Карл Шеле, шведски хемичар, и Данијел Радерфорд, шкотски ботаничар, открили су азот одвојено 1772. Велечасни Кевендиш и Лавоазије су такође независно добијали азот отприлике у исто време. Азот је први препознао као елемент Лавоазије, који га је назвао "азо", што значи "нежив". Цхаптал је дао име елементу азот 1790. Име је изведено од грчке речи "нитре" (нитрат који садржи азот у нитрату)
Произвођачи азота - Кина фабрика и добављачи за производњу азота (кинфатоолс.цом)
Извори азота
Азот је 30. најзаступљенији елемент на Земљи. С обзиром на то да азот чини 4/5 атмосферске запремине, односно више од 78%, имамо на располагању готово неограничене количине азота. Азот такође постоји у облику нитрата у разним минералима, као што су чилеанска салитра (натријум нитрат), салитра или нитрат (калијум нитрат) и минерали који садрже амонијумове соли. Азот је присутан у многим сложеним органским молекулима, укључујући протеине и аминокиселине присутне у свим живим организмима
Физичка својства
Азот Н2 је гас без боје, укуса и мириса на собној температури и обично није токсичан. Густина гаса у стандардним условима је 1,25 г/Л. Азот чини 78,12% укупне атмосфере (запремински удео) и главна је компонента ваздуха. У атмосфери има око 400 трилиона тона гаса.
Под стандардним атмосферским притиском, када се охлади на -195,8 ℃, постаје безбојна течност. Када се охлади на -209,86 ℃, течни азот постаје чврста супстанца налик снегу.
Азот није запаљив и сматра се гасом који изазива гушење (тј. удисање чистог азота лишава људско тело кисеоника). Азот има веома ниску растворљивост у води. На 283К, једна запремина воде може да раствори око 0,02 запремине Н2.
Хемијска својства
Азот има веома стабилна хемијска својства. Тешко је реаговати са другим супстанцама на собној температури, али може да претрпи хемијске промене са одређеним супстанцама под високим температурама и високим енергетским условима и може се користити за производњу нових супстанци корисних за људе.
Молекуларна орбитална формула молекула азота је КК σс2 σс*2 σп2 σп*2 πп2. Три пара електрона доприносе везивању, односно формирају се две π везе и једна σ веза. Нема доприноса везивању, а енергија везивања и енергије против везивања су приближно померене и еквивалентне су усамљеним електронским паровима. Пошто у молекулу Н2 постоји трострука веза Н≡Н, молекул Н2 има велику стабилност и потребно му је 941,69 кЈ/мол енергије да се разложи на атоме. Молекул Н2 је најстабилнији од познатих двоатомских молекула, а релативна молекулска маса азота је 28. Штавише, азот није лако сагорети и не подржава сагоревање.
Метода испитивања
Ставите запаљену Мг шипку у боцу за сакупљање гаса напуњену азотом, а Мг шипка ће наставити да гори. Извадити преостали пепео (благо жути прах Мг3Н2), додати малу количину воде и произвести гас (амонијак) који мокри црвени лакмус папир претвара у плаво. Једначина реакције: 3Мг + Н2 = паљење = Мг3Н2 (магнезијум нитрид); Мг3Н2 + 6Х2О = 3Мг (ОХ) 2 + 2НХ3↑
Карактеристике везивања и структура валентне везе азота
Пошто је појединачна супстанца Н2 изузетно стабилна у нормалним условима, људи често погрешно верују да је азот хемијски неактиван елемент. У ствари, напротив, елементарни азот има високу хемијску активност. Електронегативност Н (3.04) је друга после Ф и О, што указује да може да формира јаке везе са другим елементима. Поред тога, стабилност молекула Н2 појединачне супстанце само показује активност атома Н. Проблем је што људи још нису пронашли оптималне услове за активирање молекула Н2 на собној температури и притиску. Али у природи, неке бактерије на биљним нодулима могу да конвертују Н2 у ваздуху у једињења азота под нискоенергетским условима при нормалној температури и притиску и користе их као ђубриво за раст усева.
Стога је проучавање фиксације азота одувек била важна тема научног истраживања. Због тога је неопходно да детаљно разумемо карактеристике везивања и структуру валентне везе азота.
Врста везе
Структура валентног електронског слоја атома Н је 2с2п3, односно постоје 3 појединачна електрона и пар усамљених електронских пара. На основу овога, приликом формирања једињења, могу се генерисати следећа три типа веза:
1. Формирање јонских веза 2. Стварање ковалентних веза 3. Стварање координационих веза
1. Формирање јонских веза
Атоми Н имају високу електронегативност (3,04). Када формирају бинарне нитриде са металима са нижом електронегативношћу, као што су Ли (електронегативност 0,98), Ца (електронегативност 1,00) и Мг (електронегативност 1,31), могу да добију 3 електрона и формирају Н3- јоне. Н2+ 6 Ли == 2 Ли3Н Н2+ 3 Ца == Ца3Н2 Н2+ 3 Мг =запалити= Мг3Н2 Н3- јони имају већи негативни набој и већи радијус (171 пм). Они ће бити снажно хидролизовани када наиђу на молекуле воде. Према томе, јонска једињења могу постојати само у сувом стању и неће бити хидратизованих јона Н3-.
2. Формирање ковалентних веза
Када Н атоми формирају једињења са неметалима са већом електронегативношћу, формирају се следеће ковалентне везе:
⑴Н атоми заузимају сп3 хибридизационо стање, формирају три ковалентне везе, задржавају пар усамљених електронских парова, а молекуларна конфигурација је тригонална пирамидална, као што су НХ3, НФ3, НЦл3, итд. Ако се формирају четири ковалентне једноструке везе, молекуларна конфигурација је правилан тетраедар, као што су јони НХ4+.
⑵Н атоми заузимају стање сп2 хибридизације, формирају две ковалентне везе и једну везу и задржавају пар усамљених електронских парова, а молекуларна конфигурација је угаона, као што је Цл—Н=О. (Н атом формира σ везу и π везу са Цл атомом, а пар усамљених електронских парова на Н атому чини молекул троугластим.) Ако не постоји усамљени електронски пар, молекулска конфигурација је троугласта, као што је молекул ХНО3 или НО3- јон. У молекулу азотне киселине, Н атом формира три σ везе са три О атома респективно, а пар електрона на његовој π орбитали и појединачни π електрони два О атома формирају троцентралну четвороелектронску делокализовану π везу. У нитратном јону, четвороцентрична шестелектронска делокализована велика π веза се формира између три О атома и централног Н атома. Ова структура чини привидни оксидациони број Н атома у азотној киселини +5. Због присуства великих π веза, нитрат је довољно стабилан у нормалним условима. ⑶Н атом усваја сп хибридизацију да формира ковалентну троструку везу и задржава пар усамљених електронских парова. Молекуларна конфигурација је линеарна, као што је структура атома Н у молекулу Н2 и ЦН-.
3. Формирање координационих веза
Када атоми азота формирају једноставне супстанце или једињења, они често задржавају усамљене електронске парове, тако да такве једноставне супстанце или једињења могу да делују као донори електронских парова да би се координирали са металним јонима. На пример, [Цу(НХ3)4]2+ или [Ту(НХ2)5]7, итд.
Оксидационо стање-Гибсов дијаграм слободне енергије
Такође се из дијаграма слободне енергије оксидационог стања-Гиббсовог дијаграма азота може видети да је, осим јона НХ4, молекул Н2 са оксидационим бројем 0 у најнижој тачки криве на дијаграму, што указује да је Н2 термодинамички стабилан у односу на једињења азота са другим оксидационим бројевима.
Вредности различитих једињења азота са оксидационим бројевима између 0 и +5 су све изнад линије која спаја две тачке ХНО3 и Н2 (испрекидана линија на дијаграму), тако да су ова једињења термодинамички нестабилна и склона реакцијама диспропорционисања. Једини на дијаграму са нижом вредношћу од молекула Н2 је НХ4+ јон. [1] Из оксидационог стања-Гибсов дијаграм слободне енергије азота и структуре молекула Н2, може се видети да је елементарни Н2 неактиван. Само под високом температуром, високим притиском и присуством катализатора азот може да реагује са водоником и формира амонијак: У условима пражњења, азот се може комбиновати са кисеоником да би формирао азот оксид: Н2+О2=пражњење=2НО Азот оксид се брзо комбинује са кисеоником да формирају азот-диоксид 2НО+О2=2НО2 Азот-диоксид се раствара у води дајући азотну киселину, азот-оксид 3НО2+Х2О=2ХНО3+НО У земљама са развијеном хидроенергетском енергијом ова реакција се користила за производњу азотне киселине. Н2 реагује са водоником да би произвео амонијак: Н2+3Х2=== (реверзибилни предзнак) 2НХ3 Н2 реагује са металима са ниским потенцијалом јонизације и чији нитриди имају велику енергију решетке и формирају јонске нитриде. На пример: Н2 може да реагује директно са металним литијумом на собној температури: 6 Ли + Н2=== 2 Ли3Н Н2 реагује са земноалкалним металима Мг, Ца, Ср, Ба на ужареним температурама: 3 Ца + Н2=== Ца3Н2 Н2 може само реагује са бором и алуминијумом на температурама ужареног влакна: 2 Б + Н2=== 2 БН (макромолекулско једињење) Н2 генерално реагује са силицијумом и другим елементима групе на температури вишој од 1473К.
Молекул азота доприноси везивању три пара електрона, односно формирању две π везе и једне σ везе. Не доприноси везивању, а енергија везивања и енергије против везивања су приближно померене и еквивалентне су усамљеним електронским паровима. Пошто у молекулу Н2 постоји трострука веза Н≡Н, молекул Н2 има велику стабилност и потребно му је 941,69кЈ/мол енергије да би се разложио на атоме. Молекул Н2 је најстабилнији од познатих двоатомских молекула, а релативна молекулска маса азота је 28. Штавише, азот није лако сагорети и не подржава сагоревање.
Време поста: Јул-23-2024
