1.2. Поширення Нітрогену у природі, одержання та властивості азоту

Природних сполук Нітрогену у земній корі практично немає (масова частка Нітрогену у земній корі становить лише 0,04%). Але Нітроген входить до складу білків та амінокислот, тому є необхідним для формування рослин, розвитку тваринних та людського організмів. Основна маса Нітрогену знаходиться у вільному стані в атмосфері у вигляді простої речовини – азоту (об’ємна частка азоту у повітрі становить 78,03%). Над 1 м² поверхні Землі знаходиться близько 5 т N₂, але цей азот є практично непридатним для споживання тому, що у рослини і тварини він надходить тільки у хімічно зв’язаному стані. Винятком є рослини родини бобових, на коренях яких поселяються бактерії, що переробляють азот на нітрогенвмісні сполуки.

В природних процесах Нітроген зі зв’язаного стану здебільшого перетворюється в молекулярний азот. Лише два природних процеси зумовлюють поповнення зв’язаного Нітрогену – утворення NO в плазмі грозових розрядів та діяльність деяких видів мікроорганізмів, що населяють грунти і здатні зв’язувати атмосферний азот. Тому в умовах інтенсивного розвитку сільського господарства існує проблема зв’язаного азоту. Її вирішують шляхом виробництва синтетичного аміаку, з якого добувають інші сполуки Нітрогену. Зокрема у грунт вносять азотні добрива для поповнення запасу Нітрогену, оскільки щороку з полів із урожаєм виноситься величезна його кількість.

У промисловості азот добувають ректифікацією зрідженого повітря. У лабораторних умовах використовують азот промислового виробництва (транспортують у стальних балонах, а рідкий азот - у посудинах Дьюара).

Невеликі кількості азоту в лабораторних умовах добувають термічним розкладанням деяких сполук Нітрогену, наприклад:

-3 +3 0

NH4NO2 t N2 + 2 H2O;

 

-3 +6 0 +3

(NH4)2Cr2O7 t→ N2 + Cr2O3 + 4 H2O;

 

Азот високого ступеня чистоти добувають термічним розкладом натрію азиду:

+1 (-1,0,0) 0 0

2 NaN3 t→ 3 N2 + 2 Na.

 

За звичайних умов азот – безбарвний газ без кольору і запаху з температурою топлення -210 ^оС і температурою кипіння - 196 ^оС. Він погано розчиняється у воді, не підтримує дихання живих організмів, але є неотруйним.

Азот є хімічно інертною речовиною. Це пояснюється тим, що у молекулі N₂ атоми сполучені потрійним зв’язком (один з них є -звязком, а два інші - -зв’язками). Тому молекула N₂ є дуже міцною, енергія дисоціації молекули азоту дорівнює 945,3 кДж/моль. Навіть за температури 3000^оС ступінь дисоціації молекулярного азоту становить лише 0,1%.

В окисно-відновних реакціях азот виявляє відновні властивості лише у разі взаємодії з киснем і фтором, елементи яких мають вищу електронегативність, ніж Нітроген. При цьому реакція з киснем відбувається за температури вище 3000^оС (температура електричної дуги):

N₂ + O₂  2 NO.

У реакціях з іншими речовинами азот виступає як окисник. За кімнатної температури він реагує тільки з літієм з одержанням нітриду Li₃N. Під час нагрівання азот реагує з металами і неметалами з утворенням нітридів:

3 Ca + N₂ ^t  Ca₃N₂;

2 B + N₂ ^t  2 BN.