Фізичні властивості азоту

Азот - інертний двоатомний газ без кольору та запаху, хімічна формула двоатомної молекули N₂, молярна маса 28,01 кг/кмоль, найпоширеніший елемент Землі. Вміст азоту атмосферному повітрі становить близько 78,09% за обсягом. Застосовується в технологічних процесах як інертне затворне середовище, наприклад, для сухих газових торцевих ущільнень і ущільнювальних комплексів, в хімічній промисловості для синтезу аміаку. Рідкий азот використовується як холодоагент, в машинобудуванні для збирання нероз'ємних з'єднань з натягом [охолодження деталі, що охоплюється]. Азот знаходить застосування у спеціальних технологічних процесах для нанесення на поверхні сталевих деталей тонкого шару зносостійкого покриття - нітриду титану; у поєднанні з кремнієм утворює зносостійкий перспективний керамічний матеріал нітрид кремнію Si₃N₄.

Щільність азоту при нормальному атмосферному тиску 101,325 кПа (1 атм) та різній температурі

Динамічна та кінематична в'язкість азоту при нормальному атмосферному тиску та різній температурі

Основні фізичні властивості азоту за різної температури

Формули фізичних властивостей азоту

За виконання інженерних розрахунків зручніше використовувати наближені формули з метою оцінки фізичних властивостей азоту N₂⋆:

Азот

Азот експериментальним шляхом виявили шотландським хіміком Д.Резерфордом у 1772 році. У природі азот знаходиться в основному у вільному стані і є однією з основних складових повітря. Які ж фізичні та хімічні властивості азоту?

Загальна характеристика

Азот – хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14, формула азоту – N₂. Переклад назви елемента – «неживий» – може ставитися до азоту як до простої речовини. Однак азот у зв'язаному стані є одним із головних елементів життя, що входить до складу білків, нуклеїнових кислот, вітамінів і т.д.

Азот – елемент другого періоду, немає порушених станів, оскільки атом немає вільних орбіталей. Але це хімічний елемент може виявляти переважно стані валентність як III, а й IV з допомогою утворення ковалентного зв'язку по донорно-акцепторному механізму з участю неподіленої електронної пари азоту. Ступінь окислення, яку може виявляти азот, змінюється у межах від -3 до +5.

щодо будови молекули азоту слід пам'ятати, що хімічна зв'язок здійснюється з допомогою трьох загальних пар p-електронів, орбіталі яких спрямовані по осях x, y, z.

Хімічні властивості азоту

У природі азот зустрічається у вигляді простої речовини - газу N₂ (об'ємна частка у повітрі 78%) та у зв'язаному стані. У молекулі азоту атоми пов'язані міцним потрійним зв'язком. Енергія зв'язку становить 940 кДж/моль. При звичайній температурі азот може взаємодіяти лише з літієм (Li₃ N). Після попередньої активізації молекул шляхом нагрівання, опромінення або дією каталізаторів азот вступає в реакції з металами та неметалами. Азот може вступати в реакції з магнієм, кальцієм або, наприклад, алюмінієм:

Особливо важливий синтез аміаку з простих речовин - азоту та водню в присутності каталізатора (губчасте залізо): N₂+3H₂=2NH₃+Q. Аміак – безбарвний газ із різким запахом. Він добре розчинний у воді, що значною мірою обумовлено утворенням водневих зв'язків між молекулами аміаку та води, а також реакцією приєднання до води за донорно-акцепторним механізмом. Слаболужна реакція розчину обумовлена ​​наявністю в розчині іонів OH- (у невеликій концентрації, так як ступінь дисоціації гідроксиду амонію дуже мала - це слабка розчинна основа).

З шести оксидів азоту – N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅, Де азот виявляє ступінь окислення від +1 до +5, два перших - N₂O і NO – несолеобразующие, інші входять у реакцію із заснуванням солей.

Азотну кислоту, найважливіше з'єднання азоту, в промисловості отримують з аміаку в 3 стадії:

Азот також може реагувати при високих температурах та тиску (у присутності каталізатора) з воднем:

Застосування азоту

Основне застосування азот знаходить як вихідний продукт для синтезу аміаку, а також для виробництва азотної кислоти, мінеральних добрив, барвників, вибухових речовин та інших азотовмісних сполук. Рідкий азот використовують у охолоджувальних системах. Для надання стали більшої твердості, збільшення зносостійкості, корозійної стійкості та теплостійкості її поверхню насичують азотом за високих температур. Така сталь витримує нагрівання до 500 градусів без втрати твердості.

Що ми дізналися?

Азот – безбарвний газ без запаху, кольору та смаку. У шкільному курсі хімії вивчаються його основні властивості, а також здатність вступати в реакцію з металами та неметалами за нормальних умов, а також під дією каталізаторів.