Фото азота и кислорода

У этого термина существуют и другие значения, см. Азот (значения).

Азо́т (химический символ — N, от лат. ) — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы, VA), второго периода периодической системы Д. И. Менделеева, с атомным номером 7.

Как простое вещество (при н. у.) азот — двухатомный газ (химическая формула — N2) без цвета, вкуса и запаха.

Один из самых распространённых элементов на Земле. Основной компонент воздуха: 78 % объёма.

Химически весьма инертен, однако реагирует с комплексными соединениями переходных металлов. Применяется как инертная среда для множества технологических процессов; жидкий азот — хладагент.

Во французском языке название нитроген не прижилось, зато в английском, испанском, венгерском и норвежском используется производное от этого слова. В португальском языке в разговорной речи преимущественно используется как название нитрогениу (порт.-браз. , европ. порт. nitrogénio), в научных работах, особенно в Португалии и Макао, преобладает название .

Название «азот», помимо французского и русского, принято в итальянском, турецком и ряде славянских языков, а также во многих языках народов России и бывшего СССР.

Азот в природе

Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N — 99,635 % и 15N — 0,365 %.

Искусственно получены четырнадцать радиоактивных изотопов азота с массовыми числами от 10 до 13 и от 16 до 25. Все они являются очень короткоживущими изотопами. Самый стабильный из них 13N имеет период полураспада 10 мин.

Спин ядер стабильных изотопов азота: 14N — 1; 15N — 1/2.

Азот в форме двухатомных молекул N2 составляет большую часть атмосферы Земли, где его содержание составляет 75,6 % (по массе) или 78,084 % (по объёму), то есть около 3,87⋅1015 т.

Содержание азота в земной коре, по данным разных авторов, составляет (0,7—1,5)⋅1015 т (причём в гумусе — порядка 6⋅1010 т), а в мантии Земли — 1,3⋅1016 т. Такое соотношение масс заставляет предположить, что главным источником азота служит верхняя часть мантии, откуда он поступает в другие оболочки Земли с извержениями вулканов.

Масса растворённого в гидросфере азота, учитывая, что одновременно происходят процессы растворения азота атмосферы в воде и выделения его в атмосферу, составляет около 2⋅1013 т, кроме того, примерно 7⋅1011 т азота содержатся в гидросфере в виде соединений.

Азот является химическим элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков (16—18 % по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др. В составе живых клеток по числу атомов азота около 2 %, по массовой доле — около 2,5 % (четвёртое место после водорода, углерода и кислорода). В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, биогенных отложениях литосферы и дисперсном веществе морей и океанов. Это количество оценивается примерно в 1,9⋅1011 т. В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитра» (нитрат натрия с примесями других соединений), норвежская, индийская селитры.

Круговорот азота в природе

Фиксация атмосферного азота в природе происходит по двум основным направлениям: абиогенному и биогенному. Первый путь включает главным образом реакции азота с кислородом. Так как азот химически весьма инертен, для окисления требуются большие количества энергии (высокие температуры). Эти условия достигаются при разрядах молний, когда температура достигает 25 000 и более. При этом происходит образование различных оксидов азота. Существует также вероятность, что абиотическая фиксация происходит в результате фотокаталитических реакций на поверхности полупроводников или широкополосных диэлектриков (песок пустынь).

Однако основная часть молекулярного азота (около 1,4⋅108 т/год) фиксируется биотическим путём. Долгое время считалось, что связывать молекулярный азот могут только небольшое количество видов микроорганизмов (хотя и широко распространённых на поверхности Земли): бактерии Azotobacter и Clostridium, клубеньковые бактерии бобовых растений Rhizobium, цианобактерии Anabaena, Nostoc и др. Сейчас известно, что этой способностью обладают многие другие организмы в воде и почве, например, актиномицеты в клубеньках ольхи и других деревьев (всего 160 видов). Все они превращают молекулярный азот в соединения аммония (NH4+). Этот процесс требует значительных затрат энергии (для фиксации 1 г атмосферного азота бактерии в клубеньках бобовых расходуют порядка 167,5 кДж, то есть окисляют примерно 10 г глюкозы). Таким образом, видна взаимная польза от симбиоза растений и азотфиксирующих бактерий — первые предоставляют вторым «место для проживания» и снабжают полученным в результате фотосинтеза «топливом» — глюкозой, вторые обеспечивают необходимый растениям азот в усваиваемой ими форме.

Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и нитритов (этот процесс носит название нитрификации). Последние, не связанные тканями растений (и далее по пищевой цепи травоядными и хищниками), недолго остаются в почве. Большинство нитратов и нитритов хорошо растворимы, поэтому они вымываются водой и в результате попадают в мировой океан (этот поток оценивается в 2,5—8⋅107 т/год).

Азот, включённый в ткани растений и животных, после их гибели подвергается аммонификации (разложению содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака и ионов аммония) и денитрификации, то есть выделению атомарного азота, а также его оксидов. Эти процессы целиком происходят благодаря деятельности микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях.

В отсутствие деятельности человека процессы связывания азота и нитрификации практически полностью уравновешены противоположными реакциями денитрификации. Часть азота поступает в атмосферу из мантии с извержениями вулканов, часть прочно фиксируется в почвах и глинистых минералах, кроме того, постоянно идёт утечка азота из верхних слоёв атмосферы в межпланетное пространство.

Токсикология азота и его соединений

Сам по себе атмосферный азот слишком инертен, чтобы оказывать непосредственное влияние на организм человека и млекопитающих. Тем не менее, при повышенном давлении он вызывает наркоз, опьянение или удушье (при недостатке кислорода); при быстром снижении давления азот вызывает кессонную болезнь.

Разложение нитрита аммония

В лаборатории азот можно получать по реакции разложения нитрита аммония:

Реакция экзотермическая, идёт с выделением 80 ккал (335 кДж) тепла на 1 моль вступившего в неё нитрита, поэтому требуется охлаждение сосуда при её протекании (хотя для начала реакции требуется нагревание нитрита аммония).

Практически эту реакцию выполняют, добавляя по каплям насыщенный раствор нитрита натрия в нагретый насыщенный раствор сульфата аммония, при этом образующийся в результате обменной реакции нитрит аммония мгновенно разлагается.

Выделяющийся при этом газ загрязнён аммиаком, оксидом азота (I) и кислородом, от которых его очищают, последовательно пропуская через растворы серной кислоты, сульфата железа(II) и над раскалённой медью. Затем азот осушают.

Нагревание дихромата калия с сульфатом аммония

Ещё один лабораторный способ получения азота — нагревание смеси дихромата калия и сульфата аммония (в соотношении 2:1 по массе). Реакция описывается уравнениями:

Наиболее чистый азот можно получить разложением азидов металлов:

Реакция воздуха с раскалённым коксом

Так называемый «воздушный», или «атмосферный» азот, то есть смесь азота с благородными газами, получают при помощи реакции воздуха с раскалённым коксом, при этом образуется так называемый «генераторный», или «воздушный», газ — сырьё для химических синтезов и топливо. При необходимости из него можно выделить азот, поглотив монооксид углерода.

Молекулярный азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этим методом можно получить и «атмосферный азот». Также широко применяются азотные установки и станции, в которых используется метод адсорбционного и мембранного газоразделения.

Пропускание аммиака над оксидом меди (II)

Один из лабораторных способов — пропускание аммиака над оксидом меди(II) при температуре ~700 °C:

Аммиак берут из его насыщенного раствора при нагревании. Количество CuO в 2 раза больше расчётного. Непосредственно перед применением азот очищают от примеси кислорода и аммиака пропусканием над медью и её оксидом (II) (~700°C), затем сушат концентрированной серной кислотой и сухой щёлочью. Реакция протекает достаточно медленно, но обеспечвает получение азота высокой чистоты.

Оптический эмиссионный спектр азота

В жидком состоянии (темп. кипения −195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.

При −209,86 °C азот переходит в твёрдое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.

Известны три кристаллические модификации твёрдого азота. В интервале 36,61—63,29 К существует фаза β-N2 с гексагональной плотной упаковкой, пространственная группа P63/mmc, параметры решётки a=3,93 Å и c=6,50 Å. При температуре ниже 36,61 К устойчива фаза α-N2 с кубической решёткой, имеющая пространственную группу Pa3 или P213 и период a=5,660 Å. Под давлением более 3500 атмосфер и температуре ниже 83 K образуется гексагональная фаза γ-N2.

Фазовая диаграмма азота

Фазовая диаграмма азота показана на рисунке.

Химические свойства, строение молекулы

Даже при 3000 °C степень термической диссоциации N2 составляет всего 0,1 %, и лишь при температуре около 5000 °C достигает нескольких процентов (при нормальном давлении). В высоких слоях атмосферы происходит фотохимическая диссоциация молекул N2. В лабораторных условиях можно получить атомарный азот, пропуская газообразный N2 при сильном разрежении через поле высокочастотного электрического разряда. Атомарный азот намного активнее молекулярного: в частности, при обычной температуре он реагирует с серой, фосфором, мышьяком и с рядом металлов, например, со ртутью.

Вследствие большой прочности молекулы азота некоторые его соединения эндотермичны (многие галогениды, азиды, оксиды), то есть энтальпия их образования положительна, а соединения азота термически малоустойчивы и довольно легко разлагаются при нагревании. Именно поэтому азот на Земле находится по большей части в свободном состоянии.

Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием:

при нагревании он реагирует с некоторыми другими металлами и неметаллами, также образуя нитриды:

(Нитрид магния)
  (Нитрид бора)

Наибольшее практическое значение имеет нитрид водорода (аммиак) NH3, получаемый взаимодействием водорода с азотом (см. ниже).

Под действием электрического разряда реагирует с кислородом, образуя оксид азота(II) NO:

Описано несколько десятков комплексов с молекулярным азотом.

Промышленное связывание атмосферного азота

Соединения азота чрезвычайно широко используются в различных областях химии: производства индустрия удобрений, взрывчатых веществ, красителей, лекарств и многих других продуктов химической промышленности. Хотя колоссальным природным источником азота является атмосферный воздух, инертность азота долгое время служила причиной отсутствия эффективных методов превращения N2 в другие азотсодержащие соединения; большая часть соединений азота ранее производилась из его минералов, в частности, чилийской селитры. Прогресс в этой области стал возможен после создания технологии получения водорода путем переработки природного газа в синтез-газ. Именно реакция азота и водорода, приводящая к образованию аммиака, обеспечивает большую часть потребностей населения в азотсодержащих соединениях:

Синтез аммиака является экзотермической (тепловой эффект 92 кДж/моль) и обратимой реакцией, протекающей с уменьшением объёма, поэтому для смещения равновесия в сторону образования аммиака в соответствии с принципом Ле Шателье — Брауна необходимо охлаждение смеси и высокие давления. Однако с кинетической точки зрения снижение температуры невыгодно, так как при этом сильно снижается скорость реакции — уже при 700 °C скорость реакции слишком мала для её практического использования.

В таких случаях используется катализ, так как подходящий катализатор позволяет увеличить скорость реакции без смещения равновесия. Наибольшую эффективность по совокупности факторов (каталитическая активность, стойкость к отравлению, стоимость) проявил катализатор на основе металлического железа с добавками оксидов алюминия и калия. Процесс ведут при температуре 400—600 °C и давлениях 10—1000 атмосфер.

При давлениях выше 2000 атмосфер синтез аммиака из смеси водорода и азота идёт с высокой скоростью и без катализатора. Например, при 850 °C и 4500 атмосфер выход продукта составляет 97 %.

Другой метод промышленного связывания атмосферного азота — цианамидный метод — основан на реакции карбида кальция с азотом при 1000 °C:

Реакция экзотермична, её тепловой эффект соствляет 293 кДж/моль.

Ежегодно из атмосферы Земли промышленным путём отбирается примерно 1⋅106 т азота.

Степени окисления азота в соединениях −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

Промышленное применение газообразного азота обусловлено его инертными свойствами. Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, препятствует окислению, гниению. В нефтедобывающей промышленности газообразный азот применяется для обеспечения безопасного бурения, используется в процессе капитального и текущего ремонта скважин. Кроме того, газообразный азот высокого давления используют в газовых методах повышения нефтеотдачи пласта. В нефтехимии азот применяется для продувки резервуаров и трубопроводов, проверки работы трубопроводов под давлением, увеличения выработки месторождений. В горнодобывающей промышленности азот используется для создания в шахтах взрывобезопасной среды, для распирания пластов породы, тушения эндогенных пожаров. В производстве электроники и ряде других производств азот применяется для создания бескислородной инертной атмосферы.

Газообразным азотом заполняют камеры шин шасси летательных аппаратов. Кроме того, в последнее время заполнение шин азотом стало популярно и среди автолюбителей, хотя однозначных доказательств эффективности использования азота вместо воздуха для наполнения автомобильных шин нет.

В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как газовая среда для упаковки и хранения,

Слабокипящий жидкий азот в металлическом стакане

Жидкий азот применяется как хладагент и в качестве средства для криотерапии.

Большие количества азота используются в коксовом производстве («сухое тушение кокса») при выгрузке кокса из коксовых батарей, а также для «передавливания» топлива в ракетах из баков в насосы или двигатели.

При комнатной темпераутре жидкий азот активно испаряется. По этой причине его хранят в специальных сосудах Дьюара с вакуумной изоляцией открытого типа или криогенных ёмкостях под давлением.

Жидкий азот используется в качестве средства пожаротушения: при испарении азот вытесняет из очага возгорания кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается. Ввиду инертности азота и простоте его удаления, азотное пожаротушение, наряду с использованием фторированных углеводородов, является самым эффективным способом тушения пожаров с точки зрения сохранения ценностей (таких как элетроника, серверы для хранения данных), подверженных повреждениям при использовании других средств пожаротушения (вода, углекислота и др).

Жидкий азот нередко демонстрируется в кинофильмах в качестве вещества, способного мгновенно заморозить достаточно крупные объекты. При этом заморозка жидким азотом живых существ с возможностью последующей их разморозки — широко распространённое заблуждение. Проблема заключается в невозможности заморозить (и разморозить) существо достаточно быстро, чтобы неоднородность заморозки не сказалась на его жизненных функциях. Это связано в том числе с довольно низкой теплоёмкостью азота.

Станислав Лем в своем научно-фантастическом романе «Фиаско», описал способ экстренной заморозки астронавта жидким азотом.

Опасность для здоровья

В обычных условиях азот не токсичен, однако при повышенном атмосферном давлении способен вызывать азотное отравление. Большинство соединений азота представляют сильную опасность для здоровья. Азот относится ко 3-му классу опасности.

Во́здух — смесь газов, главным образом состоящая из азота и кислорода (в совокупности 98—99 % в зависимости от влажности, то есть концентрации водяного пара), а также аргона, углекислого газа, водорода, образующая земную атмосферу. Воздух составляет воздушную оболочку Земли и необходим для нормального существования аэробных живых организмов. Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха, используя метод сжижения, добывают инертные газы.

Состав земной атмосферы по объёму, за исключением водяного пара.

Состав воздуха может меняться в небольших пределах: в крупных городах содержание углекислого газа немного выше, чем в лесах; в высокогорье и на больших высотах концентрация кислорода немного ниже вследствие того, что молекулы кислорода тяжелее молекул азота и потому концентрация кислорода с высотой уменьшается быстрее.

Существенное влияние на концентрацию газов в воздухе оказывает водяной пар, концентрация которого зависит от температуры, влажности, времени года, климата. Так, при температуре 0 °C воздуха может содержать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов.

См. также Жидкий воздух

Воздух в философии

В философии Эмпедокла воздух (аэр) — это одна из четырёх стихий космоса, наряду с огнём, землёй и водой. В философии Аристотеля воздух относится к подлунным лёгким элементам.

Воздух в искусстве

Даже если вы очень далеки от химии, скорее всего, вы хотя бы раз в своей жизни могли услышать выражение «благородные газы». К ним относятся всем известные неон, криптон, аргон, ксенон, гелий и радон. Так почему же именно газы стали называться благородными? И в чем же именно заключается их благородство? Давайте попробуем разобраться вместе.

Благородных газов в природе всего 6: Неон, Криптон, Аргон, Ксенон, Гелий и Радон

Что такое инертные газы?

Благородные газы, известные в химии благодаря своему уникальному свойству не смешиваться с другими веществами, также часто называют инертными. Как можно судить из названия, “благородство” инертных газов не позволяет им взаимодействовать с более простыми субстанциями и даже друг с другом. Такая избирательность благородных газов вызвана их атомным строением, которое проявляется в замкнутой внешней электронной оболочке, не позволяющей радону, гелию, ксенону, аргону, криптону и неону обмениваться своими электронами с атомами других газов.

Самым распространенным инертным газом в природе считают аргон, который занимает почетное третье место по содержанию в атмосфере Земли после азота и кислорода. У аргона нет вкуса, запаха и цвета, однако именно этот газ считается одним из самых распространенных во Вселенной. Так, наличие этого газа наблюдается даже в некоторых планетарных туманностях и в составе некоторых звезд.

При нагревании в газоразрядной трубке аргон приобретает розовый оттенок

Самым редким благородным газом в природе считают ксенон, который несмотря на свою редкость, содержится в атмосфере Земли наряду с аргоном. Ксенон обладает наркотическими свойствами и часто применяется в медицине в качестве анестезирующего средства. Кроме того, согласно данным Всемирного антидопингового агентства, ингаляции этого редкого газа имеют допинговый эффект, влияющий на физическое состояние применяющих его спортсменов. Заполнение ксеноном легких человека приводит к временному понижению тембра голоса, что является эффектом, обратным применению гелия.

При нагревании ксенон светится фиолетовым цветом

Четверо остальных благородных газов — Радон, Гелий, Неон и Криптон — также обладают своими уникальными свойствами. Все они не имеют какого-либо специфического вкуса, запаха или цвета, однако присутствуют в атмосфере Земли в небольших количествах и важны для нашего дыхания. Так, гелий считается одним из самых распространенных элементов в космосе, а его наличие в атмосфере Солнца, в составе других звезд Млечного Пути и некоторых метеоритов подтверждено научными данными.

Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему каналу на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники.

Неон, светящийся при нагревании красноватым оттенком, получается из воздуха при его глубоком охлаждении. Из-за сравнительно небольшой концентрации этого инертного газа в атмосфере планеты, неон чаще всего получают в качестве побочного продукта при добыче аргона.

Радон — радиоактивный инертный газ, который может представлять опасность для человеческого здоровья. Газообразный радон способен светиться голубым или синим светом, постепенно облучая человека и даже приводя к онкологическим заболеваниям. Несмотря на это, в медицине часто применяются так называемые радоновые ванны, которые позволяют добиться положительного эффекта при лечении болезней центральной нервной системы.

Радоновое озеро в селе Лопухинка Ленинградской области

И наконец, последний благородный газ, который можно найти в природе — криптон. Это один из самых редких благородных газов во Вселенной. В отличии от остальных инертных газов, этот газ при определенных условиях может испускать резкий запах, схожий с запахом хлороформа. Воздействие криптона на человека и животных крайне мало изучено из-за невероятной редкости этого газа.

Где применяются благородные газы?

Самыми применяемыми человеком инертными газами считаются аргон, гелий и неон, которые используются повсеместно от физики до медицины. Так, гелий используется при сварке металлов и в качестве хладоносителя при проведении лабораторных экспериментов. Неон и аргон часто применяются при изготовлении ламп накаливания и в металлургии, при изготовлении алюминиевых сплавов.

Благодаря своим уникальным свойствам, благородные газы нашли свое применение в разных отраслях науки

Остальные благородные газы чаще всего используются в медицине. Как уже упоминалось выше, радон находит свое применение в медицине, а ксенон и криптон используются в качестве наполнителя осветительных ламп.

Газ – одно из состояний вещества. Он не обладает конкретным объемом, заполняя собой всю емкость, в которой находится. Зато обладает текучестью и плотностью. Какие самые легкие газы существуют? Чем они характеризуются?

Самые легкие газы

Название «газ» было придумано ещё в XVII веке из-за созвучия со словом «хаос». Частицы вещества и вправду, хаотичны. Они движутся в произвольном порядке, меняя траекторию каждый раз, когда сталкиваются друг с другом. Они стараются заполнить все доступное пространство.

Молекулы газа слабо связаны между собой, в отличие от молекул жидких и твердых веществ. Большинство его видов невозможно ощутить при помощи органов чувств. Но газы обладают другими характеристиками, например, температурой, давлением, плотностью.

Их плотность увеличивается по мере возрастания давления, а при увеличении температуры они расширяются. Самым легким газом является водородом, тяжелым – гексафторид урана. Газы всегда смешиваются. Если действуют силы тяготения, то смесь становится неоднородной. Легкие поднимаются вверх, тяжелые, наоборот опускаются вниз.

Самые легкие газы – это:

Первые три относятся к нулевой группе таблицы Менделеева, о них и поговорим ниже.

Водород

Какой газ является самым легким? Ответ очевиден – водород. Это первый элемент периодической таблицы, который в 14,4 раза легче воздуха. Он обозначаете буквой Н, от латинского названия Hydrogenium (рождающий воду). Водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной. Он входит в состав большинства звезд и межзвездной материи.

В нормальных условиях водород абсолютно безвреден и нетоксичен, не обладает запахом вкусом и цветом. В определенных условиях может значительно изменять свойства. Например, смешиваясь с кислородом, этот газ запросто взрывается.

Может растворяться в платине, железе, титане, никеле и в этаноле. От воздействия больших температур он переходит в металлическое состояние. Его молекула двухатомная и обладает большой скоростью, что обеспечивает отличную теплопроводность газа (в 7 раз выше, чем у воздуха).

На нашей планете водород находится в основном в соединениях. По своей важности и задействованности в химических процессах он является вторым после кислорода. Водород содержится в атмосфере, входит в состав воды и органических веществ в клетках живых организмов.

Кислород

Кислород обозначается буквой О (Oxygenium). Он также не обладает запахом, вкусом и цветом в нормальных условиях, и находится в газообразном состоянии. Его молекулу часто называют дикислород, так как она содержит два атома. Существует его аллотропная форма или же модификация – газ озон (О3), состоящий из трех молекул. Он имеет голубой цвет и отличается многими характеристиками.

Кислород и водород – самые распространенные и самые легкие газы на Земле. В коре нашей планеты больше кислорода, он составляет примерно 47 % её массы. В связанном состоянии в воде его содержится больше 80 %.

Газ является важнейшим элементом жизнедеятельности растений, животных, человека и многих микроорганизмов. В теле человека он способствует осуществлению окислительно-восстановительных реакций, попадая в наши легкие с воздухом.

Благодаря особым свойствам кислорода, его широко используют в медицинских целях. С его помощью устраняют гипоксию, патологии ЖКТ, приступы бронхиальной астмы. В пищевой промышленности его применяют в качестве упаковочного газа. В сельском хозяйстве кислород используют для обогащения воды, при разведении рыбы.

Как и два предыдущих газа, азот состоит из двух атомов, не обладает выраженными вкусовыми качествами, цветом и запахом. Символ для его обозначения – латинская буква N. Вместе с фосфором и мышьяком он относится к подгруппе пниктогенов. Газ очень инертный, за что и получил название azote, которое переводится с французского как «безжизненный». Латинское название Nitrogenium, то есть «рождающий селитру».

Азот содержится в нуклеиновых кислотах, хлорофилле, гемоглобине и белках, является основной составляющей воздуха. Его содержание в гумусе и земной коре многие ученые объясняют извержением вулканов, которые переносят его с мантии Земли. Во Вселенной газ существует на Нептуне и Уране, входит в состав солнечной атмосферы, межзвездного пространства и некоторых туманностей.

Человек использует азот в основном в жидком виде. Его применяют в криотерапии, в качестве среды для упаковки и хранения продуктов. Он считается наиболее эффективным для тушения пожаров, вытесняет кислород и лишает огонь «потпитки». Вместе с кремнием он образует керамику. Азот нередко используют для синтеза различных соединений, например, красителей, аммиака, взрывчатых веществ.

Заключение

Какой газ самый легкий? Теперь вы и сами знаете ответ. Самыми легкими считаются водород, азот и кислород, относящиеся к нулевой группе периодической системы. После них следуют метан (углерод+водород) и оксид углерода (углерод+кислород).

Если внимательно взглянуть на азот в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, то можно заметить, что он имеет переменную валентность. Это значит, что азот образует сразу несколько бинарных соединений с кислородом. Некоторые из них были открыты недавно, а некоторые — изучены вдоль и поперек. Существуют малостабильные и устойчивые оксиды азота. Химические свойства каждого из этих веществ совершенно разные, поэтому при их изучении нужно рассматривать как минимум пять оксидов азота. Вот о них и пойдет речь в сегодняшней статье.

Оксид азота (I)

Формула — N2O. Иногда его могут называть оксонитридом азота, оксидом диазота, закисью азота или веселящим газом.

В обычных условиях представлен бесцветным газом, имеющим сладковатый запах. Его могут растворять вода, этанол, эфир и серная кислота. Если газобразный оксид одновалентного азота нагреть до комнатной температуры под давлением 40 атмосфер, то он сгущается до бесцветной жидкости. Это несолеобразующий оксид, разлагающийся во время нагревания и показывающий себя в реакциях как восстановитель.

Этот оксид образуется, когда нагревают сухой нитрат аммония. Другой способ его получения — термическое разложение смеси «сульфаминовая + азотная кислота».

Используется в качестве средства для ингаляционного наркоза, пищевая промышленность знает этот оксид как добавку E942. С его помощью также улучшают технические характеристики двигателей внутреннего сгорания.

Оксид азота (II)

Формула — NO. Встречается под названиями монооксида азота, окиси азота и нитрозил-радикала

При нормальных условиях имеет вид бесцветного газа, который плохо растворяется в воде. Его трудно сжижить, однако в твердом и жидком состояниях это вещество имеет голубой цвет. Данный оксид может окисляться кислородом воздуха

Его довольно просто получить, для этого нужно нагреть до 1200-1300оС смесь азота и кислорода. В лабораторных условиях он образуется сразу при нескольким опытах:

Это одно из веществ, из которых получают азотную кислоту.

Оксид азота (III)

Формула — N2O3. Также его могут называть азотистым ангидридом и сесквиоксидом азота.

В нормальных условиях является жидкостью, которая имеет синий цвет, а в стандартных — бесцветным газом. Чистый оксид существует только в твердом агрегатном состоянии.

Образуется при взаимодействии 50%-ной азотной кислоты и твердого оксида трехвалентного мышьяка (его также можно заменить крахмалом).

С помощью этого вещества в лабораториях получают азотистую кислоту и ее соли.

Оксид азота (IV)

Формула — NO2. Также его могут называть диоксидом азота или бурым газом.

Последнее название соответствует одному из его свойств. Ведь этот оксид имеет вид или красно-бурого газа или желтоватой жидкости. Ему присуща высокая химическая активность.

Данный оксид получают при взаимодействии азотной кислоты и меди, а также во время термического разложения нитрата свинца.

С помощью него производят серную и азотную кислоты, окисляют жидкое ракетное топливо и смесевые взрывчатые вещества.

Оксид азота (V)

Формула — N2O5. Может встречаться под названиями пентаоксида диазота, нитрата нитроила или азотного ангидрида.

Имеет вид бецветных и очень летучих кристаллов. Они могут плавиться при температуре 32,3оС.

Этот оксид образуется при нескольких реакциях:

Из-за своей крайней неустойчивости в чистом виде нигде не используется.

В химии существует девять оксидов азота, приведенные выше являются только классическими соединениями этого элемента. Остальные четыре — это, как уже было сказано, нестабильные вещества. Однако их все объединяет одно свойство — высокая токсичность. Выбросы оксидов азота в атмосферу приводят к ухудшению состояния здоровья живущих поблизости от промышленных химических предприятий людей. Симптомы отравления каким-либо из этих веществ — токсический отек легких, нарушение работы центральной нервной системы и поражение крови, причина которого — связывание гемоглобина. Поэтому с оксидами азота необходимо осторожно обращаться и в большинстве случаев использовать средства защиты.