Физические и химические свойства азота — место в таблице Менделеева и его роль в природе

Азот (Nitrogenium, N) – газ, один из химических элементов периодической таблицы Д. И. Менделеева. Это самое распространенное на планете простое вещество. Его нельзя увидеть или почувствовать, при нормальных условиях он не обладает ни вкусом, ни цветом, ни запахом. Составляет большую часть атмосферного воздуха, занимает около 78% от общего объема смеси.

История открытия

Человеком, первым открывшим азот, был ученый по имени Генри Кавендиш. В 1772 году он провел эксперимент. Он заключался в многократном пропускании воздуха над раскаленными углями и обработке полученного газа щелочью. 

В результате опыта образовывался осадок с весьма неприятным, даже удушливым запахом, который ученый обозначил как мефитический воздух, т. е. воздух, которым практически невозможно дышать. Генри Кавендиш решил поделиться результатами со своим коллегой, Джозефом Пристли.

Второй ученый, в свою очередь, также интересовался составом атмосферного воздуха, проводил несколько экспериментов. Разрядами электрического тока он связывал кислород с азотом, удаляя углекислый газ. 

Однако полученный результат он не воспринял как нечто удивительное. Напротив, в этом увидел подтверждение точки зрения, которой придерживался, занимаясь наукой, – теории флогистона. Полученный газ Пристли отнес к так называемому «флогистированному воздуху».

Первым ученым, который предположил, что азот – это новый на тот момент химический элемент, оказался Даниэль Резерфорд. В начале осени в 1772 году вышла в свет его магистерская диссертация. 

В ней Резерфорд дал веществу описание ядовитого, вредного для здоровья газа и определил некоторые его свойства. Из-за той же теории флогистона Даниэль Резерфорд также упустил возможность стать первооткрывателем.

Нескольким ранее известный деятель науки по имени Карл Шееле выделил газ по примеру Генри Кавендиша. Около пяти лет ученый занимался подробным изучением, и в результате выпустил в свет результаты своих исследований.

На их основании он первым выдвинул теорию об атмосферном воздухе как о смеси нескольких газов. Выделил кислород и азот, определив их как «огненный воздух» и «грязный воздух» соответственно.

До сих пор точно неизвестно, кто был первооткрывателем этого простого вещества. Во многом виновником споров на эту тему стал химик Шееле, который долгое время не решался опубликовать статью со своими исследованиями. Никто из ученых, которые одними из первых вывели азот, не смог обозначить его как отдельный элемент и назвать его официально.

В 1787 году химик Антуан Лавуазье, изучая и разрабатывая принципы химической номенклатуры совместно с другими учеными, предложил для вещества название «азот», что в переводе с древнегреческого означает «безжизненный». Иронично, ведь именно он занимает большую часть объема воздуха, которым дышат живые организмы. 

Азот в таблице Менделеева

В периодической таблице Д. И. Менделеева элемент находится под порядковым номером 7. Это число также обозначает количество электронов на всех подуровнях, а также заряд ядра +7. 

Вещество состоит в подгруппе A пятой группы Ⅱ периода. Относится к группе пниктогенов, входит в список неметаллов. В таблице газ обозначен буквой N, что означает Nitrogenium – название элемента на латыни. Атомная, или иначе молярная масса составляет 14,0064300 г/моль. Формула азота – N2.

Строение атома

Азот, как и каждый элемент, состоящий во Ⅱ периоде таблицы, обладает двумя оболочками. Согласно номеру группы, количество валентных электронов на его внешнем уровне равно 5, на внутреннем – 2 валентных.

Физические свойства

Это газ без цвета, вкуса и запаха. Не вреден для организма, плохо растворяется в воде. При кипении температура азота достигает -196°C. Плавиться начинает при температуре -210°C.

Газ состоит из молекул с двумя атомами, между которыми устанавливается тройная связь. Она делает молекулярный азот одним из самых прочных простых веществ.

Молекулы твердого вещества связаны крайне слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. 

Химические свойства

Это элемент с достаточно крепкой связью между молекулами. Из-за этого сам азот является неактивным веществом. Его соединения, в свою очередь, не способны устоять против нагревания. При этом образуется свободный молекулярный азот.

Из-за своей малой активности элемент почти не вступает в реакции. Например:

1. Среди металлов взаимодействует исключительно с литием (Li) и магнием (Mg), но при высокой температуре. 
2. С кислородом реагирует только при использовании электрического заряда. 
3. С водородом (H) сложностей больше всего. Чтобы началась реакция, необходимо установить температуру в 400°С и давление в 200 атм, а также применить катализатор в виде металлического железа. 

Проще всего заставить элемент взаимодействовать с другими неметаллами. Здесь достаточно высокой температуры. 

Азот в природе

В природе свободный элемент можно встретить только в воздухе, он является его основной частью. Зато соединения есть практически повсюду, но в довольно-таки малых количествах, за исключением натриевой селитры. 

Также небольшое количество неорганических соединений встречается в почве. Обычно предстают в виде солей HNO3.

Если говорить о более сложных органических соединениях, то азот есть везде. Он входит в состав клеток растений и животных, а также человека. Азотные соединения являются частью белковов, без которых жизнь невозможна. 

Применение азота

Это один из самых распространенных элементов в природе. Неудивительно, что человечество нашло способ использовать его во многих отраслях:

1. В биологии и медицине. Без него нельзя быстро заморозить кости, ткани и органы, необходимые для пересадки больным и пострадавшим людям. 
2. В химической и нефтехимической промышленности. Газ используется при ремонте скважин, для продувки трубопроводов и т. д. 
3. При производстве стекла и при работе с металлами.
4. При изготовлении машин и станков, электроники.
5. При строительстве зданий и сооружений. 
6. В энергетике, например для экстренного охлаждения ядерных реакторов. 

Азот необходим людям даже в повседневной жизни. Человечество дышит воздухом и живет, потому что воздух по большей части состоит из него. Также люди научились применять это вещество во многих сферах промышленности. Азот – это один из самых распространенных элементов. Без него на планете не было бы жизни.

Комментируйте текст, задавайте вопросы. Сохраняйте статью в закладки и делитесь ею со своими сокурсниками и коллегами в социальных сетях. 

Видео ниже расскажет о свойствах азота и его применении в жизни:

Источники:

• https://obrazovaka.ru/himiya/svoystva-azota-himicheskie-fizicheskie.html
• https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/himicheskie-svojstva-azota-i-fosfora
• https://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g3_6_2.html
• https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/khimiia-nemetallov-157456/azot-i-ego-soedineniia-161796/re-c79e2cf3-4588-479f-88f0-348ec0688712
• https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D1%82