Швед химиги Карл Шееле менен шотландиялык ботаник Даниел Рутерфорд 1772-жылы азотту өз-өзүнчө ачышкан. Урматтуу Кавендиш менен Лавуазье да азотту болжол менен бир убакта өз алдынча алышкан. Азот биринчи жолу Лавуазье тарабынан элемент катары таанылып, аны «жансыз» дегенди билдирген «азо» деп атаган. Чаптал 1790-жылы азот элементин атаган. Аталышы гректин "нитр" (нитраттын курамында азот бар нитрат) сөзүнөн келип чыккан.
Азот өндүрүүчүлөр - Кытай азот өндүрүү фабрикасы жана камсыздоочулар (xinfatools.com)
Азот булактары
Азот - жер бетинде эң көп таралган 30 элемент. Азот атмосферанын көлөмүнүн 4/5 бөлүгүн же 78%дан ашыгын түзөрүн эске алсак, бизде дээрлик чексиз азот бар. Азот ошондой эле Чили селитрасы (натрий нитраты), селитра же нитра (калий нитраты), аммоний туздарын камтыган минералдар сыяктуу түрдүү минералдарда нитрат түрүндө болот. Азот көптөгөн татаал органикалык молекулаларда, анын ичинде бардык тирүү организмдерде бар белоктордо жана аминокислоталарда болот.
Физикалык касиеттери
Азот N2 бөлмө температурасында түссүз, даамсыз жана жытсыз газ жана көбүнчө уулуу эмес. Стандарттык шарттарда газдын тыгыздыгы 1,25 г/л. Азот жалпы атмосферанын 78,12%ин (көлөмдүк үлүшү) түзөт жана абанын негизги компоненти болуп саналат. Атмосферада 400 триллион тоннага жакын газ бар.
Стандарттык атмосфералык басымда, -195,8 ℃ чейин муздаганда, ал түссүз суюктукка айланат. -209,86℃ чейин муздаганда, суюк азот кар сыяктуу катуу затка айланат.
Азот күйбөйт жана тумчугуучу газ болуп эсептелет (б.а. таза азот менен дем алуу адамдын организмин кычкылтектен ажыратат). Азоттун сууда эригичтиги өтө төмөн. 283Кда бир көлөм суу болжол менен 0,02 көлөм N2 эрите алат.
Химиялык касиеттери
Азот абдан туруктуу химиялык касиетке ээ. Бөлмө температурасында башка заттар менен реакцияга өтүү кыйын, бирок ал жогорку температурада жана жогорку энергетикалык шарттарда кээ бир заттар менен химиялык өзгөрүүлөргө дуушар болот жана адам үчүн пайдалуу жаңы заттарды өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Азот молекулаларынын молекулярдык орбиталык формуласы KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2. Үч жуп электрон байланышка өбөлгө түзөт, башкача айтканда, эки π байланыш жана бир σ байланыш түзүлөт. Байланыш үчүн эч кандай салым жок, жана байланыш жана анти-байланыш энергиялары болжол менен ордун толтурулат жана алар жалгыз электрон жуптарына барабар. N2 молекуласында N≡N үчтүк байланыш бар болгондуктан, N2 молекуласы чоң туруктуулукка ээ жана аны атомдорго ажыратуу үчүн 941,69 кДж/моль энергия талап кылынат. N2 молекуласы белгилүү эки атомдуу молекулалардын эң туруктуусу жана азоттун салыштырмалуу молекулалык массасы 28. Мындан тышкары, азот күйүү оңой эмес жана күйүүнү колдобойт.
Сыноо ыкмасы
Күйүп жаткан Mg тилкесин азот толтурулган газ чогултуучу бөтөлкөгө салсаңыз, Mg тилкеси күйө берет. Калган күлдү (бир аз сары порошок Mg3N2) чыгарып, бир аз суу кошуп, нымдуу кызыл лакмус кагазын көк түскө айландырган газды (аммиак) чыгарыңыз. Реакция теңдемеси: 3Mg + N2 = тутануу = Mg3N2 (магний нитриди); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Азоттун байланыш мүнөздөмөлөрү жана валенттүү байланыш түзүлүшү
Кадимки шарттарда жалгыз N2 заты өтө туруктуу болгондуктан, адамдар азотту химиялык жактан активдүү эмес элемент деп жаңылышат. Чынында, тескерисинче, элементардык азот жогорку химиялык активдүүлүккө ээ. N (3,04) электр терс касиети F жана Одон кийин экинчи орунда турат, бул анын башка элементтер менен бекем байланыш түзө аларын көрсөтөт. Мындан тышкары, N2 молекуласынын туруктуулугу N атомунун активдүүлүгүн көрсөтөт. Маселе, адамдар N2 молекулаларын бөлмө температурасында жана басымда активдештирүү үчүн оптималдуу шарттарды таба электигинде. Бирок табиятта өсүмдүк түйүндөрүндөгү кээ бир бактериялар абадагы N2 ны нормалдуу температурада жана басымда аз энергиялуу шарттарда азот кошулмаларына айландырышат жана аларды өсүмдүктүн өсүшү үчүн жер семирткич катары колдоно алышат.
Ошондуктан, азоттун фиксациясын изилдөө дайыма маанилүү илимий изилдөө темасы болуп келген. Ошондуктан, азоттун байланыш өзгөчөлүктөрүн жана валенттүү байланыш түзүмүн терең түшүнүү зарыл.
Облигациянын түрү
N атомунун валенттүү электрон катмарынын структурасы 2s2p3, башкача айтканда 3 жалгыз электрон жана бир жуп жалгыз электрон жуптары бар. Мунун негизинде кошулмаларды түзүүдө төмөнкү үч байланыш түрү түзүлүшү мүмкүн:
1. Иондук байланыштарды түзүү 2. Коваленттик байланыштарды түзүү 3. Координациялык байланыштарды түзүү
1. Иондук байланыштарды түзүү
N атомдор жогорку электр терс касиетке ээ (3,04). Алар Li (электрондуктуулугу 0,98), Ca (электрондуктуулугу 1,00), Mg (электрондуктуулугу 1,31) сыяктуу электр терс касиети төмөн металлдар менен бинардык нитриддерди пайда кылганда 3 электрон алып, N3- иондорун түзө алышат. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =тутандыруу= Mg3N2 N3- иондорунун терс заряды жогору жана радиусу чоңураак (171pm). Алар суу молекулалары менен жолукканда катуу гидролизденет. Демек, иондук бирикмелер кургак абалда гана болушу мүмкүн жана N3- гидратталган иондору болбойт.
2. Коваленттик байланыштардын пайда болушу
N атомдору жогорку электр терс касиети бар бейметалдар менен бирикмелерди түзгөндө төмөнкү коваленттик байланыштар түзүлөт:
⑴N атомдору sp3 гибриддештирүү абалын алып, үч коваленттик байланыш түзүшөт, бир түгөй жалгыз электрон жуптарын сактап калышат жана молекулярдык конфигурация NH3, NF3, NCl3 ж. кадимки тетраэдр, мисалы, NH4+ иондору.
⑵N атомдору sp2 гибриддештирүү абалын алып, эки коваленттик байланышты жана бир байланышты түзөт жана бир түгөй жалгыз электрон жуптарын сактап калат жана молекулярдык конфигурация бурчтуу, мисалы Cl—N=O. (N атом Cl атому менен σ байланышын жана π байланышын түзөт, ал эми N атомундагы жалгыз электрон жуптары молекуланы үч бурчтуу кылат.) Эгерде жалгыз электрон жуп болбосо, молекулалык конфигурация үч бурчтуу болот, мисалы, HNO3 молекуласы же NO3- ион. Азот кислотасынын молекуласында N атому үч O атому менен үч σ байланышты түзөт жана анын π орбиталындагы бир түгөй электрон жана эки O атомунун жалгыз π электрондору үч борборлуу төрт электрондуу делокализацияланган π байланышты түзөт. Нитрат ионунда үч O атому менен борбордук N атомунун ортосунда төрт борбордон турган алты электрондуу делокализацияланган чоң π байланыш түзүлөт. Бул түзүлүш азот кислотасындагы N атомунун көрүнүүчү кычкылдануу санын +5 кылат. Чоң π байланыштары бар болгондуктан, нитрат нормалдуу шарттарда жетиштүү туруктуу. ⑶N атому sp гибриддештирүүнү кабыл алып, коваленттүү үч байланышты түзөт жана бир жуп жалгыз электрон жуптарын сактап калат. Молекулярдык конфигурация сызыктуу, мисалы, N2 молекуласындагы N атомунун түзүлүшү жана CN-.
3. Координациялык байланыштарды түзүү
Азот атомдору жөнөкөй заттарды же кошулмаларды түзгөндө, алар көбүнчө жалгыз электрон жуптарын сактап калышат, ошондуктан мындай жөнөкөй заттар же бирикмелер металл иондору менен координациялоо үчүн электрон жуп донорлорунун ролун аткара алышат. Мисалы, [Cu(NH3)4]2+ же [Tu(NH2)5]7 ж.б.
Кычкылдануу абалы-Гиббс бош энергия диаграммасы
Ошондой эле азоттун кычкылдануу даражасы-Гиббс бош энергия диаграммасынан көрүүгө болот, NH4 иондорун кошпогондо, кычкылдануу саны 0 болгон N2 молекуласы диаграммадагы ийри сызыктын эң төмөнкү чекитинде турат, бул N2 термодинамикалык экенин көрсөтөт. башка кычкылдануу сандары менен азот кошулмаларына салыштырмалуу туруктуу.
0 жана +5 ортосундагы кычкылдануу сандары менен ар кандай азот кошулмаларынын маанилери бардык эки HNO3 жана N2 чекиттерин бириктирген сызыктан жогору (диаграммадагы чекиттүү сызык), ошондуктан бул бирикмелер термодинамикалык жактан туруксуз жана диспропорциялоо реакцияларына жакын. Диаграммадагы N2 молекуласынан төмөн мааниге ээ болгон жалгыз NH4+ иону. [1] Азоттун кычкылдануу даражасы-Гиббс бош энергия диаграммасынан жана N2 молекуласынын түзүлүшүнөн, элементардык N2 активдүү эмес экенин көрүүгө болот. Жогорку температурада, жогорку басымда жана катализатордун катышуусунда гана азот суутек менен реакцияга кирип, аммиакты пайда кылат: Агызып чыгуу шарттарында азот кычкылтек менен биригип, азот оксиди пайда болот: N2+O2=разряд=2NO Азот оксиди кычкылтек менен тез биригет. азот диоксиди пайда кылат 2NO+O2=2NO2 Азоттун диоксиди сууда эрип азот кислотасын, азот оксиди 3NO2+H2O=2HNO3+NO Суу энергетикасы өнүккөн өлкөлөрдө бул реакция азот кислотасын алуу үчүн колдонулган. N2 суутек менен реакцияга кирип, аммиакты пайда кылат: N2+3H2=== (кайтарылуучу белги) 2NH3 N2 иондошуу потенциалы аз жана нитриддери торчо энергиясы жогору металлдар менен аракеттенип, ион нитриддерин пайда кылат. Мисалы: N2 металлдык литий менен бөлмө температурасында түз реакцияга кирет: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 щелочтуу жер металлдары Mg, Ca, Sr, Ba менен ысытуу температурасында реакцияга кирет: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 бор жана алюминий менен ысытуу температурасында гана реакцияга кирет: 2 B + N2=== 2 BN (макромолекула кошулмасы) N2 жалпысынан кремний жана башка топтун элементтери менен 1473Кдан жогору температурада реакцияга кирет.
Азот молекуласы байланышка үч жуп электрон кошот, башкача айтканда, эки π байланышты жана бир σ байланышты түзөт. Бул байланышка салым кошпойт, жана байланыш жана анти-байланыш энергиялары болжол менен офсет жана алар жалгыз электрон жуптарына барабар. N2 молекуласында N≡N үчтүк байланыш бар болгондуктан, N2 молекуласы чоң туруктуулукка ээ жана аны атомдорго ажыратуу үчүн 941,69кДж/моль энергия талап кылынат. N2 молекуласы белгилүү эки атомдуу молекулалардын эң туруктуусу жана азоттун салыштырмалуу молекулалык массасы 28. Мындан тышкары, азот күйүү оңой эмес жана күйүүнү колдобойт.
Посттун убактысы: 23-июль-2024
