Azotul

Azotul este constituentul principal al aerului, în care se gaseste în proportie de 76% de masa sau 78% de volum. A fost descoperit în anul 1674 de catre Jean Mayow care nu i-a putut stabili individualitatea chimica. Lavoisier ajunge la concluzia ca aerul contine pe lânga oxigen un nou element pe care l-a numit AZOT – fara viata.

În natura azotul este format din N14 si N15 în raport atomic de 272:1. El se întâlneste si sub forma de combinatii cum ar fi azotatul de potasiu si azotatul de sodiu. Deoarece face parte din compozitia proteinelor, azotul este un component indispensabil organismelor.

Azotul pur se obtine din aer sau din substante care îl contin si care se pot descompune usor, de exemplu azotitul de amoniu:

NH4NO2= N2 + 2 H2O

În laborator se foloseste un amestec de solutii de azotit de sodiu si clorura de amoniu, din a caror reactie rezulta partial azotit de amoniu, care mai departe se descompune în azot.

NaNO2 + NH4Cl = NH4NO2 + NaCl

Industrial, azotul se obtine odata cu oxigenul prin lichefierea si distilarea fractionata a aerului lichid. Aceasta se realizeaza prin câteva detente si condensari succesive, în decursul carora se produce o scadere de temperatura suficienta pentru separarea componentelor aerului.

Conform procedeului G. Claude, aerul uscat si decarbonat (prin trecere peste NaOH), comprimat si racit la -170°C într-un schimbator de caldura, este supus unei detente de la 50atm la 5 atm. La baza coloanei se aduna aer lichefiat bogat în oxigen, care este constituentul mai putin volatil; azotul sub forma gazoasa, se ridica în coloana, strabate refrigerentele si sub forma lichida, se colecteaza în rezervorul central de la baza coloanei la -183°C, sub 5 atm. De aici, azotul este recirculat spre vârful coloanei unde se produce din nou o detenta, de la 5 atm la 1 atm. Fractiunea gazoasa, formata din azot practic pur, paraseste coloana printr-o conducta din vârf. Lichidul ramas curge prin talere, se îmbogateste din ce în ce în oxigen, întâlnit în contracurent, se aduna sub forma de oxigen lichid aproape pur (98%). Azotul ramas dupa îndepartarea oxigenului mai contine si gaze rare existente în atmosfera si chiar urme de oxigen. Azotul se pastreaza si se transporta comprimat la 150 atm în tuburi de otel. În stare pura, azotul se obtine prin descompunere termica a azidei de sodiu sau de bariu:

2 NaN3 = 2 Na + 3 N2

Azotul este un gaz incolor, fara miros, mai usor decât aerul. În apa se dizolva mai putin decât oxigenul. Azotul nu întretine arderea si deci nici viata; din aceasta cauza poarta numele de azot, de la cuvântul grecesc azotos = fara viata. Vechea lui denumire este nitrum, adica generator de nitru (silitra); de aceea i se mai spune si nitrogen, iar simbolul, iar simbolul lui a ramas N .

Molecula azotului este diatomica, atomii de azot fiind legati între ei printr-o legatura tripla :N=N: . Distanta dintre nuclee este 0,109 nm. Disocierea moleculei, chiar la temperaturi înalte, se face foarte greu: energia de disociere a moleculei de azot în atomi este de 944,7 kJ mol-1 .

Taria legaturii în molecula N2 este cauza inertiei chimice a azotului .

Daca se trece azotul sub presiune redusa printr-un arc electric, la o tensiune mare, se formeaza azot activ, alcatuit din atomi de azot în stare fundamentala, care trec apoi în molecule „pre-asociate” si în final, în molecule stabile. Recombinarea atomilor în molecule este însotita de o luminescenta galbena-verzuie .

Reactivitatea azotului este foarte mica în conditii normale din cauza stabilitatii moleculei, dar poate fi marita prin ridicarea temperaturii.

Cu hidrogenul, azotul se combina în anumite conditii (la 500°C, sub presiune si în prezenta catalizatorilor) pentru a forma amoniac:

N2 + 3 H2 ” 2 NH3

La temperaturi mai înalte echilibrul reactiei este deplasat spre stânga.

Azotul se combina si cu oxigenul la temperatura arcului electric formând oxid de azot:

N2 + O2 ” 2NO

În atmosfera, descarcarile electrice produc energia necesara formarii monoxidului de azot din componentele aerului. Anual se transforma în monoxid de azot circa 40 milioane tone de azot.

Prin combinarea azotului cu unele metale rezulta nitruri sau azoturi metalice. Cu litiul, azotul reactioneaza la temperatura camerei formând azotura de litiu:

N2 + 6 Li = 2 Li3N

Cu celelalte metale reactioneaza numai la încalzire.

COMBINATIILE AZOTULUI

Atomul de azot având pe stratul electronic exterior cinci electroni, în combinatiile cu hidrogenul si cu metalele el îsi completeaza octetul electronic, adica este tricovalent. În combinatiile cu oxigenul participa complet sau partial cu electronii stratului exterior – electronii de valenta. Diferitele stari de oxidare pe care le poate manifesta azotul în combinatiile sale sunt urmatoarele: