Azot

Alm. Stickstoff, Fr. Azote, İng. Nitrogen. Dünya etrafındaki atmosferde oksijen ile karışım halinde bulunan renksiz gaz. Atmosferin hacim olarak % 78.09’u azot, % 20.95'i oksijendir. Kimyada (N) sembolü ile gösterilir. Serbest halde bulunan azot, iki atomlu moleküller halinde bulunur. Bu yüzden kimya reaksiyon denklemlerinde azot, N2 halinde yazılır. Kabul edilen atom ağırlığı 14.008 olup, iki tane kararlı izotopu vardır.

?? Azot Alm. Stickstoff, Fr. Azote, İng. Nitrogen. Dünya etrafındaki atmosferde oksijen ile karışım halinde bulunan renksiz gaz. Atmosferin hacim olarak % 78.09’u azot, % 20.95'i oksijendir. Kimyada (N) sembolü ile gösterilir. Serbest halde bulunan azot, iki atomlu moleküller halinde bulunur. Bu yüzden kimya reaksiyon denklemlerinde azot, N2 halinde yazılır. Kabul edilen atom ağırlığı 14.008 olup, iki tane kararlı izotopu vardır. Azot elde edildiği zaman % 99.635 N14, % 0.365 N15 izotoplarını ihtiva eder ki, bunların ortalaması yukardaki atom ağırlığını verir. Üretilebilen dört tane radyoaktif izotopu vardır. Bunlar N12, N13, N16 ve N17dir. Atom numarası “7” olup çekirdeğinde “7” proton bulunmaktadır. İki tane yörüngesi olup, birincisinde iki, ikincisinde ise 5 elektron bulunmaktadır. En büyük (-) değerliği 3, en büyük (+) değerliği 5’tir. (-3) (+5) arasında bazı değerliklere de sahiptir.

Elementel azot en az tesirli veya en atıl olan elementel gazdır. Bu, azotun başka maddelerle, yani kolay reaksiyona giren maddelerle bile adi şartlarda (oda sıcaklığında, normal basınçta) reaksiyona girmemesi demektir. Atıllık reaksiyon ilgisinin az olması demektir. Bunun sebebi de N2 molekülündeki iki atomun birbirine sağlam bağlanmasındandır. Atom halindeki azot ise oldukça tesirlidir.

Elde edilmesi:

1. En önemli azot kaynağı havadır. Havanın sıvılaştırılıp fraksiyonlu destilasyona tabi tutulması ile elde edilir. Sıvı havadan, önce -196°C’de (azotun kaynama noktası) azot buharlaşır ve geriye oksijen kalır. Böylece azot elde edilmiş olur. (Bu işlem Linde aparatında yapılır.) Azot 150 atmosfer basınç altında çelik tüplerde saklanabilir.

2. Amonyum nitritin (NH4NO2) ısıtılması ile saf azot ele geçer.

3. Aktif metaller hava azotu ile nitrürleri verirler. Bu metal nitrürlerin (azotürlerin) bozunmasından azot elde edilir.

4. Amonyakın sıcakta bakır oksit (CuO) üzerinden geçirilmesinden veya kireç kaymağı ile yükseltgenmesinden elde edilir.

Tarihçesi: 1772 yılında Priestley, ilk defa havanın yanmayan kısmının olduğunu, aynı yıl içinde Scheele havanın azot ve oksijen karışımı olduğunu buldu. Azot ismini ilk defa Lavosier verdi.

Kullanılışı: En çok amonyak yapmada, az miktarda azotlu kireç denilen kalsiyum siyanamid yapımında kullanılır. Kimyasal reaksiyonlarda inert atmosfer olarak, sıvı azot ise, süper soğutmada kullanılır. Hava azotundan elde edilen amonyak, azotdioksit ve kireçli azot, gübre olarak kullanılır. Azot bileşiklerinden faydalanarak harp mühimmatı (patlayıcı maddeler) yapılır. Ekseri bitkiler N2 molekülü halindeki azotla bir şey yapamazlar. Yani kendi bünyelerine doğrudan alıp hazmedemezler. Bitki, bünyesindeki proteini inşa edebilmek için lazım olan azotu topraktaki azot bileşiklerinden alır. Tabii ve sun’i gübreler bitkilere azot vermektedir. Baklagiller ve yoncalar elementel azotu kullanırlar. Fakat bu, bitkinin kendisi tarafından değil kökünde yaşayan bakteriler tarafından yapılır. Bu bakteriler havadaki serbest azot molekülünü bölme sırrını bilirler ve havadan yaptıkları azot bileşiklerini azot gıdası olarak sunarlar. Bu sebeple baklagiller azot bakımından zengindir. Azot bileşiklerince fakir olan tarlaya yonca ekildiği zaman toprağın azot bakımından zenginleşmesine sebeb olunur.

Azotun devri: Toprakta bulunan nitratlardan bir kısmı yağmur suları ve ırmaklar vasıtasıyle denize gider. Bu nitratlar deniz bakterileri yardımıyle N2 (gaz) haline dönerek havaya geçer. Fakat bu kayıp şimşek ve bitki bakterileri yardımıyle tekrar nitratlar halinde döndürülerek telafi edilir.

Yağmurlu havalarda, şimşekler sebebiyle, havanın azot gazı oksijen gazı ile kimyaca birleşerek, azot monoksid denilen, renksiz gaz hasıl eder. Bu gaz havada serbest halde kalamaz. Tekrar oksijenle birleşerek azot dioksid haline döner. Turuncu renkli ve boğucu olan bu gaz da, havadaki nem (su buharı) ile birleşerek, nitrik asit (yani kezzab ismi ile satılan mayi)i teşekkül ettirir. Yine şimşeklerin tesiri ile havadaki su buharının parçalanmasından serbest hale geçen hidrojen (müvellidülma) gazı da, havanın azotu ile birleşerek amonyak gazı hasıl eder ki, bu gaz, o esnada hasıl olan nitrat asidi ile ve havada zaten mevcud olan karbon dioksit gazı ile birleşerek, amonium nitrat ve amonium karbonat tuzları meydana getirir. Bu iki tuz, diğer bütün alkali metallerin tuzları gibi, suda çözündüğünden, yağmurla toprağa iner. Toprak, bu maddeleri kalsium nitrat haline çevirerek, bitkilere verir. Bitkiler, bu tuzları albüminli maddelere (proteinlere) çevirir. Proteinler, bitkiden, ot yiyen hayvanlara ve insanlara geçer. İnsanlar bu proteinleri bitkilerden ve ot yiyen hayvanlardan alır. Bu maddeler insanların ve hayvanların hücrelerinin yapı taşıdır. Kuru proteinlerin içinde % 14 azot gazı vardır. İşte, yağmur suları vasıtası ile toprağa, her sene dört yüz milyon tondan ziyade hava azotunun gelerek gıda haline döndüğü bugün hesab edilmiştir. Denizlere gelen, elbette daha çoktur. Semadan (gökyüzünden) bu suretle rızk indiğini bugün fen yolu ile anlayabiliyoruz.

Topraktaki nitratların bir kısmını da bitkiler alarak kendi laboratuvarlarında bitkisel protein (azotlu bileşikler) haline çevirirler. Bu bitkilerin bir kısmı ölüp çürür ve toprağa karışır. Bitkisel proteinler toprakta amonyak haline döner. Amonyak da nitrifikan bakteriler tarafından tekrar nitrat haline dönüştürülür. Yine bu bitkilerden bir kısmını hayvanlar yer ve onlar da bitkisel proteini hayvansal protein haline çevirir. Bu proteinler kazurat halinde insan ve hayvanlardan toprağa ve denizlere geçer. Toprakta, proteinler yine nitratlar haline dönüşürken denizde azot haline dönüşür.

Görüldüğü gibi, şehirleşme sonucu proteinlerin büyük bir kısmı kazurat halinde denize gitmekte ve nitrat yerine azot gazının meydana gelmesine sebeb olmaktadır. Böylece denge bozulmakta ve giderek sun’i azot gübresi ihtiyacı artmaktadır. Türkiye’de bu durum giderek kendini açıkça göstermektedir. Gerekli yerlerde sun’i azot gübresi fabrikalarının kurulması gerekmektedir. (Bkz. Gübre)

Azot Bileşikleri

Hidrazin (Diamit) H2N-NH2: Renksiz zayıfca amonyak kokulu, kaynama noktası 113.5°C olan bir sıvıdır. Donma noktası 1.8°C, yoğunluğu 1.101 g/cm3tür. Su ile her oranda karışır. Saf halde kararlı değildir. Asitlerle tuzları verir. Mesela HCI ile H2N-NH3Cl kararlı bileşiğini verir. Hidrazin, amonyaktan iki yolla elde edilebilir. Biri, amonyağın 180°C ve 50 atm.de NaOCI ile reaksiyona sokulmasıdır. Hidrazin ve tuzları mesela sülfatları kuvvetli indirgeme araçlarıdır.

Hidrazin, asimetrik dimetil hidrazin (H2N-N(CH3)2 roket yakıtı olarak, hidrojen peroksitle birlikte kullanılmaktadır. Sodyum hidrazid kolayca patlar.

Hidroksil amin H2NOH: Hidroksil amin yarı hidrazin yarı hidrojen peroksit gibidir. % 50’lik sülfat asidi içinde, nitrat tuzlarının elektrolitik olarak indirgenmesinden tuz olarak elde edilir. Sentezlerde miyoz (belirteç) olarak kullanılır. Mesela aldehit ve keton, hidroksil amin yardımı ile belirlenir. Hidroksil amin hem indirgen, hem yükseltgendir. Antiseptik ve fotoğrafcılıkta devolaper olarak kullanılır.

Erime noktası 33.1°C’dir. Bu derecenin üstünde kararlı olmayıp, patlama şeklinde bozunur. Asitlerle muamelesinden tuz elde edilir. Bazik özelliği NH3’inkinden azdır.

Azotür asidi (N3H): Hidrozoik asid de denir. 37 °C’de kaynayan renksiz bir sıvıdır. Erime noktası 80 °C’dir. İlk defa Curtius tarafından bulundu. Azotür asidi çok patlayıcı ve zehirlidir. Buharı solunulursa, burun bir kaç saat sonra şişer. Önemli tuzları: Sodyum asid (NaN3)dir. Gümüş ve Kurşun azotürler, insiyal patlayıcı olarak kullanılır.

Azot Oksitleri

Azotoksidul (Diazot monoksit) N2O: Güldürücü gaz olarak bilinir. Anestezik olarak kullanılan en eski gazdır. Seyreltik halde renksiz, kokusuz, derişik halde ise tatlımsı bir kokuya sahiptir. Amonyum nitratın (NH4NO3) 170 °C’ye ısıtılmasından elde edilir. Yüksek sıcaklıkta bozunarak azot (N2) ve oksijene (O2) dönüşür. Verdiği oksijenden dolayı yanmayı şiddetlendirir. Az koklandığı zaman ilk önce bir nevi sarhoşluk verir, çok koklanırsa bayıltır. Narkozitan tesiri en emin olan narkozdur. Hiçbir zehirleyici özelliği yoktur. Diğer azot oksitlere nisbetle daha kararlıdır. Azotlarından biri (+5), diğeri (-3) değerliktedir.

Azot oksit (NO): Renksiz bir gazdır. 1784’te keşfedildi. Laboratuvarda az miktarda NO elde etmek için, sulu nitrat asidi, Cu, Ag ve Hg gibi metallere etki ettirilir. Laboratuvar metodu olarak başka yolları da vardır. Teknikte ise iki yolla havadan elde edilir.

1. Norveç metodu: Elektrik arkları ile 4000 °C’lik bir sıcaklık elde edilir. Bu sıcaklıkta hava azot ve oksijeninden NO elde edilir.

2. Oswald metodu: Önce haber metodu ile hava azotundan amonyak elde edilir. Hususi şartlarda hava oksijeni ile amonyak yakılırsa, azot monoksit elde edilir. Azot monoksit hava oksijeni ile hemen reaksiyon vererek renkli azot dioksidi meydana getirir. Erime noktası -162.6°C, kaynama noktası ise -152°C’dir.

Diazot trioksit (N2O3): Koyu mavi renkte bir gazdır. Aslında NO ve NO2 karışımıdır. Fakat N2O3 şeklinde hareket eder. -20°C’ye soğutulursa sıvı hale geçer.

Azotdioksit (NO2): Kırmızı renkli bir gazdır. Bu gazın dimeri olan N2O4, renksiz olup, kaynama noktası 20°C civarındadır. Azotdioksidin kaynama noktası 21.3°C civarındadır. Azot monoksidin oksidasyonu ile elde edilir.

Diazotpentaoksit (N2O5): Katı billuri bir maddedir. Nitrat asidinin anhidritidir. Su ile dumanlı nitrat asidini verir.

Azo bileşikleri: Molekül yapısında azo grubu (– N = N –) bulunan organik bileşiklerdir. Azot atomlarına bağlı atom grupları herhangi bir grup olabilir.Ancak sanayi açısından büyük kıymet taşıyan ve ticari boyarmaddelerin yarıdan fazlasını teşkil eden azo bileşiklerinde, benzer grubu veya türevleri azo atomuna bağlıdır.

Azo boyaları: Azo boyarmaddeleri olarak da bilinirler. Bu boyarmaddeler kimyasal özelliklerine bağlı olarak en iyi sonuç verdiği elyafın cinsine ve tatbik tekniğine göre çeşitli sınıflara ayrılır.

Pamuğun azo boyalarıyla boyanmasında uygulanan en eski metod, birbirleriyle tepkimeye girerek, boyarmaddenin elyafın içinde veya yüzeyinde tutunmasını sağlayacak olan iki kimyasal elemanlı çözeltinin ard arda birkaç defa elyafa uygulanmasına dayanır.

Sübstantif boyalar adıyla bilinen azo boyaları, uygulanması en kolay olan gruptur. Bu boyaların bileşiminde, suda çözünmelerini sağlayan kimyasal gruplar bulunduğu için, çözelti içindeki boyarmaddeyi pamuk kolayca emebilir. Kongo kırmızısı bu tür boyaların ilk misalidir.

Asit azo bayaları bilhassa yün ve ipekte çok iyi netice verir. Bugün bile kullanılan eski bir boyarmadde olan tartrazin sarı renkte bir asit azo boyasıdır.

Diğer azo boyaları metal iyonlarını bağlayan kimyasal grupları ihtiva eder. Bu boyalarla kullanılan çeşitli metal tuzları arasında en yaygını krom ve bakır tuzlarıdır.

Önemli özellikleri

Azot bir ametal olup elektro-negatiflik değeri 3,04 tür. Dış yörüngesinde beş elektron bulunur ve dolayısıyla pek çok bileşiğinde 3 değerlidir. Saf azot, oda sıcaklığında renksiz ve reaktif olmayan bir gazdır. Dünya atmosferinin %78.08'ini oluşturur. 77 K de yoğunlaşır ve 63 K de donar. Sıvı azot iyi bilinen bir dondurucudur.

Tarihçesi

Azot adının İngilizcesi olan Natrium sözcüğü, ( Latince nitrum, Yunanca ("doğal soda", "genler", "şekillenmek" anlamında olan) Nitron dan gelmektedir. Daniel Rutherford 1772'de azotu keşfettiğinde onu zararlı hava veya sabit hava olarak adlandırmıştır. Havanın belli bir oranının yanma olayında yer almadığı, 18. yüzyıl kimyacıları tarafından iyi bilinmekteydi. Azot, yaklaşık aynı tarihlerde Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, ve Joseph Priestley tarafından da araştırılmaktaydı. Antoine Lavoisier de azotu, Yunanca αζωτος "cansız" anlamına gelen azote olarak adlandırmıştı. Bu sözcük Fransızcada kullanılır oldu ve sonraları pekçok dile girdi.

Azot bileşikleri orta çağlarda biliniyordu. Simyacılar nitrik asidi aqua fortis olarak biliyorlardı. Altını çözebilen karışım olması dolayısıyla, nitrik asit ve hidroklorik asit karışımı; aqua regia (kral suyu) olarak biliniyordu. Azot bileşiklerinin ilk endüstriyel ve zirai kullanımı; güherçile (sodyum veya potasyum nitrat) ve kısmen de barut yapımı şeklinde oldu. Daha sonraları da gübre ve kimyasal hammadde olarak kullanıldı.

Bulunuşu

Azot endüstriyel anlamda, sıvı havanın kısmi destilasyonu ile ya da gaz halindeki havadan mekanik olarak (basınçlı ters osmos yöntemi) elde edilir. Azot, hayvan dışkılarının, üre ve ürik asit halinde büyük kısmını oluşturur. Moleküler azot, büyük oranda Satürn'ün Ay'ı Titan'ın atmosferinde bulunur. Ayrıca, yıldızlar arası uzayda da varlığı David Knauth ve arkadaşlarının yaptığı çalışmalarla saptanmıştır.

Kullanım alanları

Azot bileşikleri

Moleküler azot, atmosferde reaktif değildir fakat doğada, canlı organizmalar (bakteriler) tarafından biyolojik ve endüstriyel anlamda faydalı bileşiklere dönüştürülür. Endüstriyel anlamda azot ve doğal gaz, Haber prosesi ile amonyağa dönüştürülür. Ammonyak da ya gübre olarak, ya da patlayıcılar gibi başka maddelerin üretiminde ( Ostwald prosesi ile nitrik asit üretimi) başlangıç maddesi olarak kullanılır.

Azot tuzları içinde en önemlilerinden biri potasyum nitrat (veya saltpeter: güherçile) olup tarih boyunca barut yapımında kullanılmıştır. Diğer bir tuz da amonyum nitratdır ve gübre olarak kullanılır. Diğer azotlu organik bileşikler nitrogliserin ve trinitrotoluen olup patlayıcı yapımında kullanılırlar. Nitrik asit sıvı yakıtlı füzelerde oksitleyici olarak kullanılır. Hidrazin ve türevleri füze yakıtlarında kullanılır.

Atom numarası: 7

Simge: N

Kütle numarası: 14.0067

Kaynama Noktası (C): -195.8

Erime Noktası (C): -210

Yoğunluk: .81

Buharlaşma Isısı: .666

Kaynaşma (Füzyon) Isısı: 0.086

Elektriksel iletkenlik: --

Isıl iletkenlik: 6e-05

Özgül Isı Kapasitesi: .247