Свойства азота - Азот, его соединение и свойства. Азот в природе

Всем известно: азот инертен. Часто мы сетуем за это на элемент № 7, что естественно: слишком дорогой ценой приходится расплачиваться за его относительную инертность, слиш-ком много энергии, сил и средств приходится тратить на его превра-щение в жизненно необходимые со-единения.

Но, с другой стороны, не будь азот так инертен, в атмосфере произошли бы реакции азота с кислородом, и жизнь на нашей планете в тех формах, в которых она существует, стала бы невозможной. Растения, животные, мы с вами буквально захлебывались бы в пото-ках неприемлемых жизнью окислов и кислот. И "при всем при том" именно в окислы и азотную кислоту мы стремим-ся превратить, возможно, большую часть атмосферного азо-та. Это один из парадоксов элемента № 7.

Азот -- элемент необыкновенный. Порою кажется, что чем больше мы о нем узнаем, тем непонятнее он становит-ся. Противоречивость свойств элемента № 7 отразилась даже в его названии, ибо ввела в заблуждение даже такого блистательного химика, как Антуан Лоран Лавуазье. Это Лавуазье предложил назвать азот азотом после того, как не первым и не последним получил и исследовал не под-держивающую дыхания и горения часть воздуха. Согласно Лавуазье, "азот" означает "безжизненный", и слово это произведено от греческого "а" -- отрицание и "зоэ" -- жизнь Азот и жизнь -- понятия неотделимые. По крайней мере, всякий раз, когда биологи, химики, астрофизики пы-таются постичь "начало начал" жизни, то непременно сталкиваются с азотом.

Атомы земных химических элементов рождены в недрах звезд. Именно оттуда, от ночных светил и дневного свети-ла, начинаются истоки нашей земной жизни. Это обстоя-тельство и имел в виду английский астрофизик У. Фаулер, говоря, что "все мы... являемся частичкой звездного праха"...

Звездный "прах" азота возникает в сложнейшей цепи термоядерных процессов, начальная стадия которых -- превращение водорода в гелий. Это многостадийная реак-ция, идущая, как предполагают, двумя путями. Один из них, получивший название углеродно-азотного цикла, имеет самое непосредственное отношение к элементу № 7.1. Этот цикл начинается, когда в звездном веществе, помимо ядер водорода -- протонов, уже есть и углерод. Ядро углерода-12, присоединив еще один протон, превращается в ядро нестабильного азота-13. Катализаторы жизнен-ных процессов -- ферменты, и все они, равно как и боль-шинство гормонов и витаминов, содержат азот.

Жизнь многим обязана азоту, но и азот, по крайней мере, атмосферный, своим происхождением обязан не столько Солнцу, сколько жизненным процессам. Поразительно не-соответствие между содержанием элемента № 7 в литосфе-ре (0,01%) и в атмосфере (75,6% по массе или 78,09% по объему). В общем-то, мы обитаем в азотной атмосфере, умеренно обогащенной кислородом.

Между тем ни на других планетах солнечной системы, ни в составе комет или каких-либо других холодных косми-ческих объектов свободный азот не обнаружен. Есть его соединения и радикалы -- CN', NH', NH'2, NH3, а вот азо-та нет. Правда, в атмосфере Венеры зафиксировано око-ло 2% азота, но эта цифра еще требует подтверждения. Полагают, что и в первичной атмосфере Земли элемента № 7 не было. Откуда же тогда он в воздухе?

По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вна-чале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах; Н2, Н20, С0Г, СН4, NH3. Свободный азот если и выходил на-ружу как продукт вулканической деятельности, то превра-щался в аммиак. Условия для этого были самые подходя-щие: избыток водорода, повышенные температуры -- по-верхность Земли еще не остыла. Так что же, значит, сначала азот присутствовал в атмосфере в виде аммиака? Видимо, так. Запомним это обстоятельство. [4;96]

Но вот возникла жизнь... Владимир Иванович Вернад-ский утверждал, что "земная газовая оболочка, наш воз-дух, есть создание жизни". Именно жизнь запустила уди-вительнейший механизм фотосинтеза. Один из конечных продуктов этого процесса -- свободный кислород стал активно соединяться с аммиаком, высвобождая молекуляр-ный азот:

Фотосинтез С02 + 2Н20 -- > НСОН + Н20 + 02;

Кислород и азот, как известно, в обычных условиях между собой не реагируют, что и позволило земному воздуху сохранить "статус кво" состава. Заметим, что значительная часть аммиака могла раствориться в воде при образовании гидросферы.

В наше время основной источник поступления N2 в атмосферу -- вулканические газы.

Разрушив неисчерпаемые запасы связанного активного азота, живая природа поставила себя перед проблемой: как связать азот. В свободном, молекулярном состоянии он, как мы знаем, оказался весьма инертным. Виной тому -- тройная химическая связь его молекулы: N=N.

Решая проблему связывания азота, природе пришлось наладить непрерывное производство соединений азота методом гроз.

Статистика утверждает, что в атмосфере нашей планеты ежегодно вспыхивают три с лишним миллиарда молний. Мощность отдельных разрядов достигает 200 млн. кило-ватт, а воздух при этом разогревается (локально, разумеет-ся) до 20 тыс. градусов. При такой чудовищной темпера-туре молекулы кислорода и азота распадаются на атомы, которые, легко реагируя друг с другом, образуют непроч-ную окись азота. [4;99]

Благодаря быстрому охлаждению разряд молнии длится десятитысячную долю секунды) окись азота не распадает-ся и беспрепятственно окисляется кислородом воздуха до более стабильной двуокиси.

В присутствии атмосферной влаги и капель дождя дву-окись азота превращается в азотную кислоту:

Так, попав под свежий грозовой дождик, мы получаем возможность искупаться в слабом растворе азотной кислоты Проникая в почву, атмосферная азотная кислота образует с ее веществами разнообразные естественные удобрения

Азот фиксируется в атмосфере и фотохимическим путец' поглотив квант света, молекула N2 переходит в возбужден-ное, активированное состояние и становится способной соединяться с кислородом

Похожие статьи




Свойства азота - Азот, его соединение и свойства. Азот в природе

Предыдущая | Следующая