Таблица Менделеева. Азот

Азот

Азо́т — элемент главной подгруппы пятой группы второго периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 7. Обозначается символом N (лат. Nitrogenium). Простое вещество азот (CAS-номер: 7727-37-9) — достаточно инертный при нормальных условиях двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха (формула N₂), из которого на три четверти состоит земная атмосфера.

История открытия

В 1772 году Генри Кавендиш провёл следующий опыт: он многократно пропускал воздух над раскалённым углём, затем обрабатывал его щёлочью, в результате получался остаток, который Кавендиш назвал удушливым (или мефитическим) воздухом. С позиций современной химии ясно, что в реакции с раскалённым углём кислород воздуха связывался в углекислый газ, который затем поглощался щёлочью. При этом остаток газа представлял собой по большей части азот. Таким образом, Кавендиш выделил азот, но не сумел понять, что это новое простое вещество (химический элемент). В том же году Кавендиш сообщил об этом опыте Джозефу Пристли.
 Пристли в это время проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород воздуха и удалял полученный углекислый газ, то есть также получал азот, однако, будучи сторонником господствующей в те времена теории флогистона, совершенно неверно истолковал полученные результаты (по его мнению, процесс был противоположным — не кислород удалялся из газовой смеси, а наоборот, в результате обжига воздух насыщался флогистоном; оставшийся воздух (азот) он и назвал насыщенным флогистоном, то есть флогистированным). Очевидно, что и Пристли, хотя и смог выделить азот, не сумел понять сути своего открытия, поэтому и не считается первооткрывателем азота.
 Одновременно схожие эксперименты с тем же результатом проводил и Карл Шееле.
 В 1772 году азот (под названием «испорченного воздуха») как простое вещество описал Даниэль Резерфорд, он опубликовал магистерскую диссертацию, где указал основные свойства азота (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, непригоден для дыхания). Именно Даниэль Резерфорд и считается первооткрывателем азота. Однако и Резерфорд был сторонником флогистонной теории, поэтому также не смог понять, что же он выделил. Таким образом, чётко определить первооткрывателя азота невозможно.
 В дальнейшем азот был изучен Генри Кавендишем (интересен тот факт, что он сумел связать азот с кислородом при помощи разрядов электрического тока, а после поглощения оксидов азота в остатке получил небольшое количество газа, абсолютно инертного, хотя, как и в случае с азотом, не смог понять, что выделил новый химический элемент — инертный газ аргон).

Происхождение названия

Азо́т (от др.-греч. ἄζωτος — безжизненный, лат. nitrogenium), вместо предыдущих названий («флогистированный», «мефитический» и «испорченный» воздух) предложил в 1787 году Антуан Лавуазье, который в то время в составе группы других французских учёных разрабатывал принципы химической номенклатуры. Как показано выше, в то время уже было известно, что азот не поддерживает ни горения, ни дыхания. Это свойство и сочли наиболее важным. Хотя впоследствии выяснилось, что азот, наоборот, крайне необходим для всех живых существ, название сохранилось во французском и русском языках.
 Существует и иная версия. Слово «азот» придумано не Лавуазье и не его коллегами по номенклатурной комиссии; оно вошло в алхимическую литературу уже в раннем средневековье и употреблялось для обозначения «первичной материи металлов», которую считали «альфой и омегой» всего сущего. Это выражение заимствовано из Апокалипсиса: «Я есмь Альфа и Омега, начало и конец» (Откр.1:8-10). Слово составлено из начальных и конечных букв алфавитов трёх языков — латинского, греческого и древнееврейского, — считавшихся «священными», поскольку, согласно Евангелиям, надпись на кресте при распятии Христа была сделана на этих языках (а, альфа, алеф и зет, омега, тав — AAAZOTH). Составители новой химической номенклатуры хорошо знали о существовании этого слова; инициатор её создания Гитон де Морво отмечал в своей «Методической энциклопедии» (1786) алхимическое значение термина.
 Возможно, слово «азот» произошло от одного из двух арабских слов — либо от слова «аз-зат» («сущность» или «внутреннюю реальность»), либо от слова «зибак» («ртуть»)..
 На латыни азот называется «nitrogenium», то есть «рождающий селитру»; английское название производится от латинского. В немецком языке используется название Stickstoff, что означает «удушающее вещество».

Получение

В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония:
NH₄NO₂ → N2↑ + 2H₂O
 
 Реакция экзотермическая, идёт с выделением 80 ккал (335 кДж), поэтому требуется охлаждение сосуда при её протекании (хотя для начала реакции требуется нагревание нитрита аммония).
 Практически эту реакцию выполняют, добавляя по каплям насыщенный раствор нитрита натрия в нагретый насыщенный раствор сульфата аммония, при этом образующийся в результате обменной реакции нитрит аммония мгновенно разлагается.
 Выделяющийся при этом газ загрязнён аммиаком, оксидом азота (I) и кислородом, от которых его очищают, последовательно пропуская через растворы серной кислоты, сульфата железа (II) и над раскалённой медью. Затем азот осушают.
 Ещё один лабораторный способ получения азота — нагревание смеси дихромата калия и сульфата аммония (в соотношении 2:1 по массе). Реакция идёт по уравнениям:
K₂Cr₂O₇ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂Cr₂O₄ + K₂SO₄ (NH₄)₂Cr₂O₇ →(t) Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O
 
 Самый чистый азот можно получить разложением азидов металлов:
2NaN₃ →(t) 2Na + 3N₂↑
 
 Так называемый «воздушный», или «атмосферный» азот, то есть смесь азота с благородными газами, получают путём реакции воздуха с раскалённым коксом:
O₂+ 4N₂ + 2C → 2CO + 4N₂
 
 При этом получается так называемый «генераторный», или «воздушный», газ — сырьё для химических синтезов и топливо.

При необходимости из него можно выделить азот, поглотив монооксид углерода.
 Молекулярный азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этим методом можно получить и «атмосферный азот». Также широко применяются азотные установки и станции, в которых используется метод адсорбционного и мембранного газоразделения.
 Один из лабораторных способов — пропускание аммиака над оксидом меди (II) при температуре ~700 °C:
2NH₃ + 3CuO → N₂↑ + 3H₂O + 3Cu
 
 Аммиак берут из его насыщенного раствора при нагревании. Количество CuO в 2 раза больше расчётного. Непосредственно перед применением азот очищают от примеси кислорода и аммиака пропусканием над медью и её оксидом (II) (тоже ~700 °C), затем сушат концентрированной серной кислотой и сухой щёлочью. Процесс происходит довольно медленно, но он того стоит: газ получается весьма чистый.

Физические свойства

При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде (2,3 мл/100г при 0 °C, 0,8 мл/100 г при 80 °C), плотность 1,2506 кг/м³ (при н.у.).
 В жидком состоянии (темп. кипения −195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.
 При −209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.

Людей замораживают "на будущее" в жидком азоте. Поможет ли это избежать смерти

Кадр из фильма Разрушитель 1993 года. Сильвестр Сталлоне играет сержанта Джона Спартана, который пролежал в криокамере 36 лет

Американец Джеймс Бедфорд уже больше полувека находится в криоконсервации. Он был первым, кто захотел уснуть до светлого завтра. И далеко не последним

12 января в сообществе крионики отмечается как “День Бедфорда”. Именно в этот день в 1967 году группа ученых и медиков подвергла тело американца Джеймса Бедфорда криоконсервации. Проще говоря, его заморозили. С надеждой, что когда-то технологии разовьются настолько, что Бедфорд сможет получить вторую жизнь. И избавиться от недостатков первой.

За более чем полвека такую процедуру прошли несколько сотен землян. Среди них есть и украинцы. Профессиональных “заморозчиков” в мире - считанные организации. Сама методика так и не получила однозначного признания. Но люди готовы платить десятки и сотни тысяч долларов, чтобы однажды проснуться в будущем, как Остин Пауэрс, Джон Спартан или Фрай из Футурамы.

Фантастика или реальность? В нашей рубрике “История” вспоминаем, как это было. А в конце вы узнаете, сколько такое удовольствие стоит сейчас.

Крионика - это методика/технология глубокого охлаждения тела человека или животного (или его части, например, мозга) и хранения их в жидком азоте при сверхнизкой температуре. При таких условиях все химические процессы в теле останавливаются, а потому - теоретически - однажды тело (мозг) можно разморозить обратно и запустить в нем процессы жизнедеятельности.

 Первый блин не комом. Почти

К началу 1967 года Джеймс Бедфорд успел многое. Дожить до 73 лет. Пройти два брака, причем пережить одну из жен. Вырастить пятерых детей. Стать профессором психологии Калифорнийского университета. И заработать неизлечимый рак почек.

Именно последнее обстоятельство склонило его к посмертной авантюре. Семья Бедфорда откликнулась на предложение Общества по сохранению жизни (Life Extension Society): “LES предлагает бесплатно заморозить первого человека, нуждающегося в криогенной приостановке”.

Сам Джеймс, конечно, ничем не рисковал и на эксперимент согласился - выбрал вместо земли и разложения жидкий азот и мороз. Авось в будущем его разбудят. А там уже будет изобретен метод лечения его рака.

Тело Джеймса крионизировали спустя считанные часы после смерти 12 января. Кровообращение поддерживалось искусственным дыханием и массажем сердца, температуру понизили с помощью льда. Затем им занялись криобиолог Роберт Прехода, врач и биофизик Данте Бруноль и президент Калифорнийского общества крионики Роберт Нельсон. Они ввели в его тело диметилсульфоксид. По их мнению, это должно было помочь сохранить органы и ткани. Тело заморозили сухим льдом, а затем перенесли в среду с жидким азотом.