აზოტი

აზოტი

7N

14.007

2s2 2p3

აზოტი, ₇N

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	უფერო და უსუნო აირი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(N)	[14.00643, 14.00728] 14.007±0.001 (დამრგვალებული)
აზოტი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი – ↑ N ↓ P ნახშირბადი ← აზოტი → ჟანგბადი
ატომური ნომერი (Z)	7
ჯგუფი	15
პერიოდი	2 პერიოდი
ბლოკი	p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[He] 2s2 2p3
ელექტრონი გარსზე	2, 5
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	აირი
დნობის ტემპერატურა	(N2) −209.86 °C ​(63.23 K, ​​​​−345.75 °F)
დუღილის ტემპერატურა	(N2) −195.795 °C ​(77.355 K, ​​​​−320.431 °F)
სიმკვრივე (ნსპ)	1.2506 გ/ლ
სიმკვრივე (დ.წ.)	0.808 გ/სმ3
სამმაგი წერტილი	63.151 K, ​​​12.52 კპა
კრიტიკული წერტილი	126.21 K, 3.39 მპა
დნობის კუთ. სითბო	(N2) 0.72 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	(N2) 5.57 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	(N2) 29.124 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 37 41 46 53 62 77
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 3.04
იონიზაციის ენერგია	1: 1402.3 კჯ/მოლ 2: 2856 კჯ/მოლ 3: 4578.1 კჯ/მოლ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	71±1 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი	155 პმ
აზოტის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
მესრის სტრუქტურა	ჰექსაგონალური
ბგერის სიჩქარე	353 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება	6998258300000000000♠25.83×10−3 µმ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	დიამაგნეტიკი
CAS ნომერი	17778-88-0 (N2) 7727-37-9
ისტორია
აღმომჩენია	დანიელ რეზერფორდი (1772)
სახელი დაარქვა	Jean-Antoine Chaptal (1790)
აზოტის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 13N syn 7002597900000000000♠9.965 min β+ 13C 14N 99.6% სტაბილური 15N 0.4% სტაბილური
აზოტი ვიკისაწყობში •

აზოტი (ლათ. Nitrogenium < ბერძ. άζωτο; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {N}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეორე პერიოდის, მეთხუთმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეხუთე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, Vა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 7, ატომური მასა — 14.007. უფერული აირი, რომელსაც არ აქვს სუნი და გემო და ხელს არ უწყობს წვას; ჰაერის ერთ-ერთი ძირითადი შემადგენელი ნაწილია (78 %).

აღმოჩენის ისტორია

1772 წელს ჰენრი კავენდიშმა ჩაატარა შემდეგი ცდა: გახურებული ნახშირის თავზე მრავალჯერ გაატარა ჰაერი, ამის შემდეგ ამუშავებდა მას ტუტით, შედეგად იღებდა ნალექს, რომელსაც კავენდიშმა უწოდა მახრჩობელა ჰაერი. თანამედროვე ქიმიის პოზიციიდან ჩანს, რომ გახურებულ ნახშირზე ჰაერის ჟანგბადი რეაქციაში შედიოდა ნახშირორჟანგში, რომელიც შემდეგ რეაგირებდა ტუტესთან. ამასთან დარჩენილი აირს წარმოადგენდა უმთავრესად აზოტი. ასე რომ, კავენდიშმა გამოყო აზოტი, მაგრამ ვერ მიხვდა იმას რომ, ეს ახალი მარტივი ნივთიერება (ქიმიური ელემენტი) იყო. იმავე წელს კავენდიშმა ამ ცდის შესახებ შეატყობინა ჯოზეფ პრისტლის.

პრისტლი ამ დროს ატარებდა ექსპერიმენტების სერიას, რომელშიც ასევე ჰაერის ჟანგბადს უერთებდა და აცილებდა ნახშირორჟანგს, ანუ ასევე იღებდა აზოტს, მაგრამ, იმ დროს გაბატონებული ფლოგისტონის თეორიის მიხედვით, რომლის მომხრეც თვითონ იყო, სავსებით არასწორად განმარტა მიღებული შედეგები (მისი აზრით, პროცესი იყო საპირისპირო — მოწვით ჟანგბადი კი არ სცილდებოდა აირების ნარევს, არამედ ჰაერი იჯერებოდა ფლოგისტონით; დარჩენილ ჰაერს (აზოტი) მან უწოდა ფლოგისტონი, ანუ ფლოგისტირული). აშკარაა რომ პრესტლიმაც შეძლო აზოტის გამოყოფა, მაგრამ ვერ გაიგო თავისი აღმოჩენის არსი, ამიტომაც არ ითვლება აზოტის პირველ აღმომჩენად.

ერთდროულად მსგავს ცდებს ასეთივე შედეგებით ატარებდა კარლ ვილჰელმ შეელეც.

1772 წელს აზოტი (სახელწოდებით «გაფუჭებული ჰაერი»), როგორც მარტივი ნივთიერება, აღწერა დანიელ რეზერფორდმა, მან გამოაქვეყნა მაგისტრული დისერტაცია, სადაც აღნიშნა აზოტის ძირითადი თვისებები (არ რეაგირებს ტუტესთან, წვას არ უწყობს ხელს, არ ვარგა სუნთქვისათვის). ამიტომაც დანიელ რეზერფორდი ითვლება აზოტის აღმომჩენად.

შემდეგ კი აზოტი შეისწავლა ჰენრი კავენდიშმა (საინტერესოა ის ფაქტი რომ, მან შეძლო აზოტისა და ჟანგბადის დაკავშირება ელექტრო დენის განმუხტვებით, სადაც აზოტის ოქსიდის შთანთქმის შემდეგ დარჩა აირის მცირე რაოდენობა, რომელიც აბსოლუტურად ინერტული აირი იყო, მაგრამ როგორც აზოტის შემთხვევაში ვერ მიხვდა ცდის არსს, რომ გამოჰყო ახალი ქიმიური ელემენტები — ინერტული აირები). მაგრამ ვერც რეზერფორდმა გაიგო თუ რა აირები გამოჰყო ამ ცდისას (რეზერფორდიც ფლოგისტონური თეორიის მომხრე იყო).

დასახელების წარმომავლობა

აზოტ (ძვ. ბერძნ. ἄζωτος — უსიცოცხლო, ლათ. nitrogenium), წინა სახელწოდებებთან ერთად («ფლოგისტირული», «საზიანო» და «გაფუჭებული» ჰაერი) 1787 წ. ლავუაზიემ შესთავაზა, რომელიც იმ დროს სხვა ფრანგ მეცნიერებთან ერთად ამუშავებდა ქიმიური ნომენკლატურის პრინციპებს. როგორც ზემოთ არის აღნიშნული, იმ დროისათვის უკვე იყო ცნობილი, რომ აზოტი ხელს არ უწყობს არც წვას და არც სუნთქვას. ეს თვისებები ჩათვალეს ყველაზე მნიშვნელოვნად. მაგრამ შემდეგ ცნობილი გახდა, რომ აზოტი პირიქით, აუცილებელია ყველა ცოცხალი არსებისათვის, სახელწოდება შემორჩა ფრანგულ, რუსულ, უკრაინულ და ქართულ ენებში.

არსებობს სხვა ვერსიაც. სიტყვა «აზოტი» არაა ლავუაზიეს მოგონილი და არც მისი კოლეგებისა ნომენკლატურული კომისიიდან; ის შევიდა ალქიმიურ ლიტერატურაში უკვე ადრე შუა საუკუნეებში და გამოიყენებოდა «ლითონების პირველადი მატერიის» აღსანიშნავად, რომელსაც თვლიდნენ ყველა არსებულის «ალფა და ომეგად». ეს გამოთქმა ნასესხებია აპოკალიფსიდან: «მე ვარ ალფა და ომეგა, დასაწყისი და დასასრული». სიტყვა შედგენილია სამი ენის ლათინურის, ბერძნულის და ძველებრაული ანბანის პირველ და ბოლო ასოებისაგან, — რომლებიც ითვლებოდა «წმინდა» ასოებად, რადგან, სახარების მიხედვით, ქრისტეს ჯვარცმისას ჯვარზე წარწერა იყო გაკეთებული ამ ენებზე (ა, ალფა, ალეფ და ზეტ, ომეგა, ტავ — AAAZOTH). ახალი ქიმიური ნომენკლატურის შემდგენლებმა კარგად იცოდნენ ამ სიტყვის არსებობის შესახებ; მისი შექმნის ინიციატორი ლუი ბერნარ გიტონ დე მორვო აღნიშნავდა თავის «მეთოდურ ენციკლოპედიაში»(1786) ტერმინის ალქიმიურ მნიშვნელობაზე.

ლათინურად აზოტს «nitrogenium» ეწოდება, ანუ «სელიტრის (ნიტრატის) გამჩენს»; ინგლისური სახელწოდება ლათინურიდან მოდის. გერმანულში გამოიყენება Stickstoff, რაც ნიშნავს «მახრობელა ნივთიერებას».

აზოტი ბუნებაში

იზოტოპები

ბუნებრივი აზოტი შედგება ორი სტაბილური იზოტოპოსაგანв ¹⁴N — 99,635 % და ¹⁵N — 0,365 %.

ხელოვნურად მიღებულია თოთხმეტი რადიოაქტიური აზოტის იზოტოპი მასური რიცხვებით 10-დან 13-მდე და 16-დან 25-მდე. ყველა ისინი არიან ძალიან მოკლე არსებობის მქონე იზოტოპები. ყველაზე სტაბილური მათ შორის არის ¹³N ნახევრად დაშლის პერიოდი 10 წთ-ს შეადგენს.

აზოტის სტაბილური იზოტოპის ბირთვის სპინი: ¹⁴N — 1; ¹⁵N — 1/2.

გავრცელება

დედამიწის გარეთ აზოტი აღმოჩენილია მზის ატმოსფეროს აიროვან ნისლში, პლანეტა ურანზე, ნეპტუნზე, ვარსკვლავთაშორისო გარემოში და სხვა. აზოტი — გავრცელების მიხედვით მეოთხე ელემენტია მზის სისტემაში (წყალბადის, ჰელიუმის და ჟანგბადის შემდეგ).

აზოტი, ორატომიანი მოლეკულის ფორმით N₂ დედამიწის ატმოსფეროს უმეტეს ნაწილს 75,6 %-ს (მასით) და 78,084 % (მოცულობით) შეადგენს, ანუ მიახლოებით 3,87×10¹⁵ ტ.

აზოტის შემცველობა დედამიწის ქერქში, სხვადასხვა ავტორების მონაცემით, შეადგენს (0,7—1,5)×10¹⁵ ტ (ამასთან ჰუმუსში — მმიახლოებით 6×10¹⁰ ტ), დედამიწის მანტიაში — 1,3×10¹⁶ ტ. მასების ასეთი შეფარდება იძლევა საშუალებას ვივარაუდოდ, რომ მანტიის ზედა ნაწილი აზოტის მთავარ წყაროს წარმოადგენს, საიდანაც ის ხვდება დედამიწის სხვა ფენაში ვულკანების ამოფრქვევების შედეგად.

ჰიდროსფეროში არსებული აზოტის წონა, იმის გათვალისწინებით, რომ ერთდროულად ხდება ატმოსფეროს აზოტის გახსნა წყალში და მისი გამოყოფა ატმოსფეროში, შეადგენს მიახლოებით 2×10¹³ ტ, ამას გარდა მიახლოებით 7×10¹¹ ტ. აზოტი მდებარეობს ნაერთების სახით ჰიდროსფეროში.

ბიოლოგიური როლი

აზოტი წარმოადგენს აუცილებელ ელემენტს ცოცხალი არსებებისთვისა და მცენარეებისათვის, ის შედის ცილების (მასის 16—18 %), ამინომჟავების, ნუკლეინური მჟავების, ნუკლეოპროტეიდების, ქლოროფილების, ჰემოგლობინის და სხვათა შემადგენლობაში. ცოცხალი უჯრედების შემადგენლობაში აზოტის ატომების მიხედვით მიხლოებით 2%, მასური წილის - მიახლოებით 2,5 % (მეოთხე ადგილი წყალბადის, ნახშირბადის და ჟანგბადის შემდეგ). აქედან გამომდინარე დაკავშირებული აზოტის ატომების მნიშვნელოვანი ნაწილი არსებობს ცოცხალ ორგანიზმების შემადგენლობაში, «მკვდარ ორგანიკაში» და ოკენეებისა და ზღვების დისპერსულ ნივთიერებებში. ეს რაოდენობა მიახლოებით 1,9×10¹¹ ტ-ით განისაზღვრება. აზოტიანი ორგანიკის ლპობისა და გახრწნის შედეგად, ხელშემწყობი ფაქტორების არსებობისას შეიძლება წარმოიშვას ბუნებრივი წიაღისელის საბადოები რომლებიც აზოტს შეიცავენ, მაგალითად, «ჩილიური სელიტრა» (ნატრიუმის სელიტრა (ნატრიუმის ნიტრატი) სხვა ნაერთების მინარევებით), ნორვეგიული, ინდური სელიტრა.

აზოტის ციკლი

აზოტის ბრუნვა ბუნებაში

ატმოსფერული აზოტის ფიქსაცია ბუნებაში მიმდინარეობს ორი ძირითადი მიმართულებით — აბიოგენური და ბიოგენური. პირველი მიმართულება ძირითადად მოიცავს აზოტის რეაქციას ჟანგბადთან. რადგანაც აზოტი ქიმიურად საკმაოდ ინერტულია, მისი დაჟანგვისათვის საჭიროა ენერგიის დიდი რაოდენობა (მაღალი ტემპერატურა). ასეთი პირობები იქმნება ჭექა-ქუხილის დროს ელვის განმუხტვისას, როდესაც ტემპერატურა აღწევს 25000 °C. ამ დროს ხდება სხვადასხვა აზოტის ოქსიდების წარმოქმნა.

მაგრამ მოლეკულური აზოტის ძირითადი ნაწილი (მიახლოებით 1,4×10⁸ ტ/წ.) ფიქსირდება ბიოტიკური გზით. დიდი დროის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ მოლეკულური აზოტის დაკავშირება შეუძლიათ მხოლოდ მიკროორგანიზმების სახეობების მცირე რაოდენობას (მაგრამ მიწის ზედაპირზე ფართოდ გავრცელებულებს): ბაქტერიები Azotobacter და Clostridium, ლობიოსებრთა მცენარეების ბოლქვების ბაქტერიები Rhizobium, ციანობაქტერიები Anabaena, Nostoc და სხვა. ახლა ცნობილია, რომ ასეთი თვისებები ახასიათებთ ბევრ სხვა ორგანიზმებს წყალში და ნიადაგში, მაგალითად, აქტინომიცეტები მურყანის ბოლქვებში და სხვა ხეებშიც (სულ 160 სახეობა). ყველა ისინი მოლეკულურ აზოტს გარდაქმნიან ამონიუმის ნაერთებად (NH₄⁺). ეს პროცესი საჭიროებს ენერგიის საკმაო რაოდენობას (1 გ. ატმოსფერული აზოტის ფიქსაციისათვის ლობიოს ბოლქვის ბაქტერიები ხარჯავენ მიახლოებით 167,5 კჯ, ანუ ჟანგავენ მიახლოებით 10 გ. გლუკოზას). ასე რომ აშკარაა, ურთიერთ სარგებლიანობა სიმბიოზი მცენარისა და აზოტფიქსირებად ბაქტერიას შორის — პირველი აძლევს მეორეს «საცხოვრებელ ადგილს» და ამარაგებენ ფოტოსინთეზის შედეგად მიღებული «საწვავით» — გლუკოზით, მეორე კი უზრუნველყოფს მცენარისათვის საჭირო ათვისებადი ფორმის აზოტით.

აზოტი ამიაკის ფორმით და ამონიუმის ნაერთები, რომლებიც მიიღება ბიოგენური აზოტფიქსაციის პროცესში, მალე იჟანგებიან ნიტრატებამდე და ნიტრიტებამდე (ამ პროცესს ნიტროფიკაციას უწოდებენ). ისინი, მცენარის ნაჭრებისაგან თავისუფალნი (და შემდეგ საკვები ჯაჭვის მიხედვით ჯერ ბალახის მძოველ და შემდეგ მტაცებელ ცხოველებში გადადიან), დიდი ხნით რჩებიან ნიადაგში. ნიტრატებისა და ნიტრიტების უმრავლესობა კარგად ხსნადია, ამიტომაც წყლით ირეცხებიან და საბოლოოდ ხვდებიაბ მსოფლიო ოკეანეში (ეს ნაკადი შეფასებულია 2,5—8×10⁷ ტ/წ.).

აზოტი, რომელიც მცენარისა და ცხოველის შემადგენლობაშია, მათი სიკვდილის შემდეგ ამონიფიკაციას განიცდიან (აზოტის შემცველი რთული შენაერთების დაშლით ამიაკისა და ამონიუმის იონების გამოყოფით) და დენიტრიფიკაციას ანუ ატომური აზოტის და ასევე მისი ოქსიდების გამოყოფას განიცდიან. ეს პროცესები მთლიანად მიკროორგანიზმების დახმარებით ხდება, აერობულ და ანაერობულ პირობებში.

ადამიანის ჩაურევლობის დროს აზოტის დაკავშირების და ნიტრიფიკაციის პროცესები პრაქტიკულად მთლიანად გაწონასწორებულია დენიტრიფიკაციის საპირისპირო რეაქციებით. აზოტის ნაწილი ხვდება ატმოსფეროში მანტიიდან ვულკანების ამოფრქვევის დროს, ნაწილი კი მკვიდრად ფიქსირდება ნიადაგებში და მინერალებში, ამას გარდა ყოველთვის ხდება აზოტის გაჟონვა ატმოსფეროს ზედა ფენებიდან პლანეტათშორისო სივრცეში.

აზოტის ტოქსიკოლოგია და მისი ნაერთები

თვითონ ატმოსფერული აზოტი საკმაოდ ინერტულია, რომ მოახდინოს ზეგავლენა ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმზე. მიუხედავად ამისა, მაღალი წნევის დროს ის იწვევს ნარკოზს, სიმთვრალეს ან გაგუდვას (ჟანგბადის უკმარისობის დროს); წნევის სწრაფი დაწევის დროს აზოტი იწვევს კესონურ დაავადებას.

აზოტის ბევრი ნაერთი ძალიან აქტიურები არიან და ხშირად ტოქსიკურნიც არიან.

მიღება

ლაბორატორიებში ის შეიძლება მივიღოთ ამონიუმის ნიტრატის დაშლის რეაქციით:

NH₄NO₂ → N₂↑ + 2H₂O

რეაქცია ეგზოთერმულია, მიმდინარეობს 80 კკალ (335 კჯ) ენერგიის გამოყოფით, ამიტომაც საჭიროებს ჭურჭელის გაცივებას რეაქციის დროს (ხოლო რეაქციის დასაწყისში საჭიროებს ამონიუმის ნიტრატის გახურებას).

პრაქტიკულად ამ რეაქციას ასრულებენ, გახურებულ ამონიუმის სულფატის გაჯერებულ ხსნარში წვეთებით უმატებენ ნატრიუმის ნიტრატის გაჯერებულ ხსნარს, ამასთან მიმოცვლის რეაქციის შედეგად მიღებული ამონიუმის ნიტრიტი მყისიერად იშლება.

ამ დროს გამოყოფილი აირი დაბინძურებულია ამიაკით, აზოტის ოქსიდით (I) და ჟანგბადით, რისგანაც მას წმინდავენ, თანმიმდევრობით მას უშვებენ ჯერ გოგირდმჟავას ხსნარში, შემდეგ რკინის სულფატში (II) და გახურებული სპილენძის თავზე. შემდეგ აზოტს აშრობენ.

კიდევ ერთი ლაბორატორიული მეთოდი აზოტის მიღებისა — კალიუმის დიქრომატისა და ამონიუმის სულფატის ნარევის გახურებით (შეფარდებით 2:1 მასის მიხედვით). რეაქცია მიმდინარეობს შემდეგი ფორმულით:

K₂Cr₂O₇ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂Cr₂O₇ + K₂SO₄

(NH₄)₂Cr₂O₇ →(t) Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O

ყველაზე სუფთა აზოტი შეიძლება მივიღოთ ლითონების აზიდების დაშლით:

2NaN₃ →(t) 2Na + 3N₂↑

ეგრეთ წოდებული «ჰაეროვანი», ან «ატმოსფერული» აზოტი, ანუ აზოტისა და კეთილშობილური აირების ნარევს, იღებენ ჰაერის რეაქციით გახურებულ კოქსთან:

O₂+ 4N₂ + 2C → 2CO + 4N₂

ამ დრო მიიღება ეგრეთ წოდებული «გენერატორული», ან «ჰაეროვანი», აირი — ნედლეული ქიმიური სინთეზისათვის და საწვავისათვის. საჭიროებისას აქედან შეიძლება აზოტის გამოყოფა, ნახშირბადის მონოქსიდის შთანთვით.

მრეწველობაში მოლეკულურ აზოტს მიიღებენ თხევადი ჰაერის ფრაქციული გამოხდით. ამ მეთოთ შეიძლება «ატმოსფერული აზოტის» მიღება. ასევე ფართოდ გამოიყენება აზოტური დანადგარები, სადაც გამოიყენება ადსორბციული და მემბრანული აირის გაგამოყოფა.

ერთ-ერთი ლაბორატორიული მეთოდი — სპილენძის ოქსიდზე (II) ამიაკის გატარება ~700°С ტემპერატურაზე:

2NH₃ + 3CuO → N₂↑ + 3H₂O + 3Cu

ამიაკს იღებენ მისი გაჯერებული ხსნარის გახურებისას. CuO -ის რაოდენობა 2-ჯერ მეტია ვიდრე გათვლებით. გამოყენების წინ აზოტს წმენდენ ჟანგბადისა და ამიაკის მინარევებისაგან სპილენძზე და მის ოქსიდზე (II) გატარებით (ასევე ~700 °C), შემდეგ აშრობენ კონცენტრირებული გოგირდმჟავათი და მშრალი ტუტეთი. პროცესი საკმაოდ ნელა მიმდინარეობს, მაგრამ ის ღირს რადგან აზოტი აირი მიიღება საკმაოდ სუფთა.

თვისებები

ფიზიკური თვისებები

აზოტის ოპტიკური ხაზოვანი ემისიური სპექტრი

ნორმალურ პირობებში აზოტი არის უფერო აირი, არ გააჩნია სუნი, წყალში მცირედ იხსნება (2,3 მლ/100გ 0 °C -ზე, 0,8 მლ/100 გ 80 °C-ზე), სიმკვრივე 1,2506 კგ/მ³ (ნ.პ. დროს).

თხევად მდგომარეობაში (დუღილის ტემპ. -195,8 °C) – უფერო, მოძრავი, როგორც წყალი - სითხე. თხევადი აზოტის სიმკვრივეა 808 კგ/მ³. ჰაერთან კონტაქტის დროს შთანთქავს იქიდან ჟანგბადს.

-209,86 °C დროს აზოტი გადადის მყარ მდგომარეობაში თოვლისმაგვარ მასაში ან თეთრ კრისტალებში. ჰაერთან კონტაქტის დროს შთანთქავს მისგან ჟანგბადს და ამ დროს დნება, აზოტში ჟანგბადის ხსნარის წარმოქმნით.

თხევადი აზოტი

ცნობილია მყარი აზოტის სამი კრისტალური მოდიფიკაცია. ინტერვალით 36,61 – 63,29 К არსებობს ფაზა β-N₂ ჰექსაგონალური მჭიდრო შეფუთვით, სივრცობრივი ჯგუფი P6₃/mmc, ბადის პარამეტრებია a=3,93 Å და c=6,50 Å. 36,61 К ტემპერატურაზე ქვემოთ მდგრადი ფაზა α-N₂ კუბური ბადით, რომელსაც აქვს სივრცობრივი ჯგუფი Pa3 ან P2₁3 და პერიოდი a=5,660 Å. 3500 ატმოსფერო წნევის ქვეშ და ტემპერატურა 83 K-ზე დაბალი წარმოიქმნება ჰექსაგონალური ფაზა γ-N₂.

ქიმიური თვისებები, მოლეკულის აღნაგობა

აზოტი თავისუფალ მდგომარეობაში არსებობს ორ ატომიანი მოლეკულის N₂ ფორმით, რომლის ელექტრონული კონფიგურაცია აისახება ფორმულით σ_s²σ_s^*2π_{x, y}⁴σ_z², რაც შეესაბამება აზოტის მოლეკულებს შორის სამმაგ კავშირს N≡N (კავშირის სიგრძე d_N≡N = 0,1095 ნმ). ამის შედეგად აზოტის მოლეკულა საკმაოდ მტკიცეა, დისოციაციის რეაქციისთვის N₂ ↔ 2N წარმოქმნის კუთრი ენტალპია ΔH°₂₉₈=945 კჯ, რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა К₂₉₈=10⁻¹²⁰, ანუ აზოტის მოლეკულის დისოციაცია ნორმალუს პირობებში პრაქტიკულად არ მიმდინარეობს (წონასწორობა პრაქტიკულად გადახრილია მარცხნივ). აზოტის მოლეკულა არაპოლარულია და სუსტად პოლარიზდება, მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ძალა ძალიან სუსტია, ამიტომაც ჩვეულებრივ პირობებში აზოტი აიროვან მდგომარეობაშია.

3000 °C დროსაც კი თერმული დისოციაციის ხარისხი N₂ შეადგენს სულ რაღაც 0,1 %, და მხოლოდ 5000 °C დროს აღწევს რამდენიმე პროცენტს (ნორმალური წნევის დროს). ატმოსფეროს მაღალ ფენებში მიმდინარეობს მოლეკულების ფოტოქიმიური დისოციაცია N₂. ლაბორატორულ პირობებში შესაძლებელია ატომალური აზოტი, თუკი აიროვან N₂ გავატარებთ ძლიერი უარყოფითი წნევით, მაღალ სიხშირიან ელექტრონულ განმუხტვაში. ატომარული აზოტი უფრო აქტიურია ვიდრე მოლეკულური: კერძოდ, ჩვეულებრივი ტემპერატურისას ის რეაგირებს გოგირდთან, ფოსფორთან, დარიშხანთან და ლითონების რიგთან, მაგალითად, ვერცხლისწყალთან.

აზოტის მოლეკულის მაღალი სიმტკიცის გამო ბევრი მისი შენაერთები ენდოთერმულია, მათი წარმოქმნის ენტალპია უარყოფითია, ხოლო აზოტის ნაერთები თერმულად ნაკლებად სტაბილურები არიან და გახურებისას საკმაოდ ადვილად იშლებიან. ამიტომაც აზოტი დედამიწაზე უმეტესწილად თავისუფალ მდგომარეობაშია.

თავისი ინერტულობის გამო აზოტი ჩვეულებრივ პირობებში რეაგირებს მხოლოდ ლითიუმთან:

6Li + N₂ → 2Li₃N,

გახურებისას ის რეაგირებს რამდენიმე ლითონთან და არალითონთან ნიტრიდების წარმოქმნით:

3Mg + N₂ → Mg₃N₂,

2B + N₂ →2BN,

ყველაზე პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს წყალბადის ნიტრიდს (ამიაკი):

ატმოსფერული აზოტის სამრეწველო დაკავშირება

აზოტის ნაერთები ფართოდ გამოიყენება ქიმიაში, შეუძლებელია ჩამოითვალოს ყველა ის დარგი და მიმართულება სადაც გამოიყენება აზოტის შემცველი ნივთიერებები: ეს არის სასუქების წარმოება, ასფეთქებელი ნივთიერებები, საღებავები, წამლები და სხვა. მიუხედავად იმისა რომ აზოტის შემცველობა ჰაერში საკმაოდ დიდია და ხელმისაწვდომია, ზემოთ აღწერილი მოლეკულის N₂ სიმტკიცის გამო დიდი ხნის განმავლობაში გადაუწყვეტელი იყო ეს ამოცანა - აზოტის ნაერთების მიღება ჰაერიდან; აზოტის ნაერთების უდიდეს ნაწილს იღებდნენ მისი მინერალებიდან, როგორებიცაა ჩილიური სელიტრა (ნიტრატი). მაგრამ მათი მარაგის შემცირებისა და მოთხოვნის ზრდამ გამოიწვია ამ ამოცანაზე მუშაბის ფორსირება.

ყველაზე გავრცელებულია ატმოსფერული აზოტის დაკავშირების ამიაკური ხერხი. ამიაკის სინთეზის შექცევადი რეაქცია:

3H₂ + N₂ ↔ 2NH₃

ეგზოთერმულია (თერმული ეფექტი 92 კჯ) და მიმდინარეობს მოცულობის შემცირებით, ამიტომაც წონასწორობის გადახრისათვის მარჯვნივ ლე შატალიე - ბრაუნის პრინციპის შესაბამისად საჭიროა ნარევის გაცივება და მაღალი წნევა. მაგრამ კინეტიკური თვალსაზრისით ტემპერატურის დაწევა არახელსაყრელია, რადგან ამ დროს უკვე 700 °C დროს ძლიერ მცირდება რეაქციის სიჩქარე, და შეუძლებელია მისი პრაქტიკული გამოყენება.

ასეთ შემთხვევებში გამოიყენება კატალიზი, რადგანაც შესაბამისი კატალიზატორი აჩქარებს რეაქციას წონასწორობის გადახრის გარეშე. შესაბამისი კატალიზატორის ძებნის პროცესში გამოცდილი იქნა მიახლოებით ოცი ათასი სხვადასხვა შენაერთი. თავისი საერთო თვისებების (კატალიტიკური აქტიურობა, მოწამლისადმი მდგრადობა, ღირებულება) ყველაზე დიდი გამოყენება ჰპოვა კატალიზატორებმა - ლითონური რკინის საფუძველზე, რკინასთან ერთად ალუმინისა და კალიუმის ოქსიდების ნარევებმა. პროცესი მიმდინარეობს 400—600°С ტემპერატურის და 10—1000 ატმოსფერო წნევის პირობებში.

საჭიროა აღინიშნოს, რომ 2000 ატმოსფეროზე მაღალი წნევის დროს წყალბადისა და აზოტის ნარევიდან ამიაკის სინთეზი კატალიზატორის გარეშეც მიმდინარეობს მაღალი სიჩქარით. მაგალითად, 850 °C და 4500 ატმ. დროს პროდუქტის გამოსავალია 97 %.

არსებობს კიდევ ერთი, ნაკლებად გავრცელებული ხერხი — ციანამიდნური მეთოდი, აზოტის და კალციუმის კარბიდის რეაქციის საფუძველზე, რომელიც 1000 °C პირობებში მიმდინარეობს. რეაქციის ფორმულაა:

CaC₂ + N₂ → CaCN₂ + C.

რეაქცია ეგზოთერმულია, მისი თერმული ეფეკტია 293 კჯ.

ყოველწლიურად ატმოსფეროდან საწარმოო გზით იღებენ და მოიხმარენ მიახლოებით 1×10⁶ ტ. აზოტს.

აზოტის შენაერთები

აზოტის დაჟანგვის ხარისხი შენაერთებში არის −3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5.

• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით −3 წარმოდგენილია ნიტრიდებით, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ამიაკი;
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით −2 ნაკლებად ახასიათებს, წარმოდგენილია პერნიტრიდებით, რომელთაგან მნიშვნელოვანია წყალბადის პერნიტრიდი N₂H₄ ან ჰიდრაზინი (არსებობს ასევე ძალიან არამდგრადი წყალბადის პერნიტრიდი N₂H₂, დიიმიდი);
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით −1 NH₂OH (ჰიდროქსილამინი) — არამდგრადი ფუძე, გამოიყენება ჰიდროქსილამონის მარილებთან ერთად ორგანულ სინთეზში;
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით +1 აზოტის ოქსიდი (I) N₂O (მამხიარულებელი აირი);
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით +2 აზოტის ოქსიდი (II) NO (აზოტის მონოქსიდი);
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით +3 აზოტის ოქსიდი (III) N₂O₃, აზოტური მჟავა, ანიონის წარმოებულები NO₂⁻, აზოტის ტრიფტორიდი (NF₃);
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით +4 აზოტის ოქსიდი (IV) NO₂ (აზოტის დიოქსიდი, ყავისფერი აირი);
• აზოტის შენაერთები დაჟანგვის ხარისხით +5 აზოტის ოქსიდი (V) N₂O₅, აზოტმჟავა და მისი მარილები — ნიტრატები და სხვა.

გამოყენება

თხევადი აზოტი გამოიყენება კრიოთერაპიისთვის.

აიროვანი აზოტის გამოყენება მრეწველობაში განპირობებულია მისი ინერტობით. აიროვანი აზოტი ხანძარ-საწინააღმდეგო და არააფეთგებად საშიში თვისებებით ხასიათდება, ხელს უშლის ჟანგვასა და ლპობას. ნავთობქიმიაში გამოიყენება რეზერვუარებისა და მილების ჩასაბერად, მილსადენების სამუშაოების შესამოწმებლად მაღალი წნევის ქვეშ. ქვანახშირის მოპოვებისას აზოტი გამოიყენება ფეთქებადსაწინააღმდეგო გარემოს შესაქმნელად, ქანების პლასტების გასაწევად. ელექტრონიკის წარმოებაში გამოიყენება განყოფილებების ჩასაბერად, დამჟანგავი ჟანგბადის დაუშვებლობისას. თუ კი პროცესის დროს, რომელიც მიმდინარეობს ჰაერის გამოყენებით, ჟანგვა და ლპობა, გახრწნა არის ნეგატიური ფაქტორი — აზოტს შეუძლია წარმატებით შეცვალოს ჰაერი.

აზოტის გამოყენების მნიშვნელოვან მიმართულებას წარმოადგენს მისი შემდგომი სინთეზი სხვადასხვაგვარი შენაერთების მისაღებად, როგორებიცაა ამიაკი, აზოტიანი სასუქები, ასაფეთქებელი ნივთიერებები, საღებავები და სხვა.

აზოტის დიდი რაოდენობა გამოიყენება კოქსიის წარმოებაში («კოქსის მშრალი ქრობა») კოქსის ბატარეიდან კოქსის გადმოტვირთვისას, ასევე საწვავის «გადატუმბვისას» ტანკებიდან ტუმბებში და ძრავებში რაკეტებში.

კვების მრეწველობაში აზოტი დარეგისტრირებულია როგორც საკვები დანამატი E941, როგორც აიროვანი გარემო შეფითვისათვის და შენახვისათვის, მაცივარი საშუალება, თხევადი აზოტი გამოიყენება ზეთის და არაგაზირებული სასმელების ჩამოსხმისას, ზედმეტი წნევისა და ინერტული გარემოს შესაქმნელად რბილ ტარაში [1] დაარქივებული 2010-12-17 საიტზე Wayback Machine. .

თხევადი აზოტის დემონსტრირება ხდება როგორც ნივთიერების რომლითაც შეიძლება დიდი სხეულებია მყისიერი გაყინვა ეს ფართოდ გავრცელებული არასწორი წარმოდგენაა. ყვავილის გასაყინათაც საკმაოდ დიდი დროა საჭირო [2]. ეს დაკავშირებულია აზოტის მატად დაბალი თბიტევადობაზე.

1 ლიტრი თხევადი აზოტი, აორთქლებისა და გახურებისას 20 °C-მდე, წარმოქმნის 700 ლიტრ აირს. ამიტომაც თხევად აზოტს ინახავენ სპეციალურ დიურერის ჭურჭელში ღია ტიპის ვაკუუმური იზოლაციით ან კრიოგენურ ჭურჭლებში წნევის ქვეშ. ამ ფაქტზეა დაფუძნებული ხანძრის ქრობაც თხევადი აზოტით. აორთქლებისას, აზოტი აძევებს ჟანგბადს, რომელიც საჭიროა წვისთვის, და ხანძარიც ქრება. რადგანაც აზოტი მხოლოდ ორთქლდება წყლისაგან განსხვავებით ქრობის დროს ის უფრო ეფექტურია.

ცოცხალი არსებების გაყინვა თხევადი აზოტით შემდეგი მათი დნობით პრობლემატურია. პრობლემა ისაა რომ შეუძლებელია მათი ჩქარი გაყინვა და გალღვობა.

ბალონების მარკირება

აზოტიანი ბალონები შეღებილია შავ ფერად, უნდა ჰქონდეთ ყვითელი ფერის წარწერა და ყავისფერი ზოლი.

იხილეთ აგრეთვე

• აზოტის ოქსიდები;
• ამიაკი;
• აზოტოვანი მჟავა;
• ჰიდრაზინი;
• ამონიუმის ჰიდროქსიდი;
• სელიტრა;
• ნიტრატები.
• აზოტური წესები
• ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემა

ლიტერატურა

• ნეკრასოვი ბ. ვ., საერთო ქიმიის საფუძვლები, ტ. 1, მ.: «ქიმია», 1973;
• ქიმია: საძ. გამ./ვ. შრეტერი, კ.-ხ. ლაუტენშლეგერი, ხ. ბიბრაკი და სხვა: თარგ. გერმ. 2-ე გამოც., სტერეოტიპ. — მ.: ქიმია, 2000 ISBN 5-7245-0360-3 (რუს.), ISBN 3-343-00208-9 (გერმ.);
• ახმეტოვი ნ.ს., საერთო და არაორგანული ქიმია. 5-ე გამ., გასწ. — მ.: უმაღლესი სკოლა, 2003 ISBN 5-06-003363-5;
• გუსაკოვა ნ.ვ., გარემოს ქიმია. სერია «უმაღლესი განათლება». დონის როსტოვი: ფენიქსი, 2004 ISBN 5-222-05386-5;
• ისიდოროვი ვ. ა., ეკოლოგიური ქიმია. სპბ:ხიმიზდატი, 2001 ISBN 5-7245-1068-5;
• ტრიფონოვი დ. ნ., ტრიფონოვი ვ. დ., როგორ იქნა აღმოჩენილი ქიმიური ელემენტები — მ.: პროსვიშენიე, 1980
• ქიმიკოსის ცნობარი, 2-ე გამ., ტ. 1, მ.: «ქიმია», 1966;

რესურსები ინტერნეტში

• აზოტი Webelements-ზე
• აზოტი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში

სქოლიო

	პორტალი „ქიმია“
	აზოტი ვიქსიკონში
	აზოტი ვიკისაწყობში