Odkrycie azotu

Został on poznany w 1772 r. dzięki Danielowi Rutherfordowi. Naukowiec ten wydzielił go z powietrza usuwając z niego tlen na skutek spalania różnorodnych substancji w zamkniętej przestrzeni. Uwolniony tlen wiązał w postaci CO2, a następnie absorbował go w ługu potasowym.

Występowanie azotu w przyrodzie

Procent azotu wynosi 7,9 * 10-3 % wagowego w powierzchniowych strefach Ziemi, czyli 1 atom azotu odpowiada 9 tysiącom innych atomów. Najwięcej azotu występuje w atmosferze w postaci wolnej

- 75,51% wagowych, 78,09% objętościowych. Pozostała część w żywych organizmach (w postaci białka)

i w minerałach (głównie w postaci azotanów(V) zwanych saletrami: NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2).

Często mówi się o obiegu azotu w przyrodzie. Reaguje on z tlenem w trakcie wyładowań atmosferycznych, następnie przedostaje się z deszczem do gleby w postaci kwasu azotowego (V) HNO3. Kwas ten tworzy sole - azotany, które zostają przetwarzane w białka dzięki roślinom. Azot atmosferyczny pochłaniana jest przez rośliny dzięki specjalnym formom bakterii. Pierwiastek ten znajduje się w fasoli, łubinie, grochu czy koniczynie. Organizmy zwierzęce przyswajają azot związany w białkach wraz z pokarmem roślinnym. Białka ulegają rozkładowi do amoniaku i w takiej postaci przechodzą do gleby. Działanie bakterii nitryfikacyjnych powoduje utlenienie amoniaku do azotanów (V), które zostają wykorzystane przez rośliny. Azot w postaci wolej zostaje wydzielony do atmosfery za przyczyną bakterii denitryfikacyjnych.

Własności fizyczne:

  • Gaz, bezbarwny, bezwonny i bez smaku
  • Jest rozpuszczalny w wodzie gorzej od tlenu
  • Trudno ulega skraplaniu, dopiero w temp. -196°C

Skroplenie azotu zawdzięczamy polskim uczonym: Wróblewskiemu i Olszewskiemu, którzy dokonali tego

16 kwietnia 1883r.

Właściwości chemiczne:

  • przyjmuje wartościowości od I do V, a stopnie utlenienia: -3, +1, +2, +3, +4, +5
  • w temperaturze pokojowej jest on chemicznie bierny
  • pod wpływem ogrzania reaguje z niektórymi pierwiastkami z utworzeniem azotków, np. Li3N, Mg3N2, BN, Si3N4
  • tworzy pięć tlenków azotu:
  • N2O tlenek azotu (I)
  • NO tlenek azotu (II)
  • N2O3 tlenek azotu(III) - bezwodnik kwasu azotawego HNO2
  • NO2 tlenek azotu (IV) -bezwodnik kwasu azotowego HNO3
  • Związki z wodorem:
  • NH3 amoniak
  • N2H4 hydrazynę
  • HN3 kwas azotowodorowy

Nazewnictwo

  • grupy jednowartościowe:
  • NH4 - związki amonowe
  • N2H3 - związki hydrazoniowe
  • NH3OH - związki hydroksyloamoniowe
  • NO - związki nitrozylu
  • NO2 - związki nitrylu
  • Azotki, zawierające azot jako prosty komponent elektroujemny np.: Mg3N2 azotek magnezu
  • sole kwasu azotowodorowego HN3, zawierają jon N3- i nazywane są azydkami, np. Ca(N3)2 azydek wapnia
  • Amidki zawierające jon NH2-
  • Imidki zawierają NH2-
  • sole:
  • NO2- - azotany (III)
  • NO3- - azotany(V)
  • CN- - cyjanki
  • NC- - izocjanki
  • OCN- - cyjaniany
  • NCO- - izocjaniany
  • ONC- - pioruniany
  • SCN- - tiocyjaniany, nazywane zwyczajowo rodankami
  • NCS- - izotiocyjaniany

Otrzymywanie

    • Na skalę laboratoryjną azot otrzymuje się z azotynu (V) sodu.
    • W przemyśle poprzez:
    • destylację frakcyjną ciekłego powietrza
    • spalanie metanu na powietrzu, a powstający CO2 pochłania się w wodzie

Zastosowanie

  • do wytwarzania amoniaku, kwasu azotowego, hydrazyny czy nawozów sztucznych
  • do tworzenia ochronnej atmosfery
  • jako wypełniacz żarówek elektrycznych (z argonem)
  • hydrazyna N2H4 do produkcji leków przeciwgruźliczych, tworzyw sztucznych, artykułów włókienniczych
  • amoniak NH3 używany jest do wytwarzania kwasu azotowego (V), soli amonowych, włókien sztucznych, leków, a także w chłodnictwie
  • kwas azotowy (V) służy do produkcji leków czy barwników
  • jako sztuczne nawozy, np. KNO3 saletra potasowa, Ca(NO3)2 saletra wapniowa, CaCN2 azotniak, (NH4)2SO4, NH4NO3, NH4NO3 + CaCO3 saletrzak
  • azotany (V) wykorzystuje się w postaci nawozów mineralnych, do produkcji materiałów wybuchowych, a także w fotografii
  • azotan(III) amonu NH4NO2 stosowany jest do otrzymywania azotu na skalę laboratoryjną
  • azotki, np. BN, używane są do produkcji tygli laboratoryjnych lub do utwardzania stali

Wpływ azotu na organizm ludzki

Azot w warunkach standartowych nie jest trujący. Jednak przy zwiększeniu ciśnienia do 0,4 MPa ludzie mają tendencję do śmiechu oraz do gadatliwości. Organizm reaguje zwolnieniem reakcji na bodźce wzrokowe, słuchowe, węchowe oraz dotykowe, czynności umysłowe zostają osłabione. Przy dalszym podniesieniu ciśnienia do 1 MPa człowiek zapada na chorobę kesonowa: traci przytomność, następują zaburzenia ruchów mięśni. Powodem takiego stanu jest powstawanie w tkance tłuszczowej i krwi cząsteczek azotu, które powodują utworzenie zatorów w niewielkich naczyniach krwionośnych.

Większość związków azotu jest toksyczna dla ludzi, np. tlenki azotu czy hydrazyna.