Azot haqida

Azot
Azot
	← Uglerod \| Kislorod →
Oddiy moddaning tashqi ko‘rinishi
	Suyuq azot
Atomning xossalari
Nomi, belgisi, tartib raqami	Azot / Nitrogenium (N), 7
Guruh, davr, blok	15 (esk. 5), 2, ; p-element
Atom massasi ; (molyar massa)	[14,00643; 14,00728] a. m. b. (g/mol)
Elektron konfiguratsiyasi	[He] 2s22p3; 1s22s22p3
Atom radiusi	75 pm
Kimyoviy xossalari
Kovalent radius	75 pm
Ion radiusi	13 (+5e) 171 (−3e) pm
Elektrmanfiylik	3,04 (Poling shkalasi)
Oksidlanish darajalari	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
Ionlanish energiyasi ; (birinchi elektron)	1401,5 (14,53) kJ/mol (eV)
Oddiy moddaning termodinamik xossalari
Zichlik ( n. sh.)	0,808 g/sm³ (−195,8 °C); 1,1649 kg/m³ (GOST 2939-63 bo‘yicha standart sharoitda); normal sharoitda 0,001251 g/sm3
Erish harorati	63,29 K (−209,86 °C)
Qaynash harorati	77,4 K (−195,75 °C)
Erishning molyar issiqligi	(N2) 0,720 kJ/mol
Bug‘lanishning molyar issiqligi	(N2) 5,57 kJ/mol
Molyar issiqlik sig‘imi	29,125 (gaz N2) J/(K·mol)
Molyar hajm	22,4⋅103 sm3/mol
Kristall panjara (oddiy modda)
Panjara tuzilishi	Kubik
Panjara parametrlari	5,661 Å
Boshqa xususiyatlar
Issiqlik o‘tkazuvchanligi	(300 K) 0,026 Vt/(m·K)
CAS raqami	7727-37-9

7

Azot

N

14,007

1s² 2s² 2p³

Azot (kimyoviy belgi — N, lot. Nitrogenium) — kimyoviy element bo‘lib, 15-guruhda (eski tasnifga ko‘ra — beshinchi guruhning asosiy kichik guruhi, VA) va ikkinchi davrda joylashgan. Davriy sistema D. I. Mendeleyev tomonidan ishlab chiqilgan; azotning tartib raqami 7.

Oddiy modda sifatida (normal sharoitda) azot — ikki atomli gaz (kimyoviy formulasi — N₂) rangsiz, taʼmsiz va hidsiz.

Azot eng keng tarqalgan elementlardan biri bo‘lib, Yerdagi havoning hajman 78 % qismini tashkil etadi.

Kimyoviy jihatdan juda inert, biroq o‘tish metallarining kompleks birikmalari bilan reaksiyaga kirishadi. Ko‘plab texnologik jarayonlarda inert muhit sifatida ishlatiladi; suyuq azot esa sovutuvchi vosita sifatida qo‘llanadi.

Azot asosiy biogen elementlardan biri bo‘lib, u oqsillar va nuklein kislotalar tarkibiga kiradi.

Kashf etilish tarixi

1772-yilda Genri Kavendish tajriba o‘tkazdi: u havoni bir necha marta cho‘g‘langan ko‘mir ustidan o‘tkazib, so‘ng ishqor bilan ishlov berdi. Natijada Kavendish «bo‘g‘uvchi» (yoki «mefitik») havo deb atagan gaz qoldig‘i hosil bo‘ldi. Zamonaviy kimyo nuqtayi nazaridan, cho‘g‘langan ko‘mir bilan reaksiyada havodagi kislorod esa karbonat angidridga aylangan, keyin esa uni ishqor yutgan. Qolgan gazning katta qismi azotdan iborat bo‘lgan. Shunday qilib, Kavendish azotni ajratib olgan, biroq uni yangi oddiy modda (kimyoviy element) ekanini anglamagan va mefitik havo (inglizcha ingl. mephitic — «zararli») sifatida taʼriflagan. O‘sha yili Kavendish bu tajriba haqida Jozef Pristli^:41.

ga xabar bergan. Jozef Pristli ham o‘sha paytda qator tajribalarda havodagi kislorodni bog‘lab, hosil bo‘lgan karbonat angidridni chiqarib tashlagan, yaʼni azot olgan. Biroq u o‘sha davrda hukmron bo‘lgan flogiston nazariyasi tarafdori bo‘lgani uchun natijalarni noto‘g‘ri talqin qilib, flogistonlashgan (yaʼni flogistonga to‘yingan) havoni ajratdim, deb hisoblagan.^:41.

1772-yil sentabrida shotlandiyalik kimyogar Daniel Rezerford «Bog‘langan va mefitik deb ataluvchi havo haqida» nomli magistrlik dissertatsiyasini eʼlon qilib, azotni zararli, zaharli havo sifatida tavsiflagan va uni yangi kimyoviy element deb taxmin qilgan^:41, shuningdek, azotning asosiy xossalarini (ishqorlar bilan reaksiyaga kirishmasligi, yonishni qo‘llab-quvvatlamasligi, nafas olishga yaroqsizligi) bayon qilgan.

O‘sha yili azotni shvetsiyalik kimyogar Karl Sheele ham ajratib olgan: 1772-yil yozida Kavendish usulida azot olib, uni besh yil o‘rgangan va so‘ng tadqiqot natijalarini nashr etgan. Ushbu nashrda Sheele birinchi bo‘lib atmosfera havosini alohida gazlar — «olovli havo» (kislorod) va «iflos havo» (azot) aralashmasi sifatida tavsiflagan. Shu sababli azotni aynan kim birinchi bo‘lib kashf etganini aniqlashning imkoni yo‘q.^:41.

Nomining kelib chiqishi

«azot» (frans. azote, eng keng tarqalgan talqinga ko‘ra, qadimgi yunon. ἄζωτος «hayotsiz»), avvalgi nomlar (flogistonlashgan, mefitik va «buzilgan» havo) o‘rniga 1787-yilda Antuan Lavuazye tomonidan taklif qilingan. U o‘sha paytda boshqa fransuz olimlari bilan birga kimyoviy nomenklatura tamoyillarini ishlab chiqayotgan edi. Taklif o‘sha yili «Kimyoviy nomenklatura usuli» asarida eʼlon qilingan.^:41Yuqorida aytilganidek, o‘sha davrda azot yonishni ham, nafas olishni ham qo‘llab-quvvatlamasligi maʼlum edi. Aynan shu xossa eng muhim deb hisoblangan. Keyinchalik azot, aksincha, barcha tirik mavjudotlar uchun nihoyatda zarur ekani aniqlangan bo‘lsa-da, uning nomi fransuz va rus tillarida saqlanib qolgan. rus tilida ushbu nom German Gessning «Sof kimyo asoslari» kitobi 1831-yilda nashr etilgandan so‘ng uzil-kesil mustahkamlangan.

«azot» so‘zi (gazga aloqasi bo‘lmagan holda) qadimdan maʼlum bo‘lib, o‘rta asr faylasuflari va alkimyogarlari tomonidan «metallarning dastlabki materiyasi»ni, faylasuflar tilida merkuriy, alkimyogarlar tilida esa ikki karra merkuriy deb atalgan tushunchani ifodalash uchun ishlatilgan. Alkimyogarlar «metallarning dastlabki materiyasi»ni borliqning «alfa va omegasi» deb bilgan. Bu tushuncha uchun ishlatiladigan so‘z «muqaddas» deb hisoblangan uch til alifbolarining dastlabki va oxirgi harflaridan tuzilgan: lotin, yunon va qadimgi ibroniy: a, alfa, alef va zeta, omega, tav — AAAZOT. Biroq ushbu alkimyoviy atama bilan Lavuazye taklif qilgan gaz nomi o‘rtasidagi bog‘liqlikni tasdiqlovchi maʼlumotlar yo‘q.

Lavuazyening ko‘plab zamondoshlari element nomini muvaffaqiyatsiz deb bilgan. Xususan, Jan Antuan Shaptal «nitrogène» («selitraning kelib chiqishiga sabab bo‘luvchi») nomini taklif qilgan va uni «Kimyo elementlari» kitobida ishlatgan. Hozirgacha azot birikmalari nitratlar, nitritlar va nitridlar deb ataladi^:42.

Fransuz tilida «nitrogen» nomi ommalashmagan, ammo ingliz, ispan, venger va norveg tillarida ushbu so‘zdan kelib chiqqan nom ishlatiladi. Portugal tilida og‘zaki nutqda asosan nitrogeniu (Braziliya portugalchasi nitrogênio, Yevropa portugalchasi nitrogénio) nomi ishlatiladi; ilmiy ishlarda, ayniqsa Portugaliya va Makaoda esa azoto nomi ko‘proq ishlatiladi.

Nemis tilida «Stickstoff» («bo‘g‘uvchi modda») nomi qo‘llanadi; shuningdek, niderland va shved tillarida ham shunga o‘xshash. Shunga yaqin maʼnoli nomlar ayrim slavyan tillarida, masalan, xorv. va sloven. dušik [ˈduʃik]^:42, shuningdek, ibroniycha חַנְקָן‎ [hanˈkan].

«Azot» nomi fransuz va rus tillaridan tashqari italyan, turk tillarida, qator slavyan tillarida, shuningdek, Rossiya va sobiq SSSR xalqlarining ko‘plab tillarida ham ishlatiladi.

Belgi qabul qilinishidan oldin $N$ Rossiya, Fransiya va boshqa mamlakatlarda boshqa belgi ishlatilgan $Az$ , uni, masalan, A. M. Butlerovning 1864-yilda aminlar haqidagi maqolasida ko‘rish mumkin.^:42.

Azotning tabiatda uchrashi

Izotoplari

Tabiiy azot ikkita barqaror izotopdan iborat: ¹⁴N — 99,635 % va ¹⁵N — 0,365 %.

Sunʼiy yo‘l bilan azotning massa sonlari 10 dan 13 gacha va 16 dan 25 gacha bo‘lgan o‘n to‘rtta radioaktiv izotopi olingan. Ularning barchasi juda qisqa umrli. Ular orasida eng barqarori bo‘lgan ¹³N ning yarim yemirilish davri 10 daqiqa.

Barqaror azot izotoplari yadrolarining spini: ¹⁴N — 1; ¹⁵N — 1/2.

Tarqalishi

Azot — Yer yuzida eng keng tarqalgan elementlardan biri. Atomlar soni bo‘yicha u Ne bilan birga 5—6-o‘rinni tarqalganlik jihatidan Quyosh tizimida egallaydi (undan oldinda: H, He, O va C).

Azot ikki atomli molekula N₂ shaklida Yer atmosferasining asosiy qismini tashkil etadi; uning ulushi massa bo‘yicha 75,6 %, hajm bo‘yicha 78,084 %, yaʼni taxminan 3,87⋅10¹⁵ tonnani tashkil qiladi.

Turli mualliflarning maʼlumotlariga ko‘ra, Yer po‘stidagi azot miqdori (0,7–1,5)⋅10¹⁵ tonna (shu jumladan gumusda taxminan 6⋅10¹⁰ tonna), Yer mantiyasida esa — 1,3⋅10¹⁶ tonna. Bunday massalar nisbati azotning asosiy manbai mantiyaning yuqori qismi ekanini ko‘rsatadi. U yerdan azot Yerning boshqa qobiqlariga quyidagi hodisa orqali o‘tadi: vulqon otilishi.

Gidrosferada erigan azot massasi, atmosferadagi azotning suvda erishi va undan yana atmosferaga ajralishi bir vaqtda kechishini hisobga olganda, taxminan 2⋅10¹³ t; bundan tashqari, taxminan 7⋅10¹¹ t azot gidrosferada birikmalar ko‘rinishida mavjud.

Biologik roli

Azot hayvonlar va o‘simliklar hayoti uchun zarur kimyoviy element bo‘lib, oqsillar (massa bo‘yicha 16–18 %), aminokislotalar, nuklein kislotalar, nukleoproteidlar, xlorofill, gemoglobin va boshqalar tarkibiga kiradi. Tirik hujayralarda azot atomlar soni bo‘yicha taxminan 2 %, massa ulushi bo‘yicha esa 2,5 % ni tashkil etadi (vodorod, uglerod va kisloroddan keyin to‘rtinchi o‘rin). Shu sababli bog‘langan azotning sezilarli miqdori tirik organizmlar, biogen cho‘kindilar litosfera va dengiz hamda okeanlarning dispers moddalarida mavjud. Uning miqdori taxminan 1,9⋅10¹¹ t. Ugleroddan farqli o‘laroq, u ham organik molekulalar tarkibida uchraydi, ammo aksariyat tirik organizmlarda oksidlanmaydi va energiya manbai bo‘la olmaydi. Shuning uchun azotning to‘planishiga yo‘l qo‘ymaslik maqsadida bu organizmlarda ajratish tizimlari (hosilalari ko‘rinishida: karbamid va guanidiniy). Azot saqlovchi organik moddalarning chirishi va parchalanishi natijasida, atrof-muhitning qulay sharoitlarida, azotli foydali qazilmalarning tabiiy konlari, masalan, «Chili selitrasi» (natriy nitrati boshqa birikmalar aralashmalari bilan), Norvegiya va Hindiston selitralari hosil bo‘lishi mumkin.

Taxminan 800 GPa (8 million atmosfera) bosimdagi azot gidridlari kimyosi oddiy sharoitdagi uglevodorodlar kimyosidan ham xilma-xildir. Shundan kelib chiqib, azot hali kashf etilmagan hayot shakllari uchun, masalan, Uran va Neptun kabi sayyoralarda asos bo‘lishi mumkin^:43.

Tabiatda azot aylanishi

Atmosferadagi azotning tabiatda bog‘lanishi ikki asosiy yo‘l bilan kechadi: abiogen va biogen. Birinchi yo‘l, asosan, azotning kislorod bilan reaksiyalarini o‘z ichiga oladi. Azot kimyoviy jihatdan juda inert bo‘lgani sababli oksidlanish uchun katta energiya (yuqori harorat) kerak. Bunday sharoit chaqmoq razryadlarida yuzaga keladi, bunda harorat 25 000 °C va undan ham yuqoriga ko‘tariladi. Natijada turli azot oksidlari hosil bo‘ladi. Shuningdek, abiotik bog‘lanish yarimo‘tkazgichlar yoki keng taqiqlangan zonali dielektriklar (cho‘l qumi) yuzasidagi fotokatalitik reaksiyalar natijasida ham yuz berishi mumkin.

Biroq molekulyar azotning asosiy qismi (taxminan 1,4⋅10⁸ t/yil) biotik yo‘l bilan bog‘lanadi. Uzoq vaqt davomida molekulyar azotni faqat ayrim mikroorganizmlar (Yer yuzida keng tarqalgan bo‘lsa ham) bog‘lay oladi deb hisoblangan: Azotobacter va Clostridium bakteriyalari, dukkakli o‘simliklarning tugunak bakteriyalari Rhizobium, sianobakteriyalar Anabaena, Nostoc va boshqalar. Hozir suv va tuproqdagi ko‘plab boshqa organizmlar ham bu xususiyatga ega ekani maʼlum, masalan, aktinomitsetlar joylashgan qandag‘och va boshqa daraxtlarning tugunaklarida (jami 160 tur). Ularning hammasi molekulyar azotni ammoniy birikmalariga (NH₄⁺) aylantiradi. Bu jarayon katta energiya talab qiladi (atmosferadagi 1 g azotni bog‘lash uchun dukkakli o‘simliklar tugunaklaridagi bakteriyalar taxminan 167,5 kJ energiya sarflaydi, yaʼni 10 g ga yaqin glyukozani oksidlaydi). Demak, simbioz o‘simliklar va azot bog‘lovchi bakteriyalar uchun o‘zaro foydalidir: o‘simliklar bakteriyalarga «yashash joyi» va fotosintez natijasida olingan «yoqilg‘i» — glyukozani beradi, bakteriyalar esa o‘simliklarga o‘zlashtiriladigan shakldagi zarur azotni yetkazib beradi.

Biogen azot bog‘lanishi jarayonida hosil bo‘ladigan ammiak va ammoniy birikmalaridagi azot tezda nitrat va nitritlargacha oksidlanadi (bu jarayon nitrifikatsiya deb ataladi). Ular o‘simlik to‘qimalari (keyinroq oziq zanjiri orqali o‘txo‘rlar va yirtqichlar) tomonidan o‘zlashtirilmasa, tuproqda uzoq saqlanmaydi. Ko‘pchilik nitrat va nitritlar suvda yaxshi eriydi, shu sababli yuvilib, oxir-oqibat Dunyo okeaniga tushadi (bu oqim 2,5–8⋅10⁷ t/yil deb baholanadi).

O‘simlik va hayvon to‘qimalariga kirgan azot ular nobud bo‘lgach, ammonifikatsiya (azot saqlovchi murakkab birikmalarning ammiak va ammoniy ionlari ajralib chiqishi bilan parchalanishi) hamda denitrifikatsiya jarayonlariga uchraydi. Bunda atomar azot va uning oksidlari ajraladi. Ushbu jarayonlar aerob va anaerob sharoitlarda butunlay mikroorganizmlar faoliyati tufayli kechadi.

Inson faoliyati bo‘lmaganda, azot bog‘lanishi va nitrifikatsiya jarayonlari qarama-qarshi denitrifikatsiya reaksiyalari bilan deyarli to‘liq muvozanatda bo‘ladi. Azotning bir qismi vulqon otilishida mantiyadan atmosferaga chiqadi, bir qismi tuproq va gil minerallarida mustahkam bog‘lanadi. Bundan tashqari, atmosferaning yuqori qatlamlaridan sayyoralararo fazoga azot muntazam chiqib turadi.

Azot va uning birikmalarining toksikologiyasi

Atmosferadagi azot o‘zi juda inert bo‘lgani sababli odam va sutemizuvchilar organizmiga bevosita taʼsir ko‘rsatmaydi. Ammo yuqori bosimda u narkoz, mastlik yoki bo‘g‘ilishni (kislorod yetishmaganda), bosim tez pasayganda esa kesson kasalligini keltirib chiqaradi.

Olinishi

Ammoniy nitritning parchalanishi

Laboratoriyada azotni ammoniy nitritni parchalash orqali olish mumkin:

{\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }

Reaksiya ekzotermik bo‘lib, 80 kkal (335 kJ) issiqlik ajralishi bilan kechadi (reaksiyaga kirishgan 1 mol nitrit hisobiga). Shu sababli reaksiya davomida idishni sovitish kerak, garchi reaksiyani boshlash uchun ammoniy nitritni isitish talab qilinsa ham.

Amalda bu reaksiya natriy nitritning to‘yingan eritmasini qizdirilgan ammoniy sulfatning to‘yingan eritmasiga tomchilatib qo‘shish orqali bajariladi. Almashinish reaksiyasi natijasida hosil bo‘lgan ammoniy nitrit darhol parchalanadi.

Bunda ajraladigan gaz tarkibida ammiak, azot(I) oksidi va kislorod aralashmalari bo‘ladi. Ularni ketma-ket sulfat kislota, temir(II) sulfat eritmalaridan va cho‘g‘langan mis ustidan o‘tkazib tozalashadi. Keyin azot quritiladi.

Kaliy dixromatni ammoniy sulfat bilan qizdirish

Azotni laboratoriyada olishning yana bir usuli — kaliy dixromat va ammoniy sulfat aralashmasini (massa nisbati 2:1) qizdirishdir. Reaksiya quyidagi tenglamalar bilan ifodalanadi:

{\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {Cr} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{7}}{}+{}(\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}(\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {Cr} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{7}}{}+{}\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}

{(\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {Cr} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{7}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}\mathrm {Cr} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}4\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }

Azidlarning parchalanishi

Eng toza azotni azidlar (metall azidlari) parchalanishi orqali olish mumkin:

{2\,\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}2\,\mathrm {Na} {}+{}3\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}

Havoning cho‘g‘langan koks bilan reaksiyasi

«Havo azoti» yoki «atmosfera azoti», yaʼni azot bilan inert gazlar aralashmasi havoni cho‘g‘langan koks bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi. Natijada «generator» yoki «havo gazi» deb ataladigan, kimyoviy sintez uchun xomashyo va yoqilg‘i bo‘ladigan gaz hosil bo‘ladi. Zarur bo‘lsa, undan uglerod(II) oksidini yutib, azotni ajratib olish mumkin.

Havoni haydash

Molekulyar azot sanoatda suyuq havoni fraksion haydash orqali olinadi. Bu usul bilan «atmosfera azoti»ni ham olish mumkin. Shuningdek, azot qurilmalari va stansiyalar ham keng qo‘llanadi; ularda gazlarni adsorbsion va membranali ajratish usullaridan foydalaniladi.

Ammiakni mis(II) oksidi ustidan o‘tkazish

Laboratoriya usullaridan biri — ammiakni mis(II) oksidi ustidan ~700 °C haroratda o‘tkazish:

{3\,\mathrm {CuO} {}+{}2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}3\,\mathrm {Cu} \downarrow {}{}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }

Ammiak uning to‘yingan eritmasini isitish orqali olinadi. CuO miqdori hisoblanganidan 2 baravar ko‘p olinadi. Ishlatishdan bevosita oldin azot kislorod va ammiak aralashmalaridan tozalanadi: gaz mis va uning (II) oksidi ustidan (~700 °C) o‘tkazilib, keyin konsentrlangan sulfat kislota va quruq ishqor yordamida quritiladi. Reaksiya ancha sekin kechadi, biroq yuqori tozalikdagi azot olish imkonini beradi.

Xossalari

Fizik xossalari

Optik emission spektr (azotniki)

Normal sharoitda azot rangsiz va hidsiz, suvda kam eriydigan gaz (2,3 ml/100 g — 0 °C da; 1,5 ml/100 g — 20 °C da; 1,1 ml/100 g — 40 °C da; 0,5 ml/100 g — 80 °C da); zichligi 1,2506 kg/m³ (normal sharoitda).

Suyuq holatda (qaynash harorati −195,8 °C) suv kabi harakatchan, rangsiz suyuqlikdir. Suyuq azotning zichligi 808 kg/m³. Havo bilan taʼsirlashganda undagi kislorodni yutadi.

−209,86 °C da azot qorsimon massa yoki yirik oppoq kristallar ko‘rinishida qattiq holatga o‘tadi. Havo bilan taʼsirlashganda kislorodni yutadi, natijada erib, azotdagi kislorod eritmasini hosil qiladi.

Qattiq azotning uchta kristall modifikatsiyasi maʼlum. 36,61—63,29 K oralig‘ida zich geksagonal qadoqlangan β-N₂ faza mavjud; fazoviy guruhi P6₃/mmc, panjara parametrlari a=3,93 Å va c=6,50 Å. 36,61 K dan pastda kub panjarali α-N₂ faza barqaror bo‘lib, uning fazoviy guruhi Pa3 yoki P2₁3, davri a=5,660 Å. 3500 atmosferadan ortiq bosim va 83 K dan past haroratda geksagonal γ-N fazasi hosil bo‘ladi.₂.

Fazaviy diagramma

Azotning fazaviy diagrammasi rasmda ko‘rsatilgan.

Kimyoviy xossalari, molekula tuzilishi

Erkin holatda azot ikki atomli N₂ molekulalari shaklida bo‘ladi; ularning elektron konfiguratsiyasi quyidagi formula bilan ifodalanadi: σ_s²σ_s^*2π_{x, y}⁴σ_z², bu azot atomlari orasidagi uch bog‘ N≡N mavjudligiga mos keladi (bog‘ uzunligi d_N≡N=0,1095 nm). Bog‘ nihoyatda mustahkam: N₂ ↔ 2 N dissotsiatsiya reaksiyasi uchun entalpiya o‘zgarishi ΔH°₂₉₈ = 945 kJ/mol, reaksiya tezligi konstantasi K₂₉₈ = 10⁻¹²⁰, yaʼni normal sharoitda azot molekulalarining dissotsiatsiyasi deyarli sodir bo‘lmaydi (muvozanat amalda butunlay chapga siljigan). Azot molekulasi qutbsiz va qiyin qutblanadi; molekulalararo taʼsir kuchlari juda zaif. Shu sababli oddiy sharoitda azot gaz holatidadir.

Hatto 3000 °C da ham azotning termik dissotsiatsiya darajasi (N₂) atigi 0,1 % ni tashkil etadi; normal bosimda faqat taxminan 5000 °C da bir necha foizga yetadi. Atmosferaning yuqori qatlamlarida fotokimyoviy dissotsiatsiya natijasida N₂ molekulalari parchalanadi. Laboratoriyada atomar azotni gazsimon N₂ni kuchli siyraklashtirilgan sharoitda yuqori chastotali elektr razryadi maydonidan o‘tkazib olish mumkin. Atomar azot molekulyar azotga qaraganda ancha faol: xususan, odatdagi haroratda u oltingugurt, fosfor, margimush va ayrim metallar, masalan, simob.

2025-yilda azotning birinchi allotrop shakli (N₂) dan keyin ikkinchi allotrop shakli — geksaazot olingani eʼlon qilindi; u hatto suyuq azot haroratida (77 K) ham yetarlicha barqaror.

Azot molekulasidagi bog‘ nihoyatda mustahkam bo‘lgani sababli uning ayrim birikmalari (ko‘plab galogenidlar, azidlar, oksidlar) endotermik bo‘ladi, yaʼni hosil bo‘lish entalpiyasi musbat. Azotning bunday birikmalari issiqlik taʼsiriga chidamsiz bo‘lib, qizdirilganda ancha oson parchalanadi. Shu sababli Yerda azotning katta qismi erkin holatda uchraydi.

Azot juda inert bo‘lgani sababli oddiy sharoitda faqat litiy bilan reaksiyaga kirishadi:

{6\,\mathrm {Li} {}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Li} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {N} }

{2\,\mathrm {B} {}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {BN} }

(Bor nitridi)

Eng katta amaliy ahamiyatga ega vodorod nitridi — ammiak NH₃ bo‘lib, u vodorod va azotning o‘zaro reaksiyasidan olinadi (quyiga qarang).

Elektr razryadi taʼsirida kislorod bilan reaksiyaga kirishib, azot(II) oksidi NO hosil qiladi:

Ifodani tahlil qilib bo‘lmadi (sintaksis xatosi): {\displaystyle \ce{N2 + O2 <->[{2000 ℃}] 2NO - Q}}

Molekulyar azot ishtirokidagi bir necha o‘nlab kompleks birikmalar tavsiflangan.

Atmosfera azotining sanoatda bog‘lanishi

Azot birikmalari kimyo sohasida, jumladan, o‘g‘itlar, portlovchi moddalar, bo‘yoqlar, dori vositalari va ko‘plab boshqa kimyo sanoati mahsulotlarini ishlab chiqarishda keng ishlatiladi. Atmosfera havosi azotning ulkan tabiiy manbai bo‘lsa-da, azotning inertligi uzoq vaqt davomida N₂ni boshqa azot saqlovchi birikmalarga aylantirishning samarali usullari yo‘qligiga sabab bo‘lgan. Ilgari azot birikmalarining aksariyati uning minerallaridan, xususan, Chili selitrasidan olingan. Bu sohadagi taraqqiyot vodorodni tabiiy gazni qayta ishlash orqali sintez-gazga aylantirish texnologiyasi yaratilgach mumkin bo‘ldi. Aynan azot va vodorodning o‘zaro reaksiyasi natijasida ammiak hosil bo‘lishi aholining azotli birikmalarga bo‘lgan ehtiyojining katta qismini qondiradi:

{\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}

Ammiak sintezi ekzotermik (issiqlik effekti 92 kJ/mol) va qaytar reaksiya bo‘lib, hajm kamayishi bilan kechadi. Shuning uchun Le-Shatelye — Braun prinsipiga muvofiq muvozanatni ammiak hosil bo‘lish tomonga siljitish uchun aralashmani sovitish va yuqori bosim qo‘llash zarur. Biroq kinetik jihatdan haroratni pasaytirish foydasiz, chunki bunda reaksiya tezligi keskin kamayadi: hatto 700 °C da ham reaksiya tezligi amalda foydalanish uchun juda past.

Bunday vaziyatlarda kataliz qo‘llanadi, chunki mos katalizator muvozanatni siljitmasdan reaksiya tezligini oshiradi. Katalitik faolligi, zaharlanishga chidamliligi va narxi hisobga olinganda, eng samarali katalizator metall temir asosidagi, alyuminiy va kaliy oksidlari qo‘shilgan katalizator bo‘lib chiqdi. Jarayon 400—600 °C haroratda va 10—1000 atmosfera bosimda olib boriladi.

2000 atmosferadan yuqori bosimda vodorod va azot aralashmasidan ammiak sintezi katalizatorsiz ham yuqori tezlikda kechadi. Masalan, 850 °C va 4500 atmosfera sharoitida mahsulot unumi 97 % ga yetadi.

Atmosfera azotini sanoatda bog‘lashning yana bir usuli — sianamid usuli bo‘lib, u kalsiy karbidning azot bilan 1000 °C da reaksiyasiga asoslangan:

{\mathrm {CaC} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {CaCN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {C} }

Reaksiya ekzotermik, issiqlik effekti 293 kJ/mol.

Har yili Yer atmosferasidan sanoat yo‘li bilan taxminan 1⋅10⁶ tonna azot olinadi.

Azot birikmalari

Oksidlanish darajalari azot birikmalarida −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 ga teng.

Azotning oksidlanish darajasi −3 bo‘lgan birikmalari nitridlar bilan ifodalanadi. Ular orasida eng katta amaliy ahamiyatga ega modda — ammiak, shuningdek, yangi avlod yadro reaktorlari uchun istiqbolli yadro yoqilg‘isi bo‘lgan uran nitrididir;
Azotning oksidlanish darajasi −2 bo‘lgan birikmalari nisbatan kam uchraydi, ular pernitridlar bilan ifodalanadi. Eng mashhuri — vodorod pernitridi N₂H₄, yaʼni gidrazin va dimetilgidrazin ( (raketa yoqilg‘isi). Shuningdek, nihoyatda beqaror vodorod pernitridi N₂H₂, diimid;
Azotning oksidlanish darajasi −1 bo‘lgan birikmalari: NH₂OH (gidroksilamin) — beqaror asos bo‘lib, gidroksilammoniy tuzlari bilan birga organik sintezda qo‘llanadi;
Azotning oksidlanish darajasi +1 bo‘lgan birikmalari: azot(I) oksidi N₂O (azot(I) oksidi, kuldiruvchi gaz), giponitrit kislota;
Azotning oksidlanish darajasi +2 bo‘lgan birikmalari: azot(II) oksidi NO (azot monooksidi), azotnovat kislota (азотноватая кислота);
Azotning oksidlanish darajasi +3 bo‘lgan birikmalari: azot(III) oksidi N₂O₃ (azot seskvioksidi, diazot trioksidi), nitrit kislota, uning tuzlari — nitritlar, azot trifloridi NF₃;
Azotning oksidlanish darajasi +4 bo‘lgan birikmalari: azot(IV) oksidi NO₂ (azot dioksidi, qo‘ng‘ir gaz);
Azotning oksidlanish darajasi +5 bo‘lgan birikmalari: azot(V) oksidi N₂O₅ (diazot pentaoksidi), nitrat kislota, uning tuzlari — nitratlar, tetraftorammoniy NF₄⁺ va uning tuzlari.

Qo‘llanilishi

Azot birikmalari

Azot birikmalari kimyo sanoatida o‘g‘itlar, portlovchi moddalar, bo‘yoqlar, dori vositalari va ko‘plab boshqa mahsulotlarni ishlab chiqarishda nihoyatda keng qo‘llanadi.

Gazsimon azot

Gazsimon azotning sanoatda qo‘llanishi uning inert xossalari bilan bog‘liq. Gazsimon azot yong‘in va portlash xavfini kamaytiradi, oksidlanish va chirishning oldini oladi. Neft qazib olish sanoatida u xavfsiz burg‘ilashni taʼminlash, quduqlarni kapital va joriy taʼmirlash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, yuqori bosimli gazsimon azot neft beruvchanligini oshirish usullarida qo‘llanadi. Neft-kimyo sanoatida azot rezervuar va quvurlarni puflab tozalash, quvurlarni bosim ostida sinash, konlarning ishlab chiqarish hajmini oshirish uchun qo‘llanadi. Tog‘-kon sanoatida u shaxtalarda portlashdan xavfsiz muhit yaratish, tog‘ jinslari qatlamlarini ajratish va ichki yong‘inlarni o‘chirish uchun ishlatiladi. Elektronika ishlab chiqarishda va boshqa sohalarda kislorodsiz inert atmosfera yaratish uchun azotdan foydalaniladi.

Gazsimon azot bilan uchish apparatlari shassisidagi shinalar kameralari to‘ldiriladi. Bundan tashqari, so‘nggi paytlarda avtomobil ishqibozlari orasida shinalarni azot bilan to‘ldirish ommalashgan bo‘lsa-da, bu usulning havo o‘rniga qo‘llanish samaradorligi aniq isbotlanmagan.

Oziq-ovqat sanoatida azot oziq-ovqat qo‘shimchasi E941 sifatida ro‘yxatga olingan. U propellent (mahsulotni idish yoki konteynerdan siqib chiqarishga mo‘ljallangan gaz) sifatida, shuningdek, qadoqlash va saqlash uchun gaz muhiti vazifasida ishlatiladi.

Suyuq azot

Suyuq azot sovutuvchi vosita hamda krioterapiyada qo‘llanadi.

Koks ishlab chiqarishda koks batareyalaridan koksni tushirishda («koksni quruq so‘ndirish»), shuningdek, raketa baklaridan yoqilg‘ini nasos yoki dvigatellarga bosim bilan uzatishda katta miqdorda azot ishlatiladi.

Xona haroratida suyuq azot faol bug‘lanadi. Shu sababli u vakuum izolyatsiyali, ochiq turdagi maxsus Dyuar idishlari yoki bosim ostidagi kriogen sig‘imlarda saqlanadi.

Suyuq azot yong‘inni o‘chirish uchun ishlatiladi: bug‘langanda azot yong‘in o‘chog‘idan yonish uchun zarur bo‘lgan kislorodni siqib chiqaradi va olov o‘chadi. Azotning inertligi va uni oson chiqarib yuborish mumkinligi tufayli azot bilan yong‘inni o‘chirish, ftorlangan uglevodorodlardan foydalanish bilan bir qatorda, boshqa yong‘in o‘chirish vositalari (suv, karbonat angidrid va boshqalar) zarar yetkazishi mumkin bo‘lgan qimmatli jihozlarni (masalan, elektronika va maʼlumotlarni saqlash serverlari) asrash jihatidan eng samarali usullardan biridir.

Kinofilmlarda suyuq azot ko‘pincha nisbatan katta jismlarni bir zumda muzlata oladigan modda sifatida ko‘rsatiladi. Biroq tirik organizmlarni suyuq azotda muzlatib, keyinchalik qayta eritib tiriltirish mumkinligi haqidagi tasavvur keng tarqalgan yanglish fikrdir. Muammo shundaki, tirik mavjudotni muzlash jarayonining notekisligi uning hayotiy faoliyatiga taʼsir ko‘rsatmaydigan darajada tez muzlatish (va eritish)ning iloji yo‘q. Bunga, jumladan, azotning nisbatan past issiqlik sig‘imi ham sabab bo‘ladi.

Stanislav Lem o‘zining «Fiasko» ilmiy-fantastik romanida astronavtni suyuq azot yordamida favqulodda muzlatish usulini tasvirlagan.

Ballonlarning belgilanishi

Rossiyada ishlab chiqarilgan azot ballonlari PB 03-576-03 talablariga muvofiq qora rangga bo‘yalib, jigarrang yo‘lka va sariq rangdagi yozuvga ega bo‘lishi kerak. GOST 26460-85 yo‘lka bo‘lishini talab qilmaydi, biroq yozuvda azotning tozalik darajasi (o‘ta toza, yuqori toza, tozaligi oshirilgan) ko‘rsatilishi kerak.

Sog‘liq uchun xavfi

NFPA 704
0 3 0

Oddiy sharoitda havodagi azot zaharli emas, biroq yuqori bosimda azot bilan zaharlanishni keltirib chiqarishi mumkin. Azotning ko‘pchilik birikmalari sog‘liq uchun jiddiy xavf tug‘diradi. Azot xavflilikning 3-sinfiga kiradi.

Sharhlar

↑ Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.

Adabiyotlar

Nekrasov B. V. Umumiy kimyo asoslari. 1-jild. — Moskva: Ximiya, 1973;
Kimyo: Maʼlumotnoma / V. Shreter, K.-X. Lautenshleger, X. Bibrak va boshqalar; nemis tilidan tarjima. — 2-nashr, o‘zgarishsiz. — Moskva: Ximiya, 2000. — ISBN 5-7245-0360-3 (rus.), ISBN 3-343-00208-9 (nem.);
Axmetov N. S. Umumiy va noorganik kimyo. — Tuzatilgan 5-nashr. — Moskva: Visshaya shkola, 2003. — ISBN 5-06-003363-5;
Gusakova N. V. Atrof-muhit kimyosi. — Rostov-Don: Feniks, 2004. — ISBN 5-222-05386-5. — (Oliy taʼlim).
Isidorov V. A. Ekologik kimyo. — Sankt-Peterburg: Ximizdat, 2001. — ISBN 5-7245-1068-5;
Trifonov D. N., Trifonov V. D. Kimyoviy elementlar qanday kashf etilgan. — Moskva: Prosveshcheniye, 1980;
Kimyogarning maʼlumotnomasi. — 2-nashr. — 1-jild. — Moskva: Ximiya, 1966.

Havolalar

Azot, kimyoviy element // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha jild). — Sankt-Peterburg, 1890—1907.
WebElements saytida azot
«Kimyoviy elementlar ommabop kutubxonasi»da azot

[range-1] Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.