Azot (N)

Azot w układzie okresowym

Pierwiastek leży w drugim okresie, czyli w drugim poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 2 powłokach. Znajduje się w 15 grupie (blok p — elektrony walencyjne zapełniają podpowłokę p). W tej samej grupie stoją: Fosfor, Arsen, Antymon, Bizmut, Moskow — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Azot jest gazem (topnieje w -210 °C, wrze w -195,79 °C).

Azot — co to za pierwiastek

Cztery piąte powietrza, którym oddychasz, i podstawa nawozów, które karmią świat.

Właściwości pierwiastka Azot

W warunkach pokojowych azot jest bezbarwnym gazem bez zapachu i smaku, który stanowi około czterech piątych objętości powietrza. Jego gęstość, 0,0012506 grama na centymetr sześcienny, jest odrobinę mniejsza od gęstości powietrza. Skrapla się dopiero w −195,79 °C, a krzepnie w −210. Cząsteczka jest dwuatomowa, a oba atomy łączy wiązanie potrójne N≡N, jedno z najmocniejszych w całej chemii. To ono odpowiada za bierność azotu: gaz nie pali się, nie podtrzymuje palenia i w zwykłych warunkach prawie z niczym nie reaguje. Żeby połączyć go z wodorem albo tlenem, trzeba wysokiej temperatury, ciśnienia i katalizatora albo wyładowania elektrycznego, jak przy błyskawicy. Ciekły azot wygląda niegroźnie, ale powoduje ciężkie odmrożenia, a parując w zamkniętym pomieszczeniu wypiera tlen i grozi uduszeniem.

Zastosowanie pierwiastka Azot

Azot jest podstawą przemysłu nawozowego. W procesie Habera i Boscha łączy się go pod wysokim ciśnieniem z wodorem w amoniak, a z amoniaku powstają mocznik i saletra amonowa. Bez tych nawozów rolnictwo nie wyżywiłoby dzisiejszej liczby ludzi. Z amoniaku produkuje się także kwas azotowy(V), a z niego materiały wybuchowe, barwniki, leki i tworzywa sztuczne, w tym nylon i poliuretany. Sam gazowy azot jest tani i chemicznie bierny, więc używa się go wszędzie tam, gdzie przeszkadza tlen: wypełnia się nim opakowania chipsów i wędlin, osłania spoiny podczas spawania, przedmuchuje zbiorniki paliwa, zabezpiecza produkcję układów scalonych i leków. Ciekłym azotem chłodzi się detektory, nadprzewodniki i próbki laboratoryjne. W bankach komórek przechowuje się w nim nasienie, zarodki i tkanki, bo w tak niskiej temperaturze procesy życiowe zatrzymują się na lata. Lekarze wymrażają nim brodawki i zmiany skórne. Opony samolotów i samochodów wyścigowych napełnia się azotem, bo przy nagrzewaniu mniej zmienia ciśnienie i nie podtrzymuje pożaru.

Azot — najważniejsze związki chemiczne

Amoniak NH₃ to bezbarwny gaz o gryzącym zapachu, świetnie rozpuszczalny w wodzie, którą zamienia w roztwór zasadowy; jest surowcem do nawozów i czynnikiem chłodniczym w wielkich chłodniach. Kwas azotowy(V) HNO₃ jest mocnym kwasem i jednocześnie silnym utleniaczem — rozpuszcza miedź i srebro, a skórę barwi na żółto. Jego sole, azotany(V), to saletry: amonowa NH₄NO₃ i potasowa KNO₃. Mocznik CO(NH₂)2 jest najpopularniejszym nawozem, a zarazem produktem przemiany białek w organizmie. Tlenki azotu tworzą osobną rodzinę: bezbarwny NO, brunatny i trujący NO₂ współtworzący smog oraz podtlenek azotu N₂O, dawniej używany do znieczulania.

Azot — gdzie go spotykasz

• powietrze
• nawozy
• mrożenie w ciekłym azocie
• opony

Azot w szkole — co trzeba wiedzieć

Azot to 15 grupa, 2 okres, blok p, konfiguracja [He] 2s² 2p³. Pięć elektronów walencyjnych, w tym trzy niesparowane, daje wartościowość III, a w połączeniach z tlenem także V. Najczęstszy błąd na sprawdzianie to zapisanie azotu jako N zamiast N₂ — w postaci wolnej azot zawsze występuje jako cząsteczka dwuatomowa. Drugi kłopot to nazewnictwo: HNO₃ to kwas azotowy(V), a jego sole to azotany(V), natomiast HNO₂ to kwas azotowy(III), a jego sole to azotany(III). Cyfra rzymska mówi o stopniu utlenienia azotu, a nie o liczbie atomów tlenu. Trzecia pułapka: kwas azotowy(V) w reakcji z metalami nie wydziela wodoru, tylko tlenki azotu, więc typowy schemat metal plus kwas tu nie działa. W amoniaku azot ma wolną parę elektronową, którą oddaje jonowi wodoru — tak powstaje jon amonowy NH₄+ z wiązaniem koordynacyjnym.

Azot — historia odkrycia

W 1772 roku szkocki lekarz Daniel Rutherford opisał gaz, który zostawał po spaleniu substancji w zamkniętym naczyniu i pochłonięciu dwutlenku węgla przez zasadę. Mysz umieszczona w tym gazie ginęła, a świeca gasła, więc Rutherford nazwał go powietrzem zepsutym. Mniej więcej w tym samym czasie na ten sam gaz natrafili niezależnie Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish i Joseph Priestley. Antoine Lavoisier zaproponował później nazwę azote, od greckiego określenia oznaczającego brak życia, i stąd wzięła się polska nazwa. Międzynarodowa nazwa nitrogenium pochodzi z kolei od greckich słów nitron genes, czyli rodzący saletrę.

Azot — skąd wzięła się nazwa

gr. nitron genes — „rodzący saletrę”

Azot — izotopy

azot-14 (99,6%), azot-15

Azot — bezpieczeństwo

Obojętny, ale ciekły azot powoduje odmrożenia; wypiera tlen.

Ciekawostki o pierwiastku Azot

• Wiązanie N≡N jest tak mocne, że rośliny same go z powietrza nie wezmą.
• Ciekły azot wylany na podłogę jej nie moczy: krople parują tak gwałtownie, że ślizgają się po poduszce z własnej pary.
• Błyskawica jest jednym z niewielu naturalnych zjawisk, które rozrywają wiązanie N≡N — azot łączy się wtedy z tlenem i spływa na ziemię z deszczem jako azotany.
• Nurkowie wynurzają się powoli, bo azot rozpuszczony we krwi pod ciśnieniem tworzy przy zbyt szybkim wzroście objętości pęcherzyki i wywołuje chorobę kesonową.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Azot