Azot
7 N Układ okresowy pierwiastków
Ciekły azot Ciekły azot
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Azot, N, 7
Grupa, okres, blok	15 , 2, p
Właściwości metaliczne	niemetal
Właściwości atomowe Masa atomowa 14,0067 u Promień atomowy 65 (obl. 56) pm Promień walencyjny 75 pm Promień van der Waalsa 155 pm Konfiguracja elektronowa [He]2s22p3 Zapełnienie powłok 2, 5 Elektroujemność 3,04 ( Pauling ) 3,07 ( Allred ) Stopień utlenienia ±3, 5, 4, 2 Właściwości kwasowe tlenków silnie kwaśne
Właściwości fizyczne Stan skupienia gazowy Gęstość 1,250 g/l (faza gazowa, 0 °C, 1013 mbar); 0,8085 kg/l (faza ciekła, -196 °C)[1] Twardość n/d Kolor bezbarwny Temperatura topnienia 63,14 K -210,01 °C Temperatura wrzenia 77,35 K -195,8 °C Objętość molowa 13,54×10-6 m³/ mol Ciepło parowania 2,7928 kJ/mol Ciepło topnienia 0,3604 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej bd Prędkość dźwięku 334 m/s (298,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 1040 J/(kg*K) Konduktywność bd Przewodność cieplna 0,02598 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 1402,3 kJ/mol II. 1402,3 kJ/mol III. 1402,3 kJ/mol IV. 7475,0 kJ/mol V. 9444,9 kJ/mol VI. 53266,6 kJ/mol VII. 64360 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 13N {syn.} 9,965 min β+ 2,220 13 C 14N 99,634% stabilny izotop z 7 neutronami 15N 0,366% stabilny izotop z 8 neutronami 16N {syn.} 7,13 s β- 10,42 16 O
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali . Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są ¹⁴N i ¹⁵N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N₂. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym . Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak , kwas azotowy , azotany oraz wielu ważnych związków organicznych ( kwasy nukleinowe , białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

Pierwiastek został odkryty w 1772 r. przez Daniela Rutherforda .

Otrzymywanie

Azot o wysokiej czystości można uzyskać poprzez termiczny rozkład azotanu(III) amonu :

NH₄NO₂ → N₂↑ + 2H₂O

W laboratorium można otrzymać azot w wyniku łagodnego ogrzewania mieszaniny chlorku amonu (salmiaku) i azotynu sodu :

NH₄Cl + NaNO₂ → N₂↑ + NaCl + 2H₂O

W przemysłowej metodzie otrzymywania azotu skrapla się powietrze , stosując odpowiednie ciśnienie i temperaturę . W tych warunkach azot i wszystkie gazy znajdujące się nad nim na skali temperatur wrzenia skraplają się i są w otrzymanej cieczy.

Trzy pierwiastki znajdujące się pod azotem: neon , wodór i hel pozostają w stanie gazowym i są przekazywane do oddzielnego procesu. Następny etap to frakcjonowanie poprzez podwyższenie temperatury (lub obniżenie ciśnienia), powodujące odparowanie ciekłego azotu . Odprowadzony azot jest powtórnie skraplany, przechowywany i transportowany tzw. naczyniach Dewara lub w formie gazowej w temperaturze otoczenia w stalowych butlach.

Jako pierwszy polską nazwę – azot – zaproponował Filip Walter . Używano też nazwy dusień^[2] i saletroród^[3].

Wybrane związki azotu

Nieorganiczne

• Tlenki azotu : tlenek azotu(I) (N₂O), tlenek azotu(II) (NO), tritlenek diazotu (N₂O₃), tlenek azotu(IV) (NO₂), tetratlenek diazotu (N₂O₄), tlenek azotu(V) (N₂O₅)
• Związki z wodorem: amoniak , hydrazyna i azotowodór
• Kwasy: kwas azotowy(V) i kwas azotowy(III)
• Sole: azotany(V) i azotany(III) , sole amonowe
• azotki

Organiczne

• aminy
• amidy

Właściwości azotu

Niezwiązany azot jest pierwiastkiem stosunkowo biernym chemicznie, co spowodowane jest bardzo wysoką energią wiązania potrójnego w cząsteczce N₂, wynosi ona aż 945,33 ± 0,59 kJ·mol^-1.

Znaczenie biologiczne azotu

Jest dla życia na Ziemi jednym z najważniejszych pierwiastków . Gazowy azot jest niewykorzystywany przez organizmy (oprócz roślin motylkowatych ). Dopiero w związkach takich jak sole kwasów azotowych (III) i (V) lub soli amonowych jest przyswajalny przez rośliny. Wchodzi w skład wielu biocząsteczek, takich jak aminokwasy , nukleotydy i kwasy nukleinowe .

Wpływ azotu na organizm

Azot atmosferyczny

Azot pod normalnym ciśnieniem jest obojętny dla organizmów żywych. Może jednak wywołać objawy zatrucia u osób przebywających w powietrzu o zwiększonym ciśnieniu. W takich warunkach azot lepiej rozpuszcza się w płynach ustrojowych i tkankach bogatych w lipidy (np. w mózgu), co prowadzi do pojawienia się objawów zatrucia, takich jak:

• przy ciśnieniu 4 atm
  • euforia, skłonność do śmiechu, gadulstwo
  • spowolnienie reakcji na bodźce
• przy ciśnieniu 10 atm
  • ostre zaburzenia pracy mięśni, koordynacji ruchów
  • zawroty głowy
  • zaburzenia świadomości
• przy ciśnieniu powyżej 10 atm
  • po kilku minutach następuje utrata świadomości i śpiączka

Jeszcze bardziej niebezpieczne od rozpuszczania się azotu w tkankach jest jego wytrącanie się w postaci pęcherzyków gazu, podczas zmniejszania ciśnienia. Szybkie zmniejszanie ciśnienia powoduje chorobę kesonową .

Związki azotu w pożywieniu i wodzie pitnej

Woda zawierająca więcej niż 45 ppm jest uznawana za szkodliwą dla dzieci. Dużo bardziej toksyczne są związki zawierające azot - azotyny . Ich obecność w glebie i wodzie pitnej jest jednak znikoma. Dość niebezpieczne dla środowiska jest składowanie związku azotu np. nawozów w zbiornikach z blachy ocynkowanej ze strony wewnętrznej, gdyż związki azotu wchodzą w reakcje z związkami cynku i żelaza. A po wysypaniu tego nawozu do gleby związki te przedostają się do wód gruntowych^[4].

Azot w glebie

Azot wolny z atmosfery nie jest przyjmowany przez rośliny, które wymagają związków, dodatkowo 99% azotu glebowego pozostaje w związkach organicznych o zbyt złożonej budowie by móc zostać przyjęty przez większość gatunków roślin. Azotu, który może zostać przyjęty przez roślinny wyższe jest przeciętnie mniej niż 34 kg/ha, a azotu w związkach około 3385 kg/ha. Ilość azotu przyjmowalnego może wynieść nawet do 112,5 kg/ha^[5].

Wpływ azotu na wzrost roślin

Azot jest potrzebny roślinom głównie w fazie wzrostu, ze względu na możliwość akumulacji azotu przez roślinę, przy wysokim stężeniu azotu w glebie, absorpcja tego pierwiastka jest znacznie szybsza niż wzrost rośliny^[6].

Przy niedoborze azotu rośliny rosną wolno są słabe, bledsze. Kolor ten jest związany z deficytem chlorofilu, który bierze udział w procesie fotosyntezy . Skrajny niedobór azotu może powodować żółtawobrązowe zabarwienie fragmentów liści^[6] Niedobór azotu w glebie może zostać uzupełniony przez nawożenie nawozami azotowymi lub poprzez zmianę uprawy na potrzebującą mniej azotu.

Nadmiar azotu nie jest w zasadzie szkodliwy dla rośliny, gdyż rośliny mogą sobie go akumulować, jednakże nadmiar związków azotu może powodować nadmierny wzrost rośliny i brak możliwości przyjmowania innych pierwiastków niezbędnych roślinie. Groźny jest za to nadmiar azotu połączony z niedoborem fosforu, potasu lub wody. Nadmiar azotu może szkodzić jakości i wielkości plonów^[6]. Nadmiar azotu jest szkodliwy dla drzew w przypadku mrozów^[4]. Rośliny mające za dużo azotu są ciemnozielone, wyglądają aż nazbyt dorodnie^[6]. Gleba posiadająca za dużo azotu powinna być nawożona nawozami zawierającymi potas i fosfor^[4].

Zastosowanie azotu

Ciekły azot jest stosowany jako środek chłodzący do uzyskiwania temperatur poniżej -100 °C. W postaci gazowej azot wykorzystywany jest jako najtańsza z dostępnych atmosfer ochronnych w wielu procesach przemysłowych, a także jako gaz roboczy w niektórych układach pneumatycznych .

Z azotu otrzymuje się amoniak oraz tlenki azotu wykorzystywane w produkcji kwasu azotowego , związki o dużym znaczeniu przemysłowym. Ponadto szeroko wykorzystuje się azotany , azotyny , hydrazynę , hydroksyloaminę i in. związki zawierające azot^[7].

Przypisy

Zobacz też

• cykl azotowy w przyrodzie
• ciekły azot

Bibliografia

Witold Seńczuk red.: Toksykologia. Podręcznik dla studentów, lekarzy i farmaceutów Wydanie IV. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2002.