Реферат по химии на тему азот

Встречается при очистке воды, керосина и некоторых минеральных масел; на сахарных заводах; при дублении кожи; в воздухе помещений, где стоит скот; входит в состав клоачных газов (вместе с сероводородом); содержится в неочищенном ацетилене.

Применяется для производства азотной кислоты, нитрата и сульфата аммония, жидких удобрений (аммиакатов), мочевины, соды, в органическом синтезе, при крашении тканей, светокопировании (на диазониевой бумаге), в качестве хладагента в холодильниках, при серебрении зеркал.

Получается прямым синтезом из газообразных водорода и азота при давлении обычно 280-350 ат и 450-500° (в присутствии катализаторов). В меньших количествах получается при коксовании каменного угля перегонкой с известью "аммиачной воды" (первая фракция при сухой перегонке угля).

Нитрит натрия

NaNO₂ М = 69,00

Применяется в производстве органических красителей; в пищевой промышленности; для пассивирования стальных изделий; в резиновой и текстильной промышленности, в гальванотехнике. Получается абсорбцией раствором соды нитрозных газов производства азотной кислоты и очисткой, упариванием и кристаллизацией полученной емки нитрита и нитрата натрия.

Физические и химические свойства. Бесцветные или желтоватые кристаллы. Т. плавл.271°; плоти.2,17: выше 320° разл., не доходя до кипения; раств. в воде 81,8 г/ЮО г (20°).163 г/ЮО г *О). Токсическое действие. Вызывает расширение сосудов вследствие пареза сосуда - двигательного центра (при больших дозах - и вследствие непосредственного действия на кровеносные сосуды), а также образование в крови метгемоглобина.

Натриевая селитра, чилийская селитра.

Применяется в производстве азотокрасителей и некоторых органических соединений.

Получается восстановлением расплавленного KNО₂ свинцом; пропусканием SO₂ через нагретую смесь KNO₃ и СаО.

Физические и химические свойства. Бесцветные или желтоватые кристаллы, расплывающиеся на воздухе. Т. плавл.387°; плоти.1,915; раств. в воде 280 г/100г (0°); 413 г/100 г (100°).

Токсическое действие, по-видимому, сходно с действием NaNO₂.

Применяется как удобрение, а также в производстве порохов, в пиротехнике, в пищевой и стекольной промышленности. Получается конверсией NaNO₃ и KCl при 80-122°С.

Физические и химические свойства. Бесцветные кристаллы.Т. плавл.334°; плоти.2,11; разл. выше 338° на нитрит н кислород; раств. в воде 31,5 г/100 г (20°), 245 г/100 г (100°).

Нитрат кальция

(Кальциевая селитра, норвежская селитра)

Применяется как удобрение.

Получается на основе нитрозных газов производства азотной кислоты.

Физические и химические свойства. Т. плаил.561°; разл. при 500°; плота.2,36; растя, в воде 126 г/ЮО г (20°), 363 г/ЮО г (100°). Безводная соль и кристаллогидраты очень гигроскопичны.

Токсическое действие. Имеет значение лишь раздражающее и прижигающее действие технического продукта, выражающееся в покраснении кожи, зуде, изъязвлениях, иногда глубоких и занимающих обширную поверхность, медленно заживающих и оставляющих большие рубцы. Поражаются участки кожи, на которых имеются хотя бы незначительные ранки, царапины и другие нарушения ее целостности.

Физические свойства

Плотность газообразного азота при 0°C 1,25046 г/дм3, жидкого азота (при температуре кипения) - 0,808 кг/дм3. Газообразный азот при нормальном давлении при температуре -195,8°C переходит в бесцветную жидкость, а при температуре -210,0°C - в белое твердое вещество. В твердом состоянии существует в виде двух полиморфных модификаций: ниже -237,54°C устойчива форма с кубической решеткой, выше - с гексагональной.

Критическая температура азота -146,95°C, критическое давление 3,9МПа, тройная точка лежит при температуре -210,0°C и давлении 125,03 гПа, из чего следует, что азот при комнатной температуре ни при каком, даже очень высоком давлении, нельзя превратить в жидкость.

Теплота испарения жидкого азота 199,3 кДж/кг (при температуре кипения), теплота плавления азота 25,5 кДж/кг (при температуре -210°C).

Энергия связи атомов в молекуле N2 очень велика и составляет 941,6 кДж/моль. Расстояние между центрами атомов в молекуле 0,110 нм. Это свидетельствует о том, что связь между атомами азота тройная. Высокая прочность молекулы N2 может быть объяснена в рамках метода молекулярных орбиталей. Энергетическая схема заполнения молекулярных орбиталей в молекуле N2 показывает, что электронами в ней заполнены только связывающие s - и p-орбитали. Молекула азота немагнитна (диамагнитна).

Из-за высокой прочности молекулы N2процессы разложения различных соединений азота (в том числе и печально знаменитого взрывчатого вещества гексогена) при нагревании, ударах и т.д. приводят к образованию молекул N2. Так как объем образовавшегося газа значительно больше, чем объем исходного взрывчатого вещества, гремит взрыв.

Химические свойства

Химически азот довольно инертен и при комнатной температуре реагирует только с металлом литием с образованием твердого нитрида лития

В соединениях проявляет различные степени окисления (от -3 до +5). С водородом образует аммиак NH3. (3H+N=NH₃) Косвенным путем (не из простых веществ) получают гидразин N2H4 и азотистоводородную кислоту HN3. Соли этой кислоты - азиды. Азид свинца Pb (N3) 2 разлагается при ударе, поэтому его используют как детонатор, например, в капсюлях патронов.

Известно несколько оксидов азота. С галогенами азот непосредственно не реагирует, косвенными путями получены NF3, NCl3, NBr3 и NI3, а также несколько оксигалогенидов (соединений, в состав которых, кроме азота, входят атомы и галогена, и кислорода, например, NOF3).

Галогениды азота неустойчивы и легко разлагаются при нагревании (некоторые - при хранении) на простые вещества. Так, NI3 выпадает в осадок при сливании водных растворов аммиака и йодной настойки. Уже при легком сотрясении сухой NI3 взрывается:

Азот не реагирует с серой, углеродом, фосфором, кремнием и некоторыми другими неметаллами.

При нагревании азот реагирует с магнием и щелочноземельными металлами, при этом возникают солеобразные нитриды общей формулы М3N2 (3M+N₂=M₃N₂), которые разлагаются водой с образованием соответствующих гидроксидов и аммиака, например:

Са3N2 + 6pO = 3Ca (OH) 2 + 2N +3 H3.

Аналогично ведут себя и нитриды щелочных металлов. Взаимодействие азота с переходными металлами приводит к образованию твердых металлоподобных нитридов различного состава. Например, при взаимодействии железа и азота образуются нитриды железа состава Fe2N и Fe4N (N₂+6Fe=Fe₂N+Fe₄N). При нагревании азота с ацетиленом C2p может быть получен цианистый водород HCN (N₂+C₂H₂=2HCN).

Из сложных неорганических соединений азота наибольшее значение имеют азотная кислота HNO3, ее соли нитраты, а также азотистая кислота HNO2 и ее соли нитриты.

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 NH4Cl к твердому нитриту натрия NaNO2:

NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2pO.

Можно также нагревать твердый нитрит аммония:

NH4NO2 = N2 + 2pO.

Распространенность в природе

Азот - один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4*1015 т) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный азот (в виде молекул N2) составляет 78,09% по объему (или 75,6% по массе), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и окислов. Среднее содержание азота в литосфере 1,9*10-3% по массе. Природные соединения азота - хлористый аммоний NH4CI и различные нитраты. Крупные скопления селитры характерны для сухого пустынного климата (Чили, Средняя Азия). Долгое время селитры были главным для связывания азота имеет промышленный синтез аммиака из азота воздуха и водорода). Небольшие количества связанного азота находятся в каменном угле (1 - 2,5%) и нефти (0,02 - 1,5%), а также в водах рек, морей и океанов. Азот накапливается в почвах (0,1%) и в живых организмах (0,3%).

Хотя название “азот" означает “не поддерживающий жизни", на самом деле это - необходимый для жизнедеятельности элемент. В белке животных и человека содержится 16 - 17% азота. В организмах плотоядных животных белок образуется за счет потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые вещества, главным образом неорганические.

Значительные количества азота поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам, способным переводить свободный азот воздуха в соединения азота.

В природе осуществляется круговорот азота, главную роль в котором играют микроорганизмы - нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др.

Однако в результате извлечения из почвы растениями огромного количества связанного азота (особенно при интенсивном земледелии) почвы оказываются обедненными. Дефицит азота характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит азота и в животноводстве (“белковое голодание”). На почвах, бедных доступным азотом, растения плохо развиваются. Хозяйственная деятельность человека нарушает круговорот азота. Так, сжигание топлива обогащает атмосферу азотом, а заводы, производящие удобрения, связывают азот из воздуха. Транспортировка удобрений и продуктов сельского хозяйства перераспределяет азот на поверхности земли.

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 и в медицине, особенно в косметологии. Важное значение в поддержании плодородия почв имеют азотные минеральные удобрения. В лаборатории азот легко может быть получен при нагревании концентрированного нитрита аммония: NH4NO2 (N2 + 2pO. Технический способ получения азота основан на разделении предварительно сжиженного воздуха, который затем подвергается разгонке.

Основная часть добываемого свободного азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т.д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, промышленное значение для связывания азота воздуха имеет разработанный в 1905 цианамидный метод, основанный на том, что при 10000С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси известии угля в электрической печи) реагирует со свободным азотом: CaC2 + N2 (CaCN2 + C. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN2 + 3pO (CaCO3 + 2NH3.

Cвободный азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при разнообразных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т.д. Жидкий азот находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют в стальных сосудах Дьюара, газообразный азот в сжатом виде - в баллонах. Широко применяют многие соединения азота. Производство связанного азота стало усиленно развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.

История открытия

Открыт в 1772 шотландским ученым Д. Резерфордом в составе продуктов сжигания угля, серы и фосфора как газ, непригодный для дыхания и горения ("удушливый воздух") и в отличие от CO2не поглощаемый раствором щелочи. Вскоре французский химик А.Л. Лавуазье пришел к выводу, что "удушливый" газ входит в состав атмосферного воздуха, и предложил для него название "azote" (от греч. azoos - безжизненный).

Соединения азота - селитра, азотная кислота, аммиак - были известны задолго до получения азота в свободном состоянии. В 1787 г.А. Лавуазье установил, что

“жизненный” и “удушливый” газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил название “азот". В 1784 г.Г. Кавендиш показал, что азот входит в состав селитры; отсюда и происходит латинское название азота

(от позднелатинского nitrum - селитра и греческого gennao - рождаю, произвожу), предложенное в 1790 году Ж.А. Шапталем. К началу ХIX в. были выяснены химическая инертность азота в свободном состоянии и исключительная роль его в соединениях с другими элементами в качестве связанного азота.

Вывод: краткое содержание

Основная масса азота на Земле находится в газообразном состоянии и составляет свыше 3/4 атмосферы (78,09% по объ - ему, или 75,6% по массе). Практически на нашей планете за - пас азота неисчерпаем - 3,8*10^15 т. Азот - довольно инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном состоянии. Это один из основных биофильных элементов, не - обходимый компонент главных полимеров живых клеток - структурных белков, белков - ферментов, нуклеиновых и аде - нозинтрифосворных кислот. Никакой другой элемент так не лимитирует ресурсы питательных веществ в агроэкосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, то есть в результате азотофиксации.

Азотофиксация - биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, служат прокариоты (бактерии, цианобактерии, актиномицеты и архебактерии).

Небиологические процессы фиксации азота (грозовые разряды, воздействие УФ-лучей, работа электрического оборудования и двигателей внутреннего сгорания) в количественном отношении весьма несущественны, так как вместе дают не более 0.5% связанного азота. Даже вклад заводов азотных удобрений, производящих синтетический аммиак составляет лишь 5%.

Следовательно, свыше 90% всей фиксации молекулярного азота атмосферы осуществляется вследствие метаболической активности определённых микроорганизмов.

Впервые бактерии рода азотобактер, а точнее Azotobacter chroococcum были открыты голландским микробиологом М. Бейеринк в 1901 году.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Министерство образования Российской Федерации

МОУ средняя школа № 2

Азот и его соединения.

Васев Дмитрий Александрович

Прусакова Ольга Владимировна

1. Азот (общие сведения).

2. Соединения азота.

3. Физические свойства.

4. Химические свойства.

7. История открытия.

1. Азот (общие сведения).

Природный азот состоит из стабильных нуклидов 14 N (содержание в смеси 99,635% по массе) и 15 N. Конфигурация внешнего электронного слоя 2 s 2 2р 3 . Радиус нейтрального атома азота 0,074 нм, радиус ионов: N 3- — 0,132, N 3+ — 0,030 и N 5+ — 0,027 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома азота равны, соответственно, 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 и 97,89 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность азота 3,05.

2. Соединения азота

НИТРАТЫ — соли азотной кислоты HNO₃, твердые хорошо растворимые в воде вещества. Традиционное русское название некоторых нитратов щелочных и щелочноземельных металлов и аммония — селитры (аммонийная селитра NH₄NO₃, калийная селитра КNO₃, кальциевая селитра Са(NO₃)₂ и др.

НИТРИДЫ — химические соединения азота с более электроположительными элементами. Нитриды алюминия, бора, кремния, вольфрама, титана (AlN, BN, Si₃N₄, W₂N, TiN) и многие другие — тугоплавкие, химические стойкие кристаллические вещества. Компоненты жаропрочных сплавов используются в полупроводниковых приборах (напр., полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах), как абразивы. Действием азота или аммиака на металлы при 500-600 °С получают нитридные покрытия (высокотвердые, износо- и коррозионностойкие).

Встречается при очистке воды, керосина и некоторых минеральных масел; на сахарных заводах; при дублении кожи; в воздухе помещений, где стоит скот; входит в состав клоачных газов (вместе с сероводородом); содержится в неочищенном ацетилене.

Применяется для производства азотной кислоты, нитрата и сульфата аммо­ния, жидких удобрений (аммиакатов), мочевины, соды, в органическом синтезе, при крашении тканей, светокопировании (на диазониевой бумаге), в качестве хладагента в холодильниках, при серебрении зеркал.

NaNO₂ М = 69,00

Применяется в производстве органических красителей; в пищевой промышленности; для пассивирования стальных изделий; в резиновой и текстильной промышленности, в гальванотехнике.

Получается абсорбцией раствором соды нитрозных газов производства азот­ной кислоты и очисткой, упариванием и кристаллизацией полученной емки нит­рита и нитрата натрия.

Физические и химические свойства. Бесцветные или желтоватые кристаллы. Т. плавл. 271°; плоти. 2,17: выше 320° разл., не доходя до кипения; раств. в воде 81,8 г/ЮО г (20°). 163 г/ЮО г *О').

Токсическое действие. Вызывает расширение сосудов вследствие пареза со­суда - двигательного центра (при больших дозах - и вследствие непосредственного действия на кровеносные сосуды), а также образование в крови метгемоглобина.

Применяется в производстве азокрасителей н некоторых органических со­единений.

Получается восстановлением расплавленного KNО₂ свинцом; пропусканием SO₂ через нагретую смесь KNO₃ и СаО.

Физические и химические свойства. Бесцветные или желтоватые кристаллы, расплывающиеся на воздухе. Т. плавл. 387°; плоти. 1,915; раств. в воде 280 г/100г (0°); 413 г/100 г (100°).

Токсическое действие, по-видимому, сходно с действием NaNO₂.

(Натриевая селитра, чилийская селитра)

Применяется как удобрение; в пищевой, стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиро­технических смесей.

Получается из природных залежей выщелачиванием горячей водой и кри­сталлизацией; абсорбцией раствором соды окислов азота; обменным разложением кальциевой или аммиачной селитры с сульфатом, хлоридом или карбонатом натрия.

Физические и химические свойства. Бесцветные кристаллы. Т. плавл. 309,5°; плоти. 2,257; разл. при 380°на нитрит и кислород; раств. в воде 88 г/100 г (20°), 176 г/100 г (100°).

Применяется как удобрение, а также в производстве порохов, в пиротехнике, в пищевой и стекольной промышленности. Получается конверсией NaNO₃ и KCl при 80-122°С.

Физические и химические свойства. Бесцветные кристаллы. Т. плавл. 334°; плоти. 2,11; разл. выше 338° на нитрит н кислород; раств. в воде 31,5 г/100 г (20°), 245 г/100 г (100°).

(Кальциевая селитра, норвежская селитра)

Применяется как удобрение.

Получается на основе нитрозных газов производства азотной кислоты.

Физические и химические свойства. Т. плаил. 561°; разл. при 500°; плота. 2,36; растя, в воде 126 г/ЮО г (20°), 363 г/ЮО г (100°). Безводная соль и кри­сталлогидраты очень гигроскопичны.

Токсическое действие. Имеет значение лишь раздражающее и прижигающее действие технического продукта, выражающееся в покраснении кожи, зуде, изъязвлениях, иногда глубоких и занимающих обширную поверхность, медленно за­живающих и оставляющих большие рубцы. Поражаются участки кожи, на кото­рых имеются хотя бы незначительные ранки, царапины и другие нарушения ее целостности.

3. Физические свойства

Плотность газообразного азота при 0°C 1,25046 г/дм 3 , жидкого азота (при температуре кипения) — 0,808 кг/дм 3 . Газообразный азот при нормальном давлении при температуре –195,8°C переходит в бесцветную жидкость, а при температуре –210,0°C — в белое твердое вещество. В твердом состоянии существует в виде двух полиморфных модификаций: ниже –237,54°C устойчива форма с кубической решеткой, выше — с гексагональной.

Критическая температура азота –146,95°C, критическое давление 3,9МПа, тройная точка лежит при температуре –210,0°C и давлении 125,03 гПа, из чего следует, что азот при комнатной температуре ни при каком, даже очень высоком давлении, нельзя превратить в жидкость.

Теплота испарения жидкого азота 199,3 кДж/кг (при температуре кипения), теплота плавления азота 25,5 кДж/кг (при температуре –210°C).

Энергия связи атомов в молекуле N₂ очень велика и составляет 941,6 кДж/моль. Расстояние между центрами атомов в молекуле 0,110 нм. Это свидетельствует о том, что связь между атомами азота тройная. Высокая прочность молекулы N₂ может быть объяснена в рамках метода молекулярных орбиталей. Энергетическая схема заполнения молекулярных орбиталей в молекуле N₂ показывает, что электронами в ней заполнены только связывающие s- и p-орбитали. Молекула азота немагнитна (диамагнитна).

Из-за высокой прочности молекулы N₂процессы разложения различных соединений азота (в том числе и печально знаменитого взрывчатого вещества гексогена) при нагревании, ударах и т. д. приводят к образованию молекул N₂. Так как объем образовавшегося газа значительно больше, чем объем исходного взрывчатого вещества, гремит взрыв.

4. Химические свойства

Химически азот довольно инертен и при комнатной температуре реагирует только с металлом литием с образованием твердого нитрида лития Li₃N (3Li+N= Li₃N -3 ).

В соединениях проявляет различные степени окисления (от –3 до +5). С водородом образует аммиак NH₃. (3H+N=NH₃) Косвенным путем (не из простых веществ) получают гидразин N₂H₄ и азотистоводородную кислоту HN₃. Соли этой кислоты — азиды. Азид свинца Pb(N₃)₂ разлагается при ударе, поэтому его используют как детонатор, например, в капсюлях патронов.

Известно несколько оксидов азота. С галогенами азот непосредственно не реагирует, косвенными путями получены NF₃, NCl₃, NBr₃ и NI₃, а также несколько оксигалогенидов (соединений, в состав которых, кроме азота, входят атомы и галогена, и кислорода, например, NOF₃).

Галогениды азота неустойчивы и легко разлагаются при нагревании (некоторые — при хранении) на простые вещества. Так, NI₃ выпадает в осадок при сливании водных растворов аммиака и иодной настойки. Уже при легком сотрясении сухой NI₃ взрывается:

Азот не реагирует с серой, углеродом, фосфором, кремнием и некоторыми другими неметаллами.

При нагревании азот реагирует с магнием и щелочноземельными металлами, при этом возникают солеобразные нитриды общей формулы М₃N_{2 (3M+N2}=M₃N₂), которые разлагаются водой с образованием соответствующих гидроксидов и аммиака, например:

Аналогично ведут себя и нитриды щелочных металлов. Взаимодействие азота с переходными металлами приводит к образованию твердых металлоподобных нитридов различного состава. Например, при взаимодействии железа и азота образуются нитриды железа состава Fe₂N и Fe₄N (N₂+6Fe=Fe₂N+Fe₄N). При нагревании азота с ацетиленом C₂H₂ может быть получен цианистый водород HCN (N₂+C₂H₂=2HCN).

Из сложных неорганических соединений азота наибольшее значение имеют азотная кислота HNO₃, ее соли нитраты, а также азотистая кислота HNO₂ и ее соли нитриты.

В жизни человека важную роль играет азот. Например, азот входит в состав земной атмосферы в молекулярном виде, на него приходится 76% атмосферы по массе. В связанном состоянии элемент встречается в почве и воде в виде химических соединений. В живых организмах (растениях и животных) азот представлен в составе органических соединений, входит в аминокислоты в количестве от 15% до 18%. Так же азот используют: в металлургии, в лазерной резке металла, медицине и так далее. Целью работы является изучение полезных свойств азота.

Проектно – исследовательская работа

Выполнил учащийся 9В класса

Ф.И.О. Провоторов Василий Евгеньевич

Руководитель: Манаенкова Зоя Алексеевна

2. История открытия химического элемента азота…………………………………4

3. Физические свойства азота………………………………………………………..5

4. Химические свойства, строение молекулы………………………………………6

5. Способы получения азота (лабораторные и в промышленности)………………7

8. Библиографический список……………………………………………………. 10

В жизни человека важную роль играет азот. Например, азот входит в состав земной атмосферы в молекулярном виде, на него приходится 76% атмосферы по массе. В связанном состоянии элемент встречается в почве и воде в виде химических соединений. В живых организмах (растениях и животных) азот представлен в составе органических соединений, входит в аминокислоты в количестве от 15% до 18%. Так же азот используют: в металлургии, в лазерной резке металла, медицине и так далее. Целью работы является изучение полезных свойств азота.

Познакомиться с историей открытия такого химического элемента как азот.

Узнать о физических и химических свойствах азота и строении его молекулы.

Познакомится со способами получения азота

Исследовать полезное воздействие азотистых удобрений на рост растений.

Сделать вывод о пользе азота

Узнать больше информации об азоте

Изучить влияние азота на рост растений.

История открытия химического элемента азота

В 1772 году Генри Кавендиш провёл опыт: он многократно пропускал воздух над раскалённым углём, затем обрабатывал его щёлочью, в результате получался остаток, который Кавендиш назвал удушливым (или мефитическим) воздухом. С позиций современной химии ясно, что в реакции с раскалённым углём кислород воздуха связывался в углекислый газ, который затем поглощался щёлочью. При этом остаток газа представлял собой по большей части азот. Таким образом, Кавендиш выделил азот, но не сумел понять, что это новое простое вещество (химический элемент), и описал его как мефитический воздух (от английского mephitic — ‘вредный’). В том же году Кавендиш сообщил об этом опыте Джозефу Пристли.

Интересен тот факт, что он сумел связать азот с кислородом при помощи разрядов электрического тока, а после поглощения оксидов азота в остатке получил небольшое количество газа, абсолютно инертного, хотя, как и в случае с азотом, не смог понять, что выделил новый химический элемент — инертный газ – аргон.

Джозеф Пристли в это время проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород воздуха и удалял полученный углекислый газ, то есть также получал азот, однако, будучи сторонником господствующей в те времена теории флогистона, также неверно истолковал полученные результаты — он решил, что выделил флогистированный воздух (то есть насыщенный флогистоном).

Физические свойства

При нормальных условиях азот — это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде (2,3 мл/100 г при 0 °C, 1,5 мл/100 г при 20 °C, 1,1 мл/100 г при 40 °C, 0,5 мл/100 г при 80 °C). Плотность азота составляет 1,2506 кг/м³ (при нормальных условиях).

В жидком состоянии (температура кипения -195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.

При -209,86 °C азот переходит в твёрдое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.

Химические свойства, строение молекулы

Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N₂(см приложение 1). Атом азота имеет 7 электронов, 7 протонов, 7 нейтронов. Атомная масса составляет 14,0067 (г/моль). Плотность атома 0,001251 (г/см 3 ). Температура плавления -209,9 o С, а кипения -195,8 o С . Валентность (способность атома образовывать химические соединения) бывает III, IV, V. Азот - элемент 2 периода VА группы периодической системы Менделеева. Степени окисления от -3 до +5, заряд иона N 3- .

Диссоциация молекул азота при нормальных условиях практически не происходит. Молекула азота неполярная и слабо поляризуется, силы взаимодействия между молекулами очень слабые, поэтому в обычных условиях азот газообразен.

Даже при 3000 °C степень термической диссоциации N₂ составляет всего 0,1 %, и лишь при температуре около 5000 °C достигает нескольких процентов (при нормальном давлении). В высоких слоях атмосферы происходит фотохимическая диссоциация молекул N₂. В лабораторных условиях можно получить атомарный азот, пропуская газообразный N₂ при сильном разрежении через поле высокочастотного электрического разряда. Атомарный азот намного активнее молекулярного: в частности, при обычной температуре он реагирует с серой, фосфором, мышьяком и с рядом металлов, например, с ртутью.

Вследствие большой прочности молекулы азота некоторые его соединения эндотермичны (многие галогениды, азиды, оксиды), соединения азота термически малоустойчивы и довольно легко разлагаются при нагревании. Именно поэтому азот на Земле находится по большей части в свободном состоянии.

Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием: >>при нагревании он реагирует с некоторыми другими металлами и неметаллами, также образуя нитриды.

>>>>Наибольшее практическое значение имеет нитрид водорода (аммиак) NH₃, получаемый взаимодействием водорода с азотом (см приложение 2).

В электрическом разряде реагирует с кислородом, образуя оксид азота(II) NO.

Описано несколько десятков комплексов с молекулярным азотом в науке.

Способы получения азота

Реакция внутримолекулярного окисления-восстановления при нагревании смеси растворов нитрита натрия и хлорида аммония при 80 °С:

Образующийся азот может быть загрязнен примесями оксида азота (II) и азотной кислоты, для удаления которых газ пропускают через подкисленный раствор бихромата калия.

Твердый нитрит аммония разлагается с взрывом:

Реакции окисления аммиака:

Реакции взаимодействия металлов с азотной кислотой:

Термическое разложение азида лития:

Чистый азот в промышленности наряду с кислородом и другими газами получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этот процесс включает три стадии. На первой стадии из воздуха удаляют частицы пыли, пары воды и углекислый газ. Затем воздух сжижают, охлаждая его и сжимая до высоких давлений. На третьей стадии фракционной перегонкой жидкого воздуха разделяют азот, кислород и аргон. Первым отгоняется азот, затем кислород.

Практическая часть

Для начала опыта я приобрёл:

1 кг карбамида (мочевины)

семена перца (красного, декоративного)

одноразовые стаканчики (тара)

Перцы предпочитают легкую рыхлую землю, имеющую пористую структуру. Грунт такого типа обеспечивает доступ влаги и воздуха. Для развития растений важно содержание в почве микроэлементов (азот, калий, фосфор, железо) и полезной микрофлоры. Поэтому я приобрёл грунт со всеми выше описанными микроэлементами.

Я взял два одноразовых пластиковых стакана, засыпал их грунтом, посадил семена перца. На первый стаканчик я приклеил надпись с номером 1, а на второй с номером 2. Таким образом, имею два стакана, засаженные семенами перца, №1 и №2. Растения в ёмкостях содержатся в одинаковых условиях ухода: в комнате, которая периодически проветривается, есть солнечный свет, растения поливаются с одинаковым интервалом отстоянной водой комнатной температуры и раствором при подкормках. Но в стакан №1 я не вносил удобрения, а в стакане №2 производил регулярные подкормки азотным удобрением, карбамидом (мочевиной).

Когда появляются первые всходы, то выполняется их обработка мочевиной. Для этого требуется водный раствор, содержащий мочевину (2,25 гр/л) Пульверизатором распыляют раствор на листья, а с помощью лейки в почву. Первая подкормка выполняется при появлении у перцев второго листа. Через 2 недели выполняется вторая подкормка, когда перцы выпустят по третьему листу.

Мочевины на овощные культуры (малую рассаду) приблизительно 15 г/10 л. Составив пропорцию (см приложение 3), я подсчитал, что на 1.5 л нужно 2,25 г карбамида.

Итак, я засыпал грунтом и посадил в оба стаканчика по семечку перца, полил.

Взвесил образцы: вес первого - 76,8 г вес второго – 76,82 г Приблизительно равный вес подтверждает одинаковые условия взращивания. Итак, я засыпал грунтом и посадил в оба стаканчика по семечку перца, полил. Семена начали прорастать, и я поливал стаканчик № 1 отстоянной водой комнатной температуры, а стаканчик № 2 поливал той же водой и удобрял после первой недели и после второй. Результаты первой недели можно увидеть на фотографиях. Вес первого стаканчика составил 77,04 г, а второго 78 г. Вес после второй недели стаканчика №1 78,23 г а стаканчика №2 80,05 г.

Растение во втором стаканчике взошло быстрее, ведь польза азотного удобрения состоит в том, что удобряемое растение быстрее растёт и быстрее даёт плоды, ведь азот активизирует все важные обменные процессы, такие как синтез хлорофилла или усвоение витаминов, а так же влияет на метаболизм и является строительным материалом для формирования нуклеиновых кислот и других соединений.

В данной работе я познакомился с таким химическим элементом как азот, узнал о его физических и химических свойствах, узнал об истории его открытия.

По полученной информации я решил на опыте раскрыть полезное воздействие на рост растений азота, входящего в состав азотистых удобрений, и результат оправдал мои ожидания.

Из всей проделанной работы я узнал о способах получения азота, как в лаборатории, так и в промышленности, а так же раскрыл полезное свойство азота в удобрении.

Библиографический список

О. С. Габриелян, “Химия 8 класс”, 2007 год, ООО “Дрофа”. 127018, Москва, Сущевский вал, 49.

А. А. Журин, “Химия 9 класс”, 2017 год, Акционерное общество “Издательство “Просвещение”. 127521, Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.

Читайте также:

  
• Структурализм и постструктурализм реферат
  
• Пуркине ян эвангелиста реферат
  
• Реферат возрастные особенности детей
  
• Поведение человека в экстремальных ситуациях реферат
  
• Технические измерения и приборы реферат