Азот составляет около 78% воздуха и входит в состав белков и ДНК. Элемент № 7. Ниже — карточка и подробное описание.
| Символ | N |
|---|---|
| Латинское название | Nitrogenium |
| Атомный номер | 7 |
| Атомная масса | 14,007 а.е.м. |
| Категория | Неметаллы |
| Группа | 15 |
| Период | 2 |
| Агрегатное состояние (20 °C) | газ |
| Электронная конфигурация | [He] 2s² 2p³ |
| Полная конфигурация | 1s² 2s² 2p³ |
| Электронов на внешнем уровне | 5 |
| Степени окисления | −3…+5 |
| Валентность | III, IV |
| Электроотрицательность (по Полингу) | 3,04 |
| Температура плавления | -210 °C |
| Температура кипения | -196 °C |
| Год открытия | 1772 |
| Применение | удобрения, инертная среда |
Это тот самый план, по которому характеристику элемента спрашивают в школе и на ЕГЭ: от положения в периодической системе — к строению атома, а от строения атома — к свойствам. Ниже — готовый разбор 7-го элемента (Азот, N). Такой же разбор для любого из 118 элементов построит конструктор характеристики элемента.
Азот (лат. Nitrogenium, символ N) — элемент с номером 7 и атомной массой 14,007, расположен в V группе второго периода. Электронная конфигурация 1s² 2s² 2p³: пять электронов на внешнем уровне и наполовину заполненный p-подуровень. Простое вещество — двухатомный газ N₂ без цвета и запаха, который составляет около 78% земной атмосферы по объёму. Молекула N₂ связана прочной тройной связью, поэтому азот очень инертен при обычных условиях и служит защитной средой, где нельзя допустить окисления. Температуры плавления и кипения крайне низкие (−210 и −196 °C); жидкий азот широко применяют как хладагент для быстрой заморозки.
Химически азот разнообразен: он проявляет степени окисления от −3 (в аммиаке NH₃ и солях аммония) до +5 (в азотной кислоте HNO₃ и нитратах), а также промежуточные — в оксидах NO, NO₂, N₂O. Азот — важнейший биогенный элемент: он входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот. Растения не могут усваивать азот воздуха напрямую, поэтому его связывают клубеньковые бактерии и промышленный синтез аммиака (процесс Габера — Боша) из азота и водорода. На основе аммиака делают азотные удобрения (аммиачная селитра, карбамид), азотную кислоту, взрывчатые вещества, красители, лекарства. Синтез аммиака — один из крупнейших химических процессов в мире, во многом обеспечивший рост производства продовольствия. Соседи азота по периоду — углерод и кислород; о том, как определить его степени окисления, читайте в соответствующем гайде, а долю азота в удобрении удобно посчитать калькулятором массовой доли.
Около 78% по объёму — это главный компонент атмосферы. Кислорода около 21%, остальное — аргон, углекислый газ и другие газы.
В молекуле N₂ атомы связаны прочной тройной связью, разорвать которую трудно. Поэтому при обычных условиях азот малоактивен и его используют как защитную инертную среду.
От −3 до +5. Примеры: −3 в аммиаке NH₃, +5 в азотной кислоте HNO₃ и нитратах, а также +2 и +4 в оксидах NO и NO₂.
Азот необходим растениям для построения белков, но усваивать его из воздуха они не могут. Удобрения (селитра, карбамид) дают азот в доступной форме и повышают урожай.
Это азот, охлаждённый до −196 °C. Его используют для быстрой заморозки продуктов и биоматериалов, в медицине (криотерапия), для охлаждения оборудования.