78% N2 w atmosferze

A

ingerencja człowieka- zanieczyszczenia  przemysłowe i komunalne

wiązanie azotu przez rośliny motylkowe

bakterie

denitryfikacyjne

tlenki azotu

szczątki roślinne i zwierzęce, białko

azotany (III) i (V), nawozy sztuczne

denitryfikacja

NH3,  NH4+

                                                               nitryfikacja    bakterie utleniające                                transport do wód

Obieg azotu w przyrodzie

Azot

-          Jeden z dziesięciu pierwiastków najbardziej rozpowszechnionych we Wszechświecie;

-         W przyrodzie znajduje się 99,63% izotopu azotu 14N i śladowe ilości izotopu 15N.               

-         Około 90% azotu obecnego na kuli ziemskiej znajduje się w atmosferze (78% objętościowych powietrza), a cała reszta przypada na występujące w przyrodzie azotany i związki organiczne;

-         Jest gazem bezbarwnym, słabo rozpuszcza się w wodzie (dlatego powietrze rozpuszczone w wodzie jest bogatsze w tlen);

-         Występuje w postaci azotanów, zwanych  saletrami, głównie w Chile (saletra sodowa), Indiach (saletra potasowa) i w Norwegii (saletra wapniowa);

-         Czysty otrzymuje się przez destylację frakcjonowaną skroplonego powietrza, jego temperatura wrzenia (-196 °C) jest niższa od temperatury wrzenia tlenu (-183°C); w laboratorium - przez ogrzewanie chlorku amonu  NH4Cl (salmiaku)  z azotanem(III) sodu:

NH4Cl  +  NaNO3      NaCl   +  N2­   +  2 H2O

- Azot atmosferyczny jest w znacznym stopniu bierny chemicznie; w łuku elektrycznym, a w przyrodzie - w czasie wyładowań atmosferycznych, reaguje z tlenem dając tlenki azotu;

-         Niektóre rośliny (motylkowe) asymilują nieznaczne ilości azotu z powietrza;

-         Azot występuje w organizmach żywych, głównie jako składnik białek, enzymów i kwasów nukleinowych.

Zastosowanie:

    Do produkcji:

-        amoniaku:                N2 + 3 H2 « 2 NH3

-         związków amonowych i azotanów;

    Skroplony - jako medium chłodzące;

Amoniak NH3 – najważniejsze połączenie azotu, stosowany do wielu syntez chemicznych (do otrzymywania kwasu azotowego (V) i jego soli stosowanych jako nawozy sztuczne), bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, wodny roztwór (ok. 25%) – woda amoniakalna.

Tlenek azotu (I) – N2O - bezbarwny gaz o właściwościach narkotycznych, nazywany „gazem rozweselającym,” gdyż wdychany powoduje skrzywienie ust podobne do uśmiechu;

    Stosowany jako łagodny środek znieczulający.

Tlenek azotu (II) – NO – (toksyczny przy wdychaniu) tworzy się w powietrzu podczas wyładowań atmosferycznych oraz podczas spalania paliw kopalnych (jest składnikiem zanieczyszczeń powietrza – przyczynia się do powstawania tzw. kwaśnych opadów). Powstaje także w organizmie człowieka z aminokwasu argininy i ma działanie rozkurczowe i przeciwzakrzepowe, oraz  hamuje rozwój komórek nowotworowych, grzybów i bakterii. Rozszerza naczynia krwionośne, co jest wykorzystywane m.in. we wspomaganiu leczenia chorób serca (powstaje z nitrogliceryny).

NO nie rozpuszcza się w wodzie, jest bardzo aktywny chemicznie, co jest spowodowane obecnością w cząsteczce jednego elektronu niesparowanego :

×N=O|

Łatwo utlenia się do NO2 (brunatny gaz o duszącym zapachu), który jest tlenkiem o charakterze kwasowym, tworzy dimery N2O4; rozpuszczany w wodzie tworzy mieszaninę kwasów: kwasu azotowego (III) HNO2  i kwasu azotowego(V) HNO3.

2  NO2   +  H2O   ®  HNO2   +    HNO3

Tlenek azotu(III) N2O3 – bezwodnik słabego i nietrwałego kwasu azotowego (III) HNO2

N2O3    +   H2O    ®     2 HNO2

W roztworach bardziej stężonych HNO2 ulega rozkładowi – dysmutacji: 

3 HNO2   ®   HNO3  +  2 NO  +  H2O

Sole HNO2 są stosowane w produkcji barwników i oksydowania wyrobów ze stali.

Azotany (III) są przyczyną powstawania nitrozoamin – bardzo rakotwórczych związków tworzących się m.in. w jarzynach zasilanych zbyt dużą dawką nawozów azotowych i w żywności.

Tlenek azotu(V) N2O5 - krystaliczna substancja stała, bezwodnik najważniejszego kwasu azotowego – kwasu azotowego (V) HNO3.

N2O5   +  H2O     ®    2 HNO3

    Stężony kwas azotowy (V) HNO3  (maksymalne stężenie ok. 68%) jest cieczą bezbarwną, cięższą od wody (o gęstości ok. 1,5 g/cm3), o ostrej woni i silnie żrącą.

   Jest tak silnym utleniaczem, że wiele substancji ulega w nim zapaleniu, jak w czystym tlenie. Utleniają się również węgiel i siarka, przy czym powstaje brunatny NO2.

   Niszczy tkaniny, barwniki, papier, na skórze pozostawia brunatne plamy i trudno gojące się rany po oparzeniu.

        Pod wpływem światła ulega rozkładowi do tlenku azotu(IV), tlenu i wody:

4  HNO3  ®   4 NO2­  +  O2­  + 2 H2O

Rozpuszcza wszystkie metale z wyjątkiem złota, osmu, irydu i platyny. Te metale rozpuszczają się w wodzie królewskiej – mieszaninie 1 objętości stężonego HNO3 i 3 objętości stężonego HCl.

Jeden z najważniejszych surowców przemysłu chemicznego: w produkcji nawozów azotowych, nitrogliceryny, barwników, materiałów wybuchowych, lakierów.

Tworzy pasywujące warstewki na powierzchni żelaza i aluminium.

Stosowany jest w przemyśle farmaceutycznym  oraz do oczyszczania powierzchni metali.

Węgiel

-         należy do 14. grupy układu okresowego, ma 4 elektrony walencyjne; typowy niemetal

-  17-ty pierwiastek pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej, czwarty - w atmosferze ( po azocie,  

    tlenie i argonie), szósty we Wszechświecie, ale drugi (po tlenie) w organizmie człowieka.

-         minerały węgla:  kalcyt CaCO3 (wapień, kreda), dolomit MgCO3×CaCO3, magnezyt MgCO3, syderyt FeCO3;  

    a także węgle kopalne, ropa naftowa i gaz ziemny.

-   w atmosferze: CO – tlenek węgla(II), CO2 - tlenek węgla(IV)- ditlenek węgla oraz metan CH4.

-         ma 7 izotopów  o liczbach masowych od 9 do 15. W przyrodzie spotyka się głównie izotop 12C ( 98,9%).  Izotopy 12C  i 13C są trwałe, zaś pozostałe - są promieniotwórcze o bardzo krótkich okresach połowicznego rozpadu. Wyjątek stanowi promieniotwórczy izotop14C, którego okres połowicznego rozpadu wynosi 5730 lat      (wykorzystywany do oznaczania wieku próbek geologicznych i skamieniałości dawnych organizmów żywych  metodą zwaną datowaniem radiowęglowym).

-         odmiany alotropowe: diament, grafit, fullereny.

       diamenty występują w Brazylii, Republice Południowej Afryki, Indiach i w Rosji  

    (w Jakucji); ciężar diamentów określa się w karatach( 1 karat = 0,2000g);

    diament ogrzewany bez dostępu powietrza przechodzi w grafit, odwrotna przemiana

    zachodzi w temperaturze 2270K pod ciśnieniem 1010 Pa.             

                                     diament Regent (140 karatów)              diamenty szlifowane- brylanty

                                                                                          diamenty syntetyczne

...