Азот як складовий елемент атмосфери Землі»
Муніципальний загальноосвітній заклад
«Середня загальноосвітня школа №6»
Реферат з хімії на тему:
«Азот як складовий елемент атмосфери Землі»
Виконав учень 8-г класу: Кір'янов Дмитро
Науковий керівник: Корнишова С.С.
2010-2011 навчальний рік
2.Історична довідка. Історія відкриття азоту. ………………………….3-4
3.Поширення азоту у природі. ………………………………………….5-6
4.Ізотопи, атом і молекула азоту…………………………………………. 7
5. Фізичні властивості азоту. ……………………………………………………8
6.Хімічні властивості азоту. ………………………………………………..9-10
10. Значення сполук азоту. З'єднання азоту. ……………………….. 15-17
11. Дослідницька робота. ……………………………………….…..18
Запровадження. Характеристика азоту.
Азот – хімічний елемент V групи періодичної системи елементів.
Атомний номер 7
Атомна маса 14,007
Щільність, кг/м³ 1,251
Температура плавлення, ° С -210
Температура кипіння, ° С -195,8
Теплоємність, кДж/(кг·°С) 1,034
Ковалентний радіус, Å 0,74
1-й іонізація. потенціал, ев 14,53
Мета:вивчити властивості азоту та природних його сполук, удосконалювати знання про будову атомів
- Визначити особливості будови азоту, значення сполук та їх практичне застосування.
- Виділити значення азоту як біогенного елемента
- Визначити основні галузі промисловості, де використовується азот
Історія відкриття азоту
Азот (англ. Nitrogen, франц. Azote, нім. Stickstoff) було відкрито майже одночасно кількома дослідниками.
Вперше азот вивчений Даніелем Резерфордом. Після тогоякД. Блеквідкрив реакцію взаємодії вуглекислого газу з вапняною водою, Резерфордом досліджував зміни складу повітря, після того як у ньому жила і гинула жива істота (у закритому обсязі). Після того як вуглекислий газ поглинався лугом, частина газу, що залишилася, не підтримує горіння, та й живі істоти миттєво гинули.
У 1777 році Генрі Кавендіш провів наступний досвід: він багаторазово пропускав повітря над розпеченим вугіллям, потім обробляв його лугом, в результаті виходив залишок, який Кавендіш назвав задушливим (або мефітичним) повітрям. Кавендіш писав: «Я переводив звичайне повітря з однієї судини через розпечене вугілля в іншу, потім через свіже вугілля, що горить, - в наступну посудину, поглинаючи щоразу утворюється фіксований повітря (вуглекислий газ) шматковим вапном. Питома вага отриманого газу виявилася лише трохи різною від питомої ваги звичайного повітря: з обох газів азот дещо легший за повітря. Він гасить полум'я і робить звичайне повітря нездатним збуджувати горіння, так само як і фіксоване повітря (CO2), але меншою мірою". Таким чином, Кавендіш виділив азот, але не зміг зрозуміти, що це нова проста речовина (хімічний елемент). того ж року Кавендіш повідомив про цей досвід Джозефа Прістлі.
Прістлі в цей час проводив серію експериментів, в яких також зв'язував кисень повітря і видаляв отриманий вуглекислий газ, тобто також отримував азот, однак, будучи прихильником теорії флогістону, що панує в ті часи, абсолютно неправильно витлумачив отримані результати (на його думку, процес був протилежним — не кисень видалявся з газової суміші, а навпаки, в результаті випалу повітря насичувалося флогістоном, повітря, що залишилося (азот), він і назвав насиченим флогістоном, тобтофлогістованим). Очевидно, що і Прістлі, хоч і зміг виділити азот, не зумів зрозуміти суті свого відкриття, тому і не вважається першовідкривачем азоту.
Одночасно подібні експерименти з тим самим результатом проводив і Карл Шееле.
Вчені-хіміки Г. Кавендіш та К. Шееле, на відміну від Д. Резерфорда зрозуміли, що азот – це лише складова частина повітря.
Через те, що в азоті гинули організми, А. Лавуазьє назвав його азотом. Згідно з Лавуазьє, «азот» означає «неживий», і слово це зроблено від грецького «а» – заперечення та «зое» – життя. Така назва збереглася в українській та французькій мовах, а в англосаксонських азотах називають Nitrogen – «що народжує селітру», німці ж дали азоту назву Stickstoff – «задушлива матерія».
Поширення азоту в природі.
Хоча назва "Азот" означає "який не підтримує життя", насправді це - необхідний для життєдіяльності елемент. У білку тварин та людини міститься 16-17% азоту. В організмах м'ясоїдних тварин білок утворюється за рахунок споживаних білкових речовин, що є в організмах травоїдних тварин та в рослинах. Рослини синтезують білок, засвоюючи азотисті речовини, що містяться в грунті, головним чином неорганічні. Значить, кількості азот надходять у ґрунт завдяки азотфіксуючим мікроорганізмам, здатним переводити вільний азот повітря в сполуки азоту.
У природі здійснюється кругообіг азоту, головну роль у якому відіграють мікроорганізми - нітрофікуючі, денітрофікуючі, азотфіксуючі та інші. Однак у результаті вилучення з ґрунту рослинами величезної кількості зв'язаного азоту (особливо при інтенсивному землеробстві) ґрунти виявляються збідненими азотом. Дефіцитазоту характерний для землеробства багатьох країн, спостерігається дефіцит азоту й у тваринництві ( " білкове голодування " ). На ґрунтах, бідних на доступний азот, рослини погано розвиваються. Азотні добрива та білкове підживлення тварин – найважливіший засіб підйому сільського господарства. Господарська діяльність людини порушує кругообіг азоту. Так, спалювання палива збагачує атмосферу азотом, а заводи, що виробляють добрива, пов'язують азот повітря. Транспортування добрив та продуктів сільського господарства перерозподіляє азот на поверхні землі. Азот - четвертий за поширеністю елемент Сонячної системи (після водню, гелію та кисню).
Ізотопи, атом та молекула азоту.
Природний азот складається з двох стабільних ізотопів: 14N (99,635%) та 15N (0,365%). Ізотоп 15N застосовують у хімічних та біохімічних дослідженнях як мічений атом. Зі штучних радіоактивних ізотопів азоту найбільший період напіврозпаду має 13N (T½ = 10,08 хв), інші дуже короткоживучі. У верхніх шарах атмосфери, під дією нейтронів космічного випромінювання, 14N перетворюється на радіоактивний ізотоп вуглецю 14С. Цей процес використовують і в ядерних реакціях для одержання 14С. Зовнішня електронна оболонка атома азоту складається з 5 електронів (однієї неподіленої пари та трьох неспарених - конфігурація 2s22р3). Найчастіше азот у сполуках 3-ковалентен за рахунок не спарених електронів (як в аміаку NН3). Наявність неподіленої пари електронів може призводити до утворення ще одного ковалентного зв'язку, азот стає 4-ковалентним (як в іоні амонію NH4). Ступені окислення азот змінюються від +5 (N2O5) до -3 (NH3). У звичайних умовах у вільному стані азот утворює молекулу N2 де атоми N пов'язані трьома ковалентними зв'язками. Молекула азоту дужестійка: енергія дисоціації її на атоми становить 942,9 кДж/моль (225,2 ккал/моль), тому навіть при t близько 3300 ° С ступінь дисоціації азот становить лише близько 0,1%.
Фізичні властивості азоту.
За нормальних умов азот це безбарвний газ, що не має запаху, мало розчинний у воді (2,3 мл/100 г при 0 °C, 0,8 мл/100 г при 80 °C). Азот розчинний у деяких вуглеводнях.
Азот трохи легший за повітря, його щільність 1,2506 кг/м³ (при н.у.).
У рідкому стані (темп. кипіння -195,8 ° C) - безбарвна, рухлива, як вода, рідина. Щільність рідкого азоту 808 кг/м³. При контакті з повітрям поглинає кисень.
При -209,86 ° C (температура плавлення) азот переходить у твердий стан у вигляді снігоподібної маси або великих білосніжних кристалів. При контакті з повітрям поглинає кисень, при цьому плавиться, утворюючи розчин кисню в азоті.