Физические и химические свойства азота

• Бесцветный газ без запаха при нормальных условиях.
• Малорастворим в воде: 2,3 мл/100 г при 0 °C, снижается с повышением температуры.
• Плотность: 1,2506 кг/м³ при нормальных условиях.
• Жидкий азот:

 * Температура кипения: −195,8 °C.
 * Бесцветная, подвижная жидкость с плотностью 808 кг/м³.
 * При контакте с воздухом поглощает кислород.

• Твёрдый азот:

 * Температура замерзания: −209,86 °C.
 * Имеет три полиморфные модификации:
   * β-N₂: гексагональная решётка при 36,61—63,29 K.
   * α-N₂: кубическая решётка при температурах ниже 36,61 K.
   * γ-N₂: гексагональная фаза под давлением более 3500 атм и температуре ниже 83 K.

• Фазовая диаграмма показывает состояния азота (твёрдое, жидкое, газообразное) при различных температурах и давлениях.
• Критическая точка: температура и давление, при которых различие между жидкой и газообразной фазами исчезает.

• Молекула азота: двухатомная N₂ с тройной связью N≡N.

 * Длина связи: 0,1095 нм.
 * Электронная конфигурация: 1s2 2s2 2p3.

• Высокая прочность связи:

 * Энергия диссоциации: ΔH°₂₉₈ = 945 кДж/моль.
 * Инертность: при обычных условиях слабо реагирует.

• Термическая диссоциация:

 * При 3000 °C степень диссоциации всего 0,1 %.
 * При 5000 °C достигает нескольких процентов.

• С литием при комнатной температуре:

 * ${\displaystyle 6Li+N_{2}\rightarrow 2Li_{3}N}$

• При нагревании реагирует с:

 * Магнием:
   * ${\displaystyle 3Mg+N_{2}\rightarrow Mg_{3}N_{2}}$
 * Бором:
   * ${\displaystyle 2B+N_{2}\rightarrow 2BN}$

• С водородом (синтез аммиака):

 * ${\displaystyle N_{2}+3H_{2}\leftrightarrow 2NH_{3}}$
 * Реакция экзотермическая, проводится при повышенных температуре и давлении с катализатором.

• В электрическом разряде образует оксид азота(II):

 * ${\displaystyle N_{2}+O_{2}\leftrightarrow [{2000\ ^{\circ }{\text{C}}}]2NO-Q}$

• Процесс Габера (синтез аммиака):

 * Ключевой метод получения соединений азота.
 * Используется железный катализатор с примесями оксидов алюминия и калия.
 * Условия реакции:
   * Температура: 400—600 °C.
   * Давление: 10—1000 атм.

• Цианамидный метод:

 * Реакция карбида кальция с азотом:
   * ${\displaystyle CaC_{2}+N_{2}\rightarrow CaCN_{2}+C}$
 * Проводится при 1000 °C, экзотермическая реакция.

Азот — инертный газ с прочной тройной связью, что определяет его физические и химические свойства. Его способность образовывать различные соединения при определённых условиях делает азот важным элементом в промышленности, особенно в производстве аммиака и удобрений. Понимание свойств азота имеет ключевое значение для технологий, связанных с химическим синтезом и переработкой материалов.