Интересные факты: Азот
Азот – это простой двухатомный химический элемент пятнадцатой группы второго периода (по более ранней классификации, азот относится к главной подгруппе пятой группы) периодической системы химических элементов Менделеева Д. И., обладающий CAS-номером 7727-37-9. В периодической системе химических элементов азот обозначается символом «N» (от латинского названия «Nitrogenium») и обладает атомным номером 7. В нормальных условиях окружающей среды азот – это инертный бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса, относящийся к группе технических газов.
История открытия азота.
Известно, что Азот как химический элемент был открыт в 1772 году в Европе, английским физико-химиком Даниэлем Резерфордом (Daniel Rutherford). Достоверно первооткрыватель азота не известен, потому что опыты с газами проводили несколько европейских учёных. Но именно Даниэль Резерфорд в 1772 году, в своей опубликованной диссертации под названием «De aëre miphitica» описал основные свойства азота. После открытия азота, над новым газом проводил опыты английский учёный Генри Кавендиш (родился в Ницце, во Франции 10 октября 1731 года), в результате которых был получен инертный газ «Аргон».
Получение азота.
Азот добывается путём разложения атмосферного воздуха на его компоненты. Процесс выработки азота производится на специализированном оборудовании предприятий и лабораторий химической промышленности.
Одним из лабораторных способов добычи азота – является процесс разложения нитрита аммония. Данная реакция является экзотермической и проходит с выделением тепловой энергии (335 кДж). На практике, для начала разложения нитрита аммония требуется его нагрев, а при непосредственном разложении нитрита аммония – охлаждение сосуда, в котором происходит данная экзотермическая реакция. При прохождении реакции, выделяется ядовитый (опасный для здоровья и жизни живых организмов) газ, в составе которого присутствуют аммиак, оксид азота (I) и кислород. Для преобразования получившейся газовой смеси в азот, её необходимо пропустить через смеси серной кислоты, сульфата железа (II) и над горячей медью (для термического воздействия). После чего остается осушить полученный азот.
Второй лабораторный метод добычи азота, состоит в повышении температуры смеси дихромата калия и сульфата аммония (компоненты смеси должны, по массе, соответствовать пропорции 2:1). Данная реакция проходит пошагово.
Азот высокой чистоты (без наличия посторонних примесей) можно получить при разложении металлов азоидов.
В результате взаимодействия раскаленного кокса с воздухом образуется смесь инертных газов с азотом, из которой тоже можно извлечь азот, удалив монооксид углерода.
Существует промышленный метод получения молекулярного азота, который заключается во фракционной перегонке жидкого воздуха («атмосферный» азот добывается в промышленности именно этим способом). Также в промышленности для получения азота применяются специальные азотные установки и азотные станции, которые работают по методу мембранного и абсорбционного газоразделения.
Физические свойства азота.
Азот может иметь три физических состояния – это газообразное, жидкое и твёрдое. Изначальные состояния азота – это газообразное и жидкое состояние.
В газообразном состоянии, при нормальных условиях окружающей среды, азот – это инертный бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса, растворимость в воде составляет 2,3 мл/100 г при температуре 0 градусов Цельсия, а при температуре +80 градусов Цельсия - 0,8 мл/100 г . Плотность азота в газообразном состоянии, при нормальных условиях окружающей среды, равна 1,2506 кг/м³.
В жидком состоянии азот представляет собой жидкость, не имеющую цвета, запаха и вкуса, подвижную как вода. Температура кипения жидкого азота составляет -195,8 градусов по шкале Цельсия и плотность равна 808 кг/м³. Следует отметить, что при взаимодействии с воздухом, жидкий азот извлекает из него кислород, образуя оксид азота.
В твёрдое состояние азот переходит при температуре -209,86 градусов Цельсия или менее, образуя белоснежные кристаллы или массу, похожую на снег. При взаимодействии с воздухом, твёрдый (замороженный) азот забирает из него кислород. При поглощении кислорода, твердый азот плавится, в результате получается жидкий раствор кислорода в азоте. Всего существует три кристаллические полиморфные модификации твёрдого азота.
Коротко о строении молекулы и химических свойствах азота.
В обычном, свободном состоянии, азот состоит из двухатомных молекул с тройной связью между молекулами вещества. Молекула азота обладает повышенной прочностью и устойчивостью к распаду, потому что длина каждой связи равна всего 0,1095 нм. Молекула азота имеет устойчивость к поляризации.
Применение азота.
Азот применяется в разных отраслях:
- Пищевая промышленность. В данной отрасли производства, азот используется как инертная среда, способная предотвратить порчу продуктов питания. Данная газовая среда является пищевой добавкой E941.
- Химическая промышленность. В химической промышленности, азот используют для получения: Органических красителей (применяемых для изменения цвета тканей, резины, кожи и бумаги); Аммиака (используемого в рефрижераторных установках, для производства азотных удобрений, для получения азотной кислоты, взрывчатых веществ – азиды тяжёлых металлов).
- Здравоохранение. Азот применяется в качестве заполнителя свободного объёма в ртутных термометрах, а также имеет применение в косметологии.
- Металлургическая промышленность. В данной отрасли промышленности имеет широкое применение жидкий азот. Жидкий азот используется для обработки металлов, улучшая их характеристики при воздействии высоких температур.
- Пожаротушение. Ввиду свойств азота, он применяется при пожаротушении, а также в целях предотвращения пожароопасной или взрывоопасной обстановки на нефтепроводах, газопроводах и местах добычи полезных ископаемых (шахтах).
Следует отметить, что азот также используется в топливной системе космических и военных ракет, а также на авиатранспорте (в шасси).
Хранение и транспортировка азота.
Правила хранения, упаковки, транспортировки и маркировки тары с азотом предусмотрены ГОСТом 26460-85.
Правила приёмки азота.
Жидкий и газообразный азот поставляется и принимается партиями равными объёму одной сменной выработки. Одна партия азота должна обладать едиными качественными характеристиками и сопроводительным паспортом качества продукции. Если транспортировка азота осуществляется в автоприцепах или цистернах, тогда партией будет считаться каждый автоприцеп и каждая цистерна. В случаях, когда поставка азота организована по трубопроводу – партией является объём поставленного азота от поставщика потребителю за 24 часа. Паспорт качества азота выписывает производитель (поставщик), по завершении производства каждой партии и проверки показателей её качества. Паспорт качества продукции содержит следующую информацию:
- В заголовке документа имеется наименование и товарный знак (логотип) производителя. Ниже, указано наименование продукции и её сорт.
- Номер производственной партии.
- Дату выработки.
- Данные об объёме или массе продукта. Если документ предназначен для партии газообразного азота, тогда в этих данных указывают объём в м³. Если документ предназначен для партии жидкого азота, тогда вместо объёма указывают массу поставляемой продукции в килограммах или тоннах (в зависимости от объёма баллона или цистерны).
- Подтверждение о соответствии действующим стандартам или результаты проведённых контрольных тестов продукции.
- Обозначение действующего стандарта.
- Порядковый номер цистерны.
#азот #наука
