Nitrogen Nitrogen was discovered by Rutherford and by Priesuey, working independently, in 1772. When free from moisture and carbon dioxide, air contains approximately 78 per cent of nitrogen by volume. Most of the nitrogen used commercially is produced by the fractional distillation of liquid air. This commercial nitrogen is usually supplied with a guaranteed purity of 99.7 per cent. The small amount of oxygen remaining may be removed by passing the gas through a tube containing copper turnings at bright red heat or by washing in chromous chloride solution. Preparation from compounds There are various ways of preparing nitrogen gas in the laboratory. In small quantities, extremely pure nitrogen may be evolved by thermal decomposition of sodium or barium azide in a vacuum. Usually it is prepared by the removal of hydrogen from ammonia or its compounds in one or other of the following ways: 1. Ammonia or a mixture of ammonia and nitric oxide is passed over cupric oxide at high temperature. 2. Ammonia is passed into a solution of bromine and caustic soda in water. The resultant oxidation of the ammonia releases nitrogen. 3. The decomposition by heat of a solution of ammonium nitrite, or of a mixture of sodium nitrite and ammonium chloride, yields nitrogen. 4. Ammonium dichromate decomposes violently on heating, giving off nitrogen and leaving a residue of chromic oxide. Pure nitrogen gas is colourless, odourless and tasteless. It has slight solubility in water, has no action on litmus and does not turn lime water milky. It does not support combustion or respiration, although it is non-poisonous. If nitrogen gas at a pressure of approximately 0.1 mm. is subjected to an electric discharge a yellowish-orange glow is emitted. The gas continues to give off a glow for several minutes after the discharge is switched off. It was suggested by Strutt that this "active nitrogen", as it is called, consisted of the gas in its atomic state, and it has since been demonstrated experimentally that active nitrogen consists mainly of normal molecular nitrogen with an admixture of ground-state atoms. The afterglow is a product of the emission-band spectra of excited nitrogen molecules formed as the result of recombination of single atoms of nitrogen. Nitrogen compounds: Ammonia Ammonia is a colourless gas, lighter than air, with a pungent smell. It is easily converted into its liquid state, either by refrigeration or by compression. The solubility of ammonia in water is greater than that of any other gas, 1148 volumes of ammonia being dissolved by I volume of water at 0°, and 739 volumes at 20°. The solution is made by passing ammonia gas into cooled distilled water. All the gas is liberated on boiling. The Haber process is now most usually used for the production of ammonia. In this process, the constituent elements, hydrogen and nitrogen, in the ratio of 3 volumes to I, are brought together at high temperature and pressure in the presence of a catalyst, generally pure iron mixed with molybdenum or potassium and aluminium oxides. Commercial ammonia prepared by the Haber process contains a small amount of water. This cannot be removed by the usual drying agents, such as sulphuric acid, calcium chloride and phosphorus pentoxide, which all react with ammonia. Drying may be effected, however, by condensing the ammonia in a vessel containing metallic sodium. The sodium dissolves, forming a blue liquid, and reacts with any water present. The blue liquid may then be distilled to yield ammonia of a high degree of purity. | Азот Азот был открыт в 1772 году независимо работавшими учеными резерфордом и Пристли. Воздух, освобожденный от воды и двуокиси углерода, содержит приблизительно 78 объемных % азота. Большая часть промышленно используемого азота производится путем фрактальной перегонки сжиженного воздуха. Этот промышленный азот обычно поставляется с гарантированной чистотой 99,7%. Небольшое количество остающегося кислорода может быть удалено пропусканием газа через трубку с раскаленной докрасна медной стружкой или промыванием в растворе хлорида хрома. Получение азота из азотсодержащих соединений Существует множество способов получения газообразного азота в лабораторных условиях. В небольших количествах особо чистый азот выделяется при термическом разложении азотистого бария или натрия в вакууме. Обычно его приготовляют удалением водорода из аммиака или аммиакосодержащих соединений одним из следующих способов: 1. Аммиак или смесь аммиака с окисью азота пропускают через окись меди при высокой температуре. 2. Аммиак пропускают через раствор брома или каустической соды в воде. Происходит процесс окисления аммиака, в результате которого высвобождается азот. 3. Разложение раствора нитрита аммония или смеси нитрита натрия с хлоридом аммиака при нагревании дает азот. 4. При нагревании дихромат аммония начинает интенсивно разлагаться, выделяя азот; в осадок выпадает оксид хрома. Чистый газ азот не имеет цвета, запаха и вкуса. Он слабо растворим в воде, не реагирует с лакмусовой бумагой и не замутняет раствор негашеной извести. Не поддерживает горения или дыхания, хотя и не ядовит. Если через газ азот под давлением приблизительно 0,1 мм рт.ст. пропустить электрический разряд, то происходит желтовато-оранжевая вспышка. Вспышка продолжает светиться в течении нескольких минут досле пропускания разряда. По предположению Стратта этот "активный азот", как его назвали, состоит из газа в атомарном состоянии, и с тех пор экспериментально доказано, что активный азот состоит главным образом з нормального молекулярного азота с примесью атомов в основном состоянии. Вспышка — это продукт излучаемого спектра возбужденных молекул азота, образующихся в результате рекомбинации одиночных атомов азота. Азотсодержащие соединения: Аммиак Аммиак это бесцветный газ, легче воздуха с едким запахом. Он легко обращается в жидкое состояние путем замораживания или под давлением. Растворимость аммиака в воде больше, чем любого другого газа: 1148 частей аммиака на 1 часть воды при температуре 0 градусов Цельсия, и 739 частей при 20 градусах. Раствор получается пропусканием газообразного аммиака через охлажденную дистиллированную воду. Весь газ высвобождается при кипячении. Для производства аммиака сейчас наиболее часто используется процесс Хейбера. При этом процессе составляющие элементы, водород и азот в соотношении 3:1, смешиваются вместе при высокой температуре и давлении в присутствии катализатора — обычно это смесь чистого железа с молибденом или калия с оксидом алюминия. Промышленный аммиак получают процессом Хейбера при малом количестве воды. Она не удаляется обычными абсорбентами, такими как серная кислота, хлорид кальция и оксид фосфора (V), поскольку все они вступают в реакцию с аммиаком. Однако, вода может быть эффективно выпарена при конденсации аммиака в сосуде, содержащем металлизированный натрий. Натрий растворяется, образуя голубую жидкость, и вступает в реакцию с любой наличествующей водой. Для получения аммиака с высокой степенью очистки голубую жидкость дистиллируют. |