Азот (N) – газ, содержание которого в атмосфере составляет ок. 78%. Азот входит в состав аминокислот и нуклеотидов. Строение атома азота определяет физические и химические свойства элемента.

Строение

Азот — седьмой элемент таблицы Менделеева, расположенный в пятой группе и втором периоде. Относительная атомная масса равна 14. В природных условиях существует два изотопа азота – 14N и 15N.

Строение атома азота

Рис. 1. Азот в таблице Менделеева.

Азот состоит из ядра с зарядом +7 и семи электронов, распределенных на двух энергетических уровнях. Наличие элемента пятой группы указывает на количество электронов на внешнем уровне и наибольшую валентность. В невозбужденном состоянии на внешнем энергетическом уровне находятся три электрона, поэтому азот может проявлять две валентности – III и V.

Запись электронного строения атома азота – 1s22s22p3 или +7 N)2)5.

Физические свойства

Азот — двухатомный газ (N2), без запаха и вкуса, слабо растворимый в воде. Азот может находиться в газообразном, жидком и твердом виде. В жидкой форме азот имеет температуру кипения -196°С. При температуре -209,86°С азот становится твердым. Под воздействием разных температур кристаллическая решетка твердого азота может изменяться, что создает модификации элемента.

Строение атома азота

Рис. 2. Жидкий и твердый азот.

Химические свойства

Атомы азота соединены тройной связью (N ≡ N), что придает максимальную прочность. Даже при нагревании азота до 3000°С наблюдается легкое разложение молекул (до 0,1% от количества взятого газа). Именно поэтому азот является химически неактивным элементом. В соединениях при нагревании азот легко отделяется от других элементов.

Важнейшие химические свойства азота приведены в таблице.

Взаимодействие

Продукт реакции

Пример

С металлами (реагирует с сильными восстановителями)

Соль

6Li + N2 → 2Li3N

Окисление под действием электрического тока

Оксид азота

О2 + N2 → 2НО

С водородом в присутствии катализатора (Fe), под действием температуры (400°С) и давления (200 атм)

Аммиак

3H2 + N2 -> 2NH3

С неметаллами при высоких температурах

Соль

2Б + Н2 → 2БН

Соединения азота с металлами и неметаллами называются нитридами.

Азот не реагирует с кислотами, водой и основаниями. Невозможно непосредственное взаимодействие молекул азота с серой и галогенами. Более активно с этими веществами при нормальных условиях реагирует атомарный азот.

Применение

Несмотря на малоактивность азота, этот элемент широко используется в промышленности. Кроме того, в состав клеток входит азот; без него невозможно построение белка и ДНК.

Строение атома азота

Рис. 3. Азот в ДНК.

Азот используется для производства:

  • удобрения;
  • взрывной;
  • лекарства;
  • красители;
  • пластик;
  • искусственные волокна;
  • аммиак.

Жидкий азот используется для охлаждения, замораживания и окисления ракетных двигателей. Закись азота используется в качестве анестетика и для производства аэрозолей.

Что мы узнали?

Мы исследовали строение азота, его физические и химические свойства и применение. Азот состоит из положительно заряженного ядра и двух электронных оболочек, содержащих семь электронов. Азот – газ с низкой реакционной способностью. Молекула азота состоит из двух атомов элемента, соединенных тройной связью. Азот может находиться в трех агрегатных состояниях. Элемент реагирует с некоторыми металлами, неметаллами и кислородом. Азот используется в промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Кроме того, азот входит в состав живых организмов.