Азот

Тази статия е за химичния елемент. За областта в Република Македония вижте Азот (област).

---

7 Въглерод ← Азот → Кислород - ↑ N ↓ Фосфор Периодична система
Външен вид
безцветен газ
Общи данни
Име, символ, №	Азот, N, 7
Химическа серия	Неметал
Група, период, блок	15, 2, p
Свойства на атома
Атомна маса	14,0067 u
Атомен радиус (calc)	65 (56) pm
Ковалентен радиус	75 pm
Радиус на ван дер Ваалс	155 pm
Електронна конфигурация	1s22s22p3
e- на енергийно ниво	2, 5
Оксидационни с-ния (оксид)	+3,5,4,2,0,-3 (силна киселина)
Кристална структура	хексагонална
Физични свойства
Агрегатно състояние	Газ
Плътност	1,2506 kg/m³
Температура на топене	63,14 K (-210 °C)
Температура на кипене	77,35 K (-196 °C)
Моларен обем	13,54×10-3 m³/mol
Специф. топлина на топене	0,3604 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	2,7928 kJ/mol
Скорост на звука	334,5 m/s при 20 K
Други
Електроотрицателност	3,04 (скала на Полинг)
Специф. топлинен капацитет	1040 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	NA S/m
Топлопроводимост	0,02598 W/(m·K)
Йонизационен потенциал	1402,3 kJ/mol

Азотът (на латински: Nitrogenium) е химичен елемент. Означава се с буквата N и е открит през 1772 г. от Даниъл Ръдърфорд. Намира се в 5А група, във втори период. Той има пореден номер Z = 7. Названието 'азот' идва от гръцки и означава „безжизнен“.

Характеристика

В ядрото си азотът има седем протона. Седемте електрона в електронната му обвивка са разположени в два електронни слоя, съответно два и пет. Молекулите на азота са двуатомни и неполярни. Между тях действат много слаби сили на привличане. В молекулата на азота атомите са свързани с много здрава тройна ковалентна химична връзка. Свободните атоми азот имат голяма химична активност. Много от съединенията на азота са много активни и нерядко са токсични.

Азотът е бил получен през 18-и в от няколко учени, но откриването му се свързва с имената на К. Шееле и Хенри Кавендиш. Наименованието му произлиза от гръцката дума “азоос”, която означава безжизнен.

Азотът се среща във всички живи организми. Той е един от съставните елементи изграждащи аминокиселините, следователно влиза в състава също и на белтъците и на нуклеиновите киселини (ДНК и РНК). Около 0,03% от атомите на земната кора са на азота.

Азотът в природата

Изотопи

Природният азот се състои от два стабилни изотопа: ¹⁴N — 99,635 % и ¹⁵N — 0,365 %.

По изкуствен път са получени 14 радиоактивни изотопи на азота с масови числа от 10 до 13 и от 16 до 25. Всички те имат много кратко време на живот, като най-стабилният ¹³N има период на полуразпад 10 минути.

Спинът на ядрата на стабилните изотопи на азота е: ¹⁴N — 1; ¹⁵N — 1/2.

Разпространение

Извън пределите на Земята азот е открит в газовите мъглявини, слънчевата атмосфера, на Уран, Нептун, в междузвездното пространство и др. Азотът е четвъртият по разпространение елемент в Слънчевата система (след водорода, хелия и кислорода).

Азотът във вид на двуатомни молекули N₂ съставлява по-голямата част от атмосферата на Земята, като съдържанието му е 75,6 % (по маса) или 78,084 % (по обем), тоест около 3,87х10¹⁵ тона.

Съдържанието на азот в земната кора, по различни данни се оценява на от 0,7х10¹⁵ до 1,5х10¹⁵ т (при което в хумуса е от порядъка на 6х10¹⁵ т, а в мантията на Земята — 1,3х10¹⁶ т. Такова съотношение на масите навежда на предположението, че главен източник на азот е горната част на мантията, откъдето той постъпва в другите обвивки на Земята с изригването на вулканите.

Масата на разтворения в хидросферата азот се оценява на около 2х10¹³ т, като се отчита, че едновременно протичат процеси на разтваряне на атмосферния азот във водата и отделянето му в атмосферата. Към това количество се прибавят около 7х10¹¹ т азот, който се съдържа в хидросферата във вид на съединения.

Биологична роля

Азотът е елемент, необходим за съществуването на животните и растенията, той влиза в състава на белтъците (16—18 % по маса), аминокиселините, нуклеиновите киселини, хлорофила, хемоглобина и др. В живите клетки азотът е около 2% по броя на атомите, а по маса — около 2,5 % (четвърто място след водорода, въглерода и кислорода). В следствие на това значително количество свързан азот се съдържа в живите организми, мъртвата органична материя и дисперсното вещество в моретата и океаните. Това количество се оценява примерно 1,9х10sup>11 т. В резултат на процесите на гниене и разложение на азотсъдържаща органична материя, при благоприятни условия могат да се образуват природни залежи на полезни изкопаеми, съдържащи азот, например чилийска селитра (NaNO₃), обикновена (индийска) селитра (KNO₃), норвежка селитра и др.

Кръговрат на азота в природата

Фиксирането на атмосферния азот протича по две основни направления — абиогенно и биогенно. Първият път включва предимно реакции на азота с кислород. Тъй като азотът е доста инертен химически, за окислението е необходимо голямо количество енергия (високи температури). Тези условия се постигат при разрядите на мълнии, когато температурата достига 25 000 °C и повече. При това се образуват различни азотни оксиди. Съществува също така и вероятност, че абиогенната фиксация протича в резултат на фотокаталитични реакции на повърхността на полупроводници или диелектрици (пустинните пясъци).

Основната част на молекулярния азот обаче (около 1,4х10sup>11 т/годишно) се фиксира по биогенен път — азотиране. Дълго време се е считало, че молекулярният азот може да се свързва само от малко видове микроорганизми (макар и широко разпространени по повърхността на Земята): бактерии Azotobacter и Clostridium, бактерии на бобовите растения Rhizobium, цианобактерии Anabaena, Nostoc и др. Днес е известно, че тази способност притежават и много други организми, обитаващи водата и почвата, например актиномицетите в грудките на елшата и други дървета (общо 160 вида дървета). Всички те превръщат молекулярния азот в съединения на амоняка (NH₄⁺). Този процес изисква значителен приток на енергия (за фиксирането на 1 г атмосферен азот бактериите в грудките на бобовите изразходват от порядъка на 167,5 килоджаула, тоест трябва да окислят около 10 г глюкоза). По този начин е видна взаимната изгода от симбиозата на растенията и азотофиксиращите бактерии — първите предоставят на вторите «място за живеене» и ги снабдяват с „гориво“, получено в резултат на фотосинтезата — глюкоза, а вторите осигуряват необходимия на растенията азот във форма, подходяща за усвояване.

Азотът във вид на амоняк и неговите съединения, получаващи се в процесите на биогенното азотиране, се окислява бързо до нитрати и нитрити. Последните, когато не се свързват в растенията и по-нататък по хранителната верига в тревоядните и хищниците, се отделят в почвата, но не се задържат дълго в нея, тъй като са разтворими, измиват се от водата и в крайна сметка попадат в Световния океан (този поток се оценява на в 2,5—8х10⁷ т/годишно).

Азотът, който е включен в тъканите на растенията и животните, след тяхната гибел се разлага с отделяне на амоняк, амониеви йони и атомарен азот и неговите оксиди. Тези процеси протичат изцяло благодарение на дейността на микроорганизмите в аеробни и анаеробни условия.

При липсата на човешка дейност процесите на свързване на азота практически се уравновесяват с процесите на неговото отделяне. Част от азота постъпва в атмосферата от мантията при изригване на вулканите, част се фиксира здраво в почвата и глинестите минерали а от горните слоеве на атмосферата известна част от азота изтича в междупланетното пространство.

Получаване и употреба

Азотът се получава чрез постепенно изпаряване на втечнен въздух. Той се използва за получаване на амоняк, на азотна киселина, на азотни торове и на взривни вещества.

Любопитни факти

• Азотът образува нитриди и с някои неметали, например сярата. През 70-те години на миналия век (1975 г.) химици от Пенсилванския университет успели да получат високо молекулно съединение от нитрид, което притежава свойствата на метал. Той е ковък и слабо провежда електрически ток.
• Учени успели за повече от година да запазят в среда от течен азот при температура -197 C извадени зъби. При това зъбната тъкан се запазва. След това при размразяване зъбите могат да се имплантират (присадят) и да продължат да изпълняват функциите си.
• При температура -197 C в среда от течен азот химичният елемент берилий придобива 3,5 пъти по-голяма специфична електропроводимост от медта.

Вижте още

• Азотизация
• Кръговрат на азота

Външни препратки

• Азот
• Nitrogen: the essentials

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Азот“ в Уикипедия на руски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.