الآزوت

ازوت

Nitrogen - Azote

   الآزوت

    الآزوت nitrogen عنصر كيمياوي غازي عديم اللون والطعم والرائحة يوجد في المجموعة الخامسة A من الجدول الدوري (جدول مندلييف)، عدده الذري 7 ووزنه الذري .14

    اكتشفه العالم رذرفورد Rutherford عام 1772 ودعاه الهواء المضر ثم دعاه لافوازيه Lavoisier آزوت azote من اللاتينية (a وتعني لا وzote وتعني حياة) أي غير صالح للحياة وأعطاه الرمز Az ثم تبين للعلماء أن الآزوت مادة لا يستغني عنها الأحياء وأنه عنصر لازم لبناء المواد الهيولية التي هي قوام الحياة فعدلوا عن كلمة آزوت واستبدلوا بها كلمة نتروجين ورمزوا للعنصر بـ(N) .

   وجوده في الطبيعة ووظائفه وخواصه

    يوجد القسم الأعظم من الآزوت حراً في الطبيعة، وهو من أجلّ عناصر الهواء إذ يؤلف أربعة أخماسه تقريباً أو 78.8% منه حجماً أي مايعادل أربعة أمثال الأكسجين الهوائي. ولا يعادل القسم الموجود منه متحداً في الطبيعة بغيره أكثر من واحد بالمليون من الآزوت الحر. ويوجد متحداً بالأكسجين والهدروجين والكربون والكبريت في المواد الهيولية ويؤلف 16% منها. وهو أحد العناصر الجوهرية في الخلايا الحية ويدخل في تركيب الأمينات والأميدات وأشباه القلويات والنتريلات وغيرها، ومن مركباته غير العضوية النشادر ونترات البوتاسيوم والصوديوم والكلسيوم والمغنزيوم، وأهمها نترات الصوديوم الموجودة في تشيلي في أمريكة. وما تزال عبارة ملح البارود تستعمل للدلالة على نترات البوتاسيوم منذ القرن الثالث عشر والتي تسمى اليوم «ملح الصخر»، وهو الملح الذي يُرى على الجدران القديمة والصخور الرطبة ويحتوي في المقام الأول على النترات.

    إن العدد الذري للآزوت 7 وبنيته الإلكترونية الأساسية هي 1S², 2S² 2P³ وتساوي الطاقة الضرورية لنزع الإلكترون أي طاقة التأين أو التشرد 14.1 إ- ف (إلكترون - فلط) للإلكترون الأول وهي طاقة مرتفعة، و29.7 إ-ف للثاني و47.7 إ-ف للثالث و77.5 إ-ف للرابع و100 إ-ف للخامس و507 إ-ف للسادس و665 إ-ف للأخير. وتزداد قيمة هذه الطاقة عند الانتقال من إلكترونات الطبقة الخارجية إلى إلكترونات الطبقة الداخلية ازدياداً كبيراً جداً. ينتج من هذه القيم أن لروابط الآزوت مع الذرات الأخرى صفة تكافئية خاصة. ويساوي نصف قطر ذرة الآزوت 0.74 Aْ أنغستروم (Aْ=10^-10م)

    الآزوت غاز عديم اللون في الشروط النظامية، يغلي بدرجة -196ْ س (سلزيوس) ويتجمد في الدرجة -210ْس. جزيئاته ثنائية الذرة وحرارة تفككها إلى ذراتٍ مرتفعةٌ إذ تساوي (225) حرة في المول وترتبط ذرتا الجزيء برابطة ثلاثية N ≡ N.

    الآزوت عنصر خامل إلا أنه يعطي بعض تفاعلات مهمة بالحرارة ولاسيما مع الهدروجين والأكسجين والسيليسيوم ومعادن شتى. ويُراوح رقم أكسدته بين (-3) و(+5) فهو يتحول مع الأكسجين في القوس الكهربائية تحولاً ضئيلاً إلى ثاني أكسيد الآزوت N₂+O₂"2NO ويعد تفاعله مع الهدروجين N₂⁺³H₂"2NH₃ أساس اصطناع النشادر. وينفرد الليثيوم من بين المعادن باتحاده بالآزوت في درجة حرارة معتدلة معطياً نتريد nitride الليتيوم Li₃N، ويتحد بالمغنزيوم والمعادن القلوية الترابية والبور والسيليسيوم والألمنيوم في درجة الحرارة الحمراء. وما إن يجتاز الآزوت القوس الكهربائية حتى يغدو فعالاً نتيجة لتكون نسبة مئوية مهمة من الذرات الحرة، ففي هذه الشروط يتفاعل في درجة الحرارة العادية مع الزئبق كما يتحد بالكبريت والفسفور مباشرة.

   مشتقات الآزوت الرئيسة

    لبعض مركبات الآزوت أهمية صناعية كبرى كالنشادر وأملاح الأمونيوم وحمض الآزوت والنترات والأمينات ومركبات النترو وغيرها. وبعضها ضروري للحياة. ومن المواد الآزوتية المهمة مايلي:

   المركبات الهدروجينية: النشادر، وهو أكثرها أهمية، والهدْرازين H₂N-NH₂ وحمض آزوت الماء NH₃، وتصنف معها منتجات تفاعل حمض آزوت الماء مع النشادر (أزيد الأمونيوم NH₄N₃) ومع الهدْرازين (أزيد الهدْرازين N₂H₅N₃).

    إن الهدْرازين مركب ذو تكون ماص للحرارة وهو يتفكك بنسبة لا يستهان بها بدءاً من الدرجة 50ْس، وجذره NH₂ ذو خواص أساسية وأملاحه (أملاح الهدْرازينيوم) أكثر ثباتاً منه. وهناك هدْرازينات متبادلة كثاني ميتيل الهدْرازين (CH₃)2N-NH₂ المستعمل وقوداً دافعاً في الصواريخ نظراً لسهولة أكسدته وشدة هذه الأكسدة.

    ويحضر الهدرازين بفعل تحت كلوريت الصوديوم بالنشادر ويحفظ على شكل كبريتات، أما الهدروكسيلامين (NH2.OH) فهو مركب قليل الثبات ينصهر في درجة 38ْس وهو جسم مُرجع ويعطي أملاح هدروكسيل الأمونيوم (NH₃OHCl). وحمض آزوت الماء (HN₃) hydrazoic acid مركب مرجع وهو قليل الثبات وكذلك أملاحه.

    النشادر: غاز صيغته (NH₃) يحضَّر باتحاد الآزوت مع الهدروجين بالحرارة والضغط، وهو سهل التمييع وينقل مائعه بسهولة في خزانات من الفولاذ، ذلك أن توتر سائله يساوي (8) ضغط جوي في الدرجة (20)ْ س. يتفكك النشادر بالحرارة إلى آزوت وهدروجين، وهو ذو خواص مرجعة، ويحترق في الأكسجين ويتأكسد بوجود البلاتين في الدرجة (850)ْ س مكوِّناً ثنائي أكسيد الآزوت الذي يعطي حمض الآزوت الصناعي وذلك وفق التفاعلات الآتية:

    ويتحد النشادر مع المعادن ليكوّن النتريدات:

    إن هدروجين النشادر قابل للتبادل، إذ يتفاعل النشادر مع بعض المعادن كالمعادن القلوية كالصوديوم أو الكلسيوم معطياً تفاعلَ تبادلٍ جزئياً مؤدياً إلى أميد معدني كأميد الصوديوم أو أميد الكلسيوم:

وبتسخين أميد الكلسيوم ينتج إيميد الكلسيوم:

    ويمكن أن يحل الهالوجين محل الهدروجين تدريجياً معطياً مركبات مثل NH₂X.

   المركبات الأكسجينية: يكوِّن الآزوت مع الأكسجين خمسة أكاسيد مختلفة هي: أكسيد الآزوتيN₂O وأكسيد الآزوت NO وثنائي أكسيد الآزوت NO₂ وثلاثي أكسيد الآزوت N₂O₃ وخماسي أكسيد الآزوت N₂O₅ وفيما يلي خواص أهمها:

    أكسيد الآزوت NO

    هو أكثر أكاسيد الآزوت فائدة في الصناعة مع أنه لا يعزل أبداً بالحالة الصرفة بسبب تأكسده. ويحصل عليه بأكسدة النشادر بالهواء:

    ويتحد تلقائياً مع الأكسجين بالدرجة العادية من الحرارة فيعطي ثنائي أكسيد الآزوت:

    يحوي الجزيء NO عدداً فردياً من الإلكترونات Ń=Ö:  فهو جذر حقيقي مثل جذر النتروزيل، وهو يحقِّق تفاعلات ضم عدة، ويعطي مع الهالوجينات هالوجين النتروزيل مثل كلور النتروزيل NOCl وهناك معادن نتروزيلية مثل Fe(NO)₄ وهناك مركبات مزيج نتروزيلية ـ كربونيلية أو مركبات هالوجين المعادن النتروزيلية Fe(NO)2X حيث X هالوجين I-Br-Cl.

    ثنائي أكسيد الآزوت NO2

سائل في الدرجة (صفر) س، وهو مكوَّن من الجزيئات N₂O₄ ويثار تفكك جزيئاته هذه في درجة غليانه النظامية (21.1)س ويصبح التفكك كلياً في الدرجة (150) س وفق التفاعل:

    ثلاثي أكسيد الآزوت N₂O₃

    ويسمى أيضاً بلا ماء الآزوتي، سائل يغلي في الدرجة 3ْس، وهو قليل الثبات، ويعطي مع الماء محلولاً حمضياً هو حمض الآزوتي HNO₂ ، وتدعى أملاحه النتريتات nitrites ويُرجع حمض الآزوتي فوق منغنات البوتاسيوم KMnO₄ ويؤكسد أملاح الحديدي وأملاح القصديري، ويتكاثف مع كلوريدرات الأمين C₆H₅NH₂.HCl معطياً مركب ديأزو C₆H₅.N=N.Cl.

    تنحل النتريتات القلوية في الماء وهي أكثر ثباتاً من النترات الموافقة ويمكن أن تُشتق منها بالتفكك الحراري.

    تتحلل بالماء نتريدات المعادن الشديدة الكهربائية الموجبة كالمعادن القلوية مطلقة النشادر أو NHX₂ أو NX₃؛ فالمركب NH2Cl هو كلور الأمين، والمركب NHCl₂ هو ثنائي كلور الأمين، أما NCl₃ فهو كلور الآزوت.

    ويحصل على الأمينات

    باستبدال ذرات هدروجين النشادر بجذور فحمية هدروجينية R. كما يمكن أيضاً أن يستبدل الهدروجين بجذور شتى كما في الأسِت أميد CH₃CONH₂ والسُّلفاميد O₂S(NH₂)₂ والسُّلفيميد O₂S=NH.

    وهناك زمرة أخرى من الخاصيات توافق تفاعلات ضم، وخاصة ضم الشاردة H⁺ حيث تحصل شاردة الأمونيوم NH⁺ ₄ وأملاح الأمونيوم التي لبعضها أهمية كبيرة لاستعمالها سماداً. كما تحصل تفاعلات ضم مع كثير من أملاح المعادن الانتقالية مثل CO(NH₃)₆Cl₂ أو Cu(NH₃)₄Cl₂، والتي تدعى أملاح المعادن النشادرية، وهناك أيضاً تفاعلات ضم للنشادر مع أملاح أخرى مثل LiCl,nNH₃ حيث n =1 أو 2 أو 3.

    حمض الآزوت HNO₃: هو من أكثر المركبات الآزوتية الأكسجينية أهمية، عُرِفَ قديماً واستعمل باسم «الماء القوي» كما اشتهر بـ «ماء الفضة» لأنه كان يستعمل لفصل الفضة عن الذهب.

    اكتشفه أول مرة العالم العربي جابر بن حيان الكوفي في القرن الثامن للميلاد. كان يستحصله بتقطير ملح البارود بعد مزجه بالشب والزنجار (كربونات النحاس الأساسية) تقطيراً جافاً. وفي عام 1784 أبان العالم الانكليزي كافندش Cavendish تركيبه ونوع العناصر التي يتألف منها، ثم جاء العالم الفرنسي غاي لوساك Gay- Lussac وحدد نسبة ذلك التركيب.

    يحصل على حمض الآزوت اليوم صناعياً بأكسدة النشادر؛ وتسوَّق محاليله المائية بتراكيز مختلفة. يتفكك حمض الآزوت عند درجة حرارة غليانه في الضغط الجوي 84ْس، وبما أن حمض الآزوت المركّز الساخن مركب غير ثابت فهو يسلك سلوك مؤكسد عنيف فهو مثلاً يؤكسد الكبريت والفسفور وشوارد الحديدي ⁺⁺Fe. ويعطي مع الأسس أملاحاً تدعى «النترات» أو «الآزوتات». ويتفاعل مع المعادن باستثناء الذهب والبلاتين معطياً أملاح النترات الموافقة إضافةً إلى منتجات إرجاعه NO مع النحاس والزئبق، وملح الأمونيوم مع التوتياء والحديد. وبإمكان حمض الآزوت الشديد التركيز تمنيع passivation بعض المعادن؛ فالحديد المعالج بحمض الآزوت الوسطي التمديد لا يتأثر عملياً بحمض الآزوت الشديد التركيز بل يغدو مُمَنَّعاً passive، أي أن قطعة الحديد التي غدت ممنعة لم تعد تتأثر حتى بحمض الآزوت الممدد.

    ويعطي حمض الآزوت إيتيرات ملحية مع الأغوال، ويعطي منتجات تبادل مع المواد العطرية العضوية، كالحصول على النتروبنزن بتأثير حمض الآزوت في البنزن:

    يفيد حمض الآزوت في تحضير الأسمدة الآزوتية، كما تستعمل المشتقات العطرية المنترجة بحمض الآزوت (مركبات النترو) وإيتيراته الملحية مع متعددات أغوال شتى كالنتروغليسرين والنتروسلولوز.

          شهير هاشم

ـ موفق شخاشيرو وهيام بيرقدار ويحيى القدسي، الكيمياء العامة واللاعضوية (منشورات جامعة دمشق 1987ـ 1988).

ـ أحمد الحاج سعيد، الكيمياء اللاعضوية (منشورات جامعة دمشق 1968ـ 1969).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الثاني

رقم الصفحة ضمن المجلد : 26

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية