Azotul(nitrogenul)

Anton Madalina TeodoraFacultatea de stiinte

Chimie I

Petrehele anda ioana gratiela

Este un element din sistemul periodic, care are simbolul N si numarul atomic 7. Azotul este un nemetal, cu o electronegativitate de 3,0 are 5 electroni pe ultimul strat si de aceea de obicei este trivalent.

Stare naturala: Azotul este unul dintre gazele extrem de raspandite in natura. El se gaseste

atat in stare libera cat si sub forma de compusi.• In stare libera, azotul reprezinta 78% din volumul aerului atmosferic.• Azotul se gaseste intr-o proportie de la 1- 10% in organismele vii.• Unul dintre cele mai importante minerale ale azotului este salpetru de

chile (NaNO3).

Structura moleculei de azot: Molecula este diatomica si diamagnetica. Legatura dintre cei doi atomi de azot este realizat prin trei covalente, una de

tip sigma(σ) si doua de tip pi(π).

N N Din aceasta cauza distanta dintre cei doi atomi de azot in molecula este mica

si molecula este foarte stabila.

Metode de obtinere:• Distilare aerului lichid: Azotul avand punct de fierbere mai scazut distila inaintea oxigenului. Azotul

obtinut astfel contine impuritati de argon si oxigen. Pentru indepartarea oxigenului, se trece azotul obtinut peste cupru metalic inrosit care retine oxigenul formand CuO.

• Fixarea oxigenului din aer intr-o combinatie: Industrial se utilizeaza fixarea oxigenului cu ajutorul carbonului sau a

metanului:• (N2 + O2) + C N2 + CO2• 2(N2 + O2) + CH4 2N2 + CO2 + 2H2O In laborator azotul se poate obtine prin diverse reactii.Ex: • Descompunerea termica a azotitului de amoniu:NH4NO2 N2 + 2H2O• Descompunerea termica a azoturilor metalice:Na3N 3Na + 1/2N2• Azotul se combina cu hidrogenul la temperatura inalta in prezenta

catalizatorilor, formand amoniac: N2 +3H2 2NH3

• Descompunerea termica a (NH₄)Cr₂O₇:(NH₄)Cr₂O₇ N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O• Oxidarea amoniacului cu CuO la cald:2NH₃ + CuO N₂ +3Cu + 3H₂O• Actiunea acidului azotos asupra ureei:2HNO₂ + CO(NH₂)₂ 2N₂ + CO₂ + 3H₂O

Proprietati fizice:• Gaz• Incolor• Inodor• Insipid• Mai usor decat aerul si greu lichefiabil

Proprietati chimice: Stabilitatea mare a moleculei de azot confera azotului o mare inertie chimica,

din aceasta cauza reactiile lui necesita o energie de activitate mare, temperaturi ridicate sau catalizatori specifici foarte reactivi. La temperatura normala azotul are o reactivitate chimica foarte scazuta.

• N2 + O2 2NO• N2 + H2 2NH3• N2 + H2 + 2C HCN

• 1/2N2 +3Na Na3N (acesti copusi sunt instabili si au tendinta de a hibridiza)

+H2O NaOH + NH3

Nu reactioneaza direct cu halogenii si cu sulful. Cu metalele si nemetalele azotul reactioneaza in conditii variabile formand

azoturi, care pot fi clasificate in trei grupe: • Covalente• Ionice• Interstiare.

• Azoturile covalente formeaza azotul cu nemetale. Aceste azoturi sunt compusi volatili in cazut compusilor cu H, X, C, S si P, iar nevolatili in cazul compusilor cu elementele din grupa a III-a (ex: BN, AlN).

• Azoturile ionice contin ionul N³¯, formand elementele: metale alcaline, alcalino-pamantoase, In(Indiu) si Cd(Cadmiu). Azoturile ionice reactioneaza cu apa dand NH3 si hidroxidul metalului respectiv:

Na3N + 3 H2O 3NaOH + NH3

• Azoturile interstitiare se formeaza prin intrepatrunderea atomului de azot in golurile retelelor metalice ale metalelor tranzitionale.

Intrebuintari: in obtinerea:o Amoniaculuio Ingrasamintelor pe baza de azoto Acidului azotico Gaz de protectie a substantelor usor oxidabileo Gaz inerto Umplerea camerelor rotilor avioanelor si autovehiculeloro Producerea otelului inoxidabilo Producerea diodelor, a circuitelor integrate si a tranzistorilor.

Compusii azotului cu hidrogenul: Amoniacul (NH3) Hidrazina (H2N-NH2) Hidroxilamina (H2N-OH)

Oxizii si oxiacizii azotului:• Oxidul de azot (NO)• Dioxidul de azot (NO2) (hipoazotida)• Oxidul de diazot (N2O)• Trioxidul de diazot(N2O3)(trioxidul de azot)• Pentaoxidul de diazot(N2O5)(anhidrida azotica). Acestia se pot afla in aer.

Amoniacul (NH3)

Metode de obtinere:• Industrial amoniacul se obtine prin sinteza directa din elementele:N₂ + 3H₂ 2NH₃ Pentru ca aceasta reactie se recomanda sa se lucreze la temperaturi mai

joase si la presiuni cat mai mari. Temperatura de lucru este de 450⁰C si presiunea de 600 atm, reactia lucrandu-se in prezenta de catalizator Al₂O₃.

• Un alt procedeu de fabricare a amoniacului este cel care presupune formarea intermediara a cianamidei de calciu.

Carbura de calciu se combina cu azotul la 800-900⁰C, dand cianamida de calciu:CaC₂ + N₂ CaCN₂ + CIn continuare prin hidroliza cianamidei, rezulta amoniac:CaCN₂ + 3H₂O CaCO₃ + 2NH₃• In laborator se pot obtine cantitati mici de amoniac prin tratarea unei sari de

amoniu cu o solutie concentrata de NaOH, 40-50%.NH₄Cl + NaOH NaCl + H₂O + NH₃• Hidroliza nitruri:AlN + H₂O NH₃ + Al(OH)₃

Proprietati fizice: • gaz, incolor, cu miros intepator puternic inecacios.• In stare lichida prezinta o asociatie moleculara asemanatoare apei.

Proprietati chimice:1. Caracterul reducator• Amoniacul se descompune termic la temperaturi ridicate, in elementele

componente:2NH₃ N₂ + 3H₂ + 22Kcal/mol• Amoniacul se combina cu oxigenul pur printr-o reactie de ardere:4NH₃ + 3O₂ 2N₂ + 6H₂O -150 Kcal/molIn prezenta catalizatorilor de Pt reactia decurge pana la NO:2NH₃ + 5/2 O₂ 2NO + 3H₂O -107 Kcal/mol• Amoniacul reduce clorul rezultand HCl si N₂:2NH₃ + 3Cl₂ 6HCl + N₂In exces de clor se obtine NCl₃:2NH₃ + 6Cl₂ 2NCl₃ + 6HCl• Amoniacul reduce oxizii usor reductibili (CuO, FeO) la metalul respectiv:2NH₃ + 3CuO 3Cu + 3H₂O + N₂2. Caracter slab acidAcest caracter se datoreaza faptului ca atomii de hidrogen din molecula de

amoniac se pot inlocuii partial sau total cu metalele.Prin trecerea unui curent de amoniac uscat peste sodiu metalic la 300⁰C se

transforma in amidura de sodiu:2Na + 2NH₃ 2NaNH₂ + H₂3. Reactii de aditie: amoniacul poate aditiona ioni sau grupari acceptoare de

electroni.

Utilizare: folosit sub forma de solutie in curatatoriile chimice, ca si dupa actiunile de dezinfectare. In prepararea medicamentelor, sau a explozivilor.

Hidrazina(H2N-NH2)

Metoda de obtinere:• NH2Cl + NH3 + NaOH H2N-NH2 + NaCl + H2O

Proprietati fizice:• Lichid, incolor, foarte avid de apa

Proprietati chimice:Caracter bazic mai slab decat NH3, dar este un reducator mai puternic.

Fumega la aer, explodeaza la incalzire/aprindere.H2N-NH2 N⁰2 + 4H⁺ +4e⁻

Utilizare:Se foloseste in diversi combustibili pentru rachete, si pentri a prepara gazul

folosit in airberguri.Protoxidul de azot(N2O)

Metoda de obtinere:• 2NaNO3 N2O + Na2O +2O2

Utilizare: Se foloseste ca anestezic in amestec cu O2(20%O2, 80%N2O)

Structura: N=N=O

Trioxidul de azot(N2O3)

Metoda de obtinere:• Disproportionare: NO + NO2 N2O3• Este anhidrida acidului azotos: 2HNO2 N2O3 + H2O• 6NaNO2 + As2O3 2Na3AsO3 + 3N2O3

Proprietati fizice: este un lichid albastru inchis.

Proprietati chimice: • N2O3 +2NaOH 2NaNO2 + H2O

Acidul azotos(HNO2)

Metoda de obtinere:• Ba(NO2)2 + H2SO4 BaSO4 +HNO2(H2O +N2O3)

Proprietati fizice: este un lichid, instabil.

Proprietati chimice: • Caracter oxido-reducator: NO2 + H⁺ + e⁻ NO + H2O(caracter oxidant) NO2+H2O NO⁻3 + 2H⁺ +

2e⁻(caracter reducator)Acidul azotic(HNO3)

Metoda de obtinere:• NaNO3+ H2So4 NaHSO4 + HNO3• NaNO3+ NaHSO4 Na2SO4 + HNO3• 2HNO3 2NO2 + 1/2O2 + H2O(prin incalzire)• 2NH3 + 5/2O2 2NO+3H2O

• NO +1/2 O2 NO2• 2NO2+H2O+1/2O2 2HNO3Este un lichid incolor, care se poate descompune usor la lumina sau incalzire.

Proprietati chimice:• NO3+ e 2NO2+H2O, ex: Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O• (NO3)dil + 3e + 4H NO +H2O

Utilizare: este folosit pentru producerea diferitilor azotati, folositi ca ingrasamant. In urma nitrarii sunt obtinute nitroglicerina, nitroceluloza, acidul picric, precum si ale materiale explozive. Este deasemenea folosit in fabricarea apei regale, una dintre putinele solutii care pot reactiona cu aurul, transformandu-l in saruri solubile.

Monoxidul de azot(NO)

Metoda de obtinere:• Reactia de oxidare: N2 + O2 2NO• 2NH3 + 5/2O2 2NO +3H2O• 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 +4H2O + 2NO

Pentaoxidul de azot(N2O5)

Metoda de obtinere:• HNO3 +P2O5 2HPO3 + N2O5• 2AgNO3 + Cl2 2AgCl +N2O5 +1/2O2

Proprietati fizice: este o substanta solida, incolora.

Proprietati chimice:• N2O5(g) N2O4 +1/2O2• N2O5 + H2O 2HNO3

Dioxidul de azot(NO2)(hipoazotida)

Metoda de obtinere:• 2NO + O2 2NO2 • Pb(NO3)2 PbO + 2NO2 + 1/2O2

Proprietati fizice:• Gaz toxic, rosu-brun cu miros specific, este un proeminent poluant al

aerului. Este o molecula paramagnetica.

Proprietati chimice:• Se descompune termic in NO si O2: NO2 NO + 1/2O2• Este un oxidant care oxideaza CO, H2S, etc: NO2 + CO NO + CO2NO2 + H2S NO + H2O +S• Este o anhidrida mixta a acidului azotic si a acidului azotos:2NO2 + H2O HNO3 + HNO2

Stiati ca..?:• Azotul este un element indispensabil vietii animale si vegetale. Animalele si

plantele superioare nu pot asimila direc azotul din aer. Plantele extrag azotul din sol sub forma de saruri de amoniu si azotati.

• Azotul animalelor si plantelor se reintoarce in sol dupa moartea acestora.• Ingrasamintele pe baza de azot, alaturi de cele pe baza de fosfor constituie unii

dintre cei mai periculosi agenti poluanti ai apelor.• Azotul din sol curata aerul de poluare?In mod surprinzator, se pare ca fertilizatorii

pe baza de azot au si efecte pozitive asupra mediului inconjurator. • Dioxidul de azot diluat are gust dulceag. Concentrat, ataca violent organele

respiratorii si actioneaza asupra muschilor inimii, provocand moartea. Amestecat cu dioxidul de carbon este si mai toxic. Dioxidul de azot a fost propus ca dezinfectant si ca agent pentru decolorarea lanii.

• Aurorele pot avea orice culoare dar sunt de obicei verde-albicios. Aceasta culoare provine de la atomii de oxigen din atmosfera care sunt loviti de electroni solari. Câteodata o dunga rosie sau purpurie se vede in partea mai joasa a aurorei. Aceasta culoare provine de la Azotul molecular (doi atomi de azot legati impreuna). Azotul straluceste in rosu, purpuriu sau albastru.

• Azotul ar fi putut ajunge pe pamant purtat de meteoriti: O analiza a structurii chimice a meteoritului descoperit in Antarctica a demonstrat ca acesta ar fi bogat in amoniac gazos, care contine azot, element prezent in proteinele si ADN-ul care stau la baza vietii. Cercetatorii sunt de parere ca o ploaie de astfel de meteoriti s-ar fi putut napusti asupra Pamantului aducand cu sine ingredientele necesare aparitiei vietii.

• De indata ce deschidem ochii dimineata creierul nostru trimite cantitati mici de oxid azotic catre o alta parte a creierului, mai precis catre talamus, care la randul redirectioneaza aceasta substanta.

Bibliografie:

• http://www.ticataca.ro/2009/08/cum-poti-vedea-aurora-boreala/• http://www.stiintasitehnica.com/descoperire-azotul-din-sol-curata-aerul-de-poluare_550.ht

ml• http://www.sistemul-periodic.go.ro/stiati_ca.htm• http://www.stopco2.ro/2011/03/02/azotul-ar-fi-putut-ajunge-pe-pamant-purtat-de-meteoriti

/• http://cercetaremedicala.scienceline.ro/CREIERUL_SE_RESTARTEAZA_PRECUM_UN_COMPUT

ER_4888_651_1.html• http://ro.wikipedia.org/wiki/Azot• http://ro.wikipedia.org/wiki/Acid_azotic• http://ro.wikipedia.org/wiki/Hidrazin%C4%83• http://ro.wikipedia.org/wiki/Amoniac• “Chimia elementelor si a compusilor chimici anorganici ai nemetalelor”