Shved kimyogari Karl Scheele va shotlandiyalik botanik Daniel Ruterford 1772 yilda azotni alohida-alohida kashf qilishgan. Muhtaram Kavendish va Lavuazye ham bir vaqtning o'zida azotni mustaqil ravishda olishgan. Azotni element sifatida birinchi marta Lavuazye tan olgan va uni “azo” deb atagan, ya’ni “jonsiz”. Chaptal 1790 yilda elementni azot deb atagan. Bu nom yunoncha "nitr" (nitrat tarkibida azot bor nitrat) so'zidan olingan.
Azot manbalari
Azot Yerdagi eng keng tarqalgan 30-o'rinda turadi. Azot atmosfera hajmining 4/5 qismini yoki 78% dan ortig'ini tashkil etishini hisobga olsak, bizda deyarli cheksiz miqdorda azot mavjud. Azot turli minerallarda, masalan, Chili selitrasi (natriy selitrasi), selitra yoki nitr (kaliy nitrat) va ammoniy tuzlari bo'lgan minerallarda nitratlar shaklida ham mavjud. Azot ko'plab murakkab organik molekulalarda, shu jumladan barcha tirik organizmlarda mavjud bo'lgan oqsillar va aminokislotalarda mavjud.
Jismoniy xususiyatlar
Azot N2 xona haroratida rangsiz, ta'msiz va hidsiz gaz bo'lib, odatda zaharli emas. Standart sharoitlarda gaz zichligi 1,25 g / L ni tashkil qiladi. Azot umumiy atmosferaning 78,12% ni tashkil qiladi (hajm ulushi) va havoning asosiy tarkibiy qismidir. Atmosferada 400 trillion tonnaga yaqin gaz mavjud.
Standart atmosfera bosimi ostida, -195,8 ℃ gacha sovutilganda, u rangsiz suyuqlikka aylanadi. -209,86 ℃ gacha sovutilganda suyuq azot qorga o'xshash qattiq moddaga aylanadi.
Azot yonmaydi va bo'g'uvchi gaz hisoblanadi (ya'ni, sof azot bilan nafas olish inson tanasini kisloroddan mahrum qiladi). Azotning suvda eruvchanligi juda past. 283K da bir hajm suv taxminan 0,02 hajm N2 ni eritishi mumkin.
Kimyoviy xossalari
Azot juda barqaror kimyoviy xususiyatlarga ega. Xona haroratida boshqa moddalar bilan reaksiyaga kirishish qiyin, lekin u yuqori harorat va yuqori energiya sharoitida ba'zi moddalar bilan kimyoviy o'zgarishlarga uchraydi va inson uchun foydali bo'lgan yangi moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Azot molekulalarining molekulyar orbital formulasi KK s2 s*2 sp2 sp*2 p2. Bog'lanishga uch juft elektron hissa qo'shadi, ya'ni ikkita p bog' va bitta s bog' hosil bo'ladi. Bog'lanishga hech qanday hissa qo'shilmaydi va bog'lanish va bog'lanishga qarshi energiyalar taxminan qoplanadi va ular yolg'iz elektron juftlariga tengdir. N2 molekulasida N≡N uchlik bog'lanish mavjud bo'lgani uchun N2 molekulasi katta barqarorlikka ega va uni atomlarga parchalash uchun 941,69 kJ/mol energiya kerak bo'ladi. N2 molekulasi ma'lum diatomik molekulalarning eng barqarori bo'lib, azotning nisbiy molekulyar massasi 28 ga teng. Bundan tashqari, azotni yoqish oson emas va yonishni qo'llab-quvvatlamaydi.
Sinov usuli
Yonayotgan Mg barini azot bilan to'ldirilgan gaz yig'uvchi shishaga soling, Mg bari yonishda davom etadi. Qolgan kulni (biroz sarg'ish kukun Mg3N2) chiqarib, oz miqdorda suv qo'shing va ho'l qizil lakmus qog'ozini ko'k rangga aylantiradigan gaz (ammiak) hosil qiling. Reaktsiya tenglamasi: 3Mg + N2 = ateşleme = Mg3N2 (magniy nitridi); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Azotning bog'lanish xususiyatlari va valentlik bog'lanish tuzilishi
Yagona modda N2 normal sharoitda juda barqaror bo'lganligi sababli, odamlar ko'pincha azotni kimyoviy faol bo'lmagan element deb adashadi. Aslida esa, aksincha, elementar azot yuqori kimyoviy faollikka ega. N (3.04) ning elektron manfiyligi F va O dan keyin ikkinchi oʻrinda turadi, bu uning boshqa elementlar bilan mustahkam bogʻlanish hosil qilishi mumkinligini koʻrsatadi. Bundan tashqari, bitta modda N2 molekulasining barqarorligi N atomining faolligini ko'rsatadi. Muammo shundaki, odamlar xona harorati va bosimida N2 molekulalarini faollashtirish uchun optimal sharoitlarni hali topa olmadilar. Ammo tabiatda o‘simlik tugunlaridagi ba’zi bakteriyalar havodagi N2 ni oddiy harorat va bosimda kam energiyali sharoitda azotli birikmalarga aylantirib, ularni ekin o‘sishi uchun o‘g‘it sifatida ishlatishi mumkin.
Shuning uchun azot fiksatsiyasini o'rganish doimo muhim ilmiy tadqiqot mavzusi bo'lib kelgan. Shuning uchun biz azotning bog'lanish xususiyatlarini va valentlik bog'lanish tuzilishini batafsil tushunishimiz kerak.
Obligatsiya turi
N atomining valent elektron qavat strukturasi 2s2p3, ya'ni 3 ta yagona elektron va bir juft yolg'iz elektron jufti mavjud. Shunga asoslanib, birikmalar hosil qilishda quyidagi uchta bog'lanish turini hosil qilish mumkin:
1. Ion bog lanish hosil qilish 2. Kovalent bog lanish hosil qilish 3. Koordinatsion bog lanish hosil qilish
1. Ion bog`lanish hosil qilish
N atomlar yuqori elektromanfiylikka ega (3.04). Li (elektromanfiyligi 0,98), Ca (elektromanfiyligi 1,00) va Mg (elektronmanfiyligi 1,31) kabi elektr manfiyligi past bo’lgan metallar bilan binar nitridlar hosil qilganda 3 ta elektron olishi va N3- ionlarini hosil qilishi mumkin. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =ignit= Mg3N2 N3- ionlarining manfiy zaryadi va radiusi kattaroq (171pm). Ular suv molekulalari bilan uchrashganda kuchli gidrolizlanadi. Shuning uchun ionli birikmalar faqat quruq holatda bo'lishi mumkin va N3- ning gidratlangan ionlari bo'lmaydi.
2. Kovalent bog'lanishlarning hosil bo'lishi
N atomlari yuqori elektrmanfiylikka ega bo'lgan metall bo'lmagan birikmalar hosil qilganda, quyidagi kovalent bog'lanishlar hosil bo'ladi:
⑴N atomlar sp3 gibridlanish holatini oladi, uchta kovalent bog' hosil qiladi, bir juft yolg'iz elektron juftlarini saqlaydi va molekulyar konfiguratsiya NH3, NF3, NCl3 va boshqalar kabi trigonal piramidaldir. Agar to'rtta kovalent yagona bog' hosil bo'lsa, molekulyar konfiguratsiya quyidagicha bo'ladi. muntazam tetraedr, masalan, NH4+ ionlari.
⑵N atomlar sp2 gibridlanish holatini oladi, ikkita kovalent bog'lanish va bitta bog' hosil qiladi va bir juft yolg'iz elektron juftlarini saqlaydi va molekulyar konfiguratsiya burchakli, masalan, Cl-N=O. (N atom Cl atomi bilan s bog' va p bog' hosil qiladi va N atomidagi bir juft yolg'iz elektron juftlik molekulani uchburchak qiladi.) Agar yolg'iz elektron juft bo'lmasa, molekulyar konfiguratsiya uchburchak shaklida bo'ladi, masalan, HNO3 molekulasi yoki NO3- ion. Nitrat kislota molekulasida N atomi mos ravishda uchta O atomi bilan uchta s bog' hosil qiladi va uning p orbitalidagi bir juft elektron va ikkita O atomining yagona p elektronlari uch markazli to'rt elektronli delokalizatsiyalangan p bog' hosil qiladi. Nitrat ionida uchta O atomi va markaziy N atomi o'rtasida to'rt markazli olti elektronli delokalizatsiyalangan yirik p bog'lanish hosil bo'ladi. Ushbu tuzilish nitrat kislotadagi N atomining ko'rinadigan oksidlanish sonini +5 qiladi. Katta p-bog'larning mavjudligi tufayli nitrat normal sharoitda etarlicha barqaror. ⑶N atomi kovalent uch bog'lanish hosil qilish uchun sp gibridlanishini qabul qiladi va bir juft yolg'iz elektron juftligini saqlaydi. Molekulyar konfiguratsiya chiziqli, masalan, N2 molekulasidagi N atomining tuzilishi va CN-.
3. Koordinatsion aloqalarni shakllantirish
Azot atomlari oddiy moddalar yoki birikmalar hosil qilganda, ular ko'pincha yolg'iz elektron juftlarini saqlab qoladilar, shuning uchun bunday oddiy moddalar yoki birikmalar metall ionlari bilan muvofiqlashtirish uchun elektron juft donorlar rolini o'ynashi mumkin. Masalan, [Cu(NH3)4]2+ yoki [Tu(NH2)5]7 va boshqalar.
Oksidlanish holati - Gibbsning erkin energiya diagrammasi
Azotning oksidlanish darajasi - Gibbs erkin energiya diagrammasidan ham ko'rish mumkinki, NH4 ionlaridan tashqari, oksidlanish soni 0 ga teng bo'lgan N2 molekulasi diagrammadagi egri chiziqning eng past nuqtasida joylashganki, bu N2 termodinamik ekanligini ko'rsatadi. boshqa oksidlanish raqamlari bilan azotli birikmalarga nisbatan barqaror.
Oksidlanish raqamlari 0 dan +5 gacha bo'lgan turli xil azotli birikmalarning qiymatlari HNO3 va N2 ikkita nuqtani bog'laydigan chiziqdan yuqorida joylashgan (diagrammadagi nuqta chiziq), shuning uchun bu birikmalar termodinamik jihatdan beqaror va nomutanosiblik reaktsiyalariga moyil. Diagrammada N2 molekulasidan past qiymatga ega bo'lgan yagona NH4+ ionidir. [1] Azotning oksidlanish darajasi-Gibbs erkin energiya diagrammasidan va N2 molekulasining tuzilishidan N2 elementi faol emasligini ko'rish mumkin. Faqat yuqori harorat, yuqori bosim va katalizator borligida azot vodorod bilan reaksiyaga kirishib, ammiak hosil qilishi mumkin: Boʻshatish sharoitida azot kislorod bilan birikib, azot oksidi hosil qilishi mumkin: N2+O2=ajratish=2NO Azot oksidi kislorod bilan tezda birlashadi. azot dioksidi hosil qiladi 2NO+O2=2NO2 Azot dioksidi suvda eriydi, azot kislotasi, azot oksidi 3NO2+H2O=2HNO3+NO Gidroenergetika rivojlangan mamlakatlarda bu reaksiyadan azot kislotasi hosil boʻladi. N2 vodorod bilan reaksiyaga kirishib ammiak hosil qiladi: N2+3H2=== (qaytariladigan belgi) 2NH3 N2 ionlanish potentsiali past boʻlgan va nitridlari yuqori panjara energiyasiga ega boʻlgan metallar bilan reaksiyaga kirishib, ionli nitridlar hosil qiladi. Masalan: N2 xona haroratida metall litiy bilan bevosita reaksiyaga kirisha oladi: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 ishqoriy tuproq metallari Mg, Ca, Sr, Ba bilan cho‘g‘lanma haroratda reaksiyaga kirishadi: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 faqat cho'g'lanma haroratida bor va alyuminiy bilan reaksiyaga kirishadi: 2 B + N2=== 2 BN (makromolekulyar birikma) N2 odatda kremniy va boshqa guruh elementlari bilan 1473K dan yuqori haroratda reaksiyaga kirishadi.
Azot molekulasi bog'lanishga uch juft elektron hissa qo'shadi, ya'ni ikkita p bog' va bitta s bog' hosil qiladi. U bog'lanishga hissa qo'shmaydi va bog'lanish va bog'lanishga qarshi energiyalar taxminan qoplanadi va ular yolg'iz elektron juftlariga tengdir. N2 molekulasida N≡N uchlik bog'lanish mavjud bo'lgani uchun N2 molekulasi katta barqarorlikka ega va uni atomlarga parchalash uchun 941,69kJ/mol energiya kerak bo'ladi. N2 molekulasi ma'lum diatomik molekulalarning eng barqarori bo'lib, azotning nisbiy molekulyar massasi 28 ga teng. Bundan tashqari, azotni yoqish oson emas va yonishni qo'llab-quvvatlamaydi.
Xabar vaqti: 2024 yil 23 iyul
