İsveç kimyaçısı Karl Şeele və Şotlandiyalı botanik Daniel Ruterford 1772-ci ildə azotu ayrı-ayrılıqda kəşf etdilər. Möhtərəm Cavendish və Lavoisier də təxminən eyni vaxtda müstəqil olaraq azot əldə etdilər. Azot ilk dəfə bir element kimi Lavoisier tərəfindən tanınıb və onu "cansız" mənasını verən "azo" adlandırıb. Chaptal 1790-cı ildə elementi azot adlandırdı. Ad yunanca "nitre" (nitratda azot olan nitrat) sözündən götürülmüşdür.
Azot İstehsalçıları - Çin Azot İstehsalat Fabriki və Təchizatçılar (xinfatools.com)
Azot mənbələri
Azot Yer kürəsində ən çox yayılmış 30-cu elementdir. Azotun atmosfer həcminin 4/5-ni və ya 78%-dən çoxunu təşkil etdiyini nəzərə alsaq, əlimizdə demək olar ki, qeyri-məhdud azot var. Azot həmçinin Çili selitrası (natrium nitrat), selitra və ya nitr (kalium nitrat) və ammonium duzları olan minerallar kimi müxtəlif minerallarda nitratlar şəklində mövcuddur. Azot bütün canlı orqanizmlərdə mövcud olan zülallar və amin turşuları da daxil olmaqla bir çox mürəkkəb üzvi molekullarda mövcuddur.
Fiziki xassələri
Azot N2 otaq temperaturunda rəngsiz, dadsız və qoxusuz qazdır və adətən zəhərli deyil. Standart şəraitdə qazın sıxlığı 1,25 q/l-dir. Azot ümumi atmosferin 78,12%-ni (həcm hissəsi) təşkil edir və havanın əsas tərkib hissəsidir. Atmosferdə təxminən 400 trilyon ton qaz var.
Standart atmosfer təzyiqi altında -195,8 ℃-ə qədər soyuduqda rəngsiz maye olur. -209,86 ℃-ə qədər soyuduqda maye azot qar kimi bərk maddəyə çevrilir.
Azot yanmazdır və boğucu qaz hesab olunur (yəni təmiz azotla nəfəs almaq insan orqanizmini oksigendən məhrum edir). Azot suda çox aşağı həll olur. 283K-da bir həcm su təxminən 0,02 həcm N2 həll edə bilər.
Kimyəvi xassələri
Azot çox sabit kimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir. Otaq temperaturunda digər maddələrlə reaksiya vermək çətindir, lakin yüksək temperatur və yüksək enerji şəraitində müəyyən maddələrlə kimyəvi dəyişikliklərə məruz qala bilər və insanlar üçün faydalı olan yeni maddələr istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər.
Azot molekullarının molekulyar orbital formulu KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2-dir. Bağlanmaya üç cüt elektron kömək edir, yəni iki π bağı və bir σ rabitəsi yaranır. Bağlanmaya heç bir töhfə yoxdur və bağlanma və anti-bağlanma enerjiləri təxminən əvəzlənir və onlar tək elektron cütlərinə bərabərdir. N2 molekulunda N≡N üçlü bağ olduğundan, N2 molekulu böyük sabitliyə malikdir və onu atomlara parçalamaq üçün 941,69 kJ/mol enerji tələb olunur. N2 molekulu məlum diatomik molekulların ən sabitidir və azotun nisbi molekulyar kütləsi 28-dir. Üstəlik, azotun yandırılması asan deyil və yanmağı dəstəkləmir.
Test üsulu
Yanan Mg çubuğunu azotla doldurulmuş qaz toplayan şüşəyə qoyun və Mg çubuğu yanmağa davam edəcək. Qalan külü (bir qədər sarı toz Mg3N2) çıxarın, az miqdarda su əlavə edin və nəm qırmızı lakmus kağızını mavi rəngə çevirən qaz (ammiak) çıxarın. Reaksiya tənliyi: 3Mg + N2 = alovlanma = Mg3N2 (maqnezium nitridi); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Azotun bağlanma xüsusiyyətləri və valentlik bağ quruluşu
Tək maddə N2 normal şəraitdə son dərəcə sabit olduğu üçün insanlar çox vaxt səhvən azotun kimyəvi cəhətdən qeyri-aktiv element olduğuna inanırlar. Əslində, əksinə, elementar azot yüksək kimyəvi aktivliyə malikdir. N-nin (3.04) elektronmənfiliyi F və O-dan sonra ikinci yerdədir, bu da onun digər elementlərlə güclü əlaqə yarada biləcəyini göstərir. Bundan əlavə, tək maddə N2 molekulunun sabitliyi sadəcə N atomunun aktivliyini göstərir. Problem ondadır ki, insanlar hələ də otaq temperaturunda və təzyiqdə N2 molekullarını aktivləşdirmək üçün optimal şərait tapmayıblar. Amma təbiətdə bitki düyünlərindəki bəzi bakteriyalar havadakı N2-ni normal temperatur və təzyiqdə aşağı enerjili şəraitdə azot birləşmələrinə çevirə və məhsulun böyüməsi üçün gübrə kimi istifadə edə bilir.
Buna görə də, azot fiksasiyasının öyrənilməsi həmişə mühüm elmi tədqiqat mövzusu olmuşdur. Buna görə də, azotun bağlanma xüsusiyyətlərini və valentlik bağ quruluşunu ətraflı başa düşməyimiz lazımdır.
Bağ növü
N atomunun valent elektron təbəqə quruluşu 2s2p3-dür, yəni 3 tək elektron və bir cüt tək elektron cütü var. Buna əsaslanaraq birləşmələr əmələ gətirərkən aşağıdakı üç bağ növü yarana bilər:
1. İon rabitələrinin əmələ gəlməsi 2. Kovalent rabitələrin əmələ gəlməsi 3. Koordinasiya rabitələrinin əmələ gəlməsi
1. İon rabitələrinin əmələ gəlməsi
N atomları yüksək elektronmənfiliyə malikdir (3.04). Li (elektronmənfilik 0,98), Ca (elektronmənfilik 1,00) və Mg (elektronmənfilik 1,31) kimi daha aşağı elektronmənfiliyə malik metallarla binar nitridlər əmələ gətirdikdə 3 elektron əldə edərək N3- ionları əmələ gətirə bilirlər. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =alışmaq= Mg3N2 N3- ionları daha yüksək mənfi yükə və daha böyük radiusa malikdir (171pm). Su molekulları ilə qarşılaşdıqda güclü hidrolizə məruz qalacaqlar. Buna görə də, ion birləşmələri yalnız quru vəziyyətdə mövcud ola bilər və N3-nin hidratlanmış ionları olmayacaqdır.
2. Kovalent rabitələrin əmələ gəlməsi
N atomları daha yüksək elektronmənfiliyi olan qeyri-metallarla birləşmələr əmələ gətirdikdə aşağıdakı kovalent bağlar əmələ gəlir:
⑴N atomları sp3 hibridləşmə vəziyyətini alır, üç kovalent bağ əmələ gətirir, bir cüt tək elektron cütünü saxlayır və molekulyar konfiqurasiya NH3, NF3, NCl3 və s. kimi triqonal piramidaldır. Dörd kovalent tək rabitə yaranarsa, molekulyar konfiqurasiya belədir. NH4+ ionları kimi müntəzəm tetraedr.
⑵N atomları sp2 hibridləşmə vəziyyətini alır, iki kovalent rabitə və bir bağ əmələ gətirir və bir cüt tək elektron cütünü saxlayır və molekulyar konfiqurasiya bucaqlıdır, məsələn, Cl—N=O. (N atomu Cl atomu ilə σ bağı və π bağı əmələ gətirir və N atomunda bir cüt tək elektron cütü molekulu üçbucaqlı edir.) Tək elektron cütü yoxdursa, molekulyar konfiqurasiya üçbucaqlıdır, məsələn, HNO3 molekulu və ya NO3- ion. Nitrat turşusu molekulunda N atomu müvafiq olaraq üç O atomu ilə üç σ rabitəsi əmələ gətirir və onun π orbitalında bir cüt elektron və iki O atomunun tək π elektronu üç mərkəzli dörd elektronlu delokalizasiya olunmuş π rabitəsi yaradır. Nitrat ionunda üç O atomu ilə mərkəzi N atomu arasında dörd mərkəzli altı elektronlu delokalizasiya olunmuş böyük π bağı əmələ gəlir. Bu struktur azot turşusunda N atomunun görünən oksidləşmə sayını +5 edir. Böyük π bağlarının olması səbəbindən nitrat normal şəraitdə kifayət qədər sabitdir. ⑶N atomu kovalent üçlü bağ yaratmaq üçün sp hibridləşməsini qəbul edir və bir cüt tək elektron cütünü saxlayır. Molekulyar konfiqurasiya xəttidir, məsələn, N2 molekulunda N atomunun quruluşu və CN-.
3. Koordinasiya əlaqələrinin formalaşması
Azot atomları sadə maddələr və ya birləşmələr əmələ gətirdikdə, çox vaxt tək elektron cütlərini saxlayırlar, ona görə də belə sadə maddələr və ya birləşmələr metal ionları ilə əlaqələndirmək üçün elektron cüt donorları kimi çıxış edə bilirlər. Məsələn, [Cu(NH3)4]2+ və ya [Tu(NH2)5]7 və s.
Oksidləşmə vəziyyəti-Gibbs sərbəst enerji diaqramı
Azotun oksidləşmə vəziyyəti-Gibbs sərbəst enerji diaqramından da görmək olar ki, NH4 ionları istisna olmaqla, oksidləşmə nömrəsi 0 olan N2 molekulu diaqramdakı əyrinin ən aşağı nöqtəsində yerləşir və bu N2-nin termodinamik olduğunu göstərir. digər oksidləşmə nömrələri olan azot birləşmələrinə nisbətən sabitdir.
Oksidləşmə nömrələri 0 ilə +5 arasında olan müxtəlif azot birləşmələrinin dəyərləri HNO3 və N2 iki nöqtəsini birləşdirən xəttin üstündədir (diaqramdakı nöqtəli xətt), buna görə də bu birləşmələr termodinamik cəhətdən qeyri-sabitdir və disproporsional reaksiyalara meyllidir. Diaqramda N2 molekulundan daha aşağı qiymətə malik olan yeganə NH4+ ionudur. [1] Azotun oksidləşmə vəziyyəti-Gibbs sərbəst enerji diaqramından və N2 molekulunun strukturundan N2 elementinin qeyri-aktiv olduğunu görmək olar. Yalnız yüksək temperatur, yüksək təzyiq və katalizatorun iştirakı ilə azot hidrogenlə reaksiyaya girərək ammonyak əmələ gətirə bilər: Boşaltma şəraitində azot oksigenlə birləşərək azot oksidi əmələ gətirə bilər: N2+O2=boşaltma=2NO Azot oksidi oksigenlə tez birləşərək azot dioksidi əmələ gətirir 2NO+O2=2NO2 Azot dioksidi suda həll olunaraq nitrat turşusu, azot oksidi 3NO2+H2O=2HNO3+NO İnkişaf etmiş hidroenergetikaya malik ölkələrdə bu reaksiyadan azot turşusu əldə edilir. N2 hidrogenlə reaksiyaya girərək ammonyak əmələ gətirir: N2+3H2=== (geri dönən əlamət) 2NH3 N2 ionlaşma potensialı aşağı olan və nitridləri yüksək qəfəs enerjisinə malik olan metallarla ion nitridləri əmələ gətirir. Məsələn: N2 otaq temperaturunda metal litium ilə birbaşa reaksiya verə bilər: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 közərmə temperaturunda Mg, Ca, Sr, Ba qələvi torpaq metalları ilə reaksiya verir: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 yalnız közərmə temperaturunda bor və alüminium ilə reaksiya verir: 2 B + N2=== 2 BN (makromolekullu birləşmə) N2 ümumiyyətlə 1473K-dan yüksək temperaturda silikon və digər qrup elementləri ilə reaksiya verir.
Azot molekulu əlaqəyə üç cüt elektron qatır, yəni iki π bağı və bir σ bağı əmələ gətirir. O, bağlanmağa kömək etmir və bağlanma və anti-bağlanma enerjiləri təxminən əvəzlənir və onlar tək elektron cütlərinə bərabərdir. N2 molekulunda N≡N üçlü rabitə olduğu üçün N2 molekulu böyük sabitliyə malikdir və onu atomlara parçalamaq üçün 941,69kJ/mol enerji tələb olunur. N2 molekulu məlum diatomik molekulların ən sabitidir və azotun nisbi molekulyar kütləsi 28-dir. Üstəlik, azotun yandırılması asan deyil və yanmağı dəstəkləmir.
Göndərmə vaxtı: 23 iyul 2024-cü il
