Азот представляет собой газ и простое химическое вещество, относящееся к группе неметаллов в таблице Менделеева. Латинское название Nitrogenium переводится как «рождающий селитры».
Слово «азот» и его производные можно услышать в ряде стран, таких как Франция, Италия, Россия, Турция, а В некоторых восточнославянских государствах и на территориях бывшего Советского Союза. По одной из наиболее распространенных версий, эта терминология происходит от греческого слова azoos, что означает «безжизненный», поскольку газ не может быть использован для дыхания.
- Азот составляет около 78% атмосферного воздуха и играет ключевую роль в биосфере.
- Несмотря на свою химическую инертность, он необходим для синтеза аминокислот и ДНК.
- Процессы фиксации азота позволяют микроорганизмам превращать атмосферный азот в доступные формы для растений.
- Азот является важным компонентом удобрений, что влияет на сельское хозяйство и производство пищи.
- Без азота невозможно полноценное развитие живых организмов, что подчеркивает его жизненную значимость.
Азот в основном присутствует в газообразном состоянии, составляя около 78% объема атмосферного воздуха. Месторождения полезных ископаемых, содержащих азот, такие как чилийская и индийская селитры, в значительной степени исчерпаны. По этой причине в промышленных масштабах азот обычно получают посредством химического синтеза из воздуха.
Свойства
При стандартных условиях N2 представляет собой бесцветный, безвкусный и без запаха газ. Он не поддерживает горение, безопасен с точки зрения огне- и взрывопожарной безопасности, плохо растворим в воде и алкогольных напитках, а также не является токсичным. Азот имеет низкую теплопроводность и проводимость электричества. При температуре ниже -196 °C он сначала превращается в жидкость, а затем в твердое состояние. Жидкий азот выглядит как прозрачная, текучая жидкость.
Молекулы азота отличаются высокой стабильностью, что делает это химическое соединение в основном инертным. В нормальных условиях оно вступает в взаимодействие лишь с некоторыми элементами, такими как литий и цезий, а также с комплексами переходных металлов. Для реакций с другими веществами необходимы специфические условия, такие как высокая температура и давление, а иногда и катализатор. Азот не реагирует на галогены, серу, углерод, кремний и фосфор.
Азот, обладая почти без запаха и вкуса, действительно кажется «безжизненным» газом, так как он составляет около 78% атмосферы, но не может быть использован большинством живых организмов в его молекулярной форме. Однако его роль в жизни на Земле невозможно переоценить. Азот является основным компонентом аминокислот, белков и нуклеиновых кислот, которые являются фундаментальными строительными блоками всех живых организмов. Без него жизнь, какую мы знаем, просто не могла бы существовать.
Атмосферный азот становится доступным для живых существ благодаря процессам, таким как фиксация азота, осуществляемая бактериями, которые способны преобразовать молекулярный азот в формы, которые могут быть использованы растениями. Эти растения, в свою очередь, становятся пищей как для травоядных животных, так и для хищников. Таким образом, азот проходит через пищевые цепочки, обеспечивая энергетические и структурные компоненты для многих экосистем.
Также следует отметить, что азот играет важную роль в процессах, регулирующих климат и биогеохимические циклы. Он участвует в производстве удобрений, необходимых для сельского хозяйства, и влияет на здоровье почвы. Однако избыточное количество азота, вносимое в экосистемы через удобрения, может привести к таким проблемам, как эвтрофикация водоемов. Это подчеркивает, что, несмотря на его кажущееся «безжизненное» состояние, азот требует внимательного отношения и понимания его роли в сложной системе жизни на Земле.
Данный элемент крайне важен для живых организмов, поскольку он является ключевым компонентом белков, нуклеиновых кислот, гемоглобина и хлорофилла, а также многих других соединений, необходимых для жизни. Азот играет central роль в метаболизме клеток и организмов.
Азот поставляется в форме сжатого газа под давлением 150 атмосфер, обычно в черных баллонах с заметной желтой надписью. Жидкий азот хранится в сосудах Дьюара, которые представляют собой термос с двойными стенками и вакуумом между ними.
Опасность азота
При нормальных условиях азот не представляет опасности для человека или животных, однако он может вызвать наркотическое опьянение при повышенном давлении и удушье при недостатке кислорода. Резкое снижение давления, связанное с воздействием азота на кровь, может привести к угрожающеству болезни — кессонной болезни.
Это интересно
Наверное, многие из вас хотя бы раз видели в кино, как жидкий азот используется для мгновенной заморозки предметов или людей, которые после этого легко ломаются. На практике же заморозка с помощью жидкого азота происходит довольно медленно из-за его низкой теплоемкости. Это делает невозможным равномерное замораживание всего организма, что делает идеи о замораживании людей для последующей разморозки нереализуемыми.
Азот принадлежит к группе пниктогенов – химических элементов одной подгруппы в таблице Менделеева, среди которых также находятся фосфор, мышьяк, сурьма, висмут и искусственно созданный московий.
Жидкий азот отлично подходит для тушения пожаров, особенно когда речь идет о ценных объектах, так как после его применения не остается воды, пены или порошка – газ просто испаряется.
Применение
– Около 75% всего мирового производства азота уходит на изготовление аммиака, из которого далее производится широкоиспользуемая азотная кислота. – В аграрной отрасли соединения азота применяются в качестве удобрений, а сам газ используется для хранения овощей. – Используется в производстве взрывчатых веществ, детонаторов и топлива для космических кораблей (гидразина). – Применяется при изготовлении красителей и медикаментов. – Используется при перекачке горючих веществ, в шахтах и в электронике. – Также служит для тушения коксовых пожаров в металлургии и для создания инертной атмосферы в промышленных процессах. – Применяется для продувки труб и резервуаров, а также для прокачки топлива в ракетах. – Используется для накачки в шины самолетов и иногда в автомобиле. – Используется в производстве специальной керамики – нитрида кремния, который обладает высокими механическими, термическими и химическими свойствами. – Пищевая добавка Е941 применяется для создания консервирующей атмосферы, что предотвращает окисление и размножение микроорганизмов. Жидкий азот также используется при розливе напитков и масел.
Жидкий азот применяется как:
– Используется как хладагент в криостатах и вакуумных системах. – Широко применяется в криогенной терапии в медицине и косметологии, а также для хранения образцов биомассы, спермы и яйцеклеток. – Используется в криогенной резке. – Применяется для борьбы с огнем: при испарении газ занимает огромный объем, отталкивая кислород и гасит пламя.
Сохранить
Вопросы по теме
Как азот, будучи газом без цвета и запаха, влияет на жизнь на Земле?
Азот составляет около 78% атмосферы Земли и является важным компонентом для всех живых организмов. Хотя сам по себе он не является жизненно важным в активной форме, он служит основой для синтеза аминокислот и нуклеотидов, которые необходимы для белков и ДНК соответственно. Процесс фиксации азота, который осуществляется некоторыми бактериями, превращает атмосферный азот в соединения, доступные для растений, что, в свою очередь, поддерживает весь пищевой цепь. Таким образом, несмотря на свою «безжизненность», азот играет ключевую роль в поддержании жизни на планете.
Почему растения не могут использовать атмосферный азот напрямую?
Атмосферный азот (N2) находится в молекулярной форме, которая является крайне стабильной и неактивной, что делает его недоступным для большинства живых организмов, включая растения. Для того чтобы растения могли использовать азот, он должен быть преобразован в более реакционноспособные формы, такие как аммоний (NH4+) или нитрат (NO3-). Этот процесс осуществляется через фиксацию азота, которая ведется специальными бактериями, живущими в корнях некоторых растений или в почве. Эти микроорганизмы, при поддержании определенных условий, способны разрывать тройные связи между атомами азота и превращать его в формы, которые могут усваиваться растениями.
Как азот участвует в процессе изменения климата?
Азот, в частности в форме оксидов (например, N2O), является одним из парниковых газов, способствующих потеплению климата. Эти оксиды азота образуются в результате различных процессов, таких как сжигание ископаемого топлива и сельскохозяйственные практики, включая использование азотных удобрений. В отличие от молекулярного азота N2, за счет своей способности поглощать инфракрасное излучение, N2O значительно усиливает парниковый эффект, что вносит вклад в глобальное потепление. Это подчеркивает двойственную природу азота: с одной стороны, он необходим для жизни, с другой — может способствовать экологическим проблемам.
