Стабильные изотопы Азота
Природный азот состоит из двух изотопов 14 N (99, 635%) и 15 N = 0, 365%. Изотоп 15 N применяют в химических и биохимических исследованиях в качестве меченого атома. В верхних слоях атмосферы, под действием нейтронов космического излучения, 14 N превращается в радиоактивный изотоп углерода 14 С. Этот процесс используют и в ядерных реакциях для получения 14 С. Известны радиоактивные изотопы азота 12 N, 13 N, 16 N, 17 N, полученные искусственно. Самый стабильный из них 13 N имеет период полураспада 10 мин, остальные являются очень короткоживущими.
Только с такими активными металлами, как литий, кальций, магний, Азот взаимодействует при нагревании до сравнительно невысоких температур. С большинством других элементов Азот реагирует при высокой температуре и в присутствии катализаторов. Хорошо изучены соединения Азота с кислородом N 2 O, N 2 O 3, NO 2 и N 2 O 5. Азот образует соединения: оксиды, нитраты, нитриты, аммоний, аммиак и аминокислоты.
Азот немного легче воздуха; плотность 1, 25 кг/м 3; tпл 209, 86°С, tкип -195, 8°С. В воде Азот менее растворим, чем кислород: при 0°С в 1 м 3 Н 2 О растворяется 23, 3 г Азота. Лучше, чем в воде, Азот растворим в некоторых углеводородах. Азот находится в 5 группе главной подгруппе периодической таблицы Менделеева. Следовательно, на внешней (второй) электронной оболочке находится 5 электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей; орбитали азота могут также принимать электроны, т. е. возможно образование соединений со степенью окисления от (–III) до (V).
Азот - один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4· 1015 т) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный Азот (в виде молекул N 2) составляет 78, 09% по объему (или 75, 6% по массе), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и оксидов. Среднее содержание Азота в литосфере 1, 9· 10 -3% по массе. Небольшие количества связанного Азота находятся в каменном угле (1 -2, 5%) и нефти (0, 02 -1, 5%), а также в водах рек, морей и океанов. Азот накапливается в почвах (0, 1%) и в живых организмах (0, 3%).
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 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. В анаэробных условиях концентрация нитратов уменьшается, а преобладающим соединением становится аммиак. 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.
Содержание азота в атмосфере 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.
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
Изотопный состав азота выражают с помощью величины δ 15 N, определяемой как
Значения -190 -66 15 N δ -15, 6 0 в породах, ‰ +17 +30, 9 +125 +190 Магматические породы Базальт и ультрамафические породы Каменные метеориты Лунные породы
Зависимость значений δ 15 N и содержание специфического органического вещества (СОВ) от глубины. Место отбора проб северо-восточный район Индийского океана. Частицы органического вещества обогащаются 15 N при окислительном разложении соединений азота. 0 (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
применение Основная часть добываемого свободного Азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества
Скачать презентацию Стабильные изотопы Азота Природный азот состоит из
азот.pptx