Азот ()

N2
История открытия азота тесно переплетена с историей
развития химии вообще. С XVII в. ученых начали
интересовать газы, были придуманы приборы для их
собирания и исследования. Естественно, что они
заинтересовались воздухом – газом, который всегда
под рукой. Изучением воздуха занимались примерно в
одно и то же время и Карл Шееле, и Джозеф Пристли, и
Даниэль Резерфорд, и Генри Кавендиш. Вскоре они
выделили из воздуха азот. Собственно говоря, азот
выделился сам.
Молекулярная формула: N2
Формулы строения: :N:::N:, N N.
Тип связи: ковалентная неполярная.
Тип кристаллической решетки в твердом
состоянии: молекулярная.
Особенности строения атома азота
Адрес азота в периодической системе химических элементов – второй
период, пятая группа, главная подгруппа. Основа уникальности элемента
азота заложена в строении второго электронного слоя. Этот слой может
разместить максимально восемь электронов на четырех атомных орбиталях
(одна s и три p).
Отличие второго слоя от третьего и более удаленных от ядра атома
электронных слоев в том, что он не имеет запасных d-орбиталей. Поэтому
максимальное число химических связей для элементов второго периода
равно четырем. (Для перехода электрона на третий слой необходима гораздо
большая энергия, чем может выделиться при образовании химической связи.
Именно поэтому в природе не существует пятивалентного азота.)
У элементов второго периода есть и еще одна особенность: предвнешний
слой у них занят только двумя электронами. А это значит, что при сближении
двух атомов при образовании одинарных и двойных связей их электронные
оболочки будут меньше отталкивать друг друга.
Азот находится в воздухе в свободном
виде (приблизительно 78% по объему). В
небольших количествах азот в виде
нитратов содержится в почве. Он является
составной частью белковых веществ.
Физические свойства азота в цифрах
Молярная масса – 28 г/моль. Температура
плавления равна –210 °С, температура кипения
составляет –195,8 °С. Плотность газообразного
азота при нормальных условиях (1 атм, 0 °С) –
1,251 г/л. (Для справки: плотность воздуха при
нормальных условиях составляет 1,293 г/л, азот
немного легче воздуха.) Плотность жидкого азота
(при –196 °С) – 0,808 г/см3. Растворимость при 1
атм и 0 °С – 2,35 мл газа на 100 г воды, при 20 °С
– 1,54 мл N2 на 100 г воды.
При обычных условиях азот малоактивен. Это
объясняется прочностью химических связей в его молекуле.
При высоких температурах связи между атомами ослабляются
и азот становится реакционноспособным. Так, например, при
температуре электрической дуги азот реагирует с кислородом.
2000 0C
N2+ O2
2NO - Q
Такая же реакция происходит и при электрических
разрядах в атмосфере во время грозы. При определенных
условиях азот реагирует с водородом:
-3+1
N2+ 3H2
2NH3
аммиак
Поскольку азот содержится в
больших количествах в воздухе
(78% по объему), в промышленности
его получают из сжиженного воздуха
фракционной перегонкой. Чистый
азот получают при разложении
некоторых его соединений.
Основная область применения
азота – производство аммиака.
Азот применяют также для создания
инертной среды при сушке
взрывчатых веществ , при хранении
ценных произведений живописи и
рукописей. Кроме того , азотом
наполняют электрические лампы. С
помощью азота азотируют сталь
для придания ей антикоррозионных
свойств.
Сколько азота потребуется на синтез
аммиака, если при разложении природного
газа – метана (СH4),объемом 50 л образуется
водород, объемная доля выхода которого
составляет 75%?
Дано:
V(CH4) = 50л
g = 75%
50Л
CH4
t
Х
C + 2H2
IV
2V
V(N2) - ?
1v – 2v. 50л – 100л;
Vпракт. = 100л*0,75 = 75л
Х
N2+ 3H2= 2NH3
IV
1V – 3V. 75Л – 25л
Ответ: V(N2) = 25л
75Л
3V