Азот представляет собой газообразное химическое вещество, имеющее 2 стабильных изотопа, не обладающих цветом либо запахом. Этот газ в большом количестве содержится в атмосфере; кроме того, он нередко применяется людьми в различных областях промышленности.
Общая характеристика азота
В периодической таблице азот располагается под 7 номером. Обозначают его латинской буквой N от слова nitrogenium. Располагается во втором периоде, в группе V(A). Заряд равняется 7. Данный неметалл чаще всего встречается в свободном состоянии. Он на 78,2% составляет атмосферу Земли. Высоко его содержание также в атмосферах Плутона, Титана, Тритона. Добывают чаще всего из воздуха.
Из неорганических соединений в большом количестве встречается лишь натриевая селитра, пласты которой можно обнаружить около Тихого океана на территории Чили. Иногда за год добывают до 3000000 т данного вещества. Небольшое его количество находится в почве в виде солей азотной кислоты. Органические соединения часто содержат азот в составе. Он присутствует во многих белках и нуклеиновых кислотах, входящих в состав любого живого организма.
В виде простого вещества имеет такие характерные свойства, как газообразное состояние, отсутствие запаха, вкуса или цвета. Этот газ имеет меньшую массу, чем воздух: 1 л весит всего 1,25 г.
Азот редко оказывает негативное воздействие на состояние человека либо животных из-за своей инертности. В слишком большой концентрации он, однако, может навредить: стать причиной появления удушья, опьянения, в тяжелых случаях — кессонной болезни. Соединения этого вещества могут быть токсичны для живых организмов.
Свойства
Плотность вещества в газообразном состоянии составляет 1,25 кг/м³. У жидкой формы значение показателя равняется 808 кг/м³. На внешней оболочке располагается 5 электронов; степень окисления может изменяться в пределах от 5 до -3. Формула молекулы — N2; атомы связаны между собой тройной связью. Теплота плавления составляет 25,5 кДж/кг. Газовая постоянная азота — 297. Температура кипения составляет 195,8 градусов по шкале Цельсия.
[wpsm_box type=»info» float=»none» text_align=»left»]
При -209,86 градусах Цельсия вещество замерзает, переходит в твердое состояние. Внешне выглядит как крупные кристаллы белого цвета либо масса, похожая на снег. Существует 3 кристаллические модификации в твердом состоянии.
[/wpsm_box]
Диссоциация в нормальных условиях почти отсутствует. Даже при сильном нагревании она остается низкой: при 3000 градусах по Цельсию составляет лишь 1%.
Молярная масса и удельная теплоемкость
Молярная масса азота составляет 14 г/моль. Существует также стабильный изотоп, для которого значение показателя равняется 15. Имеются и искусственно созданные изотопы, для которых молярная масса может составлять от 13 до 25, но они нестабильны; самый длительный период полураспада для этих веществ составляет 10 минут. Молекулярная масса составляет примерно 28 г/моль; близкими показателями обладают метиловый спирт и сероводород.
Удельная теплоемкость газа составляет 1,042 кДж/(кг*К) при температуре 27 градусов Цельсия. В различных температурных условиях значения данного показателя могут различаться.
Область применения при сварке
Применение азота при сварке распространено не слишком широко: его характеристика хуже, чем у ряда других газообразных веществ. Используют его чаще из-за преимуществ в цене: добыть данный газ нетрудно, благодаря чему удается приобрести его по более низкой стоимости, чем многие другие. Азот, однако, активно вступает в реакции с большим количеством металлов, из-за чего швы могут получаться менее надежными и крепкими. Чтобы снизить негативное воздействие на шов, предотвратить его старение, нужно дополнительно использовать кислород, бор.
Чаще всего применяют азот при необходимости произвести сварку медных изделий. С этим металлом газ не образует никаких соединений, не вступает во взаимодействие. Хотя расход вещества будет больше примерно на 1/3 в сравнении с аргонодуговой сваркой, стоимость окажется ниже, поскольку цены на азот не такие высокие, как на аргон. Другие металлы профессионалы сваривают чаще с использованием инертных газов.
Азот востребован не только в сварке: применяют его и в ряде других сфер. В автомобильной промышленности газом нередко наполняют шины, чтобы продлить срок их эксплуатации. Поскольку азот вытесняет кислород, его применяют для продува трубопроводов. Возможно с его помощью тушить пожары (особенно часто так делают в шахтах и на крайнем Севере, где использование других средств затруднено). Кроме того, он применяется для производства ряда продуктов питания (например, консервации), медикаментов. В сельском хозяйстве содержащие азот вещества используют как удобрение.
Преимущества
Жидкий азот безопаснее, чем фреон. Последний, являющийся смесью метана и этана с замещенными атомами водорода атомами хлора и фтора, выделяет ядовитые вещества при сильном повышении температуры, из-за чего может становиться токсичным для работающих с ним людей. Плюсами являются также взрывная и пожарная безопасность.
Газ распространен в природе, что делает простой его добычу. Не приходится прилагать большое количество усилий, использовать слишком дорогую технику. По этой причине стоимость азота не слишком велика. Дешевле обойдутся и работы с его применением.
Хранить данный газ, транспортировать его нетрудно. При перевозке либо переноске требуется лишь избегать падения баллонов, исключать удары содержащих азот емкостей друг о друга и не допускать резких колебаний температурного режима (это может привести к изменению давления в баллоне).
В промышленности можно использовать не только газообразный, но и жидкий вариант. Транспортируют его в черных баллонах, выдерживающих не менее 150 атмосфер: под таким давлением вещество хранится. Его чаще всего используют как хладагент; возможно применять в криотерапии, в пищевой промышленности для создания добавки Е941, в производстве кокса.
