Азо́т — обозначается символом N (лат. Nitrogenium, то есть «рождающий селитру»). Простое вещество азот —

 

двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Один из самых

 

распространенных элементов на Земле. Химически весьма инертен, однако реагирует с комплексными соединениями переходных

 

металлов. Основной компонент воздуха

 

(78,09 % объёма), разделением которого получают промышленный азот, (более ¾ идёт на синтез аммиака). Применяется как

 

инертная среда для множества технологических

 

процессов; жидкий азот — хладагент. Азот — один из основных биогенных элементов, входящих в состав белков и нуклеиновых

 

кислот.

 

 Внешний вид простого вещества

 

 

 

Азот в природе

 

Распространённость

 

Азот — один из самых распространённых элементов на Земле. Вне пределов Земли азот обнаружен в газовых туманностях, солнечной атмосфере, на Уране, Нептуне,

 

межзвёздном пространстве и др. Атмосферы спутников Титан, Тритон и карликовой планеты Плутон тоже в основном состоят из азота. Азот — четвёртый по

 

распространённости элемент Солнечной системы (после воорода, гелия и кислорода).

 

Азот в форме двухатомных молекул N2 составляет большую часть атмосферы Земли. Содержание азота в земной коре, по данным разных авторов, составляет (0,7—

 

1,5)·1015 т, а в мантии Земли — 1,3·1016 т. Такое соотношение масс заставляет предположить, что главным источником азота служит верхняя часть мантии, откуда он

 

поступает в другие оболочки Земли с извержениями вулканов.

 

 

Биологическая роль

 

Азот является химическим элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков (16—18 % по массе), аминокислот, нуклеиновых

 

кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др.

 

 

Круговорот азота в природе

 

Фиксация атмосферного азота в природе происходит по двум основным направлениям — абиогенному и биогенному. Первый путь включает главным образом реакции азота

 

с кислородом. Так как азот химически весьма инертен, для окисления требуются большие количества энергии (высокие температуры). Эти условия достигаются при разрядах

 

молний, когда температура достигает 25000 оC и более. При этом происходит образование различных оксидов азота. Однако основная часть молекулярного азота

 

фиксируется биотическим путем. Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и

 

нитритов (этот процесс носит название нитрификации).

 

Сам по себе атмосферный азот достаточно инертен, чтобы оказывать непосредственное влияние на организм человека и млекопитающих. Тем не менее, при повышенном

 

давлении он вызывает наркоз, опьянение или удушье (при недостатке кислорода); при быстром снижении давления азот вызывает кессонную болезнь.

 

Азот нетоксичен, невзрывоопасен, однако многие соединения азота очень активны и нередко токсичны.

 

 

Получение

 

Азот можно получать в лабораторных условиях. Молекулярный азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этим методом можно получить

 

и «атмосферный азот». Также широко применяются азотные установки и станции, в которых используется метод адсорбционного и мембранного газоразделения.

 

Азот жидкий получают из атмосферного воздуха способом низкотемпературной ректификации. Газообразный азот получают из жидкого газификацией.

 

 

 

 

Оптический эмиссионный спектр азота

 

Свойства

 

Физические свойства

 

При нормальных условиях азот — это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде.

 

В жидком состоянии (температура кипения −195,8 оC) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает

 

из него кислород.

 

При −209,86 оC азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него

 

кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.

 

 

Химические свойства

 

Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N2, что соответствует тройной связи между атомами азота N≡N. Вследствие этого молекула азота

крайне прочна. Молекула азота неполярна и слабо поляризуется, силы взаимодействия между молекулами очень слабые, поэтому в обычных условиях азот газообразен.

 

Вследствие большой прочности молекулы азота некоторые его соединения эндотермичны (многие галогениды, азиды, оксиды), то есть энтальпия их образования

положительна, а соединения азота термически малоустойчивы и довольно легко разлагаются при нагревании. Именно поэтому азот на Земле находится по большей части в

свободном состоянии.

 

Промышленное связывание атмосферного азота

 

Соединения азота чрезвычайно широко используются в химии, невозможно даже перечислить все области, где находят применение вещества, содержащие азот: это

индустрия удобрений, взрывчатых веществ, красителей, медикаментов и прочее. Хотя колоссальные количества азота доступны в прямом смысле слова «из воздуха», из-за

описанной выше прочности молекулы азота N2 долгое время оставалась нерешённой задача получения соединений, содержащих азот, из воздуха; большая часть соединений

азота добывалась из его минералов, таких, как чилийская селитра. Однако сокращение запасов этих полезных ископаемых, а также рост потребности в соединениях азота

заставил форсировать работы по промышленному связыванию атмосферного азота.

 

Применение

 

 

Слабокипящий жидкий азот в металлическом стакане

 

Жидкий азот применяется как хладагент и для криотерапии. Промышленные применения газообразного азота обусловлены его инертными свойствами. Газообразный азот

 

пожаро- и взрывобезопасен, препятствует окислению, гниению. В нефтехимии азот применяется для продувки резервуаров и трубопроводов, проверки работы трубопроводов

 

под давлением, увеличения выработки месторождений. В горнодобывающем деле азот может использоваться для создания в шахтах взрывобезопасной среды, для распирания

 

пластов породы. В производстве электроники азот применяется для продувки областей, не допускающих наличия окисляющего кислорода. Если в процессе, традиционно

 

проходящем с использованием воздуха, окисление или гниение являются негативными факторами — азот может успешно заместить воздух.

 

 

Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные

 

удобрения, взрывчатые вещества, красители и т.п. Более ¾ промышленного азота идёт на синтез аммиака. Большие количества азота используются в коксовом производстве

 

(«сухое тушение кокса») при выгрузке кокса из коксовых батарей, а также для «передавливания» топлива в ракетах из баков в насосы или двигатели.

 

 

В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как газовая среда для упаковки и хранения, хладагент, а жидкий азот применяется при

 

разливе масел и негазированных напитков для создания избыточного давления и инертной среды в мягкой таре.

 

 

Газообразным азотом заполняют камеры шин шасси летательных аппаратов. Кроме того, в последнее время заполнение шин азотом стало популярно и среди автолюбителей,

 

хотя однозначных доказательств эффективности использования азота вместо воздуха для наполнения автомобильных шин нет.

 

 

Жидкий азот нередко демонстрируется в кинофильмах в качестве вещества, способного мгновенно заморозить достаточно крупные объекты. Это широко распространённое

 

заблуждение. Даже для замораживания цветка необходимо достаточно продолжительное время. Это связано отчасти с весьма низкой теплоёмкостью азота. По этой же

 

причине весьма затруднительно охлаждать, скажем, замки до −196 оC и раскалывать их одним ударом.

 

Литр жидкого азота, испаряясь и нагреваясь до 20 оC, образует примерно 700 литров газа. По этой причине жидкий азот хранят в специальных сосудах Дьюара с вакуумной

 

изоляцией открытого типа или криогенных ёмкостях под давлением. На этом же факте основан принцип тушения пожаров жидким азотом. Испаряясь, азот вытесняет

 

кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается. Так как азот, в отличие от воды, пены или порошка, просто испаряется и выветривается, азотное пожаротушение

 

— самый эффективный с точки зрения сохранности ценностей механизм тушения пожаров.

 

Заморозка жидким азотом живых существ с возможностью последующей их разморозки проблематична. Проблема заключается в невозможности заморозить (и

 

разморозить) существо достаточно быстро, чтобы неоднородность заморозки не сказалась на его жизненных функциях.

 

Маркировка баллонов

 

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение газообразного азота – по ГОСТ 26460-85. Баллоны с азотом окрашены в чёрный цвет, должны иметь надпись жёлтого

 

цвета и коричневую полосу (согласно ПБ 03-576-03), при этом ГОСТ 26460-85 не требует полосы, но надпись должна содержать сведения о чистоте азота (особой чистоты,

 

высокой чистоты, повышенной чистоты).

 

Газообразный азот перевозят в стальных баллонах вместимостью 40дм3 по ГОСТ 949-73 под давлением (14,7±0,5) МПа [(150±5) кгс/см2] при нормальных условиях.

 

 

ГОСТ 9293-74. Азот газообразный и жидкий