Азот – химический элемент V группы периодической системы Менделеева, имеющий атомный номер 7 и атомную массу 14,00674. Какими же свойствами обладает этот элемент?
Физические свойства азота
Азот – двухатомный газ без запаха, цвета и вкуса. Температура кипения азота при атмосферном давлении составляет -195,8 градусов, температура плавления – -209,9 градусов. Растворимость в воде при 20 градусах весьма мала – 15,4 мл/л.
Рис. 1. Атом азота.
Атмосферный азот состоит из двух изотопов: 14N (99.64%) и 15N (0.36%). Известны также радиоактивные изотопы азота 13N и 16N.
Перевод названия элемента «азот» – безжизненный. Это название справедливо для азота, как для простого вещества, но в связанном состоянии он является одним из главных элементов жизни, а также входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов и т. д.
Химические свойства азота
В молекуле азота химическая связь осуществляется за счет трех общих пар p-электронов, орбитали которых направлены по осям x,y,z.
Ковалентная связь, которая образуется при перекрывании орбиталей вдоль линии, связывающей центры соединяющихся атомов, называются q-связью.
Ковалентная связь, возникающая при перекрывании орбиталей по обе стороны линии, связывающей центры соединяющихся атомов, называются п-связью. В молекуле азота имеется одна q-связь и две п-связи.
Рис. 2. Связи в молекуле азота.
Молекулярный азот – химически малоактивное вещество, это объясняется тройной связью между атомами азота и ее малой длиной
При нормальных условиях азот может реагировать только с литием:
6Li+N2=2Li3N (нитрит лития)
При высоких температурах связи между атомами ослабляются и азот становится более реакционноспособным. При нагревании он может взаимодействовать с другими металлами, например с магнием, кальцием, алюминием с образованием нитридов:
3Mg+N2=Mg3N2
3Ca+N2=Ca3N2
2Al+N2=2AlN
Пропуская азот через раскаленный кокс, получают соединение азота с углеродом – дициан.
Рис. 3. Формула дициан.
С оксидом алюминия и углеродом азот при высокой температуре также образует нитрид алюминия:
Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO,
а с содой и углем – цианид натрия:
Na2CO3+4C+N2=2NaCN+3CO
При соприкосновении с водой многие нитриды полностью гидролизуются с образованием аммиака и гидроксида металла:
Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2 +2NH3
При температуре электрической дуги (3000-4000 градусов) азот реагирует с кислородом:
N2+O2=2NO
При высокой температуре карбид кальция CaC2 поглощает азот с образования цианамида кальция:
CaC2+N2=CaCN2+C
Эту реакцию использовали в одном из первых методов промышленного связывания азота воздуха.
В присутствии катализатора при высокой температуре и давлении азот способен реагировать с водородом:
N2+3H2=2NH3
Что мы узнали?
Азот – химический элемент, способный проявлять валентность III и IV. Так же в статье рассмотрены физические и химические свойства азота, и дается характеристика этого элемента и реакции, в которые этот элемент способен вступать при нормальных условиях и под действием катализаторов.
Предыдущая
