Азот: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
mnogo po dobre ot minaloto povqrvaite mi |
м Премахнати редакции на 87.119.67.49 (б.), към версия на Nk Етикети: Отмяна SWViewer [1.3] |
||
Ред 119:
}}
'''Азотът''' е [[химичен елемент]] с [[атомен номер]] 7 и означение '''N'''. Той е най-лекият елемент в [[Група 15 на периодичната система|азотната група]] и при стайна температура е прозрачен [[газ]] без миризма. Азотът е често срещан във [[Вселена]]та елемент – според оценките на около седмо място по общо количество в [[Млечен път|Млечния път]] и [[Слънчева система|Слънчевата система]]. На [[Земя]]та на азота се падат около 77% от [[Земна атмосфера|атмосферата]] и е най-изобилният несвързан елемент. Азотът е открит като отделим компонент на въздуха от шотландския лекар [[Даниъл Ръдърфорд]] през 1772 година.
Азотът образува множество стопански значими химични съединения, като [[амоняк]], [[азотна киселина]], органични [[нитрат]]и ([[Взривно вещество|взривни вещества]]) и [[цианид]]и. Изключително здравата връзка между атомите на чистия азот (N≡N) е определяща за химичните свойства на азота, затруднявайки биологичното и промишлено преобразуване на N<sub>2</sub> в полезни съединения, но в същото време при тяхното горене, взривяване или разпадане се отделя голямо количество енергия, която може да бъде използвана.
Извън основната им употреба като торове и източник на енергия, азотните съединения имат и много други приложения. Азотът е част от разнородни материали – от [[кевлар]]ни тъкани до [[цианоакрилат]]ни лепила. Той присъства в молекулите на всички основни фармакологични категории, включително [[Антибиотик|антибиотиците]]. Много лекарства наподобяват естествени азотосъдържащи сигнални молекули – например, органичните нитрати [[нитроглицерин]] и [[нитропрусид]] контролират [[кръвно налягане|кръвното налягане]], като се метаболизират до естествен [[азотен оксид]]. Всички растителни [[алкалоид]]и (често действащи като защитни химикали) съдържат азот, поради което много известни азотосъдържащи продукти, като [[кофеин]] и [[морфин]] са или алкалоиди, или синтетични аналози, действащи по подобен начин на рецепторите на животинските [[невротрансмитер]]и.
Азотът присъства във всички [[Организъм|организми]], най-вече в [[Аминокиселина|аминокиселините]] (и съответно в [[Белтък|белтъците]]) и в [[Нуклеинова киселина|нуклеиновите киселини]] ([[ДНК]] и [[РНК]]). Около 7% от масата на човешкото тяло е формирана от азот – той е четвъртият най-изобилен елемент в тялото след [[кислород]]а, [[въглерод]]а и [[водород]]а.
== История и наименование ==
Съединения на азота са добре познати още през [[Средновековие]]то. [[Алхимия|Алхимиците]] наричат [[азотна киселина|азотната киселина]] ''aqua fortis'' („силна вода“), а сместа от азотна и [[солна киселина]] е наричана ''aqua regia'' („[[царска вода]]“), известна със свойството си да разтваря дори [[злато]]то. Ранните практически приложения на азота включват използването на [[Амониев нитрат|селитра]], главно в [[барут]]а, а по-късно и за [[наторяване]].
Азотът е открит през 1772 година от шотландския лекар [[Даниъл Ръдърфорд]], който му дава името „нездрав газ“.{{hrf|Lavoisier|1965|15}}{{hrf|Weeks|1932|215}} Макар че не го разпознава като напълно различно химично вещество, той ясно го разграничава от „устойчивия въздух“.{{hrf|Ihde|1964|}} Фактът, че съществува компонент на въздуха, който не поддържа [[горене]]то, е ясен за Ръдърфорд. По същото време азотът е изследван от [[Карл Вилхелм Шееле]], [[Хенри Кавендиш]] и [[Джоузеф Пристли]], които го наричат „изгорял въздух“ или „[[Флогистон|флогистиран]] въздух“.
Наименованието „азот“ ({{lang|el|на=от|ἄζωτος}}, „безжизнен“) е дадено от [[Антоан Лавоазие]],{{hrf|Lavoisier|1965|52}} тъй като в него, освен че горенето се прекратява, и животните се задушават. [[Жан-Антоан Шаптал]] нарича газа ''„nitrogène“'' – име, което се използва в много езици, като английския и испанския, и участва в имената на различни азотни съединения, като [[нитрат]]ите и [[нитрит]]ите.
През 1910 година [[Джон Уилям Стрът]] открива, че електрически разряд в азотния газ създава „активен азот“ – едноатомна [[алотропна форма]] на азота. „Въртящият се облак от блестяща жълта светлина“, създаден от него, реагира с [[живак]]а, образувайки взривоопасния [[живачен нитрид]].{{hrf|lateralscience.co.uk|2015}}
Дълго време източниците на азотни съединения са ограничени. Естествените източници са или биологични, или отложения на нитрати, създадени от атмосферни реакции. Промишлените технологии за азотна фиксация, като [[процес на Франк-Каро|процеса на Франк-Каро]] и [[процес на Хабер-Бош|процеса на Хабер-Бош]], разрешават този проблем, като днес половината от световното производство на храни разчита на синтетични азотни торове.{{hrf|Erisman|2008|636}} Същевременно [[процес на Оствалд|процесът на Оствалд]] за производство на нитрати дава възможност за масовото производство на нитратни експлозиви по време на двете световни войни през XX век.
== Свойства ==
=== Изотопи ===
Азотът има два устойчиви [[изотоп]]а: <sup>14</sup>N и <sup>15</sup>N. В природата <sup>14</sup>N е много по-разпространен (99,634%), тъй като се образува в големи количества в [[Звезда|звездите]] при [[Въглерод-азот-кислороден цикъл|въглерод-азот-кислородния цикъл]] на [[Космологичен нуклеосинтез|нуклеосинтеза]].{{hrf|Bethe|1939|434 – 456}} Сред десетте изкуствено синтезирани изотопа на азота <sup>13</sup>N има [[период на полуразпад]] 10 минути, а останалите са с периоди на полуразпад от порядъка на секунди или още по-малки.{{hrf|Audi|2003|3 – 128}}
В [[земна атмосфера|земната атмосфера]] само 0,73% от молекулния азот е от изотополога <sup>14</sup>N<sup>15</sup>N, а почти всичко останало е <sup>14</sup>N<sub>2</sub>.{{hrf|NIST|2013}} Биохимични процеси, като [[асимилация (биология)|асимилация]], [[нитрификация]] и [[денитрификация]], силно влияят на динамиката на азота в почвата. Те обикновено водят до обогатяване на [[Субстрат (биохимия)|субстрата]] с <sup>15</sup>N за сметка на обедняване на продукта.{{hrf|Flanagan|2004}}
Радиоактивният изотоп <sup>16</sup>N е основен [[радионуклид]] в охлаждащите вещества на много съвременни [[ядрен реактор|ядрени реактори]] при тяхното нормално функциониране. Той се получава от <sup>16</sup>O във вода. <sup>16</sup>N има кратък период на полуразпад, около 7,1 s,{{hrf|Audi|2003|3 – 128}} но при разпадането му обратно до <sup>16</sup>O излъчва високоенергийна [[гама радиация]] (5 до 7 MeV).{{hrf|Audi|2003|3 – 128}}{{hrf|Neeb|1997|227}} По тази причина първият контур на [[водо-воден енергиен реактор|водо-водните енергийни реактори]] е недостъпен по време на работа. <sup>16</sup>N е есто от основните средства за незабавно идентифициране на дори минимални течове от първия във втория контур.{{hrf|Neeb|1997|227}} По същата причина е недостъпен и парният цикъл на [[Кипящ реактор|кипящите реактори]], в които кондензатът от кондензатора обикновено се задържа за 10 минути, за да се даде възможност за разпадане на <sup>16</sup>N.
=== Алотропни форми ===
В лабораторни условия са получавани и неустойчиви алотропни форми на азота с повече от два азотни атома – N<sub>3</sub> и N<sub>4</sub>.{{hrf|Science News|2002}} При изключетелно високо налягане (110 000 MPa) и висока температура (2000 K), каквито се получават чрез [[диамантена наковалня]], азотът [[полимер]]изира в кубична кристална решетка. Тя е подобна на тази на [[диамант]]а, като и двете имат много здрави ковалентни връзки, поради което N<sub>4</sub> понякога е наричан „азотен диамант“.{{hrf|physorg.com|2004}}
Други хипотетични, но все още несинтезирани алотропни форми на азота са N<sub>6</sub> (аналог на [[бензен]]а){{hrf|Fabian|2004|50 – 69}} и N<sub>6</sub> (аналог на [[кубан (вещество)|кубана]]).{{hrf|Muir|2015}} За първата от тях се очаква да бъде силно неустойчива, а втората трябва да е кинетично устойчива, заради орбиталната симетрия.{{hrf|Patil|2004|27 – 32}}
=== Физични свойства ===
При атмосферно налягане молекулният азот (<sup>14</sup>N<sub>2</sub>) [[Кондензация|кондензира]] при температура 77 K (−195,79 °C) и замръзва при 63 K (−210,01 °C),{{hrf|Gray|2009|}} образувайки [[кристал]]на [[Алотропия|алотропна форма]] с хексагонална решетка, а под 35,4 K (−237,6 °C) азотът се трансформира в кубична алотропна форма.{{hrf|Greenwood|1997|}} [[Течен азот|Течният азот]], напомнящ външно [[вода]]та, но с 80,8% от нейната плътност (плътността на течния азот при точката на кипене е 0,808 g/mL), е често използван [[Криогеника|криоген]].{{hrf|Iancu|2006|231 – 240}}
Молекулният азот е до голяма степен [[Прозрачност|прозрачен]] за [[инфрачервено излъчване|инфрачервената]] и [[видима светлина|видимата светлина]], тъй като молекулата му е хомонуклеарна и няма [[дипол]]ен момент, съчетаващ се с електромагнитното излъчване в тези честоти. Значителна [[Абсорбция (електромагнетизъм)|абсорбция]] се наблюдава при високочестотните [[Ултравиолетово излъчване|ултравиолетови лъчи]]{{hrf|Worley|1943|207}} с дължина на вълната над 100 нанометра. Това се свързва с [[Електронен преход|електронния преход]] в молекулата към състояния, в които зарядът не е разпределен равномерно между азотните атоми. Азотната абсорбция води до значително поглъщане на ултравиолетово излъчване в атмосферата на Земята. По същата причина молекулният [[азотен лазер]] излъчва в ултравиолетовия спектър.
=== Химични свойства ===
Азотът е [[неметал]] с [[електроотрицателност]] 3,04.{{hrf|Lide|2003|}} [[Атом]]ът му има пет [[електрон]]а в своя [[Електронен слой|външен слой]] и е от трета [[валентност]] в повечето съединения. В двуатомната неполярна [[молекула]] на азота – N<sub>2</sub> – атомите са свързани с много здрава тройна [[ковалентна химична връзка]], а свободните атоми азот имат голяма химична активност.
Като цяло азотът е нереактивен при [[стандартни температура и налягане]]. N<sub>2</sub> реагира спонтанно с малко реагенти, като е устойчив на [[Киселина|киселини]] и [[Основа (химия)|основи]], както и на оксиданти и повечето редуктори. Трудното преобразуване на N<sub>2</sub> в други съединения и лесното и свързано с отделяне на много енергия превръщане на азотните съединения в N<sub>2</sub> са решаващи за ролята на азота както в природата, така и в техниката.
Азотът реагира с чистия [[литий]], който гори в среда на N<sub>2</sub>, образувайки [[литиев нитрид]]:{{hrf|Schrock|2005|955 – 962}}
: 6 Li + N<sub>2</sub> → 2 Li<sub>3</sub>N
|