Важнейшие азотсодержащие неорганические вещества
Азот
Большая часть азота находится в природе в свободном состоянии. Свободный азот является главной составной частью воздуха, который содержит 78,2% (об.) азота. Неорганические соединения азота не встречаются в природе в больших количествах, если не считать натриевую селитру NaNO3, образующие мощные пласты на побережье Тихого океана в Чили. Почва содержит незначительные количества азота, преимущественно в виде солей азотной кислоты. Но в виде сложных органических соединений – белков – азот входит в состав всех живых организмов. Превращения, которым подвергаются белки в клетках растений и животных, составляют основу всех жизненных процессов. Без белка нет жизни, а так как азот является обязательной составной частью белка, то понятно, какую важную роль играет этот элемент в живой природе.
Природный азот состоит из двух устойчивых изотопов: 14N (99,64%) и 15N (0,36%). Содержание его на Земле составляет 0,03% (мол. доли).
Азот 1s22s22p3 – типичный неметаллический элемент, по электроотрицательности (3,0) уступает лишь фтору и кислороду. Степень окисления азота в соединениях –3, -1, +1, +3, +5, а также -2, +2, и +4.
| N-3 | N0 | N+1 | N+2 | N+3 | N+4 | N+5 | ||||||||||||||||
| NH3 аммиак | N2 cвободный молекулярный азот | N2O NO низшие оксиды, несолеобразующие | N2O3
непрочный
NO NO2 | NO2↔N2O4 кислотный оксид | N2O5
непрочный
NO2 O2 | |||||||||||||||||
| NH4Ac соли аммония MexNy нитриды | HNO2 азотистая кислота Me(NO2)x нитриты | HNO3 азотная кислота Me(NO3)x нитраты |
В молекуле азота N2 атомы связаны тройной связью N≡N. Энергия диссоциации этой молекулы очень велика (945 кдж/моль), поэтому термическая диссоциация азота делается заметной лишь при очень сильном нагревании. Даже при 30000С степень диссоциации молекулярного азота на атомы достигает всего лишь 0,1%.
Вследствие прочности молекулы N2 многие соединения азота эндотермичны. Кроме того, энтропия их образования отрицательна (N2 – газ). Поэтому малая активность азота объясняется большой прочностью его молекул, обусловливающей высокую энергию активации реакций, протекающих с участием азота. Поэтому азот на Земле находится главным образом в свободном состоянии.
Молекула азота N2 слабо поляризуется. Силы взаимодействия между молекулами N2 очень слабые и не могут препятствовать беспорядочному движению молекул (энтальпийный фактор проявляется значительно слабее, чем энтропийный). Поэтому в обычных условиях азот – газ.