Azot elementinin özellikleri

Azot nedir, Azot elementinin özellikleri

Azot (N), nîtrojen olarak da bilinir, periyo­dik tablonun Va grubunda yer alan, ametal özelliğinde kimyasal element. Yer atmosfe­rinin beşte dördünü oluşturan ve bütün canlı maddelerin bileşiminde bulunan renk­siz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Edinburgh Üniversitesi’nde tıp öğrencisi olan Daniel Rutherford, bu konudaki çalışmalarını ya­yımlayan ilk kişi olduğu için genellikle azotun bulucusu (1772) olarak anılırsa da, İngiliz kimyacılar Joseph Priestley ve Henry Cavendish ile İsveçli kimyacı Carl Wilhelm Scheele de azotu hemen hemen aynı tarihte keşfetmişlerdir. Bu gazın bileşik değil, basit bir cisim (element) olduğunu ilk kez Fransız kimyacı Antoine Lavoisier saptamış ve yaşam için tek başına yeterli olmayışını göz önünde tutarak, Yunanca zoe (yaşam) söz­cüğünden türettiği azot adım vermiştir. Bugün Batı dillerinde kullanılan nitrojen terimi ise, 1790’da, azotun güherçile oluştu­ran bir element olduğunu belirtmek amacıy­la nitre (güherçile) sözcüğünden türetil­miştir.

Bulunduğu yerler, özellikleri ve kullanımı. Azot, evrendeki bolluğu açısından, ele­mentler arasında altıncı sırayı alır. Yer atmosferinin (havanın) hacimce yüzde 78’ini, ağırlıkça yaklaşık yüzde 75’ini oluştu­rur. Serbest azot ayrıca bazı göktaşlarının bileşiminde, yanardağ ve maden ocaklarındaki gazlarda, bazı maden suyu kaynakların­da, Güneş’in, bazı yıldızların ve bulutsuların yapısında da bulunur. Azot bileşikleri de yeryüzünde en az serbest azot kadar yay­gındır: Güherçile (potasyum nitrat, KNO3) ve Şili güherçilesi (sodyum nitrat, NaNOs) gibi minerallerde; amonyak ve amonyum tuzları halinde atmosferde, yağmur suyun­da, toprakta ve kuş gübrelerinde; amonyum (NHÎ), nitrit (NOi ) ve nitrat (NO5 ) iyonları halinde deniz suyunda; proteinler gibi karmaşık organik bileşikler halinde tüm canlıların yapısında bulunur. Hayvanlar, doku proteinlerindeki azotu sebzelerden ve besin olarak aldıkları öbür hayvansal prote­inlerden sağlar; bitkiler ise proteinlerini topraktan aldıkları inorganik azot bileşikle­rinden ve bir ölçüde havadaki serbest azottan bireşim yoluyla üretir. Fasulye, bakla, nohut, bezelye, yonca gibi baklagille­rin köklerinde yaşayan bir bakteri türü havadaki serbest azotu özümler. Bazı havasızyaşar bakteriler ile bazı su yosunları da havanın azotunu doğrudan alabilir. Toprak­taki öbür mikroorganizmalar, amonyum tuzlarını nitratlara dönüştürür. Güneş ışığı ve yıldırım, bir miktar azotun atmosferdeki oksijenle birleşerek çeşitli oksitler oluştur­masına yol açar; bu oksitler, yağmurla birlikte nitrik ve nitröz asitler halinde toprağa düşer ve burada nötrleşerek nitrit ve nitratlara dönüşür. Ekilen toprakları azotça zenginleştirmek için, genellikle, bile­şiminde nitratlar ve amonyum tuzları bulu­nan azotlu gübreler kullanılır. Canlıların vücudundaki azot bileşikleri, hayvan dışkı- lan ve çürüyen bitkiler aracılığıyla yeniden toprağa ve havaya karışır; bazı toprak bakterileri de azot bileşiklerini ayrıştırarak element halindeki azotun yeniden atmosfe­re dönmesine yardımcı olur.

Solunumla alman azot, kanda ve öbür vücut sıvılarında çok az çözünür; basınç arttıkça çözünmüş azot miktarı da artar. Dalgıçlar ve pilotlar gibi, hava basıncının hızla düştüğü ortamlarda çalışanların vur­gun yemesi, bu kişilerin kanındaki çözün­müş azotun gaz haline geçmesi ve kabarcık­lar oluşturarak damarları tıkamasından ileri gelir.

Sanayide üretilen azotun hemen hemen tümü, sıvı havanın ayrımsal damıtılmasıyla elde edilir. Kaynama noktası (-195,8°C) oksijeninkinden (-183,0°C) daha düşük olan azot, damıtma sırasında en önce bu­harlaşır. Daha küçük çaplı üretimde, amon­yum nitrit (NH4NO2) ya da baryum azotür (BaNö) gibi azot bileşiklerinin ısıtılmasıyla da saf azot elde edilebilir.

Azot gazı, özellikle oda sıcaklığında, kolay kolay kimyasal etkinlik göstermeyen eylem­siz bir maddedir. Bu özelliği nedeniyle, kimya sanayisinde seyreltici, neme ve pas­lanmaya karşı koruyucu örtü ya da ortam­da, oksijen bulunmaması gereken tepkimelerde eylemsiz atmosfer olarak kullanılır. Gıda sanayisinde, gaz halindeki azot besin­lerin bozulmasını ve küflenmesini önlemek için, sıvı azot ise besinlerin dondurularak kurutulmasında ve kolay bozulabilir ürünle­rin soğutularak taşınmasında kullanılır. Tıp­ta, kan, kemik iliği, sperm, doku ve bakteri­ler sıvı azotla hızla dondurularak bozulma­dan saklanabilir. Ayrıca, çok düşük sıcak­lıklarda sıvılaşan ve kolayca kimyasal tepki­melere girmeyen sıvı azot, düşük sıcaklıkla­rın (kriyojeni) incelenmesinde de son dere­ce elverişlidir.

Yeryüzündeki doğal azot, azot-14 (yüzde 99,63) ve azot-15 (yüzde 0,37) gibi iki kararlı izotopunun karışımıdır. 1919’da İn­giliz fizikçi Ernest Rutherford’un azot-14 çekirdeğini alfa parçacıklarıyla bombardı­man ederek oksijen-17 çekirdeği ve proton elde etmesi, insan eliyle gerçekleştiren ilk çekirdek dönüşümüdür.

Bileşikleri. Element halindeki azotun en çok tüketildiği alan, azot bileşiklerinin üreti­midir. Keskin kokulu, renksiz bir gaz olan amonyak (NH3) üretiminde hidrojen ile birlikte bol miktarda azot kullanılır. Sana­yide, amonyak bireşiminde uygulanan te­mel yöntem Haber-Bosch yöntemidir. Ticari değeri yüksek en önemli iki azot bileşiğinden biri olan amonyak, öbür azot bileşiklerinden birçoğunun üretiminde de başlangıç maddesidir. Sanayide üretilen amonyağın büyük bölümü nitrik aside (HNO3) ve bu asidin tuzlan ile esterleri olan nitratlara dönüştürülür. Büyük bir bölümü de, Solvay yöntemiyle soda (sodyum karbonat, Na2COî) üretiminde tüketilir. Ayrıca, roket yakıtı olarak kulla­nılan ve sanayideki birçok üretim sürecinin hammaddesi olan hidrazinin (N2H4) üreti­minde de amonyaktan yararlanılır. Nitrik asit (kezzap), azotun amonyaktan sonra en önemli ticari bileşiğidir. Renksiz ve çok tahriş edici bir sıvı olan nitrik asit, gübre, boya, ilaç ve patlayıcıların üretimin­de yaygın olarak kullanılır. Amonyak ile nitrik asidin tuzu olan amoynum nitrat (NH4NO3), yapay gübrelerin temel azotlu bileşenidir. Azot, oksijenle birleşerek, diazot monoksit ya da azot I oksit (N>0), azot monoksit ya da azot II oksit (NO), azot dioksit ya da azot IV oksit (NO2) gibi çeşitli oksitler oluşturur. Azot oksitlerinin hepsi son dere­ce uçucudur. Güldürücü gaz adıyla da bilinen diazot monoksit bazen anestezide kullanılır; solunduğunda etkisini hafif bir sarhoşluk ve gülme krizi biçiminde gösterir. Azot monoksit, oksijenle hızla tepkimeye girerek azot dioksit verir; azot dioksit de hem nitrik asit üretiminde kullanılan bir ara maddedir, hem de kimyasal süreçlerde ve roket yakıtı olarak kullanılan güçlü bir yükseltgendir. Azotun, genellikle yüksek sıcaklıklarda metallerle doğrudan doğruya birleşmesiyle oluşan katı haldeki nitrürler de önemli azot bileşikleridir. Alaşım çeliklerinin amonyak atmosferinde ısıtılmasına dayanan ve nitrürleme denen metalürji işleminde, çeliğin yüzeyinde oluşarak alaşıma sertlik kazandı­ran bu nitrürlerdir. Bor, titan, zirkonyum ve tantal nitrürlerin sanayide özel uygulama alanlan vardır; örneğin bor nitrürün (BN) ayn biçimlenmiş bir çeşidi, hemen hemen elmas sertliğinde ve elmastan daha güç oksitlenen, dolayısıyla yüksek sıcaklıklarda kullanılabilen yüksek nitelikli bir aşındırı­cıdır.

İnorganik siyanürler CN^_ grubu içerir. Çok uçucu ve son derece zehirli olan hidrojen siyanür ya da formonitril (HCN), böcek öldürücü gaz olarak, maden cevher­lerinin zenginleştirilmesinde ve çeşitli sana­yi süreçlerinde kullanılır. (CN)2 formülün­deki siyanojen ya da oksalonitril de kimya­sal ara madde ve böcek öldürücü gaz olarak kullanılır.

Grup halinde üç azot atomu (-N3) içeren azitler ve azotürler, azotür asidin organik türevleri (azit) ve inorganik tuzlandır (azo­tür). Çoğu kararsız ve çarpmaya karşı çok duyarlı olan bu bileşikler, örneğin kurşun azotür (PbNö) tüfek kapsüllerinde ve fünyelerde kullanılır. Azotürler, halojen bileşikle­ri gibi, azotür grubunun kopmasıyla başka bileşiklerle hızla tepkimeye girer ve çok sayıda bileşik verirler.

Azot, binlerce organik bileşik oluşturur. Bilinen organik bileşiklerin çoğu, amonya­ğın, hidrojen siyanürün, siyanojenin, nitröz ya da nitrik asidin türevleri olarak kabul edilebilir.

atom numarası                                       7

atom ağırlığı                                           14,0067

erime noktası                                         —210°C

kaynama noktası                                   -195,8°C

yoğunluğu (1 atm, 0°C)                       1,2506 gr/1 olağan yükseltgenme

durumları                                                —3,+3,+5

elektronların yerleşimi                       2-5 ya da  ls²2s²2/>³