Азот – это газ, слаборастворимый в воде, без вкуса, запаха и цвета. Не смотря на то, что название элемента означает «безжизненный», он необходим для жизнедеятельности. Использование азота в свободном виде широко распространено во многих отраслях промышленности. Производство связанного азота стало быстро развиваться после Первой мировой войны и в наше время достигло очень больших масштабов. Рассмотрим подробнее использование азота по отраслям.

Газ, нефть, химия

Использование в газообразном виде для освоения скважин. Этот метод снижения в скважинах уровня жидкости является наиболее перспективным. Для него характерны надежность и простота регулирования и контроля процесса в большом диапазоне давлений и расходов. Газообразный азот помогает быстро опорожнять глубокие скважины, резко и быстро или плавно и медленно снижать давление в скважине; может обеспечить дренирование пласта с подпиткой сжатым газом, чтобы создать фонтанирование.

Создание инертной среды при погрузочно-разгрузочных работах в емкостях. Азот также применяется в целях пожаротушения, испытания и продувки трубопроводов (особенно актуальна эта проблема на Крайнем Севере, где сосредоточена добыча газа и нефти, вследствие невозможности использования во время морозов пенообразующих средств и воды).

Использование в чистом виде для синтеза аммиака и при производстве азотных удобрений, для переработки попутных газов и конверсии метана.

Использование для уменьшения серных отложений на нефтеперерабатывающих заводах, для высокоэффективной переработки высокооктановых компонентов, для повышения производительности предприятий по крекингу нефти.

Металлургия

Азот применяется во время отжига, при нейтральной закалке, при спекании порошковым металлом, цианировании, пайке твердым припоем, для защиты цветных и черных металлов.

Азот нужен для работы загрузочного устройства доменной печи, сероводородных компрессоров, машины огневой зачистки металла цеха блюминга, коксохимического производства.

Горнодобывающая промышленность

При пожаротушении в угледобывающих шахтах также используется азот.

Пищевая промышленность.

Азот необходим для хранения, перевалки и упаковки продуктов питания с целью увеличения сроков хранения и сохранности их вкусовых качеств.

Использование азота важно для предотвращения размножения бактерий путем заполнения упаковки смесью диоксида углерода и азота.

Азот применяют для защиты продуктов от вредных насекомых, для которых инертная атмосфера может быть губительной.

Фармацевтика

• Азот используют при упаковке, транспортировке и вытеснении кислорода из резервуаров с продуктом.

Медицина

• Использование азота распространено в лабораторных исследованиях, для проведения больничных анализов.

Целлюлозно-бумажная промышленность

• Азот используется для обработки картона и бумаги, а также деревянных предметов катодным лучом или ультрафиолетом, с целью полимеризации лаковых покрытий. Это позволяет снизить затраты на фотоинициаторы, уменьшить выброс летучих соединений, повысить качество обработки.

Пожаротушение

• Обладая инертными свойствами, азот позволяет вытеснить кислород и предотвратить реакцию окисления. Горение – это реакция быстрого окисления, которая происходит за счет присутствия кислорода и источника воспламенения (электрическая дуга, искра, химическая реакция с большим выделением тепла) в атмосфере. Азот позволяет не допустить такую ситуацию. При концентрации в среде азота 90 %, горения не возникает. Мобильные азотные станции и стационарные установки по производству азота от 5 до 5000 нм³/ч с чистотой от 90% до 99.99%, эффективно предотвращают возгорание, либо тушат его очаг.

Азот

Урок-исследование 9 класс

Жизнь ставит цели науке;
наука освещает путь жизни.
Н.Михайловский

Цели урока.

Обучающие: изучить взаимосвязь состава, строения, свойств и применения азота и его соединений.

Развивающие: продолжить развитие умений логически мыслить, самостоятельно работать с учебником и дополнительной литературой, находить главное, сравнивать, делать выводы; совершенствование способности к рефлексии.

Воспитательные: сформировать у учащихся гражданскую позицию на примере решения одной из глобальных проблем человечества.

Методы и методические приемы . Проблемный, частично-поисковый; самостоятельная работа с учебной и дополнительной литературой, беседа, химический эксперимент, составление опорного конспекта, самопроверка.

Организационные формы работы. Коллективная, индивидуальная, групповая с различными видами самостоятельной деятельности учащихся.

Оборудование и реактивы. План-схема (на доске ), схемы, опорные конспекты на каждом столе (см. приложение ), плакат с изображением вариантов приборов для сбора газа, карточки с заданиями для групп, стаканы, кристаллизатор с водой, цилиндр, свеча на кусочке пенопласта, спички; 25%-й раствор аммиака, универсальный индикатор, азотная кислота, раствор белка, образец почвы.

Опорный конспект заполняется учащимися по ходу урока.

ХОД УРОКА

I. Ориентировочно-мотивационный этап

Учитель. Сегодня мы будем изучать химический элемент, с которым связан не один «парадокс».

Про него говорят «безжизненный», и в то же время без него нет жизни. Его называют «источником танталовых мук человечества», элементом трагедий, войн и катастроф. Этот элемент – азот.

Давайте проведем исследование и вынесем свое заключение, каков этот элемент? Полезен он или вреден? Какова природа противоречий, его окружающих? Ответить на эти вопросы нам поможет план-схема на доске (схема 1).

Итак, наша цель: дать характеристику азоту, как химическому элементу и как простому веществу. Работать будем в группах, каждая группа получает свое задание.

Г р у п п а I. История открытия элемента азота. Происхождение названия. Применение азота.

Г р у п п а II. Нахождение азота в природе.

Г р у п п а III. Строение атома. Степени окисления.

Г р у п п а IV. Вид химической связи простого вещества азота. Физические свойства.

Г р у п п а V. Химические свойства азота. Получение азота.

II. Операционно-исполнительский этап

Учитель. На подготовку ответов выделяется 10 минут. Затем слушаем отчеты групп. (Во время подготовки учитель оказывает помощь группам, отдельным учащимся.) Во время отчетов групп каждому следует заполнить опорный конспект, который будет оцениваться в конце урока. Первая группа расскажет об истории открытия азота, происхождении названия этого химического элемента.

Г р у п п а I.

1-й ученик. Воздух всегда был объектом исследования естествоиспытателей и, казалось бы, должен быть хорошо изучен, но его основные части – азот и кислород – определили только в конце ХVIII в.

Официальной датой открытия азота считается 1772 г., а лавры первооткрывателя отданы Даниэлю Резерфорду. Однако еще в 1770 г. Карл Шееле – помощник аптекаря, будущий академик – выделил азот из сгоревшего воздуха. Открытие «носилось в воздухе», несколько исследователей вплотную подходили к нему. Но первое описание элемента дал Резерфорд. Он исследовал и охарактеризовал часть воздуха, оставшуюся в закрытом сосуде, где погибла от удушья подопытная мышь.

2-й ученик. С названием азоту не повезло. Резерфорд называл его «постоянным или удушливым воздухом». Джозеф Пристли – «флогистированный воздух», Карл Шееле – «дурной воздух», а Лавуазье дал название «азот» (от греч. – частица отрицания, – жизнь), т.е. «безжизненный».

Но почему символ азота – N, если первая буква названия «а»? Дело в том, что название «азот» сохранилось только в русском и французском языках, а англоязычные ученые называют азот Nitrogen, от латинского названия Nitrogenium, что означает «рождающий селитру».

Название прошло путь от «безжизненного» до «рождающего». Слово Nitrogenium пытались перевести на русский, и азот называли селитротвором, но название не прижилось, в 1824 г. вернулись к термину «азот».

Учитель. В наше время применение к азоту прилагательного «безжизненный» звучит парадоксально, ведь основу жизни на Земле составляют соединения, в которые входит азот. Вторая группа расскажет о том, где в природе встречается азот.

Г р у п п а II.

1-й ученик. Название «азот» расшифровывают как безжизненный. Да, живое существо в атмосфере азота гибнет, этот газ не поддерживает процессы горения. Но разве можно назвать «безжизненным» элемент, входящий в состав белков – носителей жизни? Из них построены ткани человеческого организма, белки входят в состав клеток животных и растений, причем в значительных количествах. Содержание элемента азота в организме при массе тела 70 кг – 1,8 кг, в мышечной ткани его – 7,2 %, в костной ткани – 4,3 %.

В атмосфере Земли этого газа содержится 78,09 % по объему или 75,6 % по массе. Над каждым гектаром земной поверхности «висят» 8 тысяч тонн азота. Сейчас мы продемонстрируем опыт, подтверждающий содержание азота и кислорода в воздухе.

2-й ученик. Зажигаю свечу, которая укреплена на пенопласте и свободно плавает в кристаллизаторе с водой; накрываю свечу цилиндром, объем которого разделен на пять равных частей с помощью делений. В цилиндре находился воздух, после того, как свеча погасла, в него поднялась вода на одно деление. В результате горения кислород израсходовался (кислород занимает 1/5 часть или приблизительно 20 % по объему в воздухе), остался азот и другие составляющие воздуха (их содержание незначительно). Можно сделать вывод, что на газ азот приходится четыре пятых части от объема воздуха, или около 80 %.

3-й ученик. Основной «фабрикой» белковых веществ на Земле являются растения. Они служат источником азотного питания для животных. Растения используют лишь «связанный» азот, который усваивают из почвы в виде ионов, например нитратов. Подсчитано, что один гектар пахотного чернозема содержит 18 т азота. А связанный азот появился в почве в результате жизнедеятельности микроорганизмов, которые живут в клубеньках на корнях бобовых растений (клевера, гороха, вики, люпина и др.).

Из природных минералов, содержащих связанный азот, наиболее известна чилийская селитра – NaNO 3 .

4-й ученик (демонстрирует схему (схема 2) содержания азота в природе). В природе азот в свободном состоянии содержится в воздухе (78 % по объему), в связанном состоянии азот содержат некоторые минералы, органические вещества, в том числе входящие в состав живых организмов.

Учитель. Азота довольно много в природе, но, по словам американского биохимика М.Камена, «азот – это вечные терзания голода среди океана изобилия». По данным ООН 1/3 населения планеты голодает, каждую минуту несколько человек умирает именно по этой причине. Почему именно азот связывают с нехваткой пищи, с голодом? Для ответа на этот вопрос сначала рассмотрим строение атома азота.

Г р у п п а III.

1-й ученик (дает у доски характеристику элемента по его положению в периодической системе). Азот – элемент V группы, главной подгруппы, 2-го периода. Его порядковый номер – 7, относительная атомная масса – 14. Число электронов в атоме – 7, число протонов в ядре – 7, число нейтронов в ядре – 7. Схема строения атома: +7, 2е, 5е. Электронная схема: 1s 2 2s 2 2p 3 . Электронно-графическая схема:

Атом азота имеет три неспаренных электрона на 2р-подуровне.

Степени окисления азота в соединениях: –3, +1, +2, +3, +4, +5.

Учитель (дает задание классу). Определите степени окисления азота в соединениях: HNО 3 , NН 3 , NO, KNО 2 , NО 2 , N 2 О, НNO 2 .

С а м о п р о в е р к а. Для этого ученик из группы III вывешивает карточки с правильными ответами на доску:

Учитель. Мы рассмотрели строение атома, знаем, что азота в воздухе довольно много. В чем же причина того, что растениям довольно трудно усвоить азот из воздуха? Рассмотрим вид химической связи в молекуле азота N 2 .

Г р у п п а IV.

1-й ученик. В свободном состоянии азот существует в виде двухатомной молекулы N 2 . В этой молекуле два атома азота связаны очень прочной тройной ковалентной неполярной связью.

Приводится схема образования ковалентной связи в молекуле N 2 , а также структурная формула:

1-й ученик. Вывод: именно прочностью молекулы обусловлена химическая инертность азота.

Учитель. Продолжаем выяснять, что представляет собой азот как простое вещество.

2-й ученик рассказывает о физических свойствах азота, демонстрируя схему-«паучок» (схема 3).

Учитель. Как можно собрать азот в лаборатории, основываясь на знании физических свойств?

Учащиеся IV группы дают аргументированный ответ, используя плакат с изображением нескольких вариантов приборов для сбора газов.

3-й ученик. Собрать азот в лаборатории можно методом вытеснения воздуха (пробирку-приемник закрепляют отверстием вниз), т.к. азот немного легче воздуха, а также методом вытеснения воды, т.к. он малорастворим в воде.

Учитель. Рассмотрим химические свойства азота.

Г р у п п а V.

1-й ученик (демонстрирует обобщенную схему (схема 4) химических свойств азота). Азот – химически инертен. При обычных условиях взаимодействует только с литием, образуя нитрид – Li 3 N. C другими металлами взаимодействует только при высоких температурах. При температуре 450–500 °С и высоком давлении 30–100 МПа в присутствии катализатора (порошка железа с примесью оксидов алюминия и калия) реагирует с водородом, образуя аммиак. При температуре электрической дуги взаимодействует с кислородом, образуя оксид азота(II).

2-й ученик. Большинство организмов используют азот в виде соединений (т.е. связанный), а содержащийся в воздухе молекулярный азот действительно практически инертен. В природе разрыв тройной связи между атомами азота происходит во время грозовых разрядов: при этом образуются первоначально оксиды азота, а затем и слабоконцентрированная азотная кислота (оксиды азота соединяются с каплями дождя). Это – путь связывания азота в природе и попадания его в почву.

Другой путь введения азота в почву выработала также сама природа – на корнях бобовых культур образуются клубеньки, содержащие микроорганизмы, фиксирующие газообразный азот.

Учитель. В природе постоянно происходит круговорот азота: соли азотной кислоты усваиваются из почвы растениями; с растительной пищей азот переходит в организмы животных и людей; затем снова попадает в почву с продуктами жизнедеятельности, гниения, разложения; кроме того, азот частично переходит в атмосферу и т.д. Однако в ходе круговорота количество «связанного» азота в почве уменьшается, и растения начинают ощущать его недостаток. Истощенная земля дает низкие урожаи. Как вернуть земле чудесную силу, сделать ее плодородной?

3-й ученик. Нужно вносить в землю азотные удобрения. Где их взять? Есть небольшие месторождения селитры в Чили, Калифорнии, Африке, Малой Азии, но они быстро могут иссякнуть.

Первая мировая война, 1914 г. Многие страны охватил пожар войны. Селитра нужна была для военных целей. Германия начала задыхаться в тисках «азотного голода».

Немецкий ученый Франц Габер сделал выдающееся открытие: он получил аммиак, используя при этом стальной цилиндр, высокое давление, нагревание, катализатор. Из аммиака затем нетрудно получить азотную кислоту. Таким образом была решена проблема «связывания» азота.

Учитель. Можно ли вносить аммиак или азотную кислоту непосредственно в почву?

4-й ученик. Проведем опыты.

а) Испытаем раствор аммиака (нашатырный спирт) индикатором. Среда щелочная. Аммиак – летучее вещество, имеет неприятный запах, вызывает ожоги. Вывод: вносить азот в почву в таком виде нельзя.

б) Исследуем действие азотной кислоты на белок (произошла денатурация); на водную вытяжку из почвы (идет реакция с выделением углекислого газа).

Вывод: вносить в почву непосредственно азотную кислоту нельзя.

Что же можно вносить в почву? Азотные удобрения, полученные при нейтрализации этих веществ, например аммиачную селитру:

NН 3 + НNО 3 = NH 4 NO 3 .

Учитель. Давайте рассмотрим вопрос, как получают азот в промышленности?

5-й ученик. Для технических целей азот получают из воздуха. При испарении жидкого воздуха азот улетучивается первым (t кип (азота) = –196 °С, а t кип (киcлорода) = –183 °С). В лаборатории чистый азот получают при разложении некоторых его соединений.

Учитель. Каковы же области применения азота? Ответ на этот вопрос готовила группа I.

Ученик. Азот применяется для получения удобрений, взрывчатых веществ, для создания инертной среды в электротехнике, в медицине, а также для заполнения теннисных мячей.

III. Рефлексивно-оценочный этап

Учитель. Подведем итоги урока. Как может быть решена проблема голода на Земле?

Ответ таков. Азот – это элемент жизни, т.к. входит в состав белков. Из белков построены ткани живых организмов. Человек и животные получают белки с пищей, растения сами способны синтезировать их из неорганических веществ, содержащихся в почве. При недостатке азота в почве его вносят в виде удобрений. Их, в свою очередь, получают, связывая атмосферный азот.

Химия пришла на помощь земледельцам. Неистощимый океан азота, в котором купается наша Земля, был покорен. Химики избавили человечество от «азотного голода». Таким образом:
«...жизнь ставит цель науке; наука освещает путь жизни» (Михайловский Н.).

Домашнее задание. Изучить параграф 23, подготовить рассказ о круговороте азота а природе (рисунок 27, стр. 110).

Л и т е р а т у р а

Габриелян О.С. Химия. 9 класс. М.: Дрофа, 1991; Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. М.: Просвещение, 1983; Митряева И.В . Источник танталовых мук человечества. Химия в школе, 2001, № 2, с. 18–20; Что мы знаем о химии? Под ред. проф. Ю.Н.Кукушкина. М.: Высшая школа, 1993.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Опорный конспект по теме «Азот»

Фамилия, имя ученика

1. История открытия азота:

………………………….…………………..…………………..………………

………………………….…………………..…………………..………………

………………………….…………………..…………………..……….…… .

2. Нахождение в природе:

3. Положение азота в периодической системе:

порядковый номер: ………………………….………………….………… ;

группа ………………………….…………………..…………...............… ;

подгруппа ………………………….…………………..…….........……… .

4. Строение атома:

а) N {……… e , ……… p , ……… n };

б) N + ........................................ ;

в) электронная схема: ............... ;

г) электронографическая схема: ........................................ ;

д) степени окисления (подпишите значения на числовой оси):

5. Строение молекулы азота: ........................................ ;

а) химическая формула: ........................................ ;

б) вид химической связи в молекуле: ........................................ ;

в) схема образования связи: ........................................ ;

г) прочность связи: ........................................ .

Вывод о химических свойствах азота:

………………………….…………………..…………

………………………….…………………..…………

………………………….…………………..……….. .

7. Химические свойства азота (запишите уравнения реакций, указав условия их протекания, назовите продукты реакций):

а) ........................................ ;

б) ........................................ ;

в) ........................................ .

8. Получение азота в промышленности.

Из чего получают азот? ........................................ .

На чем основано получение? ........................................ .

9. Применение азота: ........................................ .

Азот является одним из самых распространенных на Земле элементов - в атмосфере его содержание превышает 78%. Существование такого большого количества азота в свободном состоянии говорит о его инертности и трудном взаимодействии с другими элементами в обычных условиях.

В связанном состоянии это вещество можно найти в органической и неорганической материи. Связанный с углеродом и кислородом, азот находится в белках животных и растений.

Само по себе название «азот» придумал Лавуазье, который в ходе многочисленных опытов установил наличие в атмосфере некоего инертного вещества. Ученый счел эту субстанцию безжизненной - по-гречески «azote».

Азотный цикл

Несмотря на инертность азота, в природе происходят постоянные процессы его фиксации или связывания. Так, например, в корнях бобовых растений накапливаются особые бактерии, которые фиксируют азот, перерабатывая его в нитраты.

В атмосфере этот газ окисляется во время разряда молний. Затем растворяются в осадках, образуя и азотистую. Со снегом, дождем, туманом азот попадает в почву, где происходит превращение его в нитриты или нитраты. Затем различные растения используют их для строительства белка. Животные питаются растениями, и перерабатывается в животный. При разложении растений и животных после смерти все азотные соединения в их организмах превращаются в аммиак. Бактерии разрушают его до простейших элементов, выделяя при этом вновь чистый азот и водород. Так происходит азотный цикл или круговорот азота в природе.

Химические свойства азота

Его основное свойство в нормальных условиях - это инертность, т.е. минимальная химическая активность. Атом азота может образовывать связь с другим атомом азота, что достаточно необычно для химических элементов (исключение составляют лишь кремний и углерод).

При нагревании этот элемент реагирует с большинством металлов. При этом образуются ионные, ковалентные или промежуточные нитриды с отрицательно заряженным ионом азота.

В реакции с водородом азот образует достаточно устойчивые соединения - азотоводороды, которые отдаленно напоминают углеводороды. К подобным веществам относятся аммиак, гидразин и азотистоводородная кислота.

Получение и применение азота

Соединения этого вещества, играют важную роль в промышленности и сельском хозяйстве. Способ получения азота в виде химического элемента зависит от необходимой степени его чистоты. Больше всего азота необходимо для но при этом допускается незначительное содержание в нем благородных газов.

Получение азота из атмосферы

Это один из самых экономичных способов, в ходе которого очищенный воздух последовательно сжижают путем охлаждения и расширения. Полученный перегоняют через фракции, медленно поднимая при этом температуру. При этом процессе сначала выделяются благородные газы, а затем азот. Остается только

Подобное получение азота позволяет произвести много миллионов тонн этого вещества каждый год. Используют азот в основном для последующего производства аммиака, который, в свою очередь, выступает в роли сырья для получения промышленных и сельскохозяйственных азотосодержащих соединений.

Чистую азотную атмосферу также могут использовать, когда необходимо полное отсутствие кислорода.

Получение азота в лаборатории

В небольших количествах этот газ получают, окисляя ионы аммония или аммиак. В частности, ион аммония можно окислить нитрит-ионом.

Получение азота в процессе разложения

При нагревании разлагаются азиды, аммиак разлагается нитриты разлагаются от взаимодействия с мочевиной или сульфаминовой кислотой - в результате всех этих реакций образуется азот.

Часть I

1. Строение атома –

2. Строение молекулы.

3. Характеристика химической связи в молекуле:
- по ЭО ковалентная неполярная;
- по кратности тройная.

4. Физические свойства: газ, входит в состав воздуха, без цвета и запаха, инертен.

5. Химические свойства.
1) Окислительные по отношению к М и Н2. Запишите уравнения реакций и рассмотрите их с позиций окисления-восстановления.

2) Восстановительные свойства

6. Азот в природе.

7. Получение в промышленности: из жидкого воздуха.

Часть II

1. Заполните схему «Применение азота».

2. Приведите полную классификационную характеристикуреакции синтеза аммиака.

3. Приведите полную классификационную характеристикуреакции синтеза оксида азота (II).

4. Определите формулы неизвестных реагентов и запишите уравнения реакций для переходов:

5. Какой объём азота можно получить из 540 м3 воздуха путём его фракционной перегонки?

6. Вычислите массу полученного в задании 5 объёма азота.

7. Какие микроорганизмы решают проблему связанного азота? Какие две группы таких микроорганизмов можно выделить? (в случае затруднения найдите дополнительную информацию с помощью Интернета.)
1) Клубеньковые азотфиксирующие бактерии, связывающие свободный атом N2 в усваиваемую форму.
2) Почвенные водоросли, в частности, синезеленые – также связывают атмосферный азот.

8. Напишите синквейн о веществе азоте.
1) азот N2
2) бесцветный, без запаха
3) инертен, неметалл
4) получают из жидкого воздуха
5) воздух

Свойства элементов V-A подгруппы

Элемент	Азот N	Фосфор Р	Мышьяк As	Сурьма Sb	Висмут Bi
Свойство
Порядковый номер элемента	7	15	33	51	83
Относительная атомная масса	14,007	30,974	74,922	121,75	208,980
Температура плавления,С 0	-210	44,1 (белый)	817 (4МПа)	631	271
Температура кипения,С 0	-196	280 (белый)	613	1380	1560
Плотность г/см 3	0,96 (твёрдый)	1,82 (белый)	5,72	6,68	9,80
Степени окисления	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3

1. Строение атомов химических элементов

Название химического элемента	Схема строения атома	Электронное строение последнего энергоуровня	Формула высшего оксида R 2 O 5	Формула летучего водородного соединения RH 3
1. Азот	N+7) 2) 5	…2s 2 2p 3	N 2 O 5	NH 3
2. Фосфор	P+15) 2) 8) 5	…3s 2 3p 3	P 2 O 5	PH 3
3. Мышьяк	As+33) 2) 8) 18) 5	…4s 2 4p 3	As 2 O 5	AsH 3
4. Сурьма	Sb+51) 2) 8) 18) 18) 5	…5s 2 5p 3	Sb 2 O 5	SbH 3
5. Висмут	Bi+83) 2) 8) 18) 32) 18) 5	…6s 2 6p 3	Bi 2 O 5	BiH 3

Наличие трех неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне объясняет то, что в нормальном, невозбужденном состоянии валентность элементов подгруппы азота равна трем.

У атомов элементов подгруппы азота (кроме азота - внешний уровень азота состоит только из двух подуровней - 2s и 2p) на внешних энергетических уровнях имеются вакантные ячейки d-подуровня, поэтому они могут распарить один электрон с s-подуровня и перенести его на d-подуровень. Таким образом, валентность фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута равна 5.

Элементы группы азота образуют с водородом соединения состава RH 3 , а с кислородом оксиды вида - R 2 O 3 и R 2 O 5 . Оксидам соответствуют кислоты HRO 2 и HRO 3 (и ортокислоты H 3 PO 4 , кроме азота).

Высшая степень окисления этих элементов равна +5, а низшая -3.

Так как заряд ядра атомов увеличивается, число электронов на внешнем уровне постоянно, число энергетических уровней в атомах растёт и радиус атома увеличивается от азота к висмуту, притяжение отрицательных электронов к положительному ядру ослабевает испособность к отдаче электронов увеличивается, и, следовательно, в подгруппе азота с ростом порядкового номера неметаллические свойства убывают, а металлические усиливаются.

Азот - неметалл, висмут - металл. От азота к висмуту прочность соединений RH 3 уменьшается, а прочность кислородных соединений возрастает.

Наибольшее значение среди элементов подгруппы азота имеют азот и фосфор .

Азот, физические и химические свойства, получение и применение

1. Азот – химический элемент

N +7) 2) 5

1 s 2 2 s 2 2 p 3 незавершённый внешний уровень, p -элемент, неметалл

Ar (N )=14

2. Возможные степени окисления

Из-за наличия трёх неспаренных электронов азот очень активен, находится только в виде соединений. Азот проявляет в соединениях степени окисления от «-3» до «+5»

3. Азот – простое вещество, строение молекулы, физические свойства

Азо́т (от греч. ἀ ζωτος - безжизненный, лат. Nitrogenium ), вместо предыдущих названий («флогистированный», «мефитический» и «испорченный» воздух) предложил в 1787 году Антуан Лавуазье . Как показано выше, в то время уже было известно, что азот не поддерживает ни горения, ни дыхания. Это свойство и сочли наиболее важным. Хотя впоследствии выяснилось, что азот, наоборот, крайне необходим для всех живых существ, название сохранилось во французском и русском языках.

N 2 – ковалентная неполярная связь, тройная (σ, 2π), молекулярная кристаллическая решётка

Вывод:

1. Малая реакционная способность при обычной температуре

2. Газ, без цвета, запаха, легче воздуха

Mr ( B оздуха)/ Mr ( N 2 ) = 29/28

4. Химические свойства азота

N – окислитель (0 → -3)	N – восстановитель (0 → +5)
1. С металлами образуются нитриды M x N y - при нагревании с Mg и щелочно-земельными и щелочными: 3С a + N 2 = Ca 3 N 2 (при t) - c Li при к t комнатной Нитриды разлагаются водой Са 3 N 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3 2. С водородом 3 H 2 + N 2 ↔ 2 NH 3 (условия - T , p , kat )	N 2 + O 2 ↔ 2 NO – Q (при t= 2000 C) Азот не реагирует с серой, углеродом, фосфором, кремнием и некоторыми другими неметаллами.

5. Получение:

В промышленности азот получают из воздуха. Для этого воздух сначала охлаждают, сжижают, а жидкий воздух подвергают перегонке (дистилляции). Температура кипения азота немного ниже (–195,8°C), чем другого компонента воздуха - кислорода (–182,9°C), поэтому при осторожном нагревании жидкого воздуха азот испаряется первым. Потребителям газообразный азот поставляют в сжатом виде (150 атм. или 15 МПа) в черных баллонах, имеющих желтую надпись «азот». Хранят жидкий азот в сосудах Дьюара.

В лаборатории чистый («химический») азот получают добавляя при нагревании насыщенный раствор хлорида аммония NH 4 Cl к твердому нитриту натрия NaNO 2:

NaNO 2 + NH 4 Cl = NaCl + N 2 + 2H 2 O.

Можно также нагревать твердый нитрит аммония:

NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. ОПЫТ

6. Применение:

В промышленности газ азот используют главным образом для получения аммиака. Как химически инертный газ азот применяют для обеспечения инертной среды в различных химических и металлургических процессах, при перекачке горючих жидкостей. Жидкий азот широко используют как хладагент, его применяют в медицине, особенно в косметологии. Важное значение в поддержании плодородия почв имеют азотные минеральные удобрения.

7. Биологическая роль

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков (16-18 % по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла,гемоглобина и др. В составе живых клеток по числу атомов азота около 2%, по массовой доле - около 2,5 % (четвертое место после водорода, углерода и кислорода). В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов. Это количество оценивается примерно в 1,9·10 11 т. В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитраN 2 → Li 3 N → NH 3

№2. Составьте уравнения реакции взаимодействия азота с кислородом, магнием и водородом. Для каждой реакции составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

№3. В одном цилиндре находится газ азот, в другом - кислород, а в третьем - углекислый газ. Как различить эти газы?

№4. В некоторых горючих газах содержится в виде примеси свободный азот. Может ли при сгорании таких газов в обыкновенных газовых плитах образоваться оксид азота (II). Почему?