Ազոտ

Ազոտ (լատ.՝ Nitrogenium - ածուխ ծնող), քիմիական տարր, պարբերական աղյուսակի 5-րդ խմբի 7–րդ տարրը, քիմիական նշանը՝ N, ատոմային թիվը՝ 7, ատոմային զանգվածը՝ 14.0067:
Ազատ վիճակում անհամ և անհոտ գազ է, ջրում վատ է լուծվում։ Մոլեկուլը կազմված է 2 ազոտի ատոմներից (N2), որոնց կապը շատ ամուր է։ Բնության մեջ ազոտը կազմված է 14N (խառնուրդում բաղադրությունը՝ 99.63%) և 15N կայուն նուկլիդներից։ Արտաքին էլեկտրոնային մակերեսի կարգը 2s²2p³:
Ազոտի նեյտրալ ատոմի շառավիղը 0.074 նմ է, իոններինը. N3- - 0.132, N3+ - 0.030 և N5+ - 0.027 նմ։ Պարզ նյութ ազոտը (CAS-համարը 7727-37-9) բավականին իներտ գազ է, որը կազմում է երկիր մոլորակի մեկ քառորդը։


== Հայտնագործում ==
1772 թվականին Հենրի Կավենդիշը իրականացրել է հետևյալ փորձը. նա բազմիցս օդ է բաց թողել այրվող քարածխի վրա, որի արդյունքում առաջացավ նստվածք, որը Կավենդիշը անվանեց խեղդող օդ։ Ազոտը հայտնագործվել է 1772 թվականին շոտլանդացի գիտնական Դանիել Ռեզերֆորդի կողմից՝ ածխի, ծծմբի, գազային ֆոսֆորի այրման արգասիքները ծծմբական լուծույթի միջով անցկացնելիս (այս դեպքում այն չի կլանվում՝ ի տարբերություն CO2-ի)։
Շուտով ֆրանսիացի քիմիկոս Անտուան Լավուազիեն եկավ եզրակացության, որ այդ «խեղդող» գազը մտնում է մթնոլորտի բաղադրության մեջ և անվանեց այն «azote» (հուն․՝ ἄζωτος (ազոտոս), անկենդան)։ 1784 թվականին անգլիացի քիմիկոս Հենրի Կավենդիշը բացահայտեց ազոտի առկայությունը սելիտրայում (այստեղից գալիս է ազոտի լատինական անվանումը, որն առաջարկվել է ֆրանսիացի քիմիկոս Ժան Անտուան Շապտալի կողմից 1790 թվականին իր «Քիմիական տարրեր» գրքում։


== Անվան ծագում ==
Մոտ 200 տարի առաջ գիտնականները հայտնաբերեցին, որ մթնոլորտում պարունակվում է այնպիսի մի գազ, որը պիտանի չէ շնչառության համար և չի նպաստում այրմանը։ Պարզվեց նաև, որ մթնոլորտը հիմնականում (4/5 մասով) կազմված է այդ գազից։ Նոր հայտնաբերված գազն անվանեցին «ազոտ»։ Սովորական լաբորատորպայմաններում ազոտը «չէր ցանկանում» միանալ ուրիշ տարրերի հետ։ Սակայն շուտով հայտնի դարձավ, որ բնության մեջ ազոտը հաճախ հանդիպում է ուրիշ տարրերի հետ միացություններ կազմած, գոյացնելով, օրինակ, բորակ։ Սա մարդուն հայտնի էր վաղուց և օգտագործվում էր դաշտերը պարարտացնելու համար։ Այստեղից էլ առաջացել է ազոտի լատիներեն անվանումը «նիտրոգենիում», հայերեն՝ բորակածին։
«Ազոտ» անունը, ամենատարածված անվանումն է, նշանակում է «անկենդան»։


== Բնության մեջ ==
Բնության մեջ ազատ (մոլեկուլային) վիճակում ազոտը մտնում է մթնոլորտային օդի բաղադրության մեջ (ծավալային՝ 78.09% և զանգվածային՝ 75.6%), իսկ կապված վիճակում՝ երկու սելիտրաների. նատրիումի նիտրատ (NaNO3, հանդիպում է Չիլիում, այստեղից էլ անվանումը՝ չիլիական սելիտրա), կալիումի նիտրատ (KNO3, հանդիպում է Հնդկաստանում՝ հնդկական սելիտրա) և մի շարք այլ միացությունների տեսքով։
Երկրագնդի բաղադրության մեջ տարածվածությամբ ազոտը զբաղեցնում է 17-րդ տեղը, նրան բաժին է ընկնում Երկրագնդի զանգվածի 0.0019%-ը։ Չնայած անվանմանը, ազոտն առկա է բոլոր կենդանի օրգանիզմներում (պինդ մասի զանգվածի 1-3%-ը) և հանդիսանում է կարևորագույն բիոգենային տարրը։ Այն մտնում է սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, հեմոգլոբինի, քլորոֆիլի և այլ կենսաբանորեն ակտիվ նյութերի բաղադրության մեջ։
Ազոտի միացությունների փոխակերպումը կենդանի բջիջներում հանդիսանում է բոլոր օրգանիզմների նյութափոխանակության կարևորագույն մասը։


=== Իզոտոպներ ===

Բնական ազոտը կազմված է 2 հիմնական իզոտոպներից՝ 14N - 99,635 % և 15N - 0,365 %:
Արհեստական ճանապարհով ստացվել է ազոտի շուրջ 14 ռադիոակտիվ իզոտոպներ հետևյալ զանգվածային թվերով՝ 10-ից 13 և 16-ից մինչև 25։
Բոլորն իզոտոպներն էլ շատ կարճատև են պահպանվում։ Նրանցից առավել կայուն է՝ 13N, որը պահպանվում է ընդամենը 10 րոպե։


=== Կենսաբանական դեր ===
Ազոտը որպես քիմիական տարր անհրաժեշտ է կենդանիներ և բույսերի գոյության համար, այն մտնում է սպիտակուցների (16-18%(ըստ կշռի), ամինաթթուների, նուկլեինաթթուների, նուկլեոպրոտեիդների, քլորոֆիլի, հեմոգլոբինի և այլ նյութերի բաղադրության մեջ։ Կենդանի բջիջներում ազոտի ատոմների թիվը կազմում է ուղիղ 2 %, իսկ զանգվածային մասը մոտ 2.5% ( չորրորդ տեղում է ջրածնից թթվածնից և ածխածնից հետո)։
Հետևյալ տարերի հետ միասին ազոտը գտնվում է ինչպես կենդանի այնպես էլ անկենդան օրգանիզմներում։ Այդուհանդերձ, բարձր ճնշումը օրգանիզմում առաջացնում է անեստեզիա (նարկոզ)։ Ազոտի քանակի կտրուկ նվազման ժամանակ առաջանում է դեկոմպրեսիա հիվանդությունը։ Ազոտի շատ միացությունները ակտիվ են և հազվադեպ թունավոր։


=== Ազոտի և նրա միացությունների տոքսիկոլոգիան ===
Մթնոլորտային ազոտը բավականին իներտ գազ է, դրա համար այն չի կարող իրենից վտանգ ներկայացնել մարդկանց և կաթնասունների օրգանիզմներին։
Ազոտի մի շարք միացություններ ի հակառակ դրան շատ ակտիվ են և երբեմն թունավոր։


== Ստացում ==
Գործարանային պայմաններում ազոտը ստանում են օդից։ Դրա համար օդը սկզբում սառեցնում են, սեղմում և հեղուկ վիճակում ենթարկում թորման։ Ազոտի եռման ջերմաստիճանը (-195.8 °C) մի քիչ ավելի ցածր է, քան օդի մյուս բաղադրիչինը՝ թթվածնինը (-182.9 °C), այդ պատճառով հեղուկ օդի զգույշ տաքացնելուց ազոտն առաջինն է գոլորշիանում։ Սպառողներին գազային վիճակում ազոտը տրամադրում են սեղմած վիճակում (150 մթ. կամ 15 ՄՊա) սև բալոներում, որոնք ունենում են դեղին գրառում՝ «ազոտ». Հեղուկ ազոտը պահում են Դյուարի անոթներում։

Լաբորատոր պայմաններում մաքուր (քիմիական) ազոտը ստանում են ամոնիումի քլորիդի (NH4Cl) տաքացված լուծույթով աղային վիճակի նատրիումի նիտրիտի (NaNO2) վրա ազդելով։

  
    
      
        
          
            N
            a
            N
            
              O
              
                2
              
            
            +
            N
            
              H
              
                4
              
            
            C
            l
            →
            N
            a
            C
            l
            +
            
              N
              
                2
              
            
            +
            2
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {NaNO_{2}+NH_{4}Cl\rightarrow NaCl+N_{2}+2H_{2}O}}}
  կամ հետևյալ եղանակով՝

  
    
      
        
          
            N
            
              H
              
                4
              
            
            N
            
              O
              
                2
              
            
            →
            
              N
              
                2
              
            
            ↑
            +
            2
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {NH_{4}NO_{2}\rightarrow N_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}
  Եվս մեկ լաբարատոր եղանակ ազոտի ստացման. կալիումի երկքրոմատի տաքացումով և ամոնիումի սոլֆատով՝
  
    
      
        
          
            
              K
              
                2
              
            
            C
            
              r
              
                2
              
            
            
              O
              
                7
              
            
            +
            (
            N
            
              H
              
                4
              
            
            
              )
              
                2
              
            
            S
            
              O
              
                4
              
            
            →
            (
            N
            
              H
              
                4
              
            
            
              )
              
                2
              
            
            C
            
              r
              
                2
              
            
            
              O
              
                7
              
            
            +
            
              K
              
                2
              
            
            S
            
              O
              
                4
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {K_{2}Cr_{2}O_{7}+(NH_{4})_{2}SO_{4}\rightarrow (NH_{4})_{2}Cr_{2}O_{7}+K_{2}SO_{4}}}}
  

  
    
      
        
          
            (
            N
            
              H
              
                4
              
            
            
              )
              
                2
              
            
            C
            
              r
              
                2
              
            
            
              O
              
                7
              
            
            →
            
              N
              
                2
              
            
            ↑
            +
            C
            
              r
              
                2
              
            
            
              O
              
                3
              
            
            +
            4
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {(NH_{4})_{2}Cr_{2}O_{7}\rightarrow N_{2}\uparrow +Cr_{2}O_{3}+4H_{2}O}}}
  Իսկ ավելի մաքուր ազոտ կարելի է ստանալ անօրգանական պարարտանյութերի քայքայումով՝
  
    
      
        
          
            2
            N
            a
            
              N
              
                3
              
            
            →
            2
            N
            a
            +
            3
            
              N
              
                2
              
            
            ↑
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {2NaN_{3}\rightarrow 2Na+3N_{2}\uparrow }}}
  Ստացման եղանակներից է նաև, երբ ամոնիակը բաց են թողնում պղնձի (II) օքսիդի վրայով 700°C ջերմաստիճանում.

  
    
      
        
          
            3
            C
            u
            O
            +
            2
            N
            
              H
              
                3
              
            
            →
            
              N
              
                2
              
            
            ↑
            +
            3
            C
            u
            +
            3
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {3CuO+2NH_{3}\rightarrow N_{2}\uparrow +3Cu+3H_{2}O}}}
  Ինչպես նաև կարելի է տաքացնել ամոնիումի նիտրիտը (պինդ վիճակում).
NH4NO2 = N2 + 2H2O
Արդյունաբերության մեջ ստանում են հեղուկ օդից՝ թորման եղանակով։ Ազոտի եռման ջերմաստռիճանը 196°C է։ Աշխարհում տարեկան արտադրանքը կազմում է 50 միլիոն տոննա։


== Ֆիզիկական հատկություններ ==
Ազոտը անգույն, անհոտ, ոչ թունավոր գազ է։ Ջրում լուծվում է չափազանց քիչ քանակով (2,3 մլ /100գ 0 °C ջերմաստիճանում, 0,8 մլ /100գ 80 °C ջերմաստիճանում)։
Հայտնի է ամուր ազոտի 3 բյուրեղային փոփոխություններ։ Բնության մեջ հանդիպում է ինչպես ազատ վիճակում, այնպես էլ միացությունների ձևով։ Ազոտն օդի հիմնական բաղադրիչն է և կազմում է նրա 75,6 %-ը՝ ըստ զանգվածի, 78,09 %-ը՝ ըստ ծավալի։ Ազոտի պարունակությունը երկրակեղևում կազմում է 0,02 %, որտեղ ազոտը գտնվում է միացությունների ձևով. դրանցից առավել տարածված են նատրիումական (չիլիական) և կալիումական (հնդկական) բորակները։

Ազոտ են պարունակում նաև քարածուխը (2,5 %), նավթը (0,02-1,5 %) և կենդանի օրգանիզմները (մոտ 3%)։ Բույսերն ազոտը հիմնականում վերցնում են հողից՝ միացությունների ձևով, իսկ կենդանիներն այն ստանում են բույսերից։ Ազոտը մտնում է սպիտակուցների (մոտ 17 %) և այլ բնական օրգանական միացությունների բաղադրության մեջ։
Ազոտի մոլեկուլը երկատոմ է։ Ատոմների միջև ամուր քիմիական կապի պատճառով սովորական պայմաններում ազոտը քիմիապես կայուն է և նյութերի մեծ մասի հետ միանում է միայն միայն բարձր ջերմաստիճանում։ Արդյունաբերության մեջ ազոտն ստանում են հեղուկ օդի աստիճանական թորմամբ։ Ազոտը հիմնականում կիրառվում է ամոնիակ ստանալու համար, որը ելանյութ է ազոտական թթվի, ազոտական պարարտանյութերի, ներկերի, դեղանյութերի, պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ։ Գազային ազոտն օգտագործվում է որպես իներտ միջավայր բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաների իրականացման, հեղուկ վառելանյութերի մզման, սրվակները հեղուկ դեղանյութերով լցնելու համար։ Հեղուկ ազոտը չափազանց սառն է (-196 °C). սննդարդյունաբերության մեջ այն օգտագործում են սննդամթերքն արագ սառեցնելու և երկար պահպանելու, բժշկության մեջ՝ մարդու սերմնաբջիջներն ու ձվաբջիջները երկար պահպանելու, նաև մի շարք հիվանդություններ բուժելու համար։


== Քիմիական հատկություններ ==
Թթվածնի հետ ազոտը միանում է միայն շատ բարձր ջերմաստիճանում։ Բնության մեջ այդ ռեակցիան ընթանում է կայծակի ժամանակ.

  
    
      
        
          
            
              N
              
                2
              
            
            +
            
              O
              
                2
              
            
            →
            2
            N
            O
            −
            Q
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {N_{2}+O_{2}\rightarrow 2NO-Q}}}
  Դժվար ընթացող ռեակցիա է նաև փոխազդեցությունը ջրածնի հետ։ Ազոտը միանում է ակտիվ մետաղներին՝ տաքացման և ճնշման պայմաններում։ Միայն լիթիումի հետ փոխազդում է սենյակային ջերմաստիճանում առաջացնելթվ լիթիումի նիտրիդ։

  
    
      
        
          
            C
            a
            +
            
              N
              
                2
              
            
            →
            C
            
              a
              
                3
              
            
            
              N
              
                2
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca+N_{2}\rightarrow Ca_{3}N_{2}}}}
  
  
    
      
        
          
            6
            L
            i
            +
            
              N
              
                2
              
            
            →
            2
            L
            
              i
              
                3
              
            
            N
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {6Li+N_{2}\rightarrow 2Li_{3}N}}}
  Նիտրիդները փոխազդում են ջրի և թթուների հետ։ Օրնակ՝

  
    
      
        
          
            M
            g
            
              N
              
                2
              
            
            +
            6
            
              H
              
                2
              
            
            O
            →
            3
            M
            g
            (
            O
            H
            
              )
              
                2
              
            
            +
            2
            N
            
              H
              
                3
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {MgN_{2}+6H_{2}O\rightarrow 3Mg(OH)_{2}+2NH_{3}}}}
  Ամեն տարի արդյունաբերական եղանակով ստացվում է մոտավորապես 1x106 տոննա ազոտ։


== Ազոտի շրջապտույտը բնության մեջ ==

Բույսերը աճի համար արմատներով հողից յուրացնում են ազոտային միացություններ՝ հինականում ամոնիումի և ազոտական թթվի աղեր։ Առավել շատ ազոտ օգտագործում են լոբազգիները։ Բույսերի կողմից սինթեզված ազոտ պարունակող միացությունները, մասնավորապես սպիտակուցները, անցնելով կենդանիների և մարդու օրգանիզմ, վերածվում են այլ օրգանական միացությունների և այլ սպիտակուցների։
Ազոտի պակասը հողի մեջ լրացվում է ազոտի շրջապտույտի շնորհիվ։ Առաջին հերթին դա կատարվում է օդի ազոտի հաշվին։ Օդում տեղի ունեցող էլեկտրական պարպումները՝ կայծակները, նպաստավոր պայմաններ են ստեղծում ազոտից ու թթվածնից ազոտի (II) օքսիդ առաջացնելու համար։ NO-ն այնուհետև օդում հեշտությամբ վերածվում է NO2-ի։ Վերջինս անձրևաջրերի հետ առաջացնում է ազոտական թթու, որն էլ, հողի մեջ գտնվող մետաղների օքսիդների կամ աղերի հետ փոխազդելով, առաջացնում է միտրատներ։
Ազոտի քանակն օդում, սակայն, չի պակասում, որովհետև օրգանական նյութերի, հիմնականում բուսական զանգվածի արյման և փտման հետևանքով անջատվում է գազային ազոտ, որը նորից անցնում է մթնոլորտ։ Սակայն հողից պակասած ազոտի ամբողջ քանակությունը չի լրացվում օդի հաշվին, որի պատճառով էլ այդ պակասը լրացվում է ազոտային պարարտանյութերով։
Այսպիսով տեղի է ունենում ազոտի շրջապտույտ օդից հող, իսկ այնուհետև՝ նորից օդ։ Հազարամյակների ընթացքում երկրագնդի վրա ստեղծվել է հավասարակշռությունը պահպանելու համար։
Որպեսզի գյուղատնտեսության բուռն զարգացման պայմաններում հողն ուժասպառ չլինի, հողի մեջ ներմուծում են ազոտային միացություններ՝ պարարտանյութեր։
Գիտնականները վերջին տասնամյակում պարզվել են, որ հողի մեջ կան բակտերիաներ, որոնք կարողանում են կապել օդի ազոտն անմիջականորեն և ավելի արդյունավետ ձևով վերածել օրգանական միացությունների։ Թե ինչպես է դա կատարվում, դեռևս անհայտ է։ Մի բան է պարզ, որ դա տեղի է ունենում կատալիզատորների մասնակցությամբ։ Դրա բացահայտումը կարող է մեծ հեռանկար բացել մարդկության առջև՝ մթնոլորտային ազոտը կապելու և անհրաժեշտ միացությունների վերածելու համար։ Այժմ հետազոտություններ են կատարվում՝ գտնելու այնպիսի կատալիզատորներ, որոնց կիրառմամբ հնարավոր լինի արդյունաբերական մասշտաբներով լուծել ազոտի հետ կապված հիմնահարցը։


== Ազոտի միացություններ ==
Միացություններում ազոտը ցուցաբերում է −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 օքսիդացման աստիճաններ․

Ազոտի միացությունները -3 օքսիդացման աստիճանում են նիտրիդների հետ, որոնցից գործնականում ամենակրևորը ամոնիակն է,
Ազոտի միացություններին -2 օքսիդացման աստիճանը քիչ է բնորոշ՝ ներկայացված են պերնիտրադներով, որոնցից ամենակարևոր ջրածնի պերենիտրադն է N2H4 կամ հիդրազին,
Ազոտի միացություններն -1 օքսիդացման աստիճանն ունեն NH2OH (հիդրօքսիլամինի) միացությունում
Ազոտի միացություններն +1 օքսիդացման աստիճանն ունեն ազոտի(I) օքսիդում՝ N2O (ազոտի օքսիդ, ծիծաղեցնող գազ)
Ազոտի միացություններն +2օքսիդացման աստիճանն ունեն ազոտի(II) օքսիդում՝ NO(ազոտի մոնօքսիդ)
Ազոտի միացություններն +3 օքսիդացման աստիճանն ունեն ազոտի(III) օքսիդում՝ N2O3, ազոտային թթու, ազոտի եռակի ֆտորիդ (NF3)
Ազոտի միացություններն +4 օքսիդացման աստիճանն ունեն ազոտի(IV) օքսիդում՝ NO2 (ազոտի երկօքսիդ, դարչնագույն գազ)
Ազոտի միացություններն +5 օքսիդացման աստիճանն ունեն ազոտի(V) օքսիդում՝ N2O5, ազոտական թթուն և աղերը, նիտրատի։


== Կիրառություն ==
Հեղուկ ազոտը օգտագործվում է արպես սառեցնողծ, հովացուցիչ նյութ և սառը բուժման համար։ Որպես իներտ նյութ՝ ազոտն օգտագործվում են սովորական էլեկտրալամպեր լցնելու համար։ Լամպի մեջ գոյություն ունեցող շատ բարձր ջերմաստիճաններում անգամ, երբ մետաղական վոլֆրամի պարույրն ուժեղ շիկանում, ազոտը չի փոխազդում մետաղի հետ։
Մեծ քանակով ազոտ ծախսվում է ամոնիակ ստանալու համար կիսահաղորդիչների, A վիտամինի և կապրոնի արտադրությունում։ Հեղուկ ազոտն օգտագործում են արյունը, ինչպես նաև բուծման նպատակով ցուլերի սաղմը և որոշ սննդամթերքներ պահպանելու համար։


== Բալոնների մակնշում ==

Ազոտով լցված բալոնները ներկում են սև գույնով, որը պետք է ունենա դեղին մակագրություն և շագանակագույն գծեր (համաձայն ՊԲ 03-576-03), դրանով հանդերձ ԳՕՍՏ-ը չի պահանջում գծերը, բայց անպայման մակագրություն պետք է լինի ազոտի մաքրության վերաբերյալ։


== Հետաքրքրի փաստեր ==
Մեջբերումներ Հայկական սովետական հանրագիտարանից, հրատարակչություն 1952 թվական (հատոր 1, էջ 452, հոդված «Ազոտ»)։

Մեծ քաղաքներում ապրող մարդիկ բավականին հաճախ են ականատես լինում NO-ի առաջացմանը։ Երբ տրամվայի կամ տրոլեյբուսի ձողերի և բարձր լարման էլեկտրական լարի միջև առաջանում է վոլտյան աղեղ, գոյանում է դարչնագույն գազ՝ NO2: Վերջինս գոյացած NO-ի հետագա օքսիդացման արգասիքն է։


== Տես նաև ==
Ազոտի նյութափոխանակությունը հողում
Կրիոգենային կտրում
Ազոտային կանոներ
Ազոտի կայաններ


== Գրականություն ==
9-10-րդ դասարանների քիմիայի դասագրքեր
Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М.: «Химия», 1973;
Гусакова Н. В., Химия окружающей среды. Серия «Высшее образование».
Исидоров В. А., Экологическая химия. СПб: Химиздат, 2001 ISBN 5-7245-1068-5;
Трифонов Д. Н., Трифонов В. Д., Как были открыты химические элементы - М.: Просвещение, 1980
Справочник химика, 2-е изд., т. 1, М.: «Химия», 1966;


== Ծանոթագրություններ ==


== Արտաքին հղումներ ==
Ազոտը Webelements-ում
Ազոտը հայկական հանրագիտարանում