7 N 14.007

Азот

Неметалл Nitrogenium газ

[He] 2s² 2p³ · 2 · 5

← C Углерод O Кислород →

Четыре пятых воздуха, которым мы дышим, — это азот. Тройная связь в молекуле N₂ настолько прочна, что газ практически инертен, и именно её разрыв в промышленном синтезе аммиака стал одним из самых значимых технологических событий XX века.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 7
Атомная масса: 14.007 а.е.м.
Электронная конфигурация: [He] 2s² 2p³
Электроны по оболочкам: 2 · 5
Блок: p-блок
Группа: Пниктогены
Период: 2
Электроотрицательность (Полинг): 3.04
Электроотрицательность (Аллен): 3.07
Атомный радиус: 56 pm
Ковалентный радиус: 71 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 155 pm
1-я энергия ионизации: 1 402.3 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 2 856 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 4 578.1 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 7 475 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 9 444.9 kJ/mol
Сродство к электрону: -6.8 kJ/mol
Характерные степени окисления: -3, +3, +5
Степени окисления: -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5

Физические свойства

Состояние при 25 °C: газ
Плотность: 0.00125 g/cm³
Температура плавления: 63.15 K · -210 °C
Температура кипения: 77.36 K · -195.8 °C
Скорость звука: 333 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 0.72 kJ/mol
Теплота испарения: 5.56 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 1.04 J/(g·K)
Теплопроводность: 0.02583 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: нет данных
Модуль сдвига: нет данных
Модуль объёмного сжатия: нет данных
Коэффициент Пуассона: нет данных
Твёрдость по Моосу: нет данных
Твёрдость по Бринеллю: нет данных

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: нет данных
Магнитный тип: диамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: нет данных

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
Параметры решётки: a = 386.1 pm · c = 626.5 pm

Распространённость

В земной коре: 19 mg/kg
В океане: 0.5 mg/L
Во Вселенной: 1·10⁶ mg/kg
В теле человека: 26 000 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
¹⁴N	99.636 %	стабилен	—
¹⁵N	0.364 %	стабилен	—

Отношение азота-15 к азоту-14 в тканях растёт с каждым уровнем пищевой цепи, поэтому по нему определяют рацион древних людей и животных.

Открытие

Год открытия: 1772
Кто открыл: Даниэль Резерфорд
Где: Шотландия
Происхождение названия: от греческого «azoos» — безжизненный: в чистом азоте гибнет всё живое

История

Даниэль Резерфорд в 1772 году получил «удушливый воздух», убрав из воздуха кислород и углекислый газ, и показал, что в нём гаснет свеча и гибнет мышь. Русское название отражает именно это: от греческого «безжизненный».

Где встречается

78 % атмосферы по объёму. В коре его мало — 19 мг/кг, в основном в селитрах засушливых районов. В живом веществе азот входит в каждый белок.

Как получают

Криогенной перегонкой жидкого воздуха: азот кипит на 13 градусов ниже кислорода, что и позволяет их разделить. Это одно из крупнейших по тоннажу производств в мире.

Роль в живой природе

Азот входит в аминокислоты, нуклеотиды и АТФ. Животные не умеют усваивать N₂ и получают азот только с пищей; фиксируют его из воздуха лишь бактерии, в том числе клубеньковые на корнях бобовых.

Безопасность

Нетоксичен, но опасен как вытеснитель кислорода: азотная асфиксия наступает без всякого предупреждения, поскольку тревогу у человека вызывает избыток CO₂, а не нехватка кислорода. При погружениях растворённый азот вызывает наркоз и кессонную болезнь.

Применение

Синтез аммиака и через него — азотных удобрений, которые кормят примерно половину человечества
Инертная атмосфера в пищевой упаковке, электронике и химическом производстве
Жидкий азот как хладагент: криоконсервация, криотерапия, охлаждение детекторов
Азотная кислота — исходное вещество для взрывчатки, красителей и полимеров
Накачка шин и вытеснение кислорода из топливных баков самолётов

Любопытные факты

Процесс Габера — Боша потребляет около 1 % мировой энергии и синтезирует более 150 млн тонн аммиака в год.
Жидкий азот кипит при 77 K, то есть при −196 °C.
Тройная связь N≡N — одна из самых прочных в химии: 945 кДж/моль.
Азот составляет 78 % воздуха, но в земной коре его меньше, чем редкоземельного церия.
Полярные сияния светятся в том числе за счёт возбуждённых молекул азота — они дают розово-фиолетовую кайму.