Ushbu maqolada azot ishlab chiqarilishi va uning qanday olinishi haqida fikr-mulohazalar, hamda ilmiy faktlarga asoslangan dalillar misol tariqasida keltiriladi. Azotning foydali va hayot uchun zararli xususiyatlari haqida to‘xtalib o‘tiladi.
Kalit so‘zlar: ammoniy, nitrit, ekzotermik, qorishma, uglerod, oksid, sinrez, kislorod, massa.
В данной статье рассматриваются сведения о производстве азота и способах его получения, а также приводятся научно обоснованные факты. Обсуждаются полезные и вредные свойства азота.
Ключевые слова: аммоний, нитрит, экзотермическое соединение, углерод, оксид, синтез, кислород, масса.
Azotning olinishi.
Ammoniy nitritning parchalanishi. Laboratoriyalarda uni ammoniy nitritning parchalanish reaktsiyasi orqali olish mumkin:
NH 4 NO 2 ⟶ N 2 ↑ + 2H 2 O
Reaksiya ekzotermik bo‘lib, 80 kkal (335 kJ) chiqaradi, shuning uchun uning borishi davomida idishni sovutish kerak (garchi reaksiyani boshlash uchun ammoniy nitrit kerak bo‘lsa ham). Amaliyotda bu reaksiya ammoniy sulfatning qizdirilgan to‘yingan eritmasiga natriy nitritning to‘yingan eritmasini tomchilab qo‘shish orqali amalga oshiriladi, almashinish reaksiyasi natijasida hosil bo‘lgan ammoniy nitrit esa bir zumda parchalanadi. Bu holda chiqarilgan gaz ammiak, azot oksidi (I) va kislorod bilan ifloslangan bo‘lib, undan ketma-ket sulfat kislota, temir (II) sulfat eritmalaridan va issiq misdan o‘tib tozalanadi. Keyin azot quritiladi.
Kaliy dixromatni ammoniy sulfat bilan isitish
Azot olishning yana bir laboratoriya usuli — kaliy dixromat va ammoniy sulfat aralashmasini (og‘irlik bo‘yicha 2: 1 nisbatda) isitish. Reaktsiya tenglamalar bo‘yicha ketadi:
K 2 Cr 2 O 7 + (NH 4 ) 2 SO 4 ⟶ (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4
(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ⟶ N 2 ↑ + Cr 2 O 3 + 4H 2 O
Azidlarning parchalanishi
Eng toza azotni metall azidlarni parchalash orqali olish mumkin:
2NaN 3 → ∘t 2Na + 3N 2 ↑
Havoning issiq koks bilan reaksiyasi
«Havo» yoki «atmosfera» azot deb ataladigan narsa, ya'ni azotning asil gazlar bilan aralashmasi havoning issiq koks bilan reaktsiyasi natijasida «generator» yoki «generator» deb ataladigan narsa hosil bo‘lishi bilan olinadi. havo», gaz — kimyoviy sintez va yoqilg‘i uchun xom ashyo. Agar kerak bo‘lsa, uglerod oksidini singdirish orqali undan azot chiqarilishi mumkin.
Havo distillashi
Molekulyar azot sanoatda suyuq havoni fraksiyonel distillash orqali ishlab chiqariladi. Bu usuldan “atmosfera azoti”ni ham olish mumkin. Adsorbsion va membrana gazini ajratish usulidan foydalanadigan azot zavodlari va stantsiyalari ham keng qo‘llaniladi.
Azotning xususiyatlari. Jismoniy xususiyatlar
Oddiy sharoitlarda azot rangsiz, hidsiz, suvda ozgina eriydigan gaz (0°C da 2,3 ml/100 g, 20°C da 1,5 ml/100 g, 40°C da 1,1 ml/100 g, 0,5 ml/) 80 °C da 100 g), zichligi 1,2506 kg/m³ (N.S.). Suyuq holatda (qaynoq nuqtasi -195,8 ° C) — rangsiz, harakatchan, suv kabi. Suyuq azotning zichligi 808 kg/m³. Havo bilan aloqa qilganda, u kislorodni o‘zlashtiradi.
–209,86 °C da azot qorga o‘xshash massa yoki katta qor-oq kristallar shaklida qotib qoladi. Havo bilan aloqa qilganda, u kislorodni o‘zlashtiradi, erish paytida azotdagi kislorod eritmasini hosil qiladi.
Qattiq azotning uchta kristalli modifikatsiyasi ma'lum. 36,61–63,29 K oralig‘ida olti burchakli yaqin o‘rash, bo‘shliq guruhi P63/mmc, panjara parametrlari a=3,93 Å va c=6,50 Å bo‘lgan b-N2 fazasi mavjud. 36,61 K dan past haroratlarda kub panjarali a-N2 faza barqaror bo‘lib, Pa3 yoki P213 fazo guruhiga va a=5,660 Å davriga ega. 3500 atmosferadan ortiq bosim va 83 K dan past haroratda olti burchakli g-N2 fazasi hosil bo‘ladi.
Kimyoviy xossalari, molekulyar tuzilishi
Erkin holatda azot ikki atomli N2 molekulalari shaklida mavjud bo‘lib, ularning elektron konfiguratsiyasi azot atomlari N≡N (bog‘ uzunligi dN≡N = 0,1095) o‘rtasidagi uch aloqaga mos keladigan s²s*2px, y4sz² formulasi bilan tavsiflanadi. nm). Natijada azot molekulasi nihoyatda kuchli, dissotsilanish reaksiyasi N2 ↔ 2N uchun reaksiyadagi entalpiya o‘zgarishi DH°298 = 945 kJ/mol, reaksiya tezligi konstantasi K298 = 10–120, ya'ni dissotsilanish. normal sharoitda azot molekulalari deyarli sodir bo‘lmaydi (muvozanat deyarli chapga siljigan). Azot molekulasi qutbsiz va zaif qutblangan, molekulalar orasidagi o‘zaro ta'sir kuchlari juda zaif, shuning uchun normal sharoitda azot gazsimon bo‘ladi. Hatto 3000 ° C da, N2 ning termal dissotsilanish darajasi faqat 0,1 % ni tashkil qiladi va faqat taxminan 5000 ° S haroratda u bir necha foizga etadi (normal bosimda). N2 molekulalarining fotokimyoviy dissotsiatsiyasi atmosferaning yuqori qatlamlarida sodir bo‘ladi.
Atom azoti molekulyar azotga qaraganda ancha faoldir: xususan, oddiy haroratlarda oltingugurt, fosfor, mishyak va simob kabi bir qator metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Azot molekulasining yuqori kuchliligi tufayli uning ba'zi birikmalari endotermik (ko‘p galogenidlar, azidlar, oksidlar), ya'ni ularning hosil bo‘lish entalpiyasi musbat, azotli birikmalar esa issiqlik jihatdan beqaror va qizdirilganda ancha oson parchalanadi. Shuning uchun yerdagi azot asosan erkin holatda bo‘ladi. Muhim inertligi tufayli azot normal sharoitda faqat litiy bilan reaksiyaga kirishadi: 6Li + N 2 ⟶ 2Li 3 N
qizdirilganda, u ba'zi boshqa metallar va metall bo‘lmaganlar bilan reaksiyaga kirishib, nitridlarni ham hosil qiladi: 3Mg + N 2 ⟶ Mg 3 N 2 2B + N 2 ⟶ 2BN
Vodorodning azot bilan o‘zaro ta'siridan olingan vodorod nitridi (ammiak) NH3 eng katta amaliy ahamiyatga ega (pastga qarang).
Elektr razryadda u kislorod bilan reaksiyaga kirishib, azot oksidi (II) NO hosil qiladi. Molekulyar azot bilan bir necha o‘nlab komplekslar tasvirlangan.
Xususiyatlarning kombinatsiyasi bo‘yicha (katalitik faollik, zaharlanishga chidamlilik, arzon narx) alyuminiy va kaliy oksidi aralashmalari bilan metall temirga asoslangan katalizator eng ko‘p foydalanilgan. Jarayon 400–600 ° S haroratda va 10–1000 atmosfera bosimida amalga oshiriladi. Shuni ta'kidlash kerakki, 2000 atmosferadan yuqori bosimlarda vodorod va azot aralashmasidan ammiakning sintezi yuqori tezlikda va katalizatorsiz davom etadi. Misol uchun, 850 ° C va 4500 atmosferada mahsulot rentabelligi 97 % ni tashkil qiladi.
Atmosfera azotini sanoatda bog‘lashning yana bir kamroq tarqalgan usuli mavjud — siyanamid usuli, kaltsiy karbidining azot bilan 1000 ° C da reaktsiyasiga asoslangan. Reaktsiya tenglama bo‘yicha sodir bo‘ladi:
CaC 2 + N 2 ⟶ CaCN 2 + C Reaksiya ekzotermik, uning issiqlik effekti 293 kJ.
Sanoat yo‘li bilan har yili Yer atmosferasidan taxminan 1⋅106 tonna azot olinadi.
Azotli birikmalar
−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 birikmalarda azotning oksidlanish darajasi
— −3 oksidlanish darajasidagi azotli birikmalar nitridlar bilan ifodalanadi, ulardan ammiak amalda eng muhimi hisoblanadi;
— -2 oksidlanish darajasidagi azotli birikmalar kamroq tipik bo‘lib, pernitridlar bilan ifodalanadi, ulardan eng muhimi vodorod pernitridi N2H4 yoki gidrazindir (shuningdek, o‘ta beqaror vodorod pernitridi N2H2, diimid ham mavjud);
— Oksidlanish holatidagi azotli birikmalar −1: NH2OH (gidroksilamin) — organik sintezda gidroksilammoniy tuzlari bilan birga ishlatiladigan beqaror asos;
— Oksidlanish darajasi +1 bo‘lgan azotli birikmalar: azot oksidi (I) N2O (azot oksidi, kuluvchi gaz), azot kislotasi;
— Oksidlanish darajasi +2 bo‘lgan azotli birikmalar: azot oksidi (II) NO (azot oksidi), azot kislotasi;
— Oksidlanish holatidagi azotli birikmalar +3: azot oksidi (III) N2O3 (azot seskioksidi, dinitrogen trioksidi), azot kislotasi, NO2− anion hosilalari, azot triftorid (NF3);
— Oksidlanish darajasida +4 azotli birikmalar: azot oksidi (IV) NO2 (azot dioksidi, jigarrang gaz);
— Oksidlanish holatidagi azotli birikmalar +5: azot oksidi (V) N2O5 (dianitrogen pentoksidi), azot kislotasi, uning tuzlari — nitratlar va boshqa hosilalar, shuningdek tetrafloroammoniy NF4+ va uning tuzlari.
Konchilikda azot konlarda portlashdan himoyalangan muhit yaratish, tosh qatlamlarini yorish va endogen yong‘inlarni o‘chirish uchun ishlatilishi mumkin.
Suyuq azot
Metall stakandagi past qaynaydigan suyuq azot. Suyuq azot sovutgich sifatida va kriyoterapiya uchun ishlatiladi. Azotni qo‘llashning muhim sohasi — ammiak, azotli o‘g‘itlar, portlovchi moddalar, bo‘yoqlar va boshqalar kabi azotni o‘z ichiga olgan turli xil birikmalarni keyingi sintez qilish uchun foydalanish. Sanoat azotining 3/4 qismidan ko‘prog‘i ammiak. Xuddi shu sababga ko‘ra, masalan, -196 ° C gacha qulflash va ularni bir zarba bilan yorib yuborish juda qiyin. Bir litr suyuq azot bug‘lanib, 20 ° C gacha qizdirilib, taxminan 700 litr gaz hosil qiladi. Shu sababli, suyuq azot maxsus ochiq turdagi vakuumli izolyatsiyalangan Dewars yoki kriogen bosimli idishlarda saqlanadi. Yong‘inni suyuq azot bilan o‘chirish printsipi xuddi shu faktga asoslanadi.
Adabiyot:
- Azin A Bog‘langan azot texnologiyasi. M.: Kimyo, 1989.-321 b.
- Pozin M. E. Mineral o‘g‘itlar texnologiyasi.- L.: Kimyo, 1990.-245 b.
- Kimyoviy elementlarning mashhur kutubxonasi.- M.: Nauka, 1990 b.
- Epstein D. Sanoatda kimyo.-M.: Ta'lim, 1991 b.
- Yagodin G. Global muammolarni hal qilishda kimyo va kimyoviy texnologiya.- M.: Kimyo, 1990.- 176b.
