Azot

Skocz do: nawigacji, szukaj
7
N
Wygląd bezbarwny
Widmo emisyjne azotu Ogólne informacje Nazwa, symbol, l.a. azot, N, 7 Grupa, okres, blok 15, 2, p Stopień utlenienia ±III, V, IV, II Właściwości metaliczne niemetal Właściwości tlenków niższe: obojętne; wyższe: kwasowe Masa atomowa 14,0067 u Stan skupienia gazowy Gęstość 1,250 g/l (gaz, 0 °C, 1013 mbar)
0,8085 kg/l (ciecz, −196 °C)[1] Temperatura topnienia −210,01 °C[1] Temperatura wrzenia −195,8 °C[1] Numer CAS 7727-37-9 PubChem 947[3] Uwaga
Zwroty H H280 Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P P410+P403 Europejska klasyfikacja substancji Substancja nie jest klasyfikowana jako
niebezpieczna według europejskich kryteriów.
(na podstawie podanego MSDS) NFPA 704[2]
0
0
0
 
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa) Multimedia w Wikimedia Commons Hasło azot w Wikisłowniku

Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z grupy 15 (azotowców) układu okresowego. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości), a jego zawartość w litosferze Ziemi wynosi 50 ppm[4]. Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotyny oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka, alkaloidy i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

Pierwiastek został odkryty w 1772 roku przez Daniela Rutherforda.

Otrzymywanie

Azot o wysokiej czystości można uzyskać poprzez termiczny rozkład azotynu amonu:

NH4NO2 → N2↑ + 2H2O

W laboratorium można otrzymać azot w wyniku łagodnego ogrzewania mieszaniny chlorku amonu (salmiaku) i azotynu sodu:

NH4Cl + NaNO2 → N2↑ + NaCl + 2H2O

W przemysłowej metodzie otrzymywania azotu skrapla się powietrze, stosując odpowiednie ciśnienie i temperaturę. W tych warunkach azot i wszystkie gazy znajdujące się nad nim na skali temperatur wrzenia skraplają się i są w otrzymanej cieczy.

Trzy pierwiastki znajdujące się pod azotem: neon, wodór i hel pozostają w stanie gazowym i są przekazywane do oddzielnego procesu. Następny etap to frakcjonowanie poprzez podwyższenie temperatury (lub obniżenie ciśnienia), powodujące odparowanie ciekłego azotu. Odprowadzony azot jest powtórnie skraplany, przechowywany i transportowany w tzw. naczyniach Dewara lub w formie gazowej w temperaturze otoczenia w stalowych butlach.

Jako pierwszy polską nazwę – azot – zaproponował Filip Walter. Używano też nazwy dusień[5] i saletroród[6].

Wybrane związki azotu

Nieorganiczne
Organiczne

Właściwości azotu

Azot jest pierwiastkiem stosunkowo biernym chemicznie, co spowodowane jest bardzo wysoką energią wiązania potrójnego w cząsteczce N2, wynosi ona 945,33 ± 0,59 kJ·mol-1[7]. Stopień dysocjacji w temperaturze 4000 K wynosi niecałe 3%. W podwyższonej temperaturze reaguje z metalami dając azotki, a także z innymi pierwiastkami, np. z wodorem tworzy amoniak, a z tlenem tlenki azotu, np.[8]:

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3      ΔG −22,0 kcal (0 °C)
N2 + O2 ⇌ 2NO      ΔG 43,2 kcal

Procesy te (współcześnie zwłaszcza synteza amoniaku) wykorzystywane są przemysłowo do wiązania azotu atmosferycznego w celu produkcji licznych związków azotu. Innym wysokotemperaturowym procesem przemysłowym wiązania azotu jest reakcja azotu z karbidem prowadząca do cyjanamidu wapnia[8]:

CaC2 + N2 → CaCN2 + C

Naturalnie azot wiązany jest głównie przez bakterie azotowe w brodawkach roślin motylkowych oraz w trakcie wyładowań atmosferycznych[9].

Znaczenie biologiczne azotu

Jest dla życia na Ziemi jednym z najważniejszych pierwiastków. Gazowy azot nie jest wykorzystywany przez organizmy (oprócz roślin motylkowatych). Dopiero w związkach, takich jak azotany i azotyny lub sole amonowe, jest przyswajalny przez rośliny. Wchodzi w skład wielu biocząsteczek, takich jak aminokwasy, nukleotydy i kwasy nukleinowe.

Wpływ azotu na organizm

Azot atmosferyczny

Azot pod normalnym ciśnieniem jest obojętny dla organizmów żywych. Może jednak wywołać objawy zatrucia u osób przebywających w powietrzu o zwiększonym ciśnieniu. W takich warunkach azot lepiej rozpuszcza się w płynach ustrojowych i tkankach bogatych w lipidy (np. w mózgu), co prowadzi do pojawienia się objawów zatrucia, takich jak:

  • przy ciśnieniu 4 atm
    • euforia, skłonność do śmiechu, gadulstwo
    • spowolnienie reakcji na bodźce
  • przy ciśnieniu 10 atm
    • ostre zaburzenia pracy mięśni, koordynacji ruchów
    • zawroty głowy
    • zaburzenia świadomości
  • przy ciśnieniu powyżej 10 atm
    • po kilku minutach następuje utrata świadomości i śpiączka

Jeszcze bardziej niebezpieczne od rozpuszczania się azotu w tkankach jest jego wytrącanie się w postaci pęcherzyków gazu, podczas zmniejszania ciśnienia. Szybkie zmniejszanie ciśnienia powoduje chorobę kesonową.

Związki azotu w pożywieniu i wodzie pitnej

Woda zawierająca więcej niż 45 ppm jest uznawana za szkodliwą dla dzieci. Dużo bardziej toksyczne są związki zawierające azot – azotyny. Ich obecność w glebie i wodzie pitnej jest jednak znikoma. Dość niebezpieczne dla środowiska jest składowanie związku azotu np. nawozów w zbiornikach z blachy ocynkowanej ze strony wewnętrznej, gdyż związki azotu wchodzą w reakcje z związkami cynku i żelaza. A po wysypaniu tego nawozu do gleby związki te przedostają się do wód gruntowych[10].

Azot w glebie

Azot wolny z atmosfery nie jest przyjmowany przez rośliny, które wymagają związków, dodatkowo 99% azotu glebowego pozostaje w związkach organicznych o zbyt złożonej budowie by móc zostać przyjęty przez większość gatunków roślin. Azotu, który może zostać przyjęty przez roślinny wyższe jest przeciętnie mniej niż 34 kg/ha, a azotu w związkach około 3385 kg/ha. Ilość azotu przyjmowalnego może wynieść nawet do 112,5 kg/ha[11].

Wpływ azotu na wzrost roślin

Azot jest potrzebny roślinom głównie w fazie wzrostu, ze względu na możliwość akumulacji azotu przez roślinę, przy wysokim stężeniu azotu w glebie, absorpcja tego pierwiastka jest znacznie szybsza niż wzrost rośliny[12].

Przy niedoborze azotu rośliny rosną wolno są słabe, bledsze. Kolor ten jest związany z deficytem chlorofilu, który bierze udział w procesie fotosyntezy. Skrajny niedobór azotu może powodować żółtawobrązowe zabarwienie fragmentów liści[12] Niedobór azotu w glebie może zostać uzupełniony przez nawożenie nawozami azotowymi lub poprzez zmianę uprawy na potrzebującą mniej azotu.

Nadmiar azotu nie jest w zasadzie szkodliwy dla rośliny, gdyż rośliny mogą sobie go akumulować, jednakże nadmiar związków azotu może powodować nadmierny wzrost rośliny i brak możliwości przyjmowania innych pierwiastków niezbędnych roślinie. Groźny jest za to nadmiar azotu połączony z niedoborem fosforu, potasu lub wody. Nadmiar azotu może szkodzić jakości i wielkości plonów[12]. Nadmiar azotu jest szkodliwy dla drzew w przypadku mrozów[10]. Rośliny mające za dużo azotu są ciemnozielone, wyglądają aż nazbyt dorodnie[12]. Gleba posiadająca za dużo azotu powinna być nawożona nawozami zawierającymi potas i fosfor[10].

Zastosowanie azotu

Ciekły azot jest stosowany jako środek chłodzący do uzyskiwania temperatur poniżej -100 °C. W postaci gazowej azot wykorzystywany jest jako najtańsza z dostępnych atmosfer ochronnych w wielu procesach przemysłowych, a także jako gaz roboczy w niektórych układach pneumatycznych.

Z azotu otrzymuje się amoniak oraz tlenki azotu wykorzystywane w produkcji kwasu azotowego, związki o dużym znaczeniu przemysłowym. Ponadto szeroko wykorzystuje się azotany, azotyny, hydrazynę, hydroksyloaminę i in. związki zawierające azot[13].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 azot (ang. • niem.) w bazie IFA GESTIS. Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). [dostęp 2009-11-12].
  2. ↑ Azot (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-01].
  3. ↑ Azot – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  4. ↑ Elements, terrestrial abundance. The Internet Encyclopedia of Science. [dostęp 2011-03-15].
  5. ↑ Obcy język polski
  6. ↑ http://ebipol.p.lodz.pl/Content/291/ChePol+X+12.pdf
  7. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 73th. Boca Raton: CRC Press, 1993, s. 9-132. 
  8. ↑ 8,0 8,1 Włodzimierz Trzebiatowski: Chemia nieorganiczna. Wyd. VIII. Warszawa: PWN, 1978, s. 236-237, 250. 
  9. ↑ Encyklopedia Techniki. Chemia. Wyd. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965. 
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Luis M. Thompson, Frederick R. Troeh: Gleba i jej żyzność. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1978, s. 278. 
  11. ↑ Luis M. Thompson, Frederick R. Troeh: Gleba i jej żyzność. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1978, s. 275. 
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 12,3 Luis M. Thompson, Frederick R. Troeh: Gleba i jej żyzność. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1978, s. 277. 
  13. ↑ Jerzy Chodkowski (red.): Mały słownik chemiczny. Wyd. V. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1976. 

Bibliografia

Witold Seńczuk red.: Toksykologia. Podręcznik dla studentów, lekarzy i farmaceutów Wydanie IV. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2002.