Азот

Химический элемент с атомным номером 7 (N)

Азот — химический элемент ; он имеет символ N и атомный номер 7. Азот — неметалл и самый легкий член группы 15 периодической таблицы , часто называемый пниктогенами . Это распространенный элемент во Вселенной , оцениваемый как седьмой по общей распространенности в Млечном Пути и Солнечной системе . При стандартной температуре и давлении два атома элемента связываются , образуя N2 _, бесцветный и не имеющий запаха двухатомный газ . N2 _{составляет} около 78% атмосферы Земли , что делает его наиболее распространенным химическим веществом в воздухе. Из-за летучести соединений азота азот относительно редко встречается в твердых частях Земли.

Впервые он был открыт и выделен шотландским врачом Дэниелом Резерфордом в 1772 году и независимо Карлом Вильгельмом Шееле и Генри Кавендишем примерно в то же время. Название nitrogène было предложено французским химиком Жаном-Антуаном-Клодом Шапталем в 1790 году, когда было обнаружено, что азот присутствует в азотной кислоте и нитратах . Антуан Лавуазье предложил вместо этого название azote , от древнегреческого : ἀζωτικός «нет жизни», поскольку это удушающий газ ; это название используется во многих языках и появляется в английских названиях некоторых соединений азота, таких как гидразин , азиды и азосоединения .

Элементарный азот обычно получают из воздуха с помощью технологии адсорбции при переменном давлении . Около 2/3 коммерчески производимого элементарного азота используется в качестве инертного (бескислородного) газа для коммерческих целей, таких как упаковка пищевых продуктов, а большая часть остального используется в качестве жидкого азота в криогенных приложениях. Многие промышленно важные соединения, такие как аммиак , азотная кислота, органические нитраты ( топливо и взрывчатые вещества ) и цианиды , содержат азот. Чрезвычайно сильная тройная связь в элементарном азоте (N≡N), вторая по силе связь в любой двухатомной молекуле после оксида углерода (CO), ^[8] доминирует в химии азота. Это создает трудности как для организмов, так и для промышленности при преобразовании N ₂ в полезные соединения , но в то же время это означает, что сжигание, взрыв или разложение соединений азота с образованием газообразного азота выделяет большое количество часто полезной энергии. Синтетически произведенные аммиак и нитраты являются ключевыми промышленными удобрениями , а нитраты удобрений являются ключевыми загрязнителями в эвтрофикации водных систем. Помимо использования в удобрениях и энергохранилищах, азот является компонентом органических соединений, таких разнообразных, как арамиды, используемые в высокопрочных тканях, и цианоакрилат, используемый в суперклее .

Азот встречается во всех организмах, в первую очередь в аминокислотах (и, следовательно, белках ), в нуклеиновых кислотах ( ДНК и РНК ) и в молекуле переноса энергии аденозинтрифосфате . Человеческое тело содержит около 3% азота по массе, четвертого по распространенности элемента в организме после кислорода, углерода и водорода. Азотный цикл описывает перемещение элемента из воздуха в биосферу и органические соединения, а затем обратно в атмосферу. Азот является составной частью каждого основного класса фармакологических препаратов, включая антибиотики . Многие препараты являются имитаторами или пролекарствами природных азотсодержащих сигнальных молекул : например, органические нитраты нитроглицерин и нитропруссид контролируют кровяное давление , метаболизируясь в оксид азота . Многие известные азотсодержащие препараты, такие как натуральный кофеин и морфин или синтетические амфетамины , действуют на рецепторы животных нейротрансмиттеров .

История

Дэниел Резерфорд , первооткрыватель азота

Соединения азота имеют очень долгую историю, хлорид аммония был известен еще Геродоту . Они были хорошо известны в Средние века. Алхимики знали азотную кислоту как aqua fortis (крепкую воду), а также другие соединения азота, такие как соли аммония и соли нитрата . Смесь азотной и соляной кислот была известна как aqua regia (королевская вода), прославленная своей способностью растворять золото , короля металлов. ^[9]

Открытие азота приписывается шотландскому врачу Дэниелу Резерфорду в 1772 году, который назвал его вредным воздухом . ^{[10] [11]} Хотя он не распознавал его как совершенно другое химическое вещество, он четко отличал его от «связанного воздуха» Джозефа Блэка , или углекислого газа. ^[12] Тот факт, что в воздухе есть компонент, который не поддерживает горение, был ясен Резерфорду, хотя он не знал, что это элемент. Азот также изучался примерно в то же время Карлом Вильгельмом Шееле , ^[13] Генри Кавендишем , ^[14] и Джозефом Пристли , ^[15], которые называли его сгоревшим воздухом или флогистированным воздухом . Французский химик Антуан Лавуазье называл азотный газ «зловонным воздухом» или азотом , от греческого слова άζωτικός (azotikos), «нет жизни», из-за того, что он был удушающим . ^{[16] [17]} В атмосфере чистого азота животные погибали, а пламя гасло. Хотя имя Лавуазье не было принято в английском языке, поскольку было указано, что все газы, кроме кислорода, являются либо удушающими, либо откровенно токсичными, оно используется во многих языках (французском, итальянском, португальском, польском, русском, албанском, турецком и т. д.; немецкое Stickstoff также относится к той же характеристике, а именно ersticken «задыхаться») и до сих пор остается в английском языке в общих названиях многих соединений азота, таких как гидразин и соединения азид - иона. Наконец, это привело к названию « пниктогены » для группы, возглавляемой азотом, от греческого πνίγειν «задыхаться». ^[9]

Английское слово nitrogen (1794) вошло в язык из французского nitrogène , придуманного в 1790 году французским химиком Жаном-Антуаном Шапталем (1756–1832), ^[18] от французского nitre ( нитрат калия , также называемый селитрой ) и французского суффикса -gène , «производящий», от греческого -γενής (-genes, «рожденный»). Шапталь имел в виду, что азот является неотъемлемой частью азотной кислоты , которая, в свою очередь, была получена из селитры . В более ранние времена селитру путали с египетским «natron» ( карбонат натрия ) — называемым по-гречески νίτρον (нитрон) — который, несмотря на название, не содержал нитрата. ^[19]

Самые ранние военные, промышленные и сельскохозяйственные применения азотных соединений использовали селитру ( нитрат натрия или нитрат калия), особенно в порохе , а позднее в качестве удобрения . В 1910 году лорд Рэлей обнаружил, что электрический разряд в азотном газе производит «активный азот», одноатомный аллотроп азота. ^[20] «Вихревое облако ярко-желтого света», произведенное его аппаратом, реагировало с ртутью , образуя взрывоопасный нитрид ртути . ^[21]

В течение долгого времени источники соединений азота были ограничены. Природные источники возникали либо из биологии, либо из отложений нитратов, образующихся в результате атмосферных реакций. Фиксация азота промышленными процессами, такими как процесс Франка-Каро (1895–1899) и процесс Габера-Боша (1908–1913), смягчила этот дефицит соединений азота до такой степени, что половина мирового производства продуктов питания теперь зависит от синтетических азотных удобрений. ^[22] В то же время использование процесса Оствальда (1902) для производства нитратов путем промышленной фиксации азота позволило наладить крупномасштабное промышленное производство нитратов в качестве сырья для производства взрывчатых веществ в мировых войнах 20-го века. ^{[23] [24]}

Характеристики

Атомный

Формы пяти орбиталей, занятых в азоте. Два цвета показывают фазу или знак волновой функции в каждой области. Слева направо: 1s, 2s (вырезано для показа внутренней структуры), 2p _x , 2p _y , 2p _z .

Атом азота имеет семь электронов. В основном состоянии они расположены в электронной конфигурации 1s²
2с²
2п¹
_х2п¹
_год2п¹
_з. Следовательно, он имеет пять валентных электронов на орбиталях 2s и 2p, три из которых (p-электроны) неспарены. Он имеет одну из самых высоких электроотрицательностей среди элементов (3,04 по шкале Полинга), уступая только хлору (3,16), кислороду (3,44) и фтору (3,98). (Легкие благородные газы , гелий , неон и аргон , предположительно, также будут более электроотрицательными, и фактически находятся на шкале Аллена.) ^[25] Следуя периодическим тенденциям, его ковалентный радиус одинарной связи 71 пм меньше, чем у бора (84 пм) и углерода (76 пм), в то время как он больше, чем у кислорода (66 пм) и фтора (57 пм). Нитрид - анион, N ³⁻ , намного больше при 146 пм, подобно анионам оксида ( O ²⁻ : 140 пм) и фторида (F ⁻ : 133 пм). ^[25] Первые три энергии ионизации азота составляют 1,402, 2,856 и 4,577 МДж·моль ⁻¹ , а сумма четвертой и пятой равна16,920 МДж·моль ⁻¹ . Из-за этих очень высоких показателей азот не имеет простой катионной химии. ^[26] Отсутствие радиальных узлов в подоболочке 2p напрямую отвечает за многие аномальные свойства первой строки p-блока , особенно в азоте, кислороде и фторе. Подоболочка 2p очень мала и имеет очень похожий радиус с оболочкой 2s, что облегчает орбитальную гибридизацию . Это также приводит к очень большим электростатическим силам притяжения между ядром и валентными электронами в оболочках 2s и 2p, что приводит к очень высоким электроотрицательностям. Гипервалентность почти неизвестна в элементах 2p по той же причине, потому что высокая электроотрицательность затрудняет для небольшого атома азота быть центральным атомом в богатой электронами трехцентровой четырехэлектронной связи, поскольку он будет иметь тенденцию сильно притягивать электроны к себе. Таким образом, несмотря на то, что азот находится во главе 15-й группы периодической таблицы, его химия существенно отличается от химии его более тяжелых сородичей: фосфора , мышьяка , сурьмы и висмута . ^[27]

Азот можно с пользой сравнить с его горизонтальными соседями углеродом и кислородом, а также с его вертикальными соседями в столбце пниктогена, фосфором, мышьяком, сурьмой и висмутом. Хотя каждый элемент периода 2 от лития до кислорода показывает некоторое сходство с элементом периода 3 в следующей группе (от магния до хлора; это известно как диагональные отношения ), их степень резко падает после пары бор-кремний. Сходство азота с серой в основном ограничивается кольцевыми соединениями нитрида серы, когда присутствуют оба элемента. ^[28]

Азот не разделяет склонность углерода к катенации . Как и углерод, азот имеет тенденцию образовывать ионные или металлические соединения с металлами. Азот образует обширную серию нитридов с углеродом, включая те, которые имеют цепочечные, графитовые и фуллереновые структуры. ^[29]

Он напоминает кислород своей высокой электроотрицательностью и сопутствующей способностью к водородным связям , а также способностью образовывать координационные комплексы , отдавая свои неподеленные пары электронов. Существуют некоторые параллели между химией аммиака NH ₃ и воды H ₂ O. Например, способность обоих соединений протонироваться с образованием NH ₄ ⁺ и H ₃ O ⁺ или депротонироваться с образованием NH ₂ ⁻ и OH ⁻ , причем все они могут быть изолированы в твердых соединениях. ^[30]

Азот разделяет с обоими своими горизонтальными соседями предпочтение к образованию множественных связей, как правило, с углеродом, кислородом или другими атомами азота, посредством p _π –p _π взаимодействий. ^[28] Так, например, азот встречается в виде двухатомных молекул и, следовательно, имеет гораздо более низкие температуры плавления (−210 °C) и кипения (−196 °C), чем остальная часть его группы, поскольку молекулы N ₂ удерживаются вместе только слабыми взаимодействиями Ван-дер-Ваальса , и имеется очень мало электронов, доступных для создания значительных мгновенных диполей. Это невозможно для его вертикальных соседей; таким образом, оксиды азота , нитриты , нитраты , нитро- , нитрозо- , азо- и диазосоединения , азиды , цианаты , тиоцианаты и иминопроизводные не находят отклика у фосфора, мышьяка, сурьмы или висмута. Однако по той же причине сложность фосфорных оксокислот не находит отклика в азоте. ^[28] Оставляя в стороне их различия, азот и фосфор образуют обширный ряд соединений друг с другом; они имеют цепочечную, кольцевую и клеточную структуры. ^[31]

Таблица теплофизических свойств азота (N ₂ ) при атмосферном давлении: ^{[32] [33]}

Изотопы

Таблица нуклидов (диаграмма Сегре) от углерода до фтора (включая азот). Оранжевый цвет обозначает испускание протонов (нуклиды за пределами протонной границы); розовый цвет обозначает испускание позитронов (обратный бета-распад); черный цвет обозначает стабильные нуклиды; синий цвет обозначает испускание электронов (бета-распад); и фиолетовый цвет обозначает испускание нейтронов (нуклиды за пределами нейтронной границы). Число протонов увеличивается по вертикальной оси, а число нейтронов — по горизонтальной оси вправо.

Азот имеет два стабильных изотопа : ^14N и ^15N . Первый гораздо более распространен, составляя 99,634% природного азота, а второй (который немного тяжелее) составляет оставшиеся 0,366%. Это приводит к атомному весу около 14,007 а.е.м. ^[25] Оба этих стабильных изотопа производятся в цикле CNO в звездах , но ^14N более распространен, поскольку его захват протонов является этапом, ограничивающим скорость. ^14N является одним из пяти стабильных нечетно-нечетных нуклидов ( нуклид, имеющий нечетное число протонов и нейтронов); остальные четыре - 2H , ^6Li , ^10B и ^180mTa . ^[34]

Относительное содержание ¹⁴ N и ¹⁵ N практически постоянно в атмосфере, но может меняться в других местах из-за естественного изотопного фракционирования от биологических окислительно-восстановительных реакций и испарения природного аммиака или азотной кислоты . ^[35] Биологически опосредованные реакции (например, ассимиляция , нитрификация и денитрификация ) строго контролируют динамику азота в почве. Эти реакции обычно приводят к обогащению субстрата 15 ^N и истощению продукта . [ ^36]

Тяжелый изотоп ¹⁵ N был впервые открыт SM Naudé в 1929 году, и вскоре после этого были открыты тяжелые изотопы соседних элементов кислорода и углерода . ^[37] Он демонстрирует одно из самых низких сечений захвата тепловых нейтронов среди всех изотопов. ^[38] Он часто используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для определения структур азотсодержащих молекул из-за его дробного ядерного спина , равного половине, что дает такие преимущества для ЯМР, как более узкая ширина линии. ¹⁴ N, хотя также теоретически применим, имеет целый ядерный спин, равный единице, и, таким образом, имеет квадрупольный момент , который приводит к более широким и менее полезным спектрам. ^{[25] Тем не менее, ЯМР 15} N имеет осложнения, не встречающиеся в более обычной спектроскопии ЯМР ¹ H и ¹³ C. Низкое естественное содержание ¹⁵ N (0,36%) значительно снижает чувствительность, проблема, которая только усугубляется его низким гиромагнитным отношением (всего 10,14% от ¹ H). В результате отношение сигнал/шум для ¹ H примерно в 300 раз больше, чем для ¹⁵ N при той же напряженности магнитного поля. ^[39] Это может быть несколько смягчено изотопным обогащением ¹⁵ N путем химического обмена или фракционной перегонки. Соединения, обогащенные ¹⁵ N, имеют то преимущество, что при стандартных условиях они не подвергаются химическому обмену своих атомов азота с атмосферным азотом, в отличие от соединений с мечеными изотопами водорода , углерода и кислорода , которые должны храниться вдали от атмосферы. ^[25] Соотношение ¹⁵ N: ¹⁴ N обычно используется в анализе стабильных изотопов в областях геохимии , гидрологии , палеоклиматологии и палеоокеанографии , где оно называется δ ¹⁵ N. ^[40]

Из тринадцати других изотопов, полученных синтетическим путем, в диапазоне от ⁹ N до ²³ N, 13 N имеет период полураспада десять минут, а остальные изотопы имеют период полураспада менее восьми секунд. ^{[41] [42]} Учитывая разницу в периоде полураспада, ¹³ N является наиболее важным радиоизотопом азота, будучи относительно достаточно долгоживущим для использования в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), хотя его период полураспада все еще короток, и поэтому его необходимо производить в месте проведения ПЭТ, например, в циклотроне путем протонной бомбардировки ¹⁶ O с образованием ¹³ N и альфа-частицы . ^[43]

Радиоизотоп ^16N является доминирующим радионуклидом в теплоносителе реакторов с водой под давлением или реакторов с кипящей водой во время нормальной эксплуатации. Он производится из ^16O (в воде) посредством реакции (n,p) , в которой атом ^16O захватывает нейтрон и испускает протон. Он имеет короткий период полураспада около 7,1 с, ^[42] но его распад обратно до ^16O производит высокоэнергетическое гамма-излучение (от 5 до 7 МэВ). ^{[42] [44]} Из-за этого доступ к трубопроводу первичного теплоносителя в реакторе с водой под давлением должен быть ограничен во время работы реактора на мощности. ^[44] Это чувствительный и непосредственный индикатор утечек из первичной системы теплоносителя во вторичный паровой цикл и является основным средством обнаружения таких утечек. ^[44]

Аллотропы

Молекулярная орбитальная диаграмма молекулы диазота N ₂ . Имеется пять связывающих орбиталей и две разрыхляющие орбитали (отмечены звездочкой; орбитали, включающие внутренние 1s-электроны, не показаны), что дает общий порядок связи три.

Атомарный азот, также известный как активный азот, является высокореактивным, будучи трирадикалом с тремя неспаренными электронами. Свободные атомы азота легко реагируют с большинством элементов, образуя нитриды, и даже когда два свободных атома азота сталкиваются, образуя возбужденную молекулу N2 _, они могут высвободить так много энергии при столкновении даже с такими стабильными молекулами, как углекислый газ и вода, чтобы вызвать гомолитическое деление на радикалы, такие как CO и O или OH и H. Атомарный азот получают путем пропускания электрического разряда через газообразный азот при 0,1–2 мм рт. ст., что дает атомарный азот вместе с персиково-желтым излучением, которое медленно исчезает как послесвечение в течение нескольких минут даже после прекращения разряда. ^[28]

Учитывая большую реакционную способность атомарного азота, элементарный азот обычно встречается в виде молекулярного N ₂ , диазота. Эта молекула представляет собой бесцветный, не имеющий запаха и вкуса диамагнитный газ при стандартных условиях: он плавится при температуре −210 °C и кипит при температуре −196 °C. ^[28] Диназот в основном нереакционноспособен при комнатной температуре, но он, тем не менее, будет реагировать с металлическим литием и некоторыми комплексами переходных металлов . Это связано с его связями, которые являются уникальными среди двухатомных элементов при стандартных условиях, поскольку он имеет тройную связь N≡N . Тройные связи имеют короткие длины связей (в данном случае 109,76 пм) и высокие энергии диссоциации (в данном случае 945,41 кДж/моль), и, таким образом, являются очень прочными, что объясняет низкий уровень химической реакционной способности диазота. ^{[28] [45]}

Возможны и другие олигомеры и полимеры азота . Если их можно синтезировать, они могут иметь потенциальное применение в качестве материалов с очень высокой плотностью энергии, которые могут использоваться в качестве мощных ракетных топлив или взрывчатых веществ. ^[46] При чрезвычайно высоких давлениях (1,1 миллиона  атм ) и высоких температурах (2000 К), как это происходит в ячейке с алмазной наковальней , азот полимеризуется в односвязанную кубическую гош-кристаллическую структуру. Эта структура похожа на структуру алмаза , и обе имеют чрезвычайно сильные ковалентные связи , в результате чего его прозвали «азотным алмазом». ^[47]

Твердый азот на равнинах Sputnik Planitia (в нижней правой части изображения) на Плутоне рядом с горами из водяного льда (в верхней левой части изображения)

При атмосферном давлении молекулярный азот конденсируется ( сжижается ) при 77  К (-195,79 ° C ) и замерзает при 63 К (-210,01 °C) ^[48] в бета -гексагональную плотноупакованную кристаллическую аллотропную форму. Ниже 35,4 К (-237,6 °C) азот принимает кубическую кристаллическую аллотропную форму (называемую альфа-фазой). ^[49] Жидкий азот , бесцветная жидкость, напоминающая воду по внешнему виду, но с 80,8% плотностью (плотность жидкого азота при его температуре кипения составляет 0,808 г/мл), является распространенным криогеном . ^[50] Твердый азот имеет много кристаллических модификаций. Он образует значительное динамическое поверхностное покрытие на Плутоне ^[51] и внешних лунах Солнечной системы, таких как Тритон . ^[52] Даже при низких температурах твёрдого азота он довольно летуч и может сублимироваться , образуя атмосферу, или конденсироваться обратно в азотный иней. Он очень слаб и течёт в виде ледников, а на Тритоне гейзеры азотного газа выходят из области полярной ледяной шапки. ^[53]

Химия и соединения

Комплексы диазота

Структура [Ru(NH ₃ ) ₅ (N ₂ )] ²⁺ ( пентаамин(динозот)рутения(II) ), первого открытого комплекса диазота

Первым примером открытого комплекса диазота был [Ru(NH ₃ ) ₅ (N ₂ )] ²⁺ (см. рисунок справа), и вскоре было обнаружено много других подобных комплексов. Эти комплексы , в которых молекула азота отдает по крайней мере одну неподеленную пару электронов центральному катиону металла, иллюстрируют, как N ₂ может связываться с металлом(ами) в нитрогеназе и катализаторе для процесса Габера : эти процессы, включающие активацию диазота, жизненно важны в биологии и в производстве удобрений. ^{[54] [55]}

Динитроген способен координироваться с металлами пятью различными способами. Наиболее хорошо охарактеризованными способами являются конечные M←N≡N ( η ¹ ) и M←N≡N→M ( μ , бис- η ¹ ), в которых неподеленные пары атомов азота отдаются катиону металла. Менее хорошо охарактеризованные способы включают динитроген, отдающий электронные пары из тройной связи, либо как мостиковый лиганд двум катионам металла ( μ , бис- η ² ), либо только одному ( η ² ). Пятый и уникальный метод включает тройную координацию в качестве мостикового лиганда, отдающего все три электронные пары из тройной связи ( μ ₃ -N ₂ ). Несколько комплексов имеют несколько лигандов N ₂ , а некоторые имеют N _{2 ,} связанный несколькими способами. Поскольку N ₂ изоэлектронен с оксидом углерода (CO) и ацетиленом (C ₂ H ₂ ), связь в комплексах диазота тесно связана с таковой в карбонильных соединениях, хотя N ₂ является более слабым σ -донором и π -акцептором, чем CO. Теоретические исследования показывают, что σ- донорство является более важным фактором, позволяющим образовывать связь M–N, чем π -обратное донорство, которое в основном только ослабляет связь N–N, а донорство конца ( η ¹ ) осуществляется легче, чем донорство сбоку ( η ² ). ^[28]

Сегодня известны комплексы диазота почти для всех переходных металлов , насчитывающие несколько сотен соединений. Обычно их готовят тремя способами: ^[28]

1. Замена лабильных лигандов, таких как H ₂ O , H − или CO, непосредственно азотом: это часто обратимые реакции, протекающие в мягких условиях.
2. Восстановление комплексов металлов в присутствии подходящего колиганда в избытке в азотном газе. Обычный выбор включает замену хлоридных лигандов на диметилфенилфосфин (PMe ₂ Ph) для компенсации меньшего количества азотных лигандов, присоединенных к исходным хлорным лигандам.
3. Преобразование лиганда со связями N–N, такого как гидразин или азид, непосредственно в диазотистый лиганд.

Иногда связь N≡N может быть образована непосредственно в металлическом комплексе, например, путем прямой реакции координированного аммиака (NH ₃ ) с азотистой кислотой (HNO ₂ ), но это не является общепринятым. Большинство комплексов диазота имеют цвета в диапазоне белый-желтый-оранжевый-красный-коричневый; известны несколько исключений, такие как синий [{Ti( η ⁵ -C ₅ H ₅ ) ₂ } ₂ -(N ₂ )]. ^[28]

Нитриды, азиды и нитридные комплексы

Азот связывается почти со всеми элементами в периодической таблице, за исключением первых двух благородных газов , гелия и неона , и некоторых очень короткоживущих элементов после висмута , создавая огромное разнообразие бинарных соединений с различными свойствами и применениями. ^[28] Известно много бинарных соединений: за исключением гидридов, оксидов и фторидов азота, их обычно называют нитридами . Многие стехиометрические фазы обычно присутствуют для большинства элементов (например, MnN, Mn ₆ N ₅ , Mn ₃ N ₂ , Mn ₂ N, Mn ₄ N и Mn _x N для 9,2 < x < 25,3). Их можно классифицировать как «солеподобные» (в основном ионные), ковалентные, «алмазоподобные» и металлические (или междоузельные ), хотя эта классификация имеет ограничения, как правило, вытекающие из непрерывности типов связей вместо дискретных и отдельных типов, которые она подразумевает. Обычно их получают путем прямого взаимодействия металла с азотом или аммиаком (иногда после нагревания) или путем термического разложения амидов металлов: ^[56]

3 Са + N ₂ → Са ₃ N ₂

3 Mg + 2 NH ₃ → Mg ₃ N ₂ + 3 H ₂ (при 900 °C)

3 Zn(NH ₂ ) ₂ → Zn ₃ N ₂ + 4 NH ₃

Возможны многие варианты этих процессов. Наиболее ионными из этих нитридов являются нитриды щелочных металлов и щелочноземельных металлов , Li ₃ N (Na, K, Rb и Cs не образуют стабильных нитридов по стерическим причинам) и M ₃ N ₂ (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba). Формально их можно рассматривать как соли аниона N ³⁻ , хотя разделение зарядов на самом деле не является полным даже для этих высокоэлектроположительных элементов. Однако азиды щелочных металлов NaN ₃ и KN ₃ , характеризующиеся линейным N⁻
₃анионы, хорошо известны, как и Sr(N ₃ ) ₂ и Ba(N ₃ ) ₂ . Азиды металлов подгруппы B (группы с 11 по 16 ) гораздо менее ионные, имеют более сложную структуру и легко детонируют при ударе. ^[56]

Мезомерные структуры боразина, (–BH–NH–) ₃

Известно много ковалентных бинарных нитридов. Примерами являются циан ((CN) ₂ ), пентанитрид трифосфора ( P3N5 _{) , динитрид дисульфура (S2N2} ) и тетранитрид _{тетрасульфура} ( S4N4 ) _{. Также} известны по существу ковалентные нитрид кремния ₍ Si3N4 ) и _нитрид германия ( Ge3N4 ₎ : нитрид кремния, в частности, мог бы стать многообещающей керамикой, _если бы не сложность работы с ним и его спекания. В частности, нитриды группы 13 , большинство из _{которых являются перспективными} полупроводниками , изоэлектронны графиту, алмазу и карбиду кремния и имеют схожие структуры: их связь меняется с ковалентной на частично ионную и металлическую по мере понижения группы. В частности, поскольку блок B–N изоэлектронен C–C, а углерод по существу является промежуточным по размеру между бором и азотом, большая часть органической химии находит отклик в химии бора и азота, например, в боразине («неорганический бензол »). Тем не менее, аналогия не является точной из-за легкости нуклеофильной атаки на бор из-за его дефицита электронов, что невозможно в полностью углеродсодержащем кольце. ^[56]

Самая большая категория нитридов — это интерстициальные нитриды формул MN, M ₂ N и M ₄ N (хотя переменный состав вполне возможен), где небольшие атомы азота расположены в зазорах в металлической кубической или гексагональной плотноупакованной решетке. Они непрозрачны, очень тверды и химически инертны, плавятся только при очень высоких температурах (обычно более 2500 °C). Они имеют металлический блеск и проводят электричество, как и металлы. Они гидролизуются очень медленно, образуя аммиак или азот. ^[56]

Нитрид-анион (N ³⁻ ) является самым сильным π- донором среди известных лигандов (вторым по силе является O ²⁻ ). Нитридные комплексы обычно получаются путем термического разложения азидов или путем депротонирования аммиака, и они обычно включают терминальную {≡N} ³⁻ группу. Линейный азид-анион ( N⁻
₃), будучи изоэлектронным с закисью азота , углекислым газом и цианатом , образует множество координационных комплексов. Дальнейшее присоединение встречается редко, хотя N⁴⁻
₄(изоэлектронный с карбонатом и нитратом ) известен. ^[56]

Гидриды

Стандартные восстановительные потенциалы для азотсодержащих видов. Верхняя диаграмма показывает потенциалы при pH 0; нижняя диаграмма показывает потенциалы при pH 14. ^[57]

В промышленном отношении аммиак (NH ₃ ) является наиболее важным соединением азота и производится в больших количествах, чем любое другое соединение, поскольку он вносит значительный вклад в пищевые потребности наземных организмов, выступая в качестве предшественника пищи и удобрений. Это бесцветный щелочной газ с характерным резким запахом. Наличие водородных связей оказывает очень существенное влияние на аммиак, придавая ему высокие температуры плавления (−78 °C) и кипения (−33 °C). Как жидкость, он является очень хорошим растворителем с высокой теплотой испарения (что позволяет использовать его в вакуумных колбах), который также имеет низкую вязкость и электропроводность и высокую диэлектрическую постоянную , и менее плотный, чем вода. Однако водородная связь в NH ₃ слабее, чем в H ₂ O из-за меньшей электроотрицательности азота по сравнению с кислородом и наличия только одной неподеленной пары в NH ₃ вместо двух в H ₂ O. Это слабое основание в водном растворе ( p K _b 4,74); его сопряженная кислота — аммоний , NH⁺
₄. Он также может действовать как чрезвычайно слабая кислота, теряя протон, чтобы произвести амид-анион, NH⁻
₂. Таким образом, он подвергается самодиссоциации, подобно воде, с образованием аммония и амида. Аммиак сгорает на воздухе или кислороде, хотя и нелегко, с образованием газообразного азота; он сгорает во фторе с зеленовато-желтым пламенем, давая трифторид азота . Реакции с другими неметаллами очень сложны и, как правило, приводят к образованию смеси продуктов. Аммиак реагирует при нагревании с металлами с образованием нитридов. ^[58]

Известно много других бинарных гидридов азота, но наиболее важными являются гидразин (N ₂ H ₄ ) и азид водорода (HN ₃ ). Хотя это не гидрид азота, гидроксиламин (NH ₂ OH) по свойствам и структуре также похож на аммиак и гидразин. Гидразин — это дымящаяся бесцветная жидкость, которая пахнет, как аммиак. Его физические свойства очень похожи на свойства воды (температура плавления 2,0 °C, температура кипения 113,5 °C, плотность 1,00 г/см ³ ). Несмотря на то, что это эндотермическое соединение, оно кинетически стабильно. Оно быстро и полностью сгорает на воздухе очень экзотермически, давая азот и водяной пар. Это очень полезный и универсальный восстановитель и более слабое основание, чем аммиак. ^[59] Он также широко используется в качестве ракетного топлива. ^[60]

Гидразин обычно получают путем реакции аммиака с щелочным гипохлоритом натрия в присутствии желатина или клея: ^[59]

NH3 ₊ OCl ⁻ → _NH2Cl + ОН ⁻

NH2Cl + _NH3 → N_​
2ЧАС⁺
₅+ Cl ⁻ (медленно)

Н
₂ЧАС⁺
₅+ ОН ⁻ → N ₂ H ₄ + H ₂ O (быстро)

(Атаки гидроксида и аммиака могут быть обращены вспять, таким образом проходя через промежуточный NHCl ⁻ вместо этого.) Причина добавления желатина заключается в том, что он удаляет ионы металлов, такие как Cu ²⁺ , которые катализируют разрушение гидразина в результате реакции с монохлорамином (NH ₂ Cl) с образованием хлорида аммония и азота. ^[59]

Азид водорода (HN ₃ ) был впервые получен в 1890 году путем окисления водного гидразина азотистой кислотой. Он очень взрывоопасен, и даже разбавленные растворы могут быть опасны. Он имеет неприятный и раздражающий запах и является потенциально смертельным (но не кумулятивным) ядом. Его можно считать сопряженной кислотой азид-аниона, и он также аналогичен галогеноводородным кислотам . ^[59]

Галогениды и оксогалогениды

Трихлорид азота

Известны все четыре простых тригалогенида азота. Известно несколько смешанных галогенидов и гидрогалогенидов, но они в основном нестабильны; примеры включают NClF ₂ , NCl ₂ F, NBrF ₂ , NF ₂ H, NFH ₂ , NCl ₂ H и NClH ₂ . ^[61]

Трифторид азота (NF ₃ , впервые получен в 1928 году) представляет собой бесцветный и не имеющий запаха газ, который термодинамически стабилен и наиболее легко производится электролизом расплавленного фторида аммония , растворенного в безводном фтористом водороде . Как и тетрафторид углерода , он совсем не реакционноспособен и стабилен в воде или разбавленных водных кислотах или щелочах. Только при нагревании он действует как фторирующий агент и реагирует с медью , мышьяком, сурьмой и висмутом при контакте при высоких температурах, образуя тетрафторгидразин (N ₂ F ₄ ). Катионы NF⁺
₄и Н
₂Ф⁺
₃также известны (последний из реакции тетрафторгидразина с сильными акцепторами фтора, такими как пентафторид мышьяка ), как и ONF ₃ , который вызвал интерес из-за короткого расстояния N–O, подразумевающего частичную двойную связь, и высокополярной и длинной связи N–F. Тетрафторгидразин, в отличие от самого гидразина, может диссоциировать при комнатной температуре и выше, давая радикал NF ₂ •. Азид фтора (FN ₃ ) очень взрывоопасен и термически нестабилен. Дифторид диазота (N ₂ F ₂ ) существует в виде термически взаимопревращаемых цис- и транс -изомеров и был впервые обнаружен как продукт термического разложения FN ₃ . ^[61]

Трихлорид азота (NCl ₃ ) — плотная, летучая и взрывоопасная жидкость, физические свойства которой схожи со свойствами четыреххлористого углерода , хотя одно отличие заключается в том, что NCl ₃ легко гидролизуется водой, а CCl ₄ — нет. Впервые он был синтезирован в 1811 году Пьером Луи Дюлонгом , который потерял три пальца и глаз из-за его взрывоопасных свойств. В виде разбавленного газа он менее опасен и поэтому используется в промышленности для отбеливания и стерилизации муки. Трибромид азота (NBr ₃ ), впервые полученный в 1975 году, представляет собой темно-красное, чувствительное к температуре, летучее твердое вещество, которое взрывоопасно даже при температуре -100 °C. Трииодид азота (NI ₃ ) еще более нестабилен и был получен только в 1990 году. Его аддукт с аммиаком, который был известен ранее, очень чувствителен к ударам: он может быть активирован прикосновением пера, смещением воздушных потоков или даже альфа-частицами . ^{[61] [62]} По этой причине небольшие количества трииодида азота иногда синтезируются в качестве демонстрации студентам химии в старших классах или как акт «химической магии». ^[63] Азид хлора (ClN ₃ ) и азид брома (BrN ₃ ) чрезвычайно чувствительны и взрывоопасны. ^{[64] [65]}

Известны две серии оксогалогенидов азота: нитрозилгалогениды (XNO) и нитрилгалогениды (XNO ₂ ). Первые представляют собой очень реакционноспособные газы, которые могут быть получены путем прямого галогенирования закиси азота. Нитрозилфторид (NOF) бесцветен и является сильным фторирующим агентом. Нитрозилхлорид (NOCl) ведет себя примерно так же и часто используется в качестве ионизирующего растворителя. Нитрозилбромид (NOBr) имеет красный цвет. Реакции нитрилгалогенидов в основном схожи: нитрилфторид (FNO ₂ ) и нитрилхлорид (ClNO ₂ ) также являются реактивными газами и сильными галогенирующими агентами. ^[61]

Оксиды

Диоксид азота при −196 °C, 0 °C, 23 °C, 35 °C и 50 °C. НЕТ
₂превращается в бесцветный тетраоксид диазота ( N
₂О
₄) при низких температурах и возвращается к NO
₂при более высоких температурах.

Азот образует девять молекулярных оксидов, некоторые из которых были первыми идентифицированными газами: N ₂ O ( закись азота ), NO ( оксид азота ), N ₂ O ₃ ( триоксид диазота ), NO ₂ ( диоксид азота ), N ₂ O ₄ ( тетроксид диазота ), N ₂ O ₅ ( пентаоксид диазота ), N ₄ O ( нитрозилазид ), ^[66] и N(NO ₂ ) ₃ ( тринитрамид ). ^[67] Все они термически нестабильны по отношению к разложению на свои элементы. Еще один возможный оксид, который еще не был синтезирован, — это оксатетразол (N ₄ O), ароматическое кольцо. ^[66]

Закись азота (N ₂ O), более известная как веселящий газ, производится путем термического разложения расплавленного нитрата аммония при 250 °C. Это окислительно-восстановительная реакция, и, таким образом, оксид азота и азот также производятся в качестве побочных продуктов. Он в основном используется в качестве пропеллента и аэрирующего агента для распыляемых консервированных взбитых сливок , а ранее широко использовался в качестве анестетика. Несмотря на внешний вид, его нельзя считать ангидридом азотноватистой кислоты ( H ₂ N ₂ O ₂ ), поскольку эта кислота не производится путем растворения закиси азота в воде. Он довольно инертен (не реагирует с галогенами, щелочными металлами или озоном при комнатной температуре, хотя реакционная способность увеличивается при нагревании) и имеет несимметричную структуру N–N–O (N≡N ⁺ O ⁻ ↔ ⁻ N=N ⁺ =O): выше 600 °C он диссоциирует, разрывая более слабую связь N–O. ^[66] Оксид азота (NO) является простейшей стабильной молекулой с нечетным числом электронов. У млекопитающих, включая человека, это важная клеточная сигнальная молекула, участвующая во многих физиологических и патологических процессах. ^[68] Он образуется путем каталитического окисления аммиака. Это бесцветный парамагнитный газ, который, будучи термодинамически нестабильным, разлагается на азот и кислород при 1100–1200 °C. Его связь аналогична таковой в азоте, но один дополнительный электрон добавляется к π * антисвязывающей орбитали, и, таким образом, порядок связи был уменьшен примерно до 2,5; следовательно, димеризация до O=N–N=O неблагоприятна, за исключением температур ниже точки кипения (где цис- изомер более стабилен), поскольку она фактически не увеличивает общий порядок связи и поскольку неспаренный электрон делокализован по молекуле NO, обеспечивая ей стабильность. Также имеются данные об асимметричном красном димере O=N–O=N, когда оксид азота конденсируется с полярными молекулами. Он реагирует с кислородом, образуя коричневый диоксид азота, и с галогенами, образуя нитрозилгалогениды. Он также реагирует с соединениями переходных металлов, образуя нитрозилкомплексы, большинство из которых имеют интенсивную окраску. ^[66]

Синий диазоттриоксид (N ₂ O ₃ ) доступен только в твердом виде, поскольку он быстро диссоциирует выше своей точки плавления, давая оксид азота, диоксид азота (NO ₂ ) и тетраоксид диазота (N ₂ O ₄ ). Последние два соединения довольно трудно изучать по отдельности из-за равновесия между ними, хотя иногда тетраоксид диазота может реагировать путем гетеролитического деления на нитрозоний и нитрат в среде с высокой диэлектрической проницаемостью. Диоксид азота — едкий, коррозионный коричневый газ. Оба соединения можно легко получить путем разложения сухого нитрата металла. Оба реагируют с водой, образуя азотную кислоту . Тетроксид диазота очень полезен для приготовления безводных нитратов металлов и нитратокомплексов, и к концу 1950-х годов он стал предпочтительным хранимым окислителем для многих ракет как в Соединенных Штатах, так и в СССР . Это связано с тем, что это гиперголическое топливо в сочетании с ракетным топливом на основе гидразина и его можно легко хранить, поскольку оно находится в жидком состоянии при комнатной температуре. ^[66]

Термически нестабильный и очень реактивный пентоксид диазота (N ₂ O ₅ ) является ангидридом азотной кислоты и может быть получен из него путем дегидратации с пентоксидом фосфора . Он представляет интерес для приготовления взрывчатых веществ. ^[69] Это расплывающееся , бесцветное кристаллическое твердое вещество, чувствительное к свету. В твердом состоянии он ионный со структурой [NO ₂ ] ⁺ [NO ₃ ] ⁻ ; как газ и в растворе он представляет собой молекулярный O ₂ N–O–NO ₂ . Гидратация до азотной кислоты происходит легко, как и аналогичная реакция с перекисью водорода, дающая пероксоазотную кислоту (HOONO ₂ ). Это сильный окислитель. Газообразный пентоксид диазота разлагается следующим образом: ^[66]

Н ₂ О ₅ ⇌ НЕТ ₂ + НЕТ ₃ → НЕТ ₂ + О ₂ + НЕТ

Н ₂ О ₅ + НЕТ ⇌ 3 НЕТ ₂

Оксокислоты, оксоанионы и соли оксокислот

Известно много азотных оксокислот , хотя большинство из них нестабильны как чистые соединения и известны только в виде водных растворов или солей. Азотистая кислота (H ₂ N ₂ O ₂ ) является слабой двухосновной кислотой со структурой HON=NOH (p K _a1 6,9, p K _a2 11,6). Кислые растворы довольно стабильны, но выше pH 4 происходит катализируемое основанием разложение через [HONNO] ⁻ до закиси азота и гидроксид-аниона. Гипонитриты (с участием N
₂О²⁻
₂анион) устойчивы к восстановителям и чаще сами действуют как восстановители. Они являются промежуточным этапом в окислении аммиака до нитрита, которое происходит в азотном цикле . Гипонитрит может действовать как мостиковый или хелатирующий бидентатный лиганд. ^[70]

Азотистая кислота (HNO ₂ ) не известна как чистое соединение, но является обычным компонентом в газовых равновесиях и важным водным реагентом: ее водные растворы могут быть получены путем подкисления холодного водного раствора нитрита ( NO⁻
₂, изогнутые) растворы, хотя уже при комнатной температуре диспропорционирование на нитрат и оксид азота является значительным. Это слабая кислота с p K _a 3,35 при 18 °C. Они могут быть титриметрически проанализированы путем их окисления до нитрата перманганатом . Они легко восстанавливаются до закиси азота и оксида азота диоксидом серы , до азотноватистой кислоты оловом (II) и до аммиака сероводородом . Соли гидразиния N
₂ЧАС⁺
₅реагируют с азотистой кислотой, образуя азиды, которые далее реагируют, давая закись азота и азот. Нитрит натрия умеренно токсичен в концентрациях выше 100 мг/кг, но небольшие количества часто используются для консервирования мяса и в качестве консерванта, чтобы избежать бактериальной порчи. Он также используется для синтеза гидроксиламина и диазотирования первичных ароматических аминов следующим образом: ^[70]

ArNH ₂ + HNO ₂ → [ArNN]Cl + 2 H ₂ O

Нитрит также является распространенным лигандом, который может координироваться пятью способами. Наиболее распространенными являются нитро (связанный с азотом) и нитрито (связанный с кислородом). Распространена нитро-нитрито-изомерия, при которой форма нитрито обычно менее стабильна. ^[70]

Дымящаяся азотная кислота, загрязненная желтым диоксидом азота

Азотная кислота (HNO ₃ ) является, безусловно, самой важной и самой стабильной из азотных оксокислот. Это одна из трех наиболее используемых кислот (две другие — серная кислота и соляная кислота ) и была впервые открыта алхимиками в 13 веке. Она производится путем каталитического окисления аммиака до оксида азота, который окисляется до диоксида азота, а затем растворяется в воде, давая концентрированную азотную кислоту. В Соединенных Штатах Америки ежегодно производится более семи миллионов тонн азотной кислоты, большая часть которой используется для производства нитрата для удобрений и взрывчатых веществ, среди прочего. Безводная азотная кислота может быть получена путем перегонки концентрированной азотной кислоты с пентоксидом фосфора при низком давлении в стеклянном аппарате в темноте. Его можно получить только в твердом состоянии, поскольку при плавлении он самопроизвольно разлагается на диоксид азота, а жидкая азотная кислота подвергается самоионизации в большей степени, чем любая другая ковалентная жидкость, следующим образом: ^[70]

2 _HNO3 ⇌ H
₂НЕТ⁺
₃+ НЕТ⁻
₃⇌ H2O ₊ [NO2 _] + ⁺ [ _NO3 ] ⁻

Известно два гидрата, HNO ₃ ·H ₂ O и HNO ₃ ·3H _{2 O, которые могут быть кристаллизованы. Это сильная кислота, а концентрированные растворы являются сильными окислителями, хотя} золото , платина , родий и иридий невосприимчивы к атакам. Смесь 3:1 концентрированной соляной кислоты и азотной кислоты, называемая царской водкой , еще сильнее и успешно растворяет золото и платину, потому что образуются свободный хлор и нитрозилхлорид, а анионы хлорида могут образовывать прочные комплексы. В концентрированной серной кислоте азотная кислота протонируется с образованием нитрония , который может действовать как электрофил для ароматического нитрования: ^[70]

HNO3 + _2H2SO4 ⇌ _NO​​​⁺
₂+ Н ₃ О ⁺ + 2 HSO⁻
₄

Термическая устойчивость нитратов (включая тригональную плоскую NO⁻
₃анион) зависит от основности металла, как и продукты разложения (термолиза), которые могут варьироваться между нитритом (например, натрий), оксидом (калий и свинец ) или даже самим металлом ( серебро ) в зависимости от их относительной стабильности. Нитрат также является распространенным лигандом со многими способами координации. ^[70]

Наконец, хотя ортонитратная кислота (H3NO4 _{) ,} которая была бы аналогом ортофосфорной кислоты , не существует, тетраэдрический ортонитрат _- анион NO³⁻
₄известен в своих натриевых и калиевых солях: ^[70]

${\displaystyle {\ce {NaNO3{}+Na2O->[{\ce {Ag~crucible}}][{\ce {300^{\circ }C~for~7days}}]Na3NO4}}}$

Эти белые кристаллические соли очень чувствительны к водяному пару и углекислому газу в воздухе: ^[70]

Na ₃ NO ₄ + H ₂ O + CO ₂ → NaNO ₃ + NaOH + NaHCO ₃

Несмотря на свою ограниченную химию, ортонитрат-анион интересен со структурной точки зрения из-за своей правильной тетраэдрической формы и коротких длин связей N–O, что подразумевает значительный полярный характер связи. ^[70]

Органические соединения азота

Азот является одним из важнейших элементов в органической химии . Многие органические функциональные группы включают связь углерод-азот , такие как амиды (RCONR2 ₎ , амины (R3N ₎ , имины (RC(=NR)R), имиды ( RCO) _2NR , азиды (RN3 ), азосоединения (RN2R ₎ , цианаты ( _ROCN ) , изоцианаты (RNCO), нитраты (RONO2 ), нитрилы ( _RCN ), изонитрилы (RNC), нитриты (RONO) , нитросоединения (RNO2 ), нитрозосоединения ( _RNO ), оксимы (RC(=NOH)R) и производные пиридина . Связи C–N сильно поляризованы в сторону азота. В этих соединениях азот обычно трехвалентен (хотя он может быть четырехвалентным в четвертичных аммониевых солях , R ₄ N ⁺ ), с неподеленной парой, которая может придавать основность соединению, будучи координированной с протоном. Это может быть компенсировано другими факторами: например, амиды не являются основными, потому что неподеленная пара делокализована в двойную связь (хотя они могут действовать как основания при очень низком pH, будучи протонированными на кислороде), а пиррол не является основным, потому что неподеленная пара делокализована как часть ароматического кольца. ^[71] Количество азота в химическом веществе можно определить методом Кьельдаля . ^[72] В частности, азот является важным компонентом нуклеиновых кислот , аминокислот и, следовательно, белков , а также молекулы-носителя энергии аденозинтрифосфата и, таким образом, жизненно важен для всей жизни на Земле. ^[71]

Происшествие

Схематическое изображение потока соединений азота через наземную среду

Азот является наиболее распространенным чистым элементом на Земле, составляя 78,1% объема атмосферы [ ^9] (75,5% по массе), около 3,89 миллионов гигатонн (3,89 × 10 ¹⁸  кг ). Несмотря на это, он не очень распространен в земной коре, составляя где-то около 19  частей на миллион этого, наравне с ниобием , галлием и литием . (Это составляет от 300 000 до миллиона гигатонн азота, в зависимости от массы коры. ^[73] ) Единственными важными азотными минералами являются селитра ( нитрат калия , селитра) и содовая селитра ( нитрат натрия , чилийская селитра). Однако они не были важным источником нитратов с 1920-х годов, когда промышленный синтез аммиака и азотной кислоты стал обычным явлением. ^[74]

Соединения азота постоянно обмениваются между атмосферой и живыми организмами. Азот должен быть сначала переработан или « зафиксирован » в форму, пригодную для использования растениями, обычно в аммиак. Некоторая фиксация азота осуществляется ударами молнии, производящими оксиды азота, но большая часть выполняется диазотрофными бактериями с помощью ферментов, известных как нитрогеназы (хотя сегодня промышленная фиксация азота в аммиак также имеет значение). Когда аммиак поглощается растениями, он используется для синтеза белков. Затем эти растения перевариваются животными, которые используют соединения азота для синтеза своих белков и выделяют отходы, содержащие азот. Наконец, эти организмы умирают и разлагаются, подвергаясь бактериальному и экологическому окислению и денитрификации , возвращая свободный диазот в атмосферу. Промышленная фиксация азота по методу Габера в основном используется в качестве удобрения, хотя избыток отходов, содержащих азот, при выщелачивании приводит к эвтрофикации пресной воды и созданию морских мертвых зон , поскольку рост бактерий, вызванный азотом, истощает кислород воды до такой степени, что все высшие организмы погибают. Кроме того, закись азота, которая образуется в процессе денитрификации, воздействует на озоновый слой атмосферы . ^[74]

Многие морские рыбы вырабатывают большое количество оксида триметиламина для защиты от сильного осмотического воздействия окружающей среды; преобразование этого соединения в диметиламин отвечает за ранний запах у несвежих морских рыб. ^[75] У животных свободный радикал оксида азота (полученный из аминокислоты ) служит важной регуляторной молекулой для кровообращения. ^[76]

Быстрая реакция оксида азота с водой у животных приводит к образованию его метаболита нитрита . Метаболизм азота в белках у животных, в общем, приводит к выделению мочевины , тогда как метаболизм нуклеиновых кислот у животных приводит к выделению мочевины и мочевой кислоты . Характерный запах разложения плоти животных вызван образованием длинноцепочечных азотсодержащих аминов , таких как путресцин и кадаверин , которые являются продуктами распада аминокислот орнитина и лизина , соответственно, в разлагающихся белках. ^[77]

Производство

Азотный газ — это промышленный газ , получаемый путем фракционной перегонки жидкого воздуха или механическими способами с использованием газообразного воздуха (сжатая мембрана обратного осмоса или адсорбция с переменным давлением ). Генераторы азотного газа с использованием мембран или адсорбции с переменным давлением (PSA) обычно более экономичны и энергоэффективны, чем азот, поставляемый оптом. ^[78] Коммерческий азот часто является побочным продуктом обработки воздуха для промышленной концентрации кислорода для сталеплавильного производства и других целей. При поставке в сжатом виде в баллонах его часто называют OFN (бескислородный азот). ^[79] Коммерческий азот уже содержит не более 20 ppm кислорода, а также доступны специально очищенные сорта, содержащие не более 2 ppm кислорода и 10 ppm аргона . ^[80]

В химической лаборатории его готовят путем обработки водного раствора хлорида аммония нитритом натрия . ^[81]

NH4Cl + _{NaNO2 →} N2 ₊ NaCl + _2H2O

В этой реакции также образуются небольшие количества примесей NO и HNO _{3. Примеси можно удалить, пропуская газ через водный раствор серной кислоты, содержащий} дихромат калия . ^[81]

Его также можно получить путем термического разложения дихромата аммония . ^[82]

3(NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ → 2N ₂ + 9H ₂ O + 3Cr ₂ O ₃ + 2NH ₃ + 32O ₂

Очень чистый азот можно получить путем термического разложения азида бария или азида натрия . ^[83]

2 NaN ₃ → 2 Na + 3 N ₂

Приложения

Области применения соединений азота, естественно, чрезвычайно разнообразны из-за огромного размера этого класса: поэтому здесь будут рассмотрены только области применения чистого азота. Две трети (2/3) азота, производимого промышленностью, продается в виде газа, а оставшаяся треть (1/3) — в виде жидкости.

Газ

Газ в основном используется как безопасная атмосфера с низкой реактивностью, где кислород в воздухе может представлять опасность пожара, взрыва или окисления. Вот некоторые примеры: ^[80]

• Как модифицированная атмосфера , чистая или смешанная с углекислым газом , для азотирования и сохранения свежести упакованных или насыпных продуктов (за счет задержки прогорклости и других форм окислительного повреждения ). Чистый азот как пищевая добавка маркируется в Европейском Союзе номером E941. ^[84]
• В лампах накаливания как недорогая альтернатива аргону . ^[85]
• В системах пожаротушения для оборудования информационных технологий (ИТ) . ^[80]
• В производстве нержавеющей стали . ^[86]
• При упрочнении стали азотированием . ^[87]
• В некоторых топливных системах самолетов для снижения опасности возгорания (см. система инертизации ).
• Для накачивания шин гоночных автомобилей и самолетов , ^[88] уменьшая проблемы непоследовательного расширения и сжатия, вызванные влагой и кислородом в естественном воздухе. ^[80]

Азот обычно используется во время подготовки образцов в химическом анализе . Он используется для концентрирования и уменьшения объема жидких образцов. Направление потока азота под давлением перпендикулярно поверхности жидкости заставляет растворитель испаряться, оставляя растворенное вещество(а) и неиспарившийся растворитель. ^[89]

Азот может использоваться в качестве замены или в сочетании с углекислым газом для создания давления в кегах некоторых сортов пива , особенно стаутов и британских элей , из-за более мелких пузырьков , которые он производит, что делает разлитое пиво более гладким и крепким . ^[90] Чувствительная к давлению азотная капсула, известная как « виджет », позволяет упаковывать заряженное азотом пиво в банки и бутылки . ^{[91] [92]} Баллоны с азотом также заменяют углекислый газ в качестве основного источника энергии для пейнтбольных ружей . Азот должен поддерживаться под более высоким давлением, чем CO2 _, что делает баллоны с N2 _{тяжелее} и дороже. ^[93]

Оборудование

Некоторое строительное оборудование использует сжатый азотный газ, чтобы помочь гидравлической системе обеспечить дополнительную мощность для таких устройств, как гидравлический молот . Азотный газ, образующийся при разложении азида натрия , используется для надувания подушек безопасности . ^[94]

Исполнение

Поскольку азот сам по себе является удушающим газом, некоторые юрисдикции рассматривают удушение путем вдыхания чистого азота как средство смертной казни (в качестве замены смертельной инъекции ). ^{[95] [96] [97]} В январе 2024 года Кеннет Юджин Смит стал первым человеком, казненным путем удушения азотом. ^[98]

Жидкость

Воздушный шар, погруженный в жидкий азот

Жидкий азот — это криогенная жидкость , которая выглядит как вода . При изоляции в соответствующих контейнерах, таких как сосуды Дьюара , его можно транспортировать и хранить с низкой скоростью испарения . ^[99]

Контейнеровоз, перевозящий жидкий азот

Как и сухой лед , жидкий азот в основном используется для охлаждения до низких температур. Он используется при криоконсервации биологических материалов, таких как кровь и репродуктивные клетки ( сперма и яйцеклетки ). Он используется в криотерапии для удаления кист и бородавок на коже путем их замораживания. ^[100] Он используется в лабораторных холодных ловушках и в крионасосах для получения более низких давлений в вакуумных откачных системах. Он используется для охлаждения термочувствительной электроники, такой как инфракрасные детекторы и рентгеновские детекторы . Другие области применения включают замораживание-шлифовку и механическую обработку материалов, которые являются мягкими или резиноподобными при комнатной температуре, усадку и сборку инженерных компонентов и, в более общем плане, для достижения очень низких температур, где это необходимо. Из-за своей низкой стоимости жидкий азот часто используется для охлаждения, даже когда такие низкие температуры не являются строго необходимыми, например, для охлаждения продуктов питания, замораживания скота, замораживания труб для остановки потока при отсутствии клапанов и уплотнения нестабильной почвы путем замораживания, когда под ней ведутся раскопки. ^[80]

Безопасность

Газ

Хотя азот нетоксичен, при попадании в замкнутое пространство он может вытеснять кислород и, следовательно, представляет опасность удушья . Это может произойти с небольшим количеством предупреждающих симптомов, поскольку каротидный тельце человека является относительно слабой и медленной системой обнаружения низкого уровня кислорода (гипоксии). ^[101] Пример произошел незадолго до запуска первой миссии Space Shuttle 19 марта 1981 года, когда два техника погибли от удушья после того, как вошли в пространство, расположенное на мобильной пусковой платформе Space Shuttle , которая была под давлением чистого азота в качестве меры предосторожности против пожара. ^[102]

При вдыхании при высоких парциальных давлениях (более 4 бар, что встречается на глубине менее 30 м при подводном плавании ) азот является анестезирующим средством, вызывающим азотный наркоз , временное состояние умственного расстройства, похожее на отравление закисью азота . ^{[103] [104]}

Азот растворяется в крови и жирах тела. Быстрая декомпрессия (например, когда водолазы слишком быстро поднимаются или астронавты слишком быстро декомпрессируются из давления кабины в давление скафандра) может привести к потенциально фатальному состоянию, называемому декомпрессионной болезнью (ранее известной как кессонная болезнь или кессонная болезнь ), когда пузырьки азота образуются в кровотоке, нервах, суставах и других чувствительных или жизненно важных областях. ^{[105] [106]} Пузырьки других «инертных» газов (газов, отличных от углекислого газа и кислорода) вызывают те же эффекты, поэтому замена азота в дыхательных газах может предотвратить азотный наркоз, но не предотвращает декомпрессионную болезнь. ^[107]

Жидкость

Как криогенная жидкость, жидкий азот может быть опасен, вызывая холодовые ожоги при контакте, хотя эффект Лейденфроста обеспечивает защиту при очень коротком воздействии (около одной секунды). ^[108] Проглатывание жидкого азота может вызвать серьезные внутренние повреждения. Например, в 2012 году молодой женщине в Англии пришлось удалить желудок после того, как она проглотила коктейль, приготовленный с жидким азотом. ^[109]

Поскольку отношение расширения жидкости к газу у азота составляет 1:694 при 20 °C, может быть получено огромное количество силы, если жидкий азот быстро испаряется в замкнутом пространстве. В инциденте 12 января 2006 года в Техасском университете A&M устройства сброса давления резервуара с жидким азотом вышли из строя и позже были запечатаны. В результате последующего повышения давления резервуар катастрофически разрушился. Сила взрыва была достаточной, чтобы протолкнуть резервуар через потолок непосредственно над ним, разбить железобетонную балку непосредственно под ним и снести стены лаборатории на 0,1–0,2 м от их фундамента. ^[110]

Жидкий азот легко испаряется, образуя газообразный азот, и поэтому меры предосторожности, связанные с газообразным азотом, также применимы к жидкому азоту. ^{[111] [112] [113]} Например, датчики кислорода иногда используются в качестве меры предосторожности при работе с жидким азотом, чтобы предупреждать рабочих о утечках газа в замкнутом пространстве. ^[114]

Сосуды, содержащие жидкий азот, могут конденсировать кислород из воздуха. Жидкость в таком сосуде становится все более обогащенной кислородом (температура кипения −183 °C, выше, чем у азота) по мере испарения азота, и может вызвать сильное окисление органического материала. ^[115]

Мониторы дефицита кислорода

Мониторы дефицита кислорода используются для измерения уровня кислорода в замкнутых пространствах и любых местах, где хранится или используется газообразный или жидкий азот. В случае утечки азота и снижения уровня кислорода до заданного уровня тревоги монитор дефицита кислорода может быть запрограммирован на включение звуковых и визуальных сигналов тревоги, тем самым уведомляя персонал о возможной надвигающейся опасности. Чаще всего диапазон кислорода для оповещения персонала составляет, когда уровень кислорода опускается ниже 19,5%. OSHA указывает, что опасная атмосфера может включать атмосферу, в которой концентрация кислорода ниже 19,5% или выше 23,5%. ^[116] Мониторы дефицита кислорода могут быть либо фиксированными, прикрепленными к стене и жестко подключенными к источнику питания здания, либо просто подключенными к розетке или портативному ручному или носимому монитору.

Смотрите также

• Активные формы азота
• Почвенный газ

Ссылки

1. "Стандартные атомные веса: Азот". CIAAW . 2009.
2. Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
3. Lide, David R. (1990–1991). CRC Handbook of Physics and Chemistry (71-е изд.). Boca Raton, Ann Arbor, Boston: CRC Press, inc. стр. 4-22 (одна страница).
4. "Газы - Плотность". The Engineering Toolbox . Получено 27 января 2019 .
5. Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
6. Тетразолы содержат пару атомов азота с двойной связью со степенью окисления 0 в кольце. Синтез исходного 1H-тетразола, CH ₂ N ₄ (два атома N(0)) приведен в Henry, Ronald A.; Finnegan, William G. (1954). "An Improved Procedure for the Deamination of 5-Aminotetrazole". Journal of the American Chemical Society . 76 (1): 290–291. doi :10.1021/ja01630a086. ISSN  0002-7863.
7. Арбластер, Джон В. (2018). Избранные значения кристаллографических свойств элементов . Materials Park, Огайо: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
8. Общие энергии связей (D) и длины связей (r) Архивировано 2010-05-15 на Wayback Machine . wiredchemist.com
9. Гринвуд и Эрншоу, стр. 406–07
10. Резерфорд, Дэниел (1772) «Dissertatio Inauguralis de aere fixo, aut mephitico» Архивировано 06.08.2020 в Wayback Machine (Вступительная диссертация о воздухе [называемым] фиксированным или mephitico), диссертация доктора медицины, Эдинбургский университет, Шотландия. Перевод на английский язык: Доббин, Леонард (1935). «Вступительная диссертация Дэниела Резерфорда». Журнал химического образования . 12 (8): 370–75. Bibcode : 1935JChEd..12..370D. doi : 10.1021/ed012p370.
11. Уикс, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. IV. Три важных газа». Журнал химического образования . 9 (2): 215. Bibcode : 1932JChEd...9..215W. doi : 10.1021/ed009p215.
12. Айде, Аарон Дж. (1964). Развитие современной химии . Нью-Йорк: Harper & Row.
13. Карл Вильгельм Шееле, Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer [Химический трактат о воздухе и огне] (Упсала, Швеция: Магнус Сведерус, 1777; и Лейпциг (Германия): Зигфрид Лебрехт Крузиус, 1777). В разделе «Die Luft muß aus elastischen Flüßigkeiten von zweyerley Art, zusammengesetzet seyn». (Воздух должен состоять из упругих жидкостей двух сортов), на стр. 6–14 Шееле представлены результаты восьми опытов, в которых воздух реагировал с различными веществами. Он заключил (стр. 13): «So viel sehe ich aus angeführten Versuchen, daß die Luft aus 2 von einander unterschiedenen Flußigkeiten bestehe, von welchen die eine die Eigenschaft das Phlogiston anzuziehen gar nicht äussere, die andere aber zur solchen Attraction eigentlich aufgeleget ist und welche zwischen dem 3:ten и 4:ten Theil von der ganzen Luftmasse aus machet». (Итак, я вижу [это] из проведенных экспериментов: воздух состоит из двух жидкостей, [которые] отличаются друг от друга, из которых одна совсем не выражает свойства притягивать флогистон; другая (Однако, воздух способен к такому притяжению и составляет от 1/3 до 1/4 части всей массы воздуха.)
14. Пристли, Джозеф (1772). «Наблюдения над различными видами воздуха». Философские труды Лондонского королевского общества . 62 : 147–256. doi :10.1098/rstl.1772.0021. S2CID  186210131. ; см. стр. 225. Архивировано 2016-09-03 в Wayback Machine
15. Пристли, Джозеф (1772). «Наблюдения над различными видами воздуха». Философские труды Лондонского королевского общества . 62 : 147–256. doi :10.1098/rstl.1772.0021. S2CID  186210131. ; см.: "VII. О воздухе, зараженном парами горящего угля". стр. 225–28. Архивировано 03.09.2016 в Wayback Machine
16. Лавуазье, Антуан с Робертом Керром, перевод, Элементы химии , 4-е изд. (Эдинбург, Шотландия: Уильям Крич, 1799), стр. 85–86. [стр. 85:] Архивировано 06.08.2020 в Wayback Machine «Размышляя об обстоятельствах этого эксперимента, мы легко понимаем; что ртуть во время ее прокаливания [т. е. обжига на воздухе] поглощает целебную и пригодную для дыхания часть воздуха или, говоря более строго, основание этой пригодной для дыхания части; что оставшийся воздух представляет собой разновидность мефитиса [т. е. ядовитого газа, выделяемого землей], неспособного поддерживать горение или дыхание; ...» [стр. 86:] Архивировано 06.08.2020 в Wayback Machine «Впоследствии я покажу, что, по крайней мере, в нашем климате атмосферный воздух состоит из вдыхаемых и зловонных газов в пропорции 27 и 73; ...»
17. Лавуазье, Антуан с Робертом Керром, перевод, Элементы химии , 4-е изд. (Эдинбург, Шотландия: Уильям Крич, 1799), стр. 101: «Химические свойства вредной части атмосферного воздуха до сих пор были мало известны, поэтому мы удовлетворились тем, что вывели название ее основания из его известного качества убивать животных, которые вынуждены им дышать, дав ему название азот , от греческой притивной частицы α и ξωη, vita ; отсюда название вредной части атмосферного воздуха — азотный газ ».
18. Chaptal, JA и Nicholson, William trans. (1800) Elements of Chemistry , 3rd ed. London, England: CC и J. Robinson, vol. 1. pp. xxxv–xxxvi: «Чтобы исправить номенклатуру по этому поводу [т. е. в этом отношении], не нужно ничего больше, чем заменить [т. е. на] это слово наименованием, которое выводится из общей используемой системы; и я предположил предложить название Nitrogen Gas. Во-первых, оно выводится из характерного и исключительного свойства этого газа, который образует радикал азотной кислоты. Таким образом, мы сохраним для комбинаций [т. е. соединений] этого вещества полученные [т. е. преобладающие] наименования, такие как Nitric Acid, Nitrates, Nitrites и т. д.».
19. азот Архивировано 2017-07-02 на Wayback Machine . Etymonline.com. Получено 2011-10-26.
20. Strutt, RJ (1911) «Бейкеровская лекция. Химически активная модификация азота, полученная с помощью электрического разряда», Архивировано 20 декабря 2016 г. в Wayback Machine Proceedings of the Royal Society A , 85 (577): 219–29.
21. Активный азот лорда Рэлея. Архивировано 01.11.2012 на Wayback Machine . Lateralscience.co.uk. Получено 26.10.2011.
22. Эрисман, Ян Виллем; Саттон, Марк А.; Гэллоуэй, Джеймс; Климонт, Збигнев; Винивартер, Вильфрид (2008). «Как столетие синтеза аммиака изменило мир». Nature Geoscience . 1 (10): 636. Bibcode : 2008NatGe...1..636E. doi : 10.1038/ngeo325. S2CID  94880859.
23. GB 190200698, Оствальд, Вильгельм , «Усовершенствования в производстве азотной кислоты и окислов азота», опубликовано 20 марта 1902 г. 
24. GB 190208300, Оствальд, Вильгельм , «Усовершенствования в производстве азотной кислоты и окислов азота и в их отношении», опубликовано 26 февраля 1903 г. 
25. Гринвуд и Эрншоу, стр. 411–412
26. Гринвуд и Эрншоу, стр. 550.
27. Каупп, Мартин (1 декабря 2006 г.). «Роль радиальных узлов атомных орбиталей для химической связи и периодической таблицы». Журнал вычислительной химии . 28 (1): 320–25. doi : 10.1002/jcc.20522 . PMID  17143872. S2CID  12677737.
28. Гринвуд и Эрншоу, стр. 412–416
29. Miller, TS; Belen, A.; Suter, TM; Sella, A.; Corà, A.; McMillan, PF (2017). «Углеродные нитриды: синтез и характеристика нового класса функциональных материалов». Physical Chemistry Chemical Physics . 19 (24): 15613–15638. Bibcode :2017PCCP...1915613M. doi : 10.1039/C7CP02711G . PMID  28594419.
30. Хаус, Дж. Э.; Хаус, К. А. (2016). Описательная неорганическая химия . Амстердам: Elsevier. С. 198. ISBN 978-0-12-804697-5.
31. Рой, АК; Бернс, ГТ; Григора, С.; Ли, ГЦ (1994). «Поли(алкил/арилоксотиазены), [N=S(O)R] _n  : Новое направление в неорганических полимерах». В Wisian-Neilson, П.; Олкок, ХР; Винн, КДж (ред.). Неорганические и металлоорганические полимеры II: передовые материалы и промежуточные продукты . Американское химическое общество. стр. 344–357. doi :10.1021/bk-1994-0572.ch026.
32. Холман, Джек П. (2002). Теплопередача (9-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc. стр. 600–606. ISBN 9780072406559. OCLC  46959719.
33. Инкропера, Фрэнк П.; Девитт, Дэвид П.; Бергман, Теодор Л.; Лавин, Адриенн С. (2007). Основы тепло- и массопереноса (6-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley and Sons, Inc., стр. 941–950. ISBN 9780471457282. OCLC  62532755.
34. Бете, HA (1939). «Производство энергии в звездах». Physical Review . 55 (5): 434–56. Bibcode :1939PhRv...55..434B. doi : 10.1103/PhysRev.55.434 . PMID  17835673.
35. CIAAW (2003). "Атомный вес азота". ciaaw.org . CIAAW. Архивировано из оригинала 14 октября 2016 года . Получено 13 октября 2016 года .
36. Фланаган, Лоуренс Б.; Элерингер, Джеймс Р.; Патаки, Дайан Э. (15 декабря 2004 г.). Стабильные изотопы и биосферно-атмосферные взаимодействия: процессы и биологический контроль. Elsevier. стр. 74–75. ISBN 978-0-08-052528-0. Архивировано из оригинала 5 февраля 2016 . Получено 20 декабря 2015 .
37. Гринвуд и Эрншоу, стр. 408.
38. "Извлечение и построение оцененного файла ядерных данных (ENDF)". Национальный центр ядерных данных. Архивировано из оригинала 2020-08-09 . Получено 2016-11-23 .
39. Артур Г. Палмер (2007). Спектроскопия ЯМР белков . Elsevier Academic Press. ISBN 978-0-12-164491-8.
40. Катценберг, MA (2008). "Глава 13: Анализ стабильных изотопов: Инструмент для изучения прошлого рациона питания, демографии и истории жизни". Биологическая антропология человеческого скелета (2-е изд.). Wiley. ISBN 978-0-471-79372-4.
41. Чо, Адриан (25 сентября 2023 г.). «Мимолетная форма азота расширяет ядерную теорию до ее пределов». science.org . Получено 27 сентября 2023 г. .
42. Audi, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), «Оценка NUBASE свойств ядра и распада», Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729....3A, doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11. 001
43. Карлсон, Нил (22 января 2012 г.). Физиология поведения . Методы и стратегии исследований. Т. 11-е издание. Пирсон. стр. 151. ISBN 978-0-205-23939-9.
44. Neeb, Karl Heinz (1997). Радиохимия атомных электростанций с легководными реакторами. Берлин-Нью-Йорк: Walter de Gruyter. стр. 227. ISBN 978-3-11-013242-7. Архивировано из оригинала 2016-02-05 . Получено 2015-12-20 .
45. "Universal Industrial Gases, Inc... Свойства, использование и применение азота N2 - газ и жидкость".
46. Льюарс, Эррол Г. (2008). Моделирование чудес: вычислительное предвосхищение новых молекул . Springer Science+Business Media . стр. 141–63. doi :10.1007/978-1-4020-6973-4. ISBN 978-1-4020-6972-7.
47. "Полимерный азот синтезирован". physorg.com. 5 августа 2004 г. Архивировано из оригинала 2012-01-24 . Получено 2009-06-22 .
48. Грей, Теодор (2009). Элементы: Визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной . Нью-Йорк: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
49. Шух, А. Ф.; Миллс, Р. Л. (1970). «Кристаллические структуры трех модификаций азота 14 и азота 15 при высоком давлении». Журнал химической физики . 52 (12): 6000–08. Bibcode : 1970JChPh..52.6000S. doi : 10.1063/1.1672899.
50. Iancu, CV; Wright, ER; Heymann, JB; Jensen, GJ (2006). «Сравнение жидкого азота и жидкого гелия как криогенов для электронной криотомографии». Журнал структурной биологии . 153 (3): 231–40. doi :10.1016/j.jsb.2005.12.004. PMID  16427786.
51. "Поток азотного льда, обнаруженный на поверхности Плутона после пролета New Horizons". ABC News . 25 июля 2015 г. Архивировано из оригинала 29 сентября 2015 г. Получено 6 октября 2015 г.
52. Маккиннон, Уильям Б.; Кирк, Рэндольф Л. (2014). «Тритон». В Spohn, Tilman; Breuer, Doris; Johnson, Torrence (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (3-е изд.). Амстердам; Бостон: Elsevier . стр. 861–82. ISBN 978-0-12-416034-7. Архивировано из оригинала 2016-09-03 . Получено 2016-04-30 .
53. "Neptune: Moons: Triton". NASA . Архивировано из оригинала 15 октября 2011 г. Получено 21 сентября 2007 г.
54. Fryzuk, MD & Johnson, SA (2000). «Продолжение истории активации динитрогена». Coordination Chemistry Reviews . 200–202: 379. doi :10.1016/S0010-8545(00)00264-2.
55. Шрок, РР (2005). «Каталитическое восстановление диазота до аммиака в одном молибденовом центре». Acc. Chem. Res. 38 (12): 955–62. doi :10.1021/ar0501121. PMC 2551323 . PMID  16359167.  
56. Гринвуд и Эрншоу, стр. 417–420
57. Гринвуд и Эрншоу, стр. 434–438.
58. Гринвуд и Эрншоу, стр. 420–426.
59. Гринвуд и Эрншоу, стр. 426–33
60. Vieira, R.; C. Pham-Huu; N. Keller; MJ Ledoux (2002). «Новый композит из углеродного нановолокна/графитового войлока для использования в качестве катализатора для каталитического разложения гидразина». Chemical Communications (9): 954–55. doi :10.1039/b202032g. PMID  12123065.
61. Гринвуд и Эрншоу, стр. 438–42
62. Боуден, Ф. П. (1958). «Инициирование взрыва нейтронами, α-частицами и продуктами деления». Труды Лондонского королевского общества A. 246 ( 1245): 216–19. Bibcode : 1958RSPSA.246..216B. doi : 10.1098/rspa.1958.0123. S2CID  137728239.
63. Форд, Луизиана; Грундмайер, EW (1993). Химическая магия . Дувр. п. 76. ИСБН 978-0-486-67628-9.
64. Фриерсон, В. Дж.; Кронрад, Дж.; Браун, А. В. (1943). «Азид хлора, ClN ₃ . I». Журнал Американского химического общества . 65 (9): 1696–1698. doi :10.1021/ja01249a012.
65. Лихс, Бенджамин; Блязер, Дитер; Вёльпер, Кристоф; Шульц, Стефан; Янсен, Георг (20 февраля 2012 г.). «Твердотельная структура азида брома» (PDF) . Angewandte Chemie, международное издание . 51 (8): 1970–1974. дои : 10.1002/anie.201108092. PMID  22250068. Архивировано (PDF) из оригинала 25 августа 2021 года . Проверено 25 августа 2021 г.
66. Гринвуд и Эрншоу, стр. 443–58
67. Рам, Мартин; Двинских Сергей В.; Фуро, Иштван; Бринк, Торе (23 декабря 2010 г.). «Экспериментальное обнаружение тринитрамида, N(NO ₂ ) ₃ ». Angewandte Chemie, международное издание . 50 (5): 1145–48. дои : 10.1002/anie.201007047. PMID  21268214. S2CID  32952729.
68. Хоу, YC; Янчук, A.; Ван, PG (1999). «Современные тенденции в разработке доноров оксида азота». Current Pharmaceutical Design . 5 (6): 417–41. doi :10.2174/138161280506230110111042. PMID  10390607.
69. Талавар, МБ; и др. (2005). «Создание технологии процесса для производства пятиокиси динитрогена и ее применение для синтеза самого мощного взрывчатого вещества на сегодняшний день – CL-20». Журнал опасных материалов . 124 (1–3): 153–64. Bibcode : 2005JHzM..124..153T. doi : 10.1016/j.jhazmat.2005.04.021. PMID  15979786.
70. Гринвуд и Эрншоу, стр. 459–72
71. March, Jerry (1985), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 3-е издание, Нью-Йорк: Wiley, ISBN 9780471854722, OCLC  642506595
72. Редеи, Джордж П. (2008). «Метод Кьельдаля». Энциклопедия генетики, геномики, протеомики и информатики . стр. 1063. doi :10.1007/978-1-4020-6754-9_9066. ISBN 978-1-4020-6753-2.
73. В зависимости от средней толщины, которая составляет от 10 до 30 км, масса земной коры составляет от15 × 10 ¹⁸ и45 × 1018 ^тонн .
74. Гринвуд и Эрншоу, стр. 407–09
75. Нильсен, МК; Йоргенсен, БМ (июнь 2004 г.). «Количественная связь между активностью альдолазы триметиламиноксида и накоплением формальдегида в белых мышцах трескообразных рыб во время замороженного хранения». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 52 (12): 3814–22. doi :10.1021/jf035169l. PMID  15186102.
76. Нокс, GA (2007). Биология Южного океана. CRC Press. стр. 392. ISBN 978-0-8493-3394-1. Архивировано из оригинала 2021-10-01 . Получено 2020-08-24 .
77. Vickerstaff Joneja; Janice M. (2004). Пищеварение, диета и болезни: синдром раздраженного кишечника и желудочно-кишечная функция. Rutgers University Press. стр. 121. ISBN 978-0-8135-3387-2. Архивировано из оригинала 2021-10-01 . Получено 2020-08-24 .
78. Фрёлих, Питер (май 2013 г.). «Устойчивый подход к поставкам азота». www.parker.com . Parker Hannifin Corporation. Архивировано из оригинала 16 марта 2016 г. . Получено 24 ноября 2016 г. .
79. Райх, Мюррей; Капенекас, Гарри (1957). «Очистка азота. Удаление кислорода на пилотной установке». Промышленная и инженерная химия . 49 (5): 869–73. doi :10.1021/ie50569a032.
80. Гринвуд и Эрншоу, стр. 409–11
81. Bartlett, JK (1967). "Анализ нитрита по выделению азота: лабораторный эксперимент по общей химии". Журнал химического образования . 44 (8): 475. Bibcode : 1967JChEd..44..475B. doi : 10.1021/ed044p475.
82. Mahieu, B.; Apers, DJ; Capron, PC (1971). «Термическое разложение дихромата аммония». Журнал неорганической и ядерной химии . 33 (9). Elsevier BV: 2857–2866. doi :10.1016/0022-1902(71)80047-7. ISSN  0022-1902.
83. Еремец, МИ; Попов, МЮ; Троян, ИА; Денисов, ВН; Бёлер, Р.; Хемли, Р. Дж. (2004). «Полимеризация азота в азиде натрия». Журнал химической физики . 120 (22): 10618–23. Bibcode : 2004JChPh.12010618E. doi : 10.1063/1.1718250. PMID  15268087.
84. Министры, Северный Совет (2002). Пищевые добавки в Европе 2000. Северный Совет Министров. стр. 591. ISBN 978-92-893-0829-8. Архивировано из оригинала 2016-02-05 . Получено 2015-12-20 .
85. Хардинг, Чарли, ред. (2002). Элементы p-блока. Кембридж: Королевское химическое общество. ISBN 978-0-85404-690-4. Архивировано из оригинала 2021-10-01 . Получено 2020-08-24 .
86. Гаврилюк, В.Г.; Бернс, Ганс (1999). Высокоазотистые стали: структура, свойства, производство, применение. Springer. ISBN 978-3-540-66411-6. Архивировано из оригинала 2021-10-01 . Получено 2020-08-24 .
87. Meka, SR; Chauhan, A.; Steiner, T.; Bischoff, E.; Ghosh, PK; Mittemeijer, EJ (2015). «Создание дуплексных микроструктур путем азотирования; азотирование сплава Fe–Mn на основе железа». Materials Science and Technology . 32 (9): 1743284715Y.000. doi : 10.1179/1743284715Y.0000000098 .
88. "Почему они не используют обычный воздух в шинах гоночных автомобилей?". Howstuffworks. 2001-03-16. Архивировано из оригинала 2011-07-12 . Получено 2006-07-22 .
89. Kemmochi, Y; Tsutsumi, K.; Arikawa, A.; Nakazawa, H. (2002). «Центробежный концентратор для замены микроконцентрации продувки азотом при подготовке образцов диоксина/полихлорированного бифенила». Журнал хроматографии A. 943 ( 2): 295–97. doi :10.1016/S0021-9673(01)01466-2. PMID  11833649.
90. Бакстер, Э. Дениз; Хьюз, Пол С. (2001). Пиво: качество, безопасность и пищевые аспекты. Королевское химическое общество. стр. 22. ISBN 978-0-85404-588-4. Архивировано из оригинала 2020-03-21 . Получено 2015-06-20 .
91. "Как работает виджет в пивной банке?". Howstuffworks. 2000-08-16. Архивировано из оригинала 2007-11-02 . Получено 2008-07-30 .
92. Денни, Марк (1 ноября 2009 г.). Froth!: The Science of Beer. Johns Hopkins University Press+ORM. стр. 131. ISBN 978-0-8018-9569-2. Архивировано из оригинала 5 февраля 2016 . Получено 20 декабря 2015 .
93. Кеннетт, Эндрю Дж. (2008). Проектирование пневматической системы переключения передач для гонок Формулы SAE (диссертация). Кафедра машиностроения, Массачусетский технологический институт. hdl :1721.1/45820.
94. Беттертон, EA (2003). «Экологическая судьба азида натрия, полученного из автомобильных подушек безопасности». Критические обзоры по экологической науке и технологиям . 33 (4): 423–58. Bibcode : 2003CREST..33..423B. doi : 10.1080/10643380390245002. S2CID  96404307.
95. Санберн, Джош (2015-04-10). «Рассвет новой формы смертной казни». Время . Архивировано из оригинала 2015-04-11 . Получено 2015-04-11 .
96. Секстон, Майк (18 декабря 2012 г.). «Сторонник эвтаназии под пристальным вниманием». ABC . Архивировано из оригинала 7 июля 2013 г. Получено 6 мая 2013 г.
97. Берман, Марк (17 апреля 2015 г.). «Оклахома заявляет, что теперь будет использовать азотный газ в качестве резервного метода казни». The Washington Post . Архивировано из оригинала 23 июня 2019 г. Получено 22 июня 2019 г.
98. "Кеннет Юджин Смит казнен с помощью азотной гипоксии в Алабаме, что стало первым случаем смертной казни". CBS News . 26 января 2024 г.
99. Каганер, М. Г.; Кожеуров, В. и Левина, Ж. Л. (1967). «Сосуды для хранения и транспортировки жидкого кислорода и азота». Химическая и нефтяная инженерия . 3 (12): 918–22. Bibcode :1967CPE.....3..918K. doi :10.1007/BF01136404. S2CID  96762552.
100. Ахмед И; Агарвал С; Ильчишин А; Чарльз-Холмс С; Берт-Джонс Дж (май 2001 г.). «Криотерапия жидким азотом обычных бородавок: крио-спрей против ватного тампона». Br. J. Dermatol . 144 (5): 1006–09. doi :10.1046/j.1365-2133.2001.04190.x. PMID  11359389. S2CID  221325640.
101. "Безопасность биологии – Криогенные материалы. Риски, которые они представляют". Университет Бата. Архивировано из оригинала 6 февраля 2007 года . Получено 2007-01-03 .
102. "Space Shuttle Columbia Fast Facts". CNN. 30 сентября 2013 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 г. Получено 20 января 2016 г.
103. Fowler, B.; Akles, KN; Porlier, G. (1985). «Влияние наркоза инертным газом на поведение – критический обзор». Undersea Biomed. Res . 12 (4): 369–402. PMID  4082343. Архивировано из оригинала 25.12.2010 . Получено 21.09.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
104. Rogers, WH; Moeller, G. (1989). «Влияние кратковременных, повторяющихся гипербарических воздействий на восприимчивость к азотному наркозу». Undersea Biomed. Res . 16 (3): 227–32. OCLC  2068005. PMID  2741255. Архивировано из оригинала 01.09.2009 . Получено 21.09.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
105. Acott, C. (1999). "Краткая история дайвинга и декомпрессионной болезни". Журнал Южно-Тихоокеанского общества подводной медицины . 29 (2). OCLC  16986801. Архивировано из оригинала 2011-09-05 . Получено 2008-09-21 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
106. Kindwall, EP; Baz, A.; Lightfoot, EN; Lanphier, EH; Seireg, A. (1975). «Выделение азота у человека во время декомпрессии». Undersea Biomed. Res . 2 (4): 285–97. OCLC  2068005. PMID  1226586. Архивировано из оригинала 27.07.2011 . Получено 21.09.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
107. Руководство по подводному плаванию ВМС США, 6-е издание. США: Командование военно-морских систем США. 2006. Архивировано из оригинала 2008-05-02 . Получено 2008-04-24 .
108. Уокер, Джерл. «Кипение и эффект Лейденфроста» (PDF) . Основы физики : 1–4. Архивировано (PDF) из оригинала 13 декабря 2019 г. . Получено 11 октября 2014 г. .
109. «Коктейль с жидким азотом отправил подростка в больницу». BBC News. 2012-10-08. Архивировано из оригинала 2017-04-12.
110. Мэттокс, Брент С. "Отчет о расследовании взрыва цилиндра 301A по химии" (PDF) . Техасский университет A&M. Архивировано из оригинала (перепечатка) 2014-04-30.
111. Британская ассоциация сжатых газов (2000) Кодекс практики BCGA CP30. «Безопасное использование сосудов Дьюара с жидким азотом объемом до 50 литров». ISSN  0260-4809. Архивировано из оригинала 2007-07-18..
112. "Вход в замкнутое пространство – рабочий и потенциальный спасатель задохнулись" (PDF) . Анализ случая удушья на нефтеперерабатывающем заводе Valero. Архивировано из оригинала (PDF) 22.09.2015.
113. "Расследование после смерти человека в результате утечки химикатов". BBC News. 1999-10-25. Архивировано из оригинала 2017-01-07.
114. Жидкий азот — Кодекс практики обращения. Соединенное Королевство: Биркбек, Лондонский университет. 2007. Архивировано из оригинала 2018-06-12 . Получено 2012-02-08 .
115. Леви, Кристофер Г. «Безопасность жидкого азота». Инженерная школа Тейера в Дартмуте. Архивировано из оригинала 2016-03-05 . Получено 2016-11-23 .
116. Национальные институты здравоохранения. Протокол использования и обслуживания устройств мониторинга кислорода. Февраль 2014 г., 1:35 UTC. Доступно по адресу: https://www.ors.od.nih.gov/sr/dohs/documents/protocoloxygenmonitoring.pdf Архивировано 05.12.2020 на Wayback Machine . Доступно 23 июня 2020 г.

Библиография

• Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.

Внешние ссылки

• Этимология слова азот
• Азот в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
• Подкаст об азоте от Chemistry World Королевского химического общества