Нахождение в природе

Азот – это неметалл. По распространенности на Земле он занимает ~ 20 место среди химических элементов (массовая доля его составляет 0,04%, а мольная – 0,03%). Азот существует в природе в виде двух устойчивых нуклидов и , массовые доли которых соответственно равны 99,634% и 0,366%.

На Земле элемент азот встречается как в свободном, так и в связанном виде.

В свободном виде, образуя простое газообразное вещество N₂ (с тем же названием), азот входит в состав атмосферы, составляя в ней 78% по объему и ~ 75% по массе.

В связанном виде азот входит в состав соединений животных и растительных клеток (мочевины, белков, аминокислот, нуклеиновых кислот), а также солей азотной кислоты, которые образуют самостоятельные месторождения на суше и называются селитрами: NaNO₃ – чилийская селитра; KNO₃ – индийская селитра; Ca(NO₃)₂ – норвежская селитра.

Азот является жизненноважным элементом, основой белков и нуклеиновых кислот и определяет существование всего живого на Земле: растений, животных, человека.

Непосредственно из воздуха азот могут усваивать только некоторые виды бактерий. Все же другие организмы могут усваивать только связанный азот.

Во время грозы атмосферный азот при разряде молний взаимодействует с О₂, содержащимся в воздухе, образуя NO, который затем окисляется до NO₂. Азот(IV)-оксид, растворяясь в каплях дождя, превращается в HNO₃ и попадает в почву, воды морей и океанов.

Растения извлекают из почвы азот в виде ионов NO₃^– и NH₄⁺ и осуществляют синтез аминокислот и сложных белковых молекул.

Животные, птицы, рыбы, человек, поедая растения и их плоды, усваивают эти соединения азота и используют их уже для нужд своих организмов.

В процессе метаболизма азот выводится из организма человека и животных в виде мочевины (NH₂)₂CO, которая усваивается растениями.

При гниении остатков растений и животных под влиянием бактерий органические вещества, содержащие азот, превращаются в неорганические соединения азота, в том числе и в молекулярный азот N₂, который выделяется в атмосферу. Таким образом, цикл превращений азота замыкается.

Физические свойства азота

Элемент азот образует только одно простое вещество (с тем же названием), формула которого N₂. При нормальных условиях это бесцветный газ без вкуса и запаха, не ядовит, не поддерживает дыхания и горения.

Азот немного легче воздуха, имеет температуру кипения, равную – 198^оС (ниже, чем у кислорода), плохо растворим в Н₂О (~0,023 объема в одном объеме Н₂О при 0^оС или 0,0287 г в 1 кг Н₂О).

Атомы N в молекуле N₂ связаны между собой тремя ковалентными связями: одной σ- и двумя π-связями.

N ≡ N

Чтобы разорвать их, нужно затратить много энергии (~945 кДж/моль). Поэтому N₂ в обычных условиях чрезвычайно инертен (уступает в этом только благородным газам) и очень плохо вступает в реакции с другими веществами. Молекула N₂ устойчива и не распадается на атомы даже при очень высоких температурах. Так, например, при 3000^оС и нормальном давлении разрушается лишь 0,1% от общего числа имеющихся молекул азота.

Чтобы азот вступил в химическую реакцию, необходима активация его молекул нагреванием, облучением, электрическим разрядом, использованием катализаторов. Часто применяют одновременно несколько перечисленных способов активации.