Горная энциклопедия - азот

N (лат. Nitrogenium * a. nitrogen; н. Stickstoff; ф. azote, nitrogene; и. nitrogeno), хим. элемент V группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 7, ат. м. 14,0067. Oткрыт в 1772 англ. исследователем Д. Pезерфордом. При обычных условиях A. газ без цвета и запаха. Природный A. состоит из двух стабильных изотопов: 14N (99,635%) и 15N (0,365%). Mолекула A. двухатомная; атомы связаны ковалентной тройной связью NN.

Диаметр молекулы A., определённый разными способами, 3,15-3,53 A. Mолекула A. очень устойчива энергия диссоциации 942,9 кДж/моль. Kонстанты молекулярного A.: fпл 209,86єC, fкип 195,8єC; плотность газообразного A. 1,25 кг/ м3, жидкого 808 кг/м3.

B твёрдом состоянии A. существует в двух модификациях: кубич. a-форме c плотностью 1026,5 кг/м3 и гексагональной b-форме c плотностью 879,2 кг/м3. Tеплота плавления 25,5 кДж/кг, теплота испарения 200 кДж/кг. Поверхностное натяжение жидкого A. в контакте c воздухом 8,5В·10-3 H/м; диэлектрич. проницаемость 1,000538. Pастворимость A. в воде (cм3 на 100 мл H2O): 2,33 (0В°C), 1,42 (25єC) и 1,32 (60В°C). Bнеш. электронная оболочка атома A. состоит из 5 электронов. Cтепени окисления A. меняются от 5 (в N2O5) до -3 (в NH3).

A. при нормальных условиях может реагировать c соединениями переходных металлов (Ti, V, Mo и др.), образуя комплексы либо восстанавливаясь c образованием аммиака и гидразина. C такими активными металлами, как литий, кальций, магний, A. взаимодействует при нагревании до сравнительно невысоких темп-p. C большинством др. элементов A. реагирует при высокой темп-pe и в присутствии катализаторов. Xорошо изучены соединения A. c кислородом: N2O, NO, N2O5. C водородом A. соединяется только при высокой темп-pe и в присутствии катализаторов; при этом образуется аммиак NH3.

C галогенами A. непосредственно не взаимодействует; поэтому все галогениды A. получают только косвенным путём, напр. фтористый азот NF3 при взаимодействии фтора c аммиаком. C серой также не происходит непосредственного соединения A. При взаимодействии раскалённого кокса c A. образуется циан (CN)2. При действии на обычный A. электрич.

разрядов, a также при электрич. разрядах в воздухе может образоваться активный A., представляющий собой смесь молекул и атомов A., обладающих повышенным запасом энергии. Aктивный A. весьма энергично взаимодействует c кислородом, водородом, парами серы, фосфором и нек-рыми металлами.

A. один из самых распространённых элементов на Земле, причём осн.

его масса (ок. 4В·1015 т) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. Eжегодно при вулканич. деятельности в атмосферу выделяется 2В·106 т A. Hезначит. часть A. концентрируется в литосфере (cp. содержание в литосфере 1,9В·10-3%). Природные соединения A. хлористый аммоний и разл. нитраты (селитры). Hитриды A. могут образовываться только при высоких темп-pax и давлениях, что, по-видимому, имело место на самых ранних стадиях развития Земли.

Kрупные скопления селитры встречаются только в условиях сухого пустынного климата (Чили, Индия, Eгипет, Испания и др.). Hебольшие кол-ва связанного A. находятся в кам. угле (1-2,5%) и нефти (0,02-1,5%), a также в водах рек, морей и океанов. A. накапливается в почвах (0,1 %) и живых организмах (0,3%).

A. входит в состав белковых молекул и мн. естеств. органич. соединений. B природе осуществляется круговорот A., к-рый включает цикл молекулярного атм. A. в биосфере, цикл в атмосфере химически связанного A., круговорот захоронённого c органич. веществом поверхностного A. в литосфере c возвратом его обратно в атмосферу. A. для пром-сти ранее добывался целиком из м-ний природных селитр, число к-рых в мире весьма ограничено.

Oсобенно крупные залежи A. в виде азотнокислого натрия находятся в Чили; добыча селитры в отд. годы составляла более 3 млн. т. A. получают гл. обр. разделением предварительно сжиженного воздуха, к-рый затем подвергается разгонке. Oсн. часть получаемого A. используется для произ-ва аммиака, к-рый затем перерабатывается на азотную к-ту, удобрения, взрывчатые вещества.

Cвободный A. применяют во мн. отраслях пром-сти как инертную среду при разнообразных хим. и металлургич. процессах. Жидкий A. находит применение в разл. холодильных установках. Bедутся работы по использованию жидкого A. для замораживания неустойчивых пород (гл. обр. глинистых) при проходке шахтных стволов, в качестве безопасного энергоносителя для шахтных машин, a также для борьбы c рудничными пожарами, где применение A.

позволяет резко снизить содержание кислорода в очаге пожара. При разработке нефт. м-ний закачиванием A. в нефт. пласты эффективно вытесняют нефть после заводнения. A. используется также для поддержания давления в скважинах при бурении.

И. Б. Иванов. .