Азот (від греч.(грецький) ázōos — млявий, лат.(латинський) Nitrogenium), N, хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14,0067; безбарвний газ, що не має запаху і смаку.
Історична довідка. З'єднання А. — селітра, азотна кислота, аміак — були відомі задовго до здобуття А. у вільному стані. У 1772 Д. Резерфорд, спалюючи фосфор і ін. речовини в скляному дзвоні, показав, що газ, що залишається після згорання, названий їм «задушливим повітрям», не підтримує дихання і горіння. У 1787 А. Лавуазье встановив, що «життєвий» і «задушливий» гази, що входять до складу повітря, це прості речовини, і запропонував назву «А.». У 1784 Г. Кавендіш показав, що А. входить до складу селітри; звідси і відбувається латинська назва А. (від позднелатінськоє nitrum — селітра і грецьке gennao — народжую, виробляю), запропоноване в 1790 Же. А. Шапталем. До початку 19 ст було з'ясовано хімічна інертність А. у вільному стані і виняткова роль його в з'єднаннях з ін. елементами як зв'язаний азот. З тих пір «скріплення» А. повітря стало однією з найважливіших технічних проблем хімії.
Поширеність в природі. А. — один з найпоширеніших елементів на Землі, причому основна його маса (біля 4´10 15 т ) зосереджена у вільному поляганні в атмосфері . В повітрі вільний А. (у вигляді молекул N 2 ) складає 78,09% за об'ємом (або 75,6% по масі), не рахуючи незначних домішок його у вигляді аміаку і оксидів. Середній вміст А. у літосфері 1,9´10 -3 % по масі. Природні з'єднання А. — хлористий амоній Nh 4 Cl і різні нітрати (див. Селітри .) Крупні скупчення селітри характерні для сухого пустинного клімату (Чилі, Середня Азія). Довгий час селітри були головним постачальником А. для промисловості (зараз основне значення для скріплення А. має промисловий синтез аміаку з А. повітря і водню). Невеликі кількості зв'язаного А. знаходяться в кам'яному вугіллі (1—2,5%) і нафті (0,02—1,5%), а також в водах річок, Морея і океанів. А. накопичується в грунтах (0,1%) і в живих організмах (0,3%).
Хоча назва «А.» означає той, що «не підтримує життя», насправді це — необхідний для життєдіяльності елемент (див. Азот в організмі ). У білці тварин і людини міститься 16 — 17% А. У організмах тваринних білок м'ясоїдних утворюється за рахунок споживаних білкових речовин, наявних в організмах травоїдних тварин і в рослинах. Рослини синтезують білок, засвоюючи азотисті речовини, що містяться в грунті, головним чином неорганічні. Значні кількості А. поступають в грунт завдяки азотфіксуючим мікроорганізмам, здатним переводити вільний А. повітря в з'єднання А. (див. Азотфіксация ).
В природі здійснюється круговорот А. (див. Круговорот речовин ), головну роль в якому грають мікроорганізми — нітрофіцирующие, денітрофіцирующие, азотфіксуючі і ін. Проте в результаті витягання з грунту рослинами величезної кількості зв'язаного А. (особливо при інтенсивному землеробстві) грунти виявляються збідненими А. Дефіцит А. характерний для землеробства майже всіх країн спостерігається дефіцит А. і в тваринництві («білкове голодування»). На грунтах, бідних доступним А., рослини погано розвиваються. Азотні добрива і білкова підгодівля тварин — найважливіший засіб підйому сільського господарства. Господарська діяльність людини порушує круговорот А. Так, спалювання палива збагачує атмосферу А., а заводи, що виробляють добрива, зв'язують А. повітря. Транспортування добрив і продуктів сільського господарства перерозподіляє А. на поверхні землі.
А.— четвертий по поширеності елемент Сонячної системи (після водню, гелію і кисню) (див. Космохімія ).
Ізотопи, атом, молекула. Природний А. складається з двох стабільних ізотопів: 14 N (99,635%) і 15 N (0,365% ). Ізотоп 15 N застосовують в хімічних і біохімічних дослідженнях як міченого атома . З штучних радіоактивних ізотопів А. найбільший період напіврозпаду має 13 N (T 1/2 = 10,08 мін ) , останні вельми короткоживучі. У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, 14 N перетворюється на радіоактивний ізотоп вуглецю 14 C. Цей процес використовують і в ядерних реакціях для здобуття 14 C (див. Вуглець ). Зовнішня електронна оболонка атома А. складається з 5 електронів (однієї неподіленої пари і три неспарених — конфігурація 2 s 2 2 p 3 , див.(дивися) Атом ) . Найчастіше А. у з'єднаннях З-ковалентен за рахунок неспарених електронів (як в аміаку Nh 3 ). Наявність неподіленої пари електронів може приводити до утворення ще одного ковалентного зв'язку, і А. стає 4-ковалентним (як в іоні амонія Nh 4 + ). Міри окислення А. міняються від +5 (у N 2 0 5 ) до —3 (у Nh 3 ). У звичайних умовах у вільному стані А. утворює молекулу N 2 , де атоми N зв'язані трьома ковалентними зв'язками. Молекула А. дуже стійка: енергія дисоціації її на атоми складає 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/міль ) , тому навіть при t біля 3300°С міра дисоціації А. складає лише близько 0,1%.
Фізичні і хімічні властивості. А. трохи легше за повітря; щільність 1,2506 кг/м 3 (при 0°С і 101325 н/м 2 або 760 мм рт. ст. ) , t пл —209,86°С, t кіп —195,8°C. А. зріджується насилу: його критична температура досить низька (—147,1 °С), а критичний тиск високий 3,39 Мн/м 2 (34,6 кгс/см 2 ); щільність рідкого А. 808 кг{м 3 . У воді А. менш розчинимо, чим кисень: при 0°С в 1 м 3 Н 2 Про розчиняється 23,3 г А. Краще, ніж у воді, А. розчинимо в деяких вуглеводнях.
Лише з такими активними металами, як літій, кальцій, магній, А. взаємодіє при нагріванні до порівняно невисоких температур. З більшістю інших елементів А. реагує при високій температурі і у присутності каталізаторів. Добре вивчені з'єднання А. з киснем N 2 O, NO, N 2 O 3 , No2 і N 2 O 5 (див. Азоту оксиди ). З них при безпосередній взаємодії елементів (4000°c) утворюється окисел NO, який при охолоджуванні легко окислюється далі до двоокису No 2 . В повітрі оксиди А. утворюються при атмосферних розрядах. Їх можна отримати також дією на суміш А. з киснем іонізуючих випромінювань (див. Радіаційна хімія ). При розчиненні у воді азотистого N 2 О 3 і азотного N 2 О 5 ангидрідов відповідно виходять азотиста кислота Hno2 і азотна кислота Hno 3 , створюючі солі, — нітрит і нітрати . З воднем А. з'єднується лише при високій температурі і у присутності каталізаторів, при цьому утворюється аміак Nh 3 . Окрім аміаку, відомі і інші багаточисельні з'єднання А. з воднем, наприклад гідразин H 2 N—nh 2 , диімід Hn=nh, азотистоводнева кислота Hn 3 (H—n=nºN), октазон N 8 H 14 і др.; більшість з'єднань А. з воднем виділено лише у вигляді органічних похідних. З галогенами А. безпосередньо не взаємодіє, тому всі галогеніди А. отримують лише непрямим дорогою, наприклад фтористий азот Nf 3 — при взаємодії фтору з аміаком. Як правило, галогеніди А. — малостійкі з'єднання (за винятком Nf 3 ); стійкіші оксигалогеніди А. — NOF, NOCI, Nobr, N0 2 F і No2ci. З сіркою також не відбувається безпосереднього з'єднання А.; азотиста сірка N 4 S 4 виходить в результаті реакції рідкої сірки з аміаком. При взаємодії розжареного коксу з А. утворюється ціан (CN).;. Нагріванням А. з ацетиленом C 2 H 2 до 1500°c може бути отриманий ціаністий водень HCN. Взаємодія А. з металами при високих температурах приводить до утворення нітриду (наприклад, Mg 3 N 2 ).
При дії на звичайний А. електричних розрядів [тиск 130 — 270 н/м 2 (1— 2 мм рт ст )] або при розкладанні нітриду В, Ti, Mg і Са, а також при електричних розрядах в повітрі може утворитися активний А., що є сумішшю молекул і атомів А., що володіють підвищеним запасом енергії. На відміну від молекулярного, активний А. вельми енергійно взаємодіє з киснем, воднем, парами сірки, фосфором і деякими металами.
Здобуття і вживання. У лабораторії А. легко може бути отриманий при нагріванні концентрованого розчину нітриту амонія: Nh4no2 = N 2 + 2h 2 О. Технічеський спосіб здобуття А. заснований на розділенні заздалегідь зрідженого повітря, яке потім піддається розгону (див. Газів розділення ).
Основна частина вільного, що добувається, А. використовується для промислового виробництва аміаку, який потім в значних кількостях переробляється на азотну кислоту, добрива, вибухові речовини і так далі Окрім прямого синтезу аміаку з елементів, промислове значення для скріплення А. повітря має розроблений в 1905 цианамідний метод, заснований на тому, що при 1000°c карбід кальцію (отримуваний розжарюванням суміші винищити і вугілля в електричній печі) реагує з вільним А.: СаС + N -= Cacn + С. Образующийся ціанамід кальцію при дії перегрітої водяної пари розкладається з виділенням аміаку:
Cacn+ЗН 2 О=СаСО 3 +2NH 3 .
Вільний А. застосовують в багатьох галузях промисловості: як інертне середовище при всіляких хімічних і металургійних процесах, для заповнення вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні горючих рідин і так далі Рідкий А. знаходить вживання в різних холодильних установках. Його зберігають і транспортують в сталевих судинах Дьюара, газоподібний А. у стислому вигляді — в балонах. Широко застосовують багато з'єднань А. виробництво зв'язаного А. стало посилено розвиватися після 1-ої світової війни і зараз досягло величезних масштабів.
Літ.: Некрасов Би. Ст, Основи загальної хімії, т. 1, М., 1965; Ремі Г., Курс неорганічної хімії, пер.(переведення) з йому.(німецький), т. 1, М., 1963: Хімія і технологія зв'язаного азоту, [М.— Л.], 1934; КХЕ, т. 1, М-код.,1961.
