تويت
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.