Бош. Отдавна е известно, че при прекарването на електрически искри през смес от N2 и H2 се получава известно количество NH3 и обратното, което говори безспорно,че между трите вещества съществува равновесие:N2+3H2& #61611;2NH3 +22,1 l kcal, коетo в зависимост от условията е изместено повече надясно или наляво. Като се има предвид топлинния ефект на процеса,вижда се,че в съгласие с принципа на Лъо Шателие-Браун при повишение на температурата равновесието се мести наляво, а при понижение на температурата обратно. В съответствие с това при понижениена температурата добивът на NH3 се увеличава и обратно-при повишение –намалява.Обаче, от друга страна,скоростта на процеса към равновесието, например при обикновенна температур, е много малка. Затова от кинетични съобравения газовата смес се сгрява до около 500& #61616;С и поневе все пак скоростта е незадоволителна,употребява се катализатор и се упражнява налягане което независимо от температурата в съгласие с принципа на Лъо-Шателие Браун благоприятства получаването на NH3 . Като катализатор днес се употребява най-често желязо, активирано с Al2O и K2O или Na2O .
Физични свойства. Амонякът представлява безцветен газ с остра миризма предизвикваща сълзоотделяне.Втечнява се при-33,4& #61616;С,а при –77,7& #61616;С се втвърдява в безцветни кристали.По-лек е от въздуха.Като течност той е добър разтворител на много соли-нитрати, нитрити, цианиди, хлориди и при др.Специално с NH4 NO3 образува развор, които кипи над обикновенната температура (течност на Диверс). Разтваря алкалните и алкалоземните метали като се оцветява в характерен цвят.Разтваря също и някои металоиди.В течно състояние е от части асоцииран-NH3 ,благодарение на водородните връзки;поради това има голяма топлина на изпаряване-5,6 kcal/mol.На това негово свойство,съчетано с голяма скорост на изпаряване, се основава употребата му като газ-пълнител при хладилнилните машини. Амонячните разтвори провеждат електрически ток; при тях съ6то протичат утаечни реакции.
Пространствената структура на амонячната молекула е пирамида:на върха се намира азотния атом, а по трите върха на основата (pавностранен триъгълник)- трите водородни атома.Амоняка се разтваря във водата:1 обем вода разтваря 700 обема HN3 с концентрация най-често 25%,а по рядко 33%;нарича се още амониев хидроксид или само амоняк.
Aмониевия карбонат е бяло кристално вещество, нехигроскопично, много разтворимо във вода. В същност състава на продукта,който се среща в практиката като амониев карбонат, в никакъв случай не отговаря на състава на (NH4 )2 CO3 , a представлява смесот амониев карбонат , амониев бикарбонат, и амониев карбаминат.
Под названието “амониум” или “амониева сода” амониевият карбонат намира приловение в пекарството за набъбване,бухване на тестение изделия ,тъй като при висока температура на изпичането им той се разпада на газове,които образуват шупли в тестото.Тестени изделия, бухнали на основата на (NH4)2 CO3 ако се разчупят веднага след изпичането миришат на амоняк.
Toва е всеизвестната амониева селитра.Много се разтваря във вода като разтворът силно изстива. Разтваря се и в течен амоняк.Амониевият нитрат е настабилно ендотермично съединени.При удар сухата сол експлодир . Това му качество, от една страна, и фактът, че е кислородосъдържащо съединение, което лесно отдава кислорода си, го определят като съставна част на един клас експлозиви, по-малко чувствителни от динамита, но по действие близки до него.През Втората световна война е бил широко използван за екслплозив и снаряди.Тези експлозиви съдържали от 50% до 80% амониев нитрат.През месец май 1921 г. В Опау, Германия, е имало експлозия на около 4500 тона на аминиевия нитрат.Били са убити 509 души и ранени 1917.Кратерът, който се получил бил с размери 165 m дължина, 96 m широчина и 18,5 m дълбочина.
По важни съединения на амониевия йон са Амониев оксид (NH4)2O , амониев хидроксид NH4OH.
Страница 2
