Характеристика азота по плану для 9 класса: основные сведения

Азот - один из наиболее распространенных химических элементов на нашей планете. Он входит в состав воздуха, воды, почвы, живых организмов. Поэтому знание его свойств крайне важно для понимания многих природных и технологических процессов.

Положение азота в периодической системе

В периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева азот находится во втором периоде, в группе ВА. Его порядковый номер - 7, а относительная атомная масса - 14.

Атом азота имеет в своем составе 7 протонов, 7 нейтронов и 7 электронов. Электронная формула азота выглядит так:

1s² 2s² 2p³

То есть 2 электрона располагаются на первом энергетическом уровне и 5 - на втором. Азот может проявлять валентности от I до V. Наиболее характерные степени окисления: +3 (в соединениях с металлами) и -3 (в соединениях с неметаллами, например, NH₃).

По своим химическим свойствам азот сильно отличается от соседних элементов - углерода и кислорода. Если они весьма активны и легко образуют соединения, то азот относительно инертен при обычных условиях.

История открытия азота

Характеристика азота по плану 9 класса должна включать информацию о том, как и когда этот химический элемент был открыт. Впервые азот был получен в 1772 году шотландским врачом Дэниэлом Резерфордом. При проведении опытов по изучению процессов горения и дыхания, он обнаружил некий "удушающий газ", не поддерживающий ни горение, ни дыхание.

Газ, названный мной удушающим воздухом, не способен ни поддерживать горение, ни дыхание животных

Позднее, в 1787 году французский химик Антуан Лавуазье доказал, что этот газ является составной частью атмосферного воздуха. Он дал ему название "азот", что в переводе с греческого означает "непорождающий жизнь".

В начале XIX все ученые пришли к выводу о химической инертности азота и его низкой способности вступать в реакции с другими веществами.

Нахождение азота в природе

Азот - характеристика элемента показывает, что он является одним из самых распространенных элементов на Земле после кислорода и кремния. Подавляющая часть всего азота сосредоточена в атмосфере - целых 78% по объему.

В свободном виде азот находится в природе главным образом в составе воздуха в виде двухатомных молекул N₂. Также небольшое его количество растворено в Мировом океане и пресных водоемах. В связанном состоянии азот входит в белки живых организмов, а также присутствует в почве в форме нитратов и нитритов.

Характерна участие азота в круговороте веществ в биосфере. Растения поглощают его соединения из почвы и воздуха, животные поедают растения, после их отмирания азотсодержащие органические вещества разлагаются, высвобождая азот обратно в окружающую среду.

Физические и химические свойства азота

Характеристика азота плану 9 класса включает описание его физических и химических свойств. Азот - это бесцветный газ без запаха и вкуса. Он легче воздуха в 1,25 раза. Температуры плавления -210°С и кипения -196°С.

Химически азот довольно инертен при нормальных условиях, поэтому его называют благородным газом. Он взаимодействует лишь с некоторыми химически активными веществами и при высоких температурах.

Взаимодействие с металлами

При нагревании азот реагирует с активными металлами - литием, магнием, кальцием, образуя нитриды:

• 2Li + N₂ = 2Li3N
• 3Mg + N₂ = Mg3N2
• Ca + N₂ = Ca3N2

Взаимодействие с водородом

Химическая характеристика элемента показывает, что при нагревании смеси азота и водорода до 500°С образуется аммиак:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ + Q

Промышленные способы получения азота

Полная характеристика азота включает описание технологических процессов для его производства в промышленных масштабах. Один из распространенных способов - разделение сжиженного воздуха методом ректификации с получением чистого газообразного азота.

Также азот можно получать при взаимодействии аммиака с хлором:

2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl

Области применения азота

Характеристика азота включает описание сфер использования этого элемента. Благодаря своей химической инертности, азот широко применяется в качестве защитной среды. Им заполняют резервуары для хранения продуктов, которые не должны взаимодействовать с воздухом.

В промышленности азот используют в производстве аммиака по реакции:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃

Из аммиака далее получают азотную кислоту, удобрения и другие полезные соединения азота.

Применение в металлургии

Жидкий и газообразный азот нашли широкое применение в металлургии для закалки стали. Резкое охлаждение расплавленного металла в азоте позволяет получить изделия с улучшенными физико-механическими свойствами.

Применение в медицине

Жидкий азот используется в криотерапии - лечении холодом. Кратковременное воздействие экстремально низких температур оказывает тонизирующий и обезболивающий эффект.

Экологические аспекты

Несмотря на инертность, некоторые соединения азота оказывают негативное воздействие на окружающую среду. В первую очередь это относится к оксидам азота, образующимся при сжигании топлива. Они являются источником кислотных дождей.

Меры по охране окружающей среды

Для снижения негативного воздействия азотных соединений применяются различные природоохранные мероприятия. На промышленных предприятиях используют газоочистные и пылеулавливающие установки, позволяющие уменьшить выбросы оксидов азота в атмосферу.

Кроме того, "характеристика азота плану 9 класс" предусматривает рациональное применение азотных удобрений в сельском хозяйстве. Избыточное их использование приводит к накоплению нитратов в почве, грунтовых и поверхностных водах.

Утилизация отходов

Определенную опасность представляют твердые и жидкие отходы, содержащие соединения азота. Их обезвреживают методами термической переработки или захоронения на специализированных полигонах.

Безопасность при работе с азотом

Несмотря на химическую инертность, азот требует соблюдения мер предосторожности при работе с ним. Его соединения могут быть токсичными и пожаровзрывоопасными.

При контакте с жидким азотом возможны серьезные ожоги. Поэтому следует применять средства индивидуальной защиты - перчатки, халаты, защитные очки и маски.