Строение атома азота
Азот (N) представляет собой газ, содержание которого в атмосфере составляет около 78%. Азот входит в состав аминокислот и нуклеотидов. Строение атома азота определяет физические и химические свойства элемента.
Строение
Азот — седьмой элемент в периодической таблице, расположенный в пятой группе и втором периоде. Относительная атомная масса равна 14. В природных условиях существует два изотопа азота: 14N и 15N.
Рис. 1. Азот в периодической таблице.
Азот состоит из ядра с зарядом +7 и семи электронов, распределенных по двум энергетическим уровням. Наличие элемента в пятой группе свидетельствует о количестве электронов на внешнем уровне и высшей валентности. В невозбужденном состоянии на внешнем энергетическом уровне находится три электрона, поэтому азот может проявлять две валентности: III и V.
Регистр электронной структуры атома азота 1s22s22p3 или +7 N)2)5.
Физические свойства
Азот – двухатомный газ (N2), без запаха и вкуса, плохо растворимый в воде. Азот может быть в газообразном, жидком и твердом состоянии. В сжиженном виде азот имеет температуру кипения -196°С. При -209,86°С азот затвердевает. Под влиянием разных температур кристаллическая решетка твердого азота может изменяться, создавая модификации элемента.
Рис. 2. Жидкий и твердый азот.
Химические свойства
Атомы азота соединены тройной связью (N ≡ N), обеспечивающей максимальную прочность. Даже при нагревании азота до 3000 °С наблюдается небольшой распад 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.
Основные химические свойства азота приведены в таблице.
Взаимодействие |
Продукт реакции |
Пример |
С металлами (реагирует с сильными восстановителями) |
Соль |
6Li + N2 → 2Li3N |
Окисление электрическим током |
оксид азота |
О2 + N2 → 2НО |
С водородом в присутствии катализатора (Fe), под воздействием температуры (400°С) и давления (200 атм) |
Аммиак |
3H2 + N2 → 2NH3 |
С неметаллами при высоких температурах |
Соль |
2сбн + н2 → 2сбн |
Соединения азота с металлами и неметаллами называются нитридами.
Азот не реагирует с кислотами, водой и основаниями. Невозможно прямое взаимодействие молекул азота с серой и галогенами. Атомарный азот более активно реагирует с этими веществами в обычных условиях.
Применение
Несмотря на пассивность азота, этот элемент широко используется в промышленности. Кроме того, азот входит в состав клеток, без него невозможно построение белков и ДНК.
Рис. 3. Азот в ДНК.
Азот используется в производстве:
- удобрения;
- взрывчатые вещества;
- лекарства;
- красители;
- пластик;
- искусственные волокна;
- аммиак.
Жидкий азот используется для охлаждения, замораживания и окисления ракетных двигателей. Оксид азота используется в качестве анестетика и для производства аэрозолей.