Стабильные изотопы Азота Физические и химические свойства

Стабильные изотопы Азота

Физические и химические свойства ►Азот— газ без цвета, вкуса и запаха. ►Элемент с седьмым порядковым номером, относящийся к V главной подгруппе второго периода системы. ►Атомная масса 14, 00674 а. е. м. ►Степени окисления 5, 4, 3, 2, 1, 0, − 1, − 3 ►Плотность 0, 808 г/см³ ►Температура плавления 63, 29 К ►Температура кипения 77, 4 К ►Теплота плавления(N 2) 0, 720 к. Дж/моль ►Теплота испарения(N 2) 5, 57 к. Дж/моль

АЗОТ 14 N = 99, 64% 15 N = 0, 36%

Изотопы азота

АЗОТ ВСТРЕЧАЕТСЯ В ВИДЕ: ►нитрата (NO 3 -) ►нитрита (NO 2 -) ►аммония (NH 4+) ►аммиака (NH 3) ►оксидов (NO 2, NO и N 2 O) ►аминокислот

Распространенность Азота и его изотопов

Содержание азота в осадочных породах Содержание азота коррелируется с концентрацией биогенного углерода. Отношение С/N для современных осадков варьирует примерно от 5 до 50, среднее значение составляет около 20.

Содержание азота в океанах Большая часть N в океанах присутствует в виде N 2, находящийся в равновесии с азотом атмосферы. В океанах присутствует также аммиак, нитриты, нитраты в различных концентрациях. Концентрация нитратов в океанах увеличивается с глубиной. Среднее содержание нитратов в глубинных водах Атлантического и Тихого океанов составляет 1, 2 и 2, 5 мг/л соответственно.

Содержание азота в поверхностных водах В водах озер и рек азот содержится в виде растворенных аммиака, протеинов, нитратов и аминокислот. Средняя концентрация нитратов в поверхностных водах варьирует от 0, 005 млн-1 (Австралия) до 3, 7 млн-1 (Европа), а в поверхностных водах Земли примерно 1 млн-1.

Содержание азота в подземных водах Содержание нитратов здесь выше, чем в поверхностных, и варьирует в отложениях известняков. Питьевая вода должна содержать менее 10 млн-1 NO 3 -.

Содержание азота в атмосфере Количество азота в воздухе составляет около 75, 6% по массе и 78% по объему. Распространенность 15 N в атмосферном N 2 составляет 0, 3663%. В атмосфере содержится не только N 2, но также и оксид NO и диоксид NO 2 азота. Наличие диоксида азота обусловлено в основном промышленным загрязнением. Концентрация нитратов в дождевой воде обратно пропорциональна годовому количеству выпавших осадков.

Среднее содержание азота в земных и внеземных породах Содержание азота. млн-1 Энстатитовые хондродиты, содержащие синоит 708 Энстатитовые хондриты, не содержащие синоита 220 Другие хондриты 40 Ахондриты 72 Лунные породы (базальты, брекчии) 106 14 Риолиты и обсидиан 28 Фонолиты и трахиты 36 Андезиты 87 30 Глинистые сланцы 602 Граувакки 180 Песчаники 120 73 Кремнистые сланцы 210 Современные морские осадки 1772 Уголь 2000 -30000 Нефть 100 -20000 Природный газ Варьирует до 90% по объему 38 Железные метеориты 11 Карбонатные породы 1850 Габбро и диориты Базальт Углистые хондриты 21 Ультрамафичиские породы Метеориты Граниты и гранодиориты Минералы Мусковит 68 Биотит 55 К-полевой шпат 23 Плагиоклаз 22 Роговая обманка 18 Кварц 13 Пироксен 11

Минералы азота N Na. NO 3 Натриевая селитра α-KNO 3 Калиевая селитра Природные нитраты аммония, Са, Ва, и Тi NH 4 Mg. PO 4∙ 6 H 2 O – фосфат аммония – струвит NH 4 Mg. PO 4∙H 2 O - диттмарит В неморских эвапоритовых отложениях засушливых районов Земли Ti. N Осборнит Si 2 N 2 O Оксинитрид кремния синоит В каменных метеоритах Аммоний, замещающий калий в силикатных минералах В магматических породах

Изотопное фракционирование

Изотопный состав азота выражают 15 N, с помощью величины δ определяемой как В качестве стандарта используется N 2 атмосферы. (0, 0367)

Значения δ 15 N в породах, ‰ -190 -66 -15, 6 0 +17 +30, 9 +125 +190 Магматические породы Базальт и ультрамафические породы Каменные метеориты Лунные породы

Азот на поверхности Земли

►В целом азот в тканях животных обогащен 15 N из-за преимущественного выделения 14 N с мочевиной. ►Ткани растений могут быть несколько обеднены 15 N относительно атмосферного N 2. ►Содержание +17, 0‰. δ 15 N в почвах варьирует от -4, 4 до ►Азот в удобрениях обеднен 15 N , поскольку для их производства используется атмосферный N 2. ►Значения δ 15 N подземных вод варьируют в широких пределах от 0 до +25‰.

Зависимость значений δ 15 N и содержание специфического органического вещества (СОВ) от глубины. Место отбора проб северовосточный район Индийского океана. Частицы органического вещества обогащаются 15 N при окислительном разложении соединений азота. 0 Г л у б и н а, м 200 400 600 800 1000 0 5 10 δ 15 N, ‰ 15 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 Содержание СОВ, мкг/л

Горючие ископаемые -11, 5 -2, 5 0 0, 7 6, 3 8, 3 18 Природный газ Уголь Нефть Значение δ 15 N, ‰

Наличие газообразного N 2 в близповерхностной зоне обусловлено: 1) 2) 3) 4) 5) Разложением органического вещества в осадочных породах; Захватом воздуха осадками; Дегазацией мантии; Метаморфизмом коровых пород и частичным плавлением; Радиоактивным распадом 14 С и другими ядерными реакциями.

Выводы На изотопный состав соединений азота, растворенных в грунтовых водах, сильно влияют процессы изотопного фракционирования в почве и с/х деятельность, в частности использование азотных удобрений и навоза. СОВ в океанах обогащается 15 N в результате окислительного разложения азотосодержащих соединений при медленном оседании частиц на океаническое дно. Частицы это вещества можно использовать для изучения процессов седиментации в океанах и озерах. Изотопный состав газообразного азота в близповерхностной зоне земной коры варьирует в широких пределах, что затрудняет однозначную идентификацию источников N 2. Изотопный состав азота в угле систематически меняется за счет потери летучих соединений при термическом созревании.