Dhënia e kripës - kështu përkthehet nga latinishtja fjala Nitrogenium. Ky është emri i azotit - një element kimik me numrin atomik 7, që kryeson grupin e 15-të në versionin e gjatë të tabelës periodike. Në formën e një lënde të thjeshtë, ajo shpërndahet në guaskën ajrore të Tokës - atmosferën. Një shumëllojshmëri e komponimeve të azotit gjenden në koren e tokës dhe në organizmat e gjallë dhe përdoren gjerësisht në industri, punë ushtarake, bujqësi dhe mjekësi.
Pse azoti u quajt "mbytës" dhe "i pajetë"
Siç sugjerojnë historianët e kimisë, Henry Cavendish (1777) ishte i pari që mori këtë substancë të thjeshtë. Shkencëtari kaloi ajrin mbi qymyr të nxehtë, duke përdorur alkalin për të thithur produktet e reagimit. Si rezultat i eksperimentit, studiuesi zbuloi një gaz pa ngjyrë dhe erë që nuk reagonte me qymyrin. Cavendish e quajti atë "ajër mbytës" për shkak të paaftësisë për të mbajtur frymëmarrjen si dhe djegien.
Një kimist modern do të shpjegonte se oksigjeni reagoi me karbonin për të formuar dioksid karboni. Pjesa e mbetur "mbytëse" e ajrit përbëhej kryesisht nga N2 molekula. Cavendish dhe shkencëtarët e tjerë në atë kohë nuk dinin ende për këtë substancë, megjithëse komponimet e azotit dhe kriporit u përdorën gjerësisht atëherë në ekonomi. Shkencëtari ia raportoi gazin e pazakontë kolegut të tij, i cili kreu eksperimente të ngjashme, Joseph Priestley.
Në të njëjtën kohë, Karl Scheele tërhoqi vëmendjen për një përbërës të panjohur të ajrit, por nuk arriti të shpjegonte saktë origjinën e tij. Vetëm Daniel Rutherford në 1772 kuptoi se gazi "mbytës" "i prishur" i pranishëm në eksperimente ishte azoti. Cili shkencëtar duhet të konsiderohet zbuluesi i tij - historianët e shkencës ende po debatojnë për këtë.
15 vjet pas eksperimenteve të Rutherford, kimisti i famshëm Antoine Lavoisier sugjeroi ndryshimin e termit "ajër i prishur", duke iu referuar azotit, në një tjetër - Nitrogenium. Deri në atë kohë, u vërtetua se kjo substancë nuk digjet, nuk mbështet frymëmarrjen. Në të njëjtën kohë, u shfaq emri rus "azoti", i cili interpretohet në mënyra të ndryshme. Termi më së shpeshti thuhet se do të thotë "i pajetë". Puna e mëvonshme hodhi poshtë mendimin e përhapur për vetitë e materies. Komponimet e azotit - proteinat - janë makromolekulat më të rëndësishme në përbërjen e organizmave të gjallë. Për t'i ndërtuar ato, bimët thithin elementët e nevojshëm të ushqimit mineral nga toka - jonet JO32- dhe NH4+.
Azoti është një element kimik
Sistemi periodik (PS) ndihmon për të kuptuar strukturën e atomit dhe vetitë e tij. Nga pozicioni i një elementi kimik në tabelën periodike, mund të përcaktohetngarkesa bërthamore, numri i protoneve dhe neutroneve (numri masiv). Është e nevojshme t'i kushtohet vëmendje vlerës së masës atomike - kjo është një nga karakteristikat kryesore të elementit. Numri i periudhës korrespondon me numrin e niveleve të energjisë. Në versionin e shkurtër të tabelës periodike, numri i grupit korrespondon me numrin e elektroneve në nivelin e jashtëm të energjisë. Le të përmbledhim të gjitha të dhënat në karakteristikat e përgjithshme të azotit sipas pozicionit të tij në sistemin periodik:
- Ky është një element jometalik, i vendosur në këndin e sipërm të djathtë të PS.
- Shenja kimike: N.
- Numri i porosisë: 7.
- Masa atomike relative: 14,0067.
- Formula e përbërjes së paqëndrueshme të hidrogjenit: NH3 (amoniak).
- Prodhon oksidin më të lartë N2O5, në të cilin valenca e azotit është V.
Struktura e atomit të azotit:
- Tarifa bazë: +7.
- Numri i protoneve:7; numri i neutroneve: 7.
- Numri i niveleve të energjisë: 2.
- Numri i përgjithshëm i elektroneve: 7; formula elektronike: 1s22s22p3.
Janë studiuar hollësisht izotopet e qëndrueshme të elementit nr. 7, numri masiv i tyre është 14 dhe 15. Përmbajtja e atomeve të çakmakut prej tyre është 99,64%. Ekzistojnë gjithashtu 7 protone në bërthamat e izotopeve radioaktive jetëshkurtër dhe numri i neutroneve ndryshon shumë: 4, 5, 6, 9, 10.
Azoti në natyrë
Gavorca ajrore e Tokës përmban molekula të një substance të thjeshtë, formula e së cilës është N2. Përmbajtja e azotit të gaztë në atmosferë është sipas vëllimitrreth 78.1%. Përbërjet inorganike të këtij elementi kimik në koren e tokës janë kripërat e ndryshme të amonit dhe nitratet (nitratet). Formulat e përbërjeve dhe emrat e disa prej substancave më të rëndësishme:
- NH3, amoniak.
- JO2, dioksid azoti.
- NaNO3, nitrat natriumi.
- (NH4)2SO4, sulfat amoniumi.
Valenca e azotit në dy përbërjet e fundit - IV. Qymyri, toka, organizmat e gjallë përmbajnë gjithashtu atome N të lidhur. Azoti është një pjesë integrale e makromolekulave të aminoacideve, nukleotideve të ADN-së dhe ARN-së, hormoneve dhe hemoglobinës. Përmbajtja totale e një elementi kimik në trupin e njeriut arrin në 2,5%.
Substancë e thjeshtë
Azoti në formën e molekulave diatomike është pjesa më e madhe e ajrit atmosferik për nga vëllimi dhe masa. Një substancë formula e së cilës është N2 nuk ka erë, ngjyrë ose shije. Ky gaz përbën më shumë se 2/3 e mbulesës ajrore të Tokës. Në formë të lëngshme, azoti është një substancë pa ngjyrë që i ngjan ujit. Vlon në -195,8 °C. M (N2)=28 g/mol. Substanca e thjeshtë azoti është pak më e lehtë se oksigjeni, dendësia e saj në ajër është afër 1.
Atomet në një molekulë lidhin fort 3 çifte elektronike të zakonshme. Përbërja shfaq stabilitet të lartë kimik, gjë që e dallon atë nga oksigjeni dhe një sërë substancash të tjera të gazta. Në mënyrë që një molekulë azoti të shpërbëhet në atomet e saj përbërëse, është e nevojshme të shpenzoni një energji prej 942.9 kJ / mol. Një lidhje prej tre palë elektronesh është shumë e fortë.prishen kur nxehen mbi 2000 °C.
Në kushte normale, shpërbërja e molekulave në atome praktikisht nuk ndodh. Inertiteti kimik i azotit është gjithashtu për shkak të mungesës së plotë të polaritetit në molekulat e tij. Ata ndërveprojnë shumë dobët me njëri-tjetrin, gjë që është arsyeja e gjendjes së gaztë të materies në presion normal dhe temperaturë afër temperaturës së dhomës. Reaktiviteti i ulët i azotit molekular gjen aplikim në procese dhe pajisje të ndryshme ku është e nevojshme të krijohet një mjedis inert.
Disociimi i molekulave N2 mund të ndodhë nën ndikimin e rrezatimit diellor në pjesën e sipërme të atmosferës. Formohet azoti atomik, i cili në kushte normale reagon me disa metale dhe jometale (fosfor, squfur, arsenik). Si rezultat, ekziston një sintezë e substancave që përftohen në mënyrë indirekte në kushte tokësore.
Valenca e azotit
Shtesa e jashtme elektronike e një atomi formohet nga 2 s dhe 3 elektrone p. Këto grimca negative të azotit mund të heqin dorë kur ndërveprojnë me elementë të tjerë, gjë që korrespondon me vetitë e tij reduktuese. Duke bashkuar 3 elektronet që mungojnë në oktet, atomi shfaq aftësi oksiduese. Elektronegativiteti i azotit është më i ulët, vetitë e tij jometalike janë më pak të theksuara se ato të fluorit, oksigjenit dhe klorit. Kur ndërvepron me këta elementë kimikë, azoti heq dorë nga elektronet (oksidohet). Reduktimi i joneve negative shoqërohet me reaksione me jometale dhe metale të tjera.
Valenca tipike e azotit është III. Në këtë rastLidhjet kimike krijohen për shkak të tërheqjes së p-elektroneve të jashtme dhe krijimit të çifteve të përbashkëta (lidhëse). Azoti është i aftë të formojë një lidhje dhurues-pranues për shkak të çiftit të vetëm të elektroneve, siç ndodh në jonin e amonit NH4+.
Prodhimi laboratorik dhe industrial
Një nga metodat laboratorike bazohet në vetitë oksiduese të oksidit të bakrit. Përdoret një përbërje nitrogjen-hidrogjen - amoniaku NH3. Ky gaz me erë të keqe reagon me oksid bakri të zi pluhur. Si rezultat i reaksionit lirohet azoti dhe shfaqet bakri metalik (pluhur i kuq). Pika uji, një produkt tjetër i reaksionit, vendosen në muret e tubit.
Një metodë tjetër laboratorike që përdor një kombinim të azotit me metale është azidi, si NaN3. Rezulton një gaz që nuk ka nevojë të pastrohet nga papastërtitë.
Nitriti i amonit zbërthehet në azot dhe ujë në laborator. Që reaksioni të fillojë, kërkohet ngrohja, pastaj procesi vazhdon me lëshimin e nxehtësisë (ekzotermike). Azoti është i ndotur me papastërti, kështu që pastrohet dhe thahet.
Prodhimi i azotit në industri:
- distilim i pjesshëm i ajrit të lëngshëm - një metodë që përdor vetitë fizike të azotit dhe oksigjenit (pika të ndryshme vlimi);
- reaksion kimik i ajrit me qymyr të nxehtë;
- ndarja e gazit adsorbues.
Ndërveprimi me metalet dhe hidrogjenin - vetitë oksiduese
Inertiteti i molekulave të fortanuk lejon marrjen e disa përbërjeve të azotit me sintezë të drejtpërdrejtë. Për të aktivizuar atomet, nevojitet ngrohja e fortë ose rrezatimi i substancës. Azoti mund të reagojë me litiumin në temperaturën e dhomës, me magnez, kalcium dhe natrium reaksioni ndodh vetëm kur nxehet. Janë formuar nitridet metalike përkatëse.
Ndërveprimi i azotit me hidrogjenin ndodh në temperatura dhe presione të larta. Ky proces kërkon gjithashtu një katalizator. Rezulton se amoniaku është një nga produktet më të rëndësishme të sintezës kimike. Azoti, si një agjent oksidues, shfaq tre gjendje negative oksidimi në përbërjet e tij:
- −3 (amoniaku dhe komponimet e tjera të hidrogjenit të azotit janë nitride);
- −2 (hydrazine N2H4);
- −1 (hidroksilaminë NH2OH).
Nitridi më i rëndësishëm - amoniaku - prodhohet në sasi të mëdha në industri. Inertiteti kimik i azotit mbeti një problem i madh për një kohë të gjatë. Kripori ishte burimi i lëndëve të para, por rezervat minerale filluan të bien me shpejtësi me rritjen e prodhimit.
Një arritje e madhe e shkencës dhe praktikës kimike ishte krijimi i metodës së amoniakut të fiksimit të azotit në një shkallë industriale. Sinteza e drejtpërdrejtë kryhet në kolona të veçanta - një proces i kthyeshëm midis azotit të marrë nga ajri dhe hidrogjeni. Kur krijohen kushte optimale që zhvendosin ekuilibrin e këtij reaksioni drejt produktit, duke përdorur një katalizator, rendimenti i amoniakut arrin në 97%.
Ndërveprimi me oksigjenin - vetitë reduktuese
Për të filluar reaksionin e azotit dhe oksigjenit, nevojitet ngrohje e fortë. Një hark elektrik dhe një shkarkim rrufe në atmosferë kanë energji të mjaftueshme. Përbërjet inorganike më të rëndësishme në të cilat azoti është në gjendjet e tij pozitive të oksidimit:
- +1 (oksid nitrik (I) N2O);
- +2 (monoksidi i azotit JO);
- +3 (oksid nitrik (III) N2O3; acid nitrik HNO2, kripërat e tij janë nitrite);
- +4 (dioksid azoti (IV) JO2);
- +5 (pentoksid azoti (V) N2O5, acid nitrik HNO3, nitrate).
Kuptimi në natyrë
Bimët thithin jonet e amonit dhe anionet e nitrateve nga toka, përdorin për reaksione kimike sintezën e molekulave organike, që ndodhin vazhdimisht në qeliza. Azoti atmosferik mund të absorbohet nga bakteret nyje - krijesa mikroskopike që formojnë rritje në rrënjët e bishtajoreve. Si rezultat, ky grup bimësh merr elementin e nevojshëm ushqyes, pasuron tokën me të.
Gjatë reshjeve tropikale, ndodhin reaksione të oksidimit të azotit atmosferik. Oksidet treten për të formuar acide, këto komponime të azotit në ujë hyjnë në tokë. Për shkak të qarkullimit të elementit në natyrë, rezervat e tij në koren e tokës dhe ajrit plotësohen vazhdimisht. Molekulat organike komplekse që përmbajnë azot dekompozohen nga bakteret në përbërës inorganik.
Përdorim praktik
Lidhjet më të rëndësishmeazoti për bujqësi janë kripëra shumë të tretshme. Ure, kripë (natriumi, kalium, kalcium), komponimet e amonit (një tretësirë ujore e amoniakut, klorurit, sulfatit, nitratit të amonit) asimilohen nga bimët.nitratet. Pjesë të organizmit bimor janë në gjendje të ruajnë makronutrientët "për të ardhmen", gjë që përkeqëson cilësinë e produkteve. Një tepricë e nitrateve në perime dhe fruta mund të shkaktojë helmim te njerëzit, rritjen e neoplazmave malinje. Përveç bujqësisë, komponimet e azotit përdoren në industri të tjera:
- për të marrë ilaçe;
- për sintezën kimike të komponimeve makromolekulare;
- në prodhimin e eksplozivëve nga trinitrotolueni (TNT);
- për prodhimin e ngjyrave.
JO oksid përdoret në kirurgji, substanca ka një efekt analgjezik. Humbja e ndjesive gjatë thithjes së këtij gazi u vu re edhe nga studiuesit e parë të vetive kimike të azotit. Kështu u shfaq emri i parëndësishëm "gaz i qeshur".
Problemi i nitrateve në produktet bujqësore
Kripërat e acidit nitrik - nitratet - përmbajnë një anion të vetëm të ngarkuar JO3-. Deri më tani, emri i vjetër i këtij grupi substancash është përdorur - kripur. Nitratet përdoren për plehërimin e fushave, në serra, pemishte. Ato aplikohen në fillim të pranverës para mbjelljes, në verë - në formën e veshjeve të lëngshme. Vetë substancat nuk paraqesin rrezik të madh për njerëzit, pornë trup, ato kthehen në nitrite, pastaj në nitrozamina. Jonet nitrit JO2- janë grimca toksike, ato shkaktojnë oksidimin e hekurit hekuri në molekulat e hemoglobinës në jone trevalente. Në këtë gjendje, substanca kryesore e gjakut të njerëzve dhe kafshëve nuk është në gjendje të transportojë oksigjen dhe të largojë dioksidin e karbonit nga indet.
Cili është rreziku i ndotjes me nitrate të ushqimit për shëndetin e njeriut:
- tumoret malinje që ndodhin kur nitratet shndërrohen në nitrozamina (kancerogjene);
- zhvillimi i kolitit ulceroz,
- hipotension ose hipertension;
- dështimi i zemrës;
- çrregullim i koagulimit të gjakut
- zhvillimi i mëlçisë, pankreasit, diabetit;
- zhvillimi i dështimit të veshkave;
- anemi, kujtesë e dëmtuar, vëmendje, inteligjencë.
Konsumimi i njëkohshëm i ushqimeve të ndryshme me doza të larta nitratesh çon në helmim akut. Burimet mund të jenë bimët, uji i pijshëm, gatimet e mishit. Thithja në ujë të pastër dhe gatimi mund të zvogëlojë përmbajtjen e nitrateve në ushqime. Studiuesit zbuluan se doza më të larta të komponimeve të rrezikshme u gjetën në produktet bimore të papjekura dhe serrë.
Fosfori është një element i nëngrupit të azotit
Atomet e elementeve kimike që janë në të njëjtën kolonë vertikale të sistemit periodik shfaqin veti të përbashkëta. Fosfori ndodhet në periudhën e tretë, i përket grupit të 15-të, si azoti. Struktura e atomeveelementet janë të ngjashëm, por ka dallime në veti. Azoti dhe fosfori shfaqin një gjendje negative oksidimi dhe valencë III në përbërjet e tyre me metale dhe hidrogjen.
Shumë reaksione të fosforit ndodhin në temperatura të zakonshme, ai është një element kimikisht aktiv. Ai ndërvepron me oksigjenin për të formuar një oksid më të lartë P2O5. Një tretësirë ujore e kësaj substance ka vetitë e një acidi (metafosforik). Kur nxehet, fitohet acid ortofosforik. Formon disa lloje kripërash, shumë prej të cilave shërbejnë si plehra minerale, si superfosfatet. Komponimet e azotit dhe fosforit janë një pjesë e rëndësishme e ciklit të substancave dhe energjisë në planetin tonë, ato përdoren në industri, bujqësore dhe fusha të tjera të veprimtarisë.
