АЗОТ

АЗОТ, хим. элемент, симв. N (франц. AZ), порядковый номер 7, ат. в. 14,008; точка кипения—195,7°; 1 л А. при 0° и 760 мм давл. весит 1,2508 г [лат. Nitrogenium («порождающий селитру»), нем. Stickstoff («удушающее вещество»), франц. Azote (от греч. а—отрицание, zoe—жизнь), т. е. «безжизненный»]; принадлежит к V группе периодической системы. А. может давать пятизарядные электроположительные ионы и трех-зарядные электроотрицательные ионы. Под влиянием бомбардировки «-частицами, отлетающими при радиоактивном распаде радио- активного элемента Ra-C", атомы А. были «расстреляны» в 1919 г. Резерфордом и Чадвиком, с образованием за счет разрушенных атомных ядер А. атомов элемента Н в качестве осколка ядра А. Хим. свойства. А. представляет собой бесцветный газ, мало растворимый в воде: при 0°—лишь 2,35 объемн. %, при 10°—1,8%, при 38°—1,22%. В крови растворимость еще меньше—при 38° всего 1,1 объемн. %. Однако, при незначительном парциальном давлении А., его содержание в крови все же относительно несколько выше, благодаря тому, что N связан нестойко с коллоидами крови, гл. обр., с пигментом крови. А. при обычных условиях t° и давления является элементом крайне инертным, не вступающим в хим. реакцию с другими элементами. Этим объясняется присутствие в природе значительных количеств свободного, не связанного химически с другими элементами, А.. из к-рого на ⁴/₆ по объему состоит атмосфера земного шара. (Общее содержание азота на всей земной коре не превышает 0,02%, включая и атмосферу.) Хотя живые организмы не могут существовать в атмосфере А., на земном шаре нет такого живого существа, растения или животного, в организме к-рого А. не играл бы существенной роли. Но эту роль играет лишь А., уже находящийся в состоянии хим. соединения с др. элементом: свободного А. ни растения (за исключением немногих видов микроорганизмов), ни животные усваивать не могут. Помимо своего присутствия в атмосфере, азот встречается в природе, гл. обр., в виде азотистых соединений, в частности белков, образующих существеннейшую составную часть протоплазмы. В процессе обмена веществ в животном организме белковые соединения претерпевают ряд деструктивных превращений, в результате к-рых содержащийся в них А. выделяется в виде мочевины и т. п. Мочевина, равно как и другие продукты распада азотистых веществ, образующиеся при гниении животных и растительных остатков, под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов в почве превращаются в аммиак, к-рый далее окисляется в азотистую и азотную кислоты, образующие в почве соответственные соли (нитратные и нитритные соли). Результатом таких микро-биол. процессов являются природные месторождения азотнокислых солей (селитр). На этих же процессах основано искусственное получение азотистых солей в «селитрени-цах» (salpetriere), в к-рых отбросы, содержащие А., подвергаются биол. процессам, дающим в конечном итоге селитру. В сухом климате, предотвращающем вымывание азотнокислых солей из почвы, они могут накопляться в ней в огромных количествах. Таково происхождение знаменитых естественных месторождений натриевой селитры в Чили, долгое время 6ыеших одним из главных источников связанного А., необходимого для удобрений, для производства взрывчатых веществ, для анилиновых красок, медикаментов и многих других продуктов химической промышленности. Фиксацияатмосферного азота. Конец XIX в. и истекшая часть XX века ознаменовались величайшими достижениями хим. технологии и победой человека над природой в области осуществленной в техн. масштабе фиксации атмосферного А. Последняя осуществляется, гл. обр., по четырем методам: 1) метод Биркелянда и Эйде, повторяющий процесс, протекающий в природе при разряде атмосферного электричества; он заключается в том, что воздух продувается через пламя Вольтовой дуги переменного или постоянного тока (Шён-герра), растягиваемой при действии сильного электромагнита в широкий диск диаметром в 2 м. Благодаря этому, продукты эндотермической реакции (N_s + 0₂=2NO), протекающей довольно скоро при t° Вольтовой дуги, быстро удаляются из пламени ее и охлаждаются до t° около 1500°. При этой t° обратная реакция (2NO = N₂ + 0₂) имеет уже значительно меньшую скорость. Далее, 2NO легко окисляется воздухом до 2N0₂=N₂0₄. Приходя в соприкосновение с водой, N_a0₄ образует смесь HN0₂ и HN0₃. При нек-рых условиях можно добиться получения, главы, обр., HN0₃, которая либо концентрируется перегонкой с H₂S0_4> либо нейтрализуется известью с образов'анием Ca(N0₈)₂, кальциевой или «норвежской» селитры. Процесс образования HN0₃ экономически связан с затратой большого количества дешевой гидроэлектрической энергии, необходимой для создания мощной Вольтовой дуги. Поэтому он является рентабельным только при наличии в данной местности богатых гидроэлектрических ресурсов, водопадов и т. д. 2) Цианамидный метод Франка и Каро основан на том, что карбид кальция СаС₂ при высокой t° способен присоединять к себе N₂ с образованием цианамида кальция CaCN_a по реакции: CaC_s+N₂=CaCN₂-|-C. Цианамид кальция либо непосредственно применяется в качестве удобрения, разлагаясь в почве водой с образованием аммиака, либо обрабатывается в автоклавах водяным паром, с образованием NH₃, нейтрализуемого в особых «сатураторах» серной или азотной кислотами. 3) Метод получения синтетического аммиака (Габера и Боша) из элементов основан на том, что при t° 500—600° и давлении в 200 атм. азот и водород под влиянием катализаторов (осмий и другие редкие металлы) соединяются экзотермически с образованием аммиака и с выделением такого количества тепла, которое самостоятельно поддерживает течение начавшейся уже реакции. Метод Габера-Боша в значительной мере разрешил проблему «азотного голода» человечества, намечавшуюся в связи с приближением окончательного истощения Чилийских месторождений селитры и увеличением населения земного шара, а вместе с тем и с увеличением мировой потребности в азотистых продуктах для химической индустрии. 4) Метод Серпека: накаливанием окиси алюминия и кокса при 1500—1700° в А. получают A3N; последний с водой дает аммиак: A1N+3H₂0 = NH₃+A1(0H)₃. Применение А. В качестве инертного газа А. применяется в медицине при иммобилизации пораженных участков легких при tbc (пневмоторакс), в технике — для защиты металлов от действия активных газов, для надувания автошин, изменяющихся при большом давлении от О воздуха, для предотвращения пожара при переливке горючего и т. д., но, гл. обр., для получения цианамида кальция и синтетического аммиака. Почти чистый А. (с примесью только около 3% аргона) получается при фрак-ционировке жидкого воздуха; для Габе-ровского цианамидного синтеза А. в смеси с Н, может быть получен из отходящих топочных газов после поглощения из них С0₂, Н₂0 и остатков 0₂, так как бблыпая часть воздушного кислорода в них уже соединилась с углем и водородом. В лаборатории А. в смеси с аргоном (см.) получается из воздуха путем поглощения из него О, паров воды и С0₂. А. совершенно чистый получается при разложении аммонийной соли азотистой кислоты: NH₄ N0₂->2H₂0+N₈. Деятельным А. становится или при высокой t° или после пропускания через него сильных электрических искр. Такой «активный» А. реагирует с Na, Zn, Hg, Pb, Sn, P, образуя нитриды, но, по необъясненным еще причинам, не реагирует ни с О, ни с Н. Соединения азота. Наиболее простыми соединениями А. являются его соединения с О, Н и С. Из первых следует назвать пять окислов А.: 1) закись A., N₂0, бесцветный газ, поддерживающий горение, называемый также «веселящим газом». Получается при нагревании азотнокислого аммония по уравнению: NH₄NO_s=2H_sO-|-N_sO или путем восстановления высших окислов А. Применялась в медицине как анэстези-рующее средство при извлечении зубов и других непродолжительных хир. операциях. 2) Окись A., NO, бесцветный газ, на воздухе быстро буреющий вследствие присоединения О и перехода в двуокись N0₂, к-рая, в свою очередь, частично полимери-зуется в N₂0₄ по уравнению: 2N0₂=N₂0₄. При высоких t° равновесие сдвигается влево с образованием в преобладающем количестве молекул NO_a. 3) А з о т и с т ы й ангидрид, N₂0₃, образуется при нагревании азотной к-ты в присутствии крахмала и представляет собой при низкой t° голубую жидкость, легко разлагающуюся при комнатной t° на NO и N_s0₄. Азотистый ангидрид с водой дает азотлстую к-ту: N₂0₃ + + H₂0 = 2HN0₂, к-рая образуется также в почве под влиянием некоторых микроорганизмов; поэтому присутствие азотистой кислоты в питьевой воде должно считаться признаком ее загрязненности. 4) Четы-рехокись A., N₂0₄, образуется при окислении NO кислородом воздуха и при разложении азотнокислого свинца: Pb(N0₃)₂= =PbO + 0+N₂0₄. Она представляет собой жидкость, кипящую при 25—26° с выделением бурых паров. При растворении N₂0₄ в воде, образуются азотная и азотистая к-ты: N₂0₄+H₂0=HN0₃ + HN0₂. 5) Азотный ангидрид, N₂0₅, дает с водой азотную кислоту HN0₃; он представляет собой твердое кристаллическое вещество, обладающее сильно окислительными свойствами. Азотная кислота получается или из селитры или из воздуха по методу Биркелянда и Эйде или путем контактного окисления аммиака воздухом при каталитическом действии платины (метод Оствальд-Кульмана).—Все окислы А. представляют собой вещества крайне ядовитые. Окислы азота как проф. вредность. Окислы азота, встречающиеся в воздухе фабричных помещений, представляют собой смесь, состоящую из окиси азота (N0), двуокиси азота (N0₃), азотистой (HN0₂) и азотной кислоты (HN0₃). Образуются они из дымящей азотной кислоты, при действии ее на раскисляющие вещества: металлы, органические вещества, серную к-ту и ее соли. В связи с широким применением азотной к-ты в промышленности, количество производств и профессий, где имеется возможность выделения в воздух окислов азота, и, следовательно, опасность отравления ими,— очень велики. Из важнейших производств следует назвать: производство азотной к-ты (из селитры и путем окисления А. из воздуха), многочисленнейшие процессы нитрации на хим. заводах (в производстве каменноугольных красок), производство взрывчатых веществ (бездымный порох, нитроглицерин, пикриновая кислота, тетрил, гремучая ртуть и мн. др.,—все это нитрированные вещества), производство целлулоида, производство искусственных удобрений (суперфосфаты), очень многие металлообрабатывающие производства, особенно травление изделий латунных и медных, сернокислотные заводы, горное дело (взрывные работы) и мн. др. Особенно легко и в большом количестве окислы азота образуются при травлении металлов и нитрационных процессах.—По мнению Lehmann'a и Hasegawa, окислы азота следует практически рассматривать как равномолекулярную смесь азотистой и азотной кислот, так как окись азота, каким бы образом она ни возникала, тотчас же окисляется кислородом воздуха и превращается в двуокись азота (бурые пары), а последняя с водой (во влажном воздухе или на слизистых оболочках человека) расщепляется по уравнению: 2NO_a+ 4-H₂0 = HN0₂+HN0₃. Отравление окислами азота носит исключительно острый характер. Хронич. отравления неизвестны. Основное действие окислов азота на организм сводится к прижиганию эпителия дыхательных путей и альвеол с последующим отеком легких. При вдыхании газов большой концентрации получается их резорпция и воздействие на кровь (образование метгемоглобина).—С и м-птомы: при легких отравлениях болезненные явления ограничиваются раздражением верхних дыхательных путей, царапанием в горле, кашлем, чувством стеснения в груди. Явления эти скоро исчезают. При более сильном воздействии на эпителий дыхательных путей явлениям настоящего отравления предшествует некоторый скрытый период (часов 10 и больше), во время которого пострадавший, испытывающий только явления легкого раздражения, чувствует себя сравнительно хорошо. Лишь постепенно развивается картина тяжелого поражения дыхательных путей: появляется ощущение сдавления воздухоносных путей, сухой кашель, постепенно нарастающая одышка, иногда рвота, сильный цианоз; начинает выде- ляться вязкая кровянистая мокрота. Сознание все время сохраняется полностью. Часов через 30—40 при явлениях нарастающей одышки (отек легких) и ослабления сердечной деятельности наступает смерть. Излечение возможно, но идет медленно. Иной раз тяжелые явления внезапной одышки и цианоза развивались дней через 8—10; они также могут кончаться смертью. Происхождение таких поздних поражений объясняется тем, что в дыхательных путях и альвеолах на пораженных местах в процессе заживления образуются грануляции, вызывающие сильное сужение дыхательных путей. В очень тяжелых случаях, после вдыхания окислов азота высокой концентрации, они могут всосаться в ток крови и вызвать в последней образование метгемогло-бина. Наконец, по утверждению некоторых авторов, возможно и непосредственное воздействие окислов азота на мозговые центры (дыхания); смерть наступает тогда почти молниеносно. Относительно предрасположения к отравлению окислами азота существуют весьма резкие индивидуальные различия. Известны случаи, когда из среды ряда лиц, подвергшихся одинаковой опасности отравления, иные умирали, часть отделывалась более легкими поражениями, а некоторые оставались совершенно здоровыми. Легче всего подвергаются отравлению лица с больными или ослабленными органами дыхания. Относительно токсичных доз имеются данные у Лемана, к-рый приводит следующие цифры: 0,1 мг азотной кислоты в литре воздуха не оказывает вредного действия, 0,2 мг—сильно раздражает, 0,3—0,5 мг можно переносить только короткое время; 0,5—0,7 мг вызывает смерть кошки в течение 2—4 часов, выше 0,9 мг убивает ее в течение 1—2 часов.—Лечение. Наиболее действительным средством является вдыхание кислорода, которое следует производить вплоть до полного исчезновения явлений со стороны легких. Целесообразно давать вдыхать одновременно водяные пары. К вдыханию кислорода следует прибегать уже во время скрытого периода, если установлен факт отравления окислами азота. В иных случаях прибегают и к кровопусканию. — Предупредительные меры: герметизация аппаратуры; ведение нитрационных процессов в закрытых аппаратах или в вытяжных шкафах, снабженных надлежащей вытяжной вентиляцией; установка в рабочих помещениях мощной приточно-вы-тяжной вентиляции. При иных бурно протекающих хим. процессах оказывается необходимым ношение противогазов. Соединения азота с в о дор о дом, в противоположность окислам А., экзотер-мичны. Среди них наиболее распространен аммиак, NH_S, образующийся при распаде мочевины под влиянием микроорганизмов, а следовательно, и при гниении белковых веществ. Аммиак выделяется (при получении светильного газа) из каменного угля или при коксовании каменного угля; в последние годы NH₃ получается непосредственно из газообразных элементов N₂ и Н₂ по методу Габера-Боша. В лаборат ториях аммиак обычно получается при действии гашеной извести [Са(ОН)₂] на нашатырь (NH₄C1): 2 NH₄CI + Ca(OH)_a=CaCl₂+ + 2 NH, + 2 HjO.—Кроме аммиака, известны: соединение А. с Н состава N₃H—азотисто-водородная к-та, образующая чрезвычайно взрывчатые соли — азиды; гидроксиламин, NH_aOH, и гидразин, N_SH₄, обладающие сильно восстановительными свойствами и образующие с кислотами солеобразные соединения. Аммиак NH_S в водном растворе обладает щелочными свойствами, с кислотами образует так называемые соли аммония, например, NH₃ + HC1=NH₄C1—хлористый аммоний, или нашатырь. В отсутствии воды аммиак представляет слабую кислоту и образует соли, например, NH_aNa •— натрамид. При замене металла радикалом углеводорода, получается первичный амин, напр., CH₃NH₂— метиламин, C₂H_BNH₂— этиламин и т. д. Углеводородные радикалы могут заменять не только один, но два и все три атома Н, напр., (C₂H₅)₂HN (вторичный амин)—диэтиламин, (CH„)₃N (третичный амин)-—триметиламин. Известны также соединения, к-рые образуются в результате присоединения, например, галоидо-произ-водных к третичному амину, например, (CH₃)₃N + CH₃J=(CH₃)₄NJ. Эти соединения, аналогичные аммониевым солям, называются четвертичными аммониевыми основаниями (в приведенном примере—йодистый тетраметиламмоний). Если амидная группа NH₂ вступила в радикал органической к-ты, то такая к-та называется аминокислотой, напр., аминоуксусиая кислота, или глико-колл, CH₂NH₂.COOH. Путем замены в органической кислоте гидроксильной группы амидной можно получить амид кислоты, напр., амид уксусной к-ты — CH₃CONH₂. Весьма важными азотистыми органич. соединениями в органической химии следует считать нитросоединения, легко получаемые при действии крепкой азотной к-ты на ароматические углеводороды (напр., нитробензол, С„Н₅>Ю_г)или несколько труднее при действии разбавленной азотной кислоты, под давлением, на жирные углеводороды,— Особый, весьма важный и далеко еще не полно исследованный класс азотистых органических соединений представляют собой алкалоиды (см.), частью синтезированные искусственно, частью извлекаемые из частей растительных или животных организмов.—Кроме кислородных и водородных соединений А., известны также соединения А. с С: газообразный и весьма ядовитый ди-циан, C₂N₂, и цианистоводородная, или синильная к-та и ее соли—цианиды. Цианистые соединения образуются при сплавлении с едкой щелочью или щелочными металлами азотистых органических соединений (отбросов боен—копыт, кожи, рогов и т. п.). Цианистые соединения образуют разнообразные комплексные соединения, из которых следует особенно отметить желтую кровяную соль и красную кровяную соль.—Наибольшее число азотистых соединений относится к органическим азотистым соединениям. Среди них наиболее сложным составом отличаются белковые вещества (см. Белки), представляющие собой в основном цепи из аминокислот (см.) в разнообраз- на ных сочетаниях. Наиболее простыми продуктами распада белковых соединений и проме^ жуточных соединений в организмах животных и растений являются мочевина, мочевая кислота, аспарагин, гуанидин и другие^ Круговорот А. Большая часть А. на нашей планете находится в свободном состоянии в атмосфере. Атмосферный А. состоит из молекул N₂, в которых атомы азота весьма крепко связаны друг с другом. Диссоциация молекулы А. на атомы и ионизация их требуют затраты значительного количества энергии, Этим объясняется инертность свободного А. Но вступивший уже в хим. соединения А. придает им большую реакционную способность. Этим свойством азотистых веществ обусловливается та роль, к-рую они играют в эволюции живой материи. Растения черпают в качестве материала для построения азотистых соединений своего организма (белковых и др. веществ) соединения связанного А. из почвы. Животные ассимилируют синтезированные в растении белки, затем в процессе обмена веществ (см.) подвергают эти белковые соединения деструктивным реакциям расщепления, выделяя, в качестве продуктов распада, мочевину, мочевую кислоту, креати-нин и другие соединения в почву или в воду морей и рек; в почву же или в воду попадает и весь организм со всеми заключенными в нем азотистыми соединениями при его гибели. В почве азотистые вещества животного и растительного происхождения подвергаются разложению под действием микроорганизмов и в окончательном счете превращаются в аммиак и аммонийные соли. После этого др. микроорганизмы окисляют аммиак за счет О воздуха до азотистой и азотной кислоты (Виноградский). Образовавшиеся в почве нитриты и нитраты легко всасываются корнями растений и ассимилируются через целый (не вполне еще выясненный) ряд промежуточных соединений (формгидроксамовая к-та—НО . СН: NOH, аспарагин и др.) с образованием сложных молекул азот-содержащих соединений — белков, полипептидов, алкалоидов и др. Т. о., в природе можно констатировать постоянный круговорот соединений связанного А. от растений к животным и обратно, через почву и воду, к растениям. В этот круговорот, однако, вливаются в качестве побочных нек-рые процессы, фиксирующие атмосферный А. и тем увеличивающие общий наличный запас связанного А. в природе. Такими процессами являются: 1. Разряды атмосферного электричества, вызывающие реакции соединения А. воздуха с О с образованием окислов А., к-рые, растворяясь в атмосферных осадках, попадают с ними в почву и моря. Дождевая вода в среднем содержит ок. 0,00001 % связанного А. Можно подсчитать, что, так. обр., в почву земного шара ежегодно вносится до 40 млн. тонн связанного А. 2. Еще Вертело установил, что в почве, без внесения в нее азотистых соединений, содержание азота с течением времени увеличивается, благодаря жизнедеятельности некоторых видов бактерий. Впоследствии эти бактерии были выделены в чистых культурах. Эти бактерии могут обогатить 1 гектар почвы на 48 кг связанного А. в год. "Кроме этих, свободно живущих в почве бактерий, было обнаружено в клубеньковых наростах на корнях бобовых растений (Leguminosae) присутствие симбиотически связанных с ними бактерий (Bacterium radicicola), также способных усваивать атмосферный А. и передавать этот связанный А. «растению-хозяину» («зеленые» удобрения—вика, сераделла, лу-пин, клевер и др.)- Внесение в почву азотных удобрений в виде чилийской селитры NaNOa, имеющей несомненно органическое происхождение, или в виде аммонийных солей, полученных при коксовании каменного угля или при производстве из него светильного газа,—разумеется, не может считаться процессом обогащающим ресурсы природы в отношении связанного А., так как эти удобрения являются наследством погибших животных и растений, и наличие в них связанного А. является результатом того, что в свое время растительные или животные организмы усвоили соединения связанного А. уже в готовом виде. Запасы чилийской селитры содержат, по достаточно верным подсчетам, ок. 30 млн. тонн связанного А.; мировой запас угля содержит ок. 80 млрд. тонн связанного А,, но, при современных способах выделения и утилизации соединений связанного А. из угля, лишь незначительная часть содержащихся в каменном угле запасов связанного А. возвращается почве в виде удобрений: большая же часть подвергается, при сжигании угля в топках, процессам разложения с образованием инертного свободного А., уменьшая таким образом общий запас связанного А. в природе. Общий запас связанного А. в почве земного шара можно оценить приблизительно в 40 млрд. тонн. Наконец, весьма существенное пополнение запасов связанного А. доставляет хим. индустрия, возвращающая (путем технической фиксации свободного атмосферного азота) природе довольно значительное количество взятых от нее соединений связанного азота. Противоположными процессами, изменяющими баланс круговорота связанного А. в природе, являются процессы, при которых соединения связанного А. разрушаются с обратным образованием свободного А. Сюда относятся не поддающиеся учету процессы разложения азотистых соединений при горении азот-содержащих веществ, процессы, связанные с действием некоторых азотистых взрывчатых веществ, разлагающихся при взрыве до свободного А., и бактерийные процессы денитрификации, связанные с выделением свободного А. Лит.: Кайзер К. и Маузер А., Азот воздуха и его использование, Гиз, М., 1922; С ловцов Б., "Учебник физиологической химии; О м е-лянский В. Л., Основы микробиологии; Л е-м а н К. Б., Краткий учебник рабочей и профессиональной гигиены, Москва, 1923; Rambousek, GewerMiche Vergiftungen, Jena, 1911; Hamilton A., Industrial poisons in the United States, N. Y., 1925. В последних двух—указатели литературы.                          Б. Беркенгейы, Н. Розенбауи.

• АЗОТ АММИАЧНЫЙ, название азота,входящего в состав молекулы аммиака. Этот азот, по существу, не отличается от других соединений азота типа аммиака. Воз- никновение термина А. а. следует объяснить практикой хим. анализа, ...
• АЗОТЕМИЯ, см. Уремия.
• АЗОТИСТАЯ КИСЛОТА И ЕЕ ПРЕПАРАТЫ. А. к. не применяется в терапии, но большое значение имеют ее соли и эфиры, к-рые, расщепляясь в организме, действуют, гл. обр., питрозо-группой (NO). Особенно чувствительными к этой группе являются ...
• АЗОТИСТОЕ РАВНОВЕСИЕ, такое состояние обмена веществ организма, при котором количество азота, принятое с пищей за сутки, равняется количеству N в выделениях (моче и кале; пот принимается во внимание лишь в случае ...
• АЗОТИСТЫЙ ОБМЕН, см. Белковый обмен.