Niewiele mówi się o jednym z podstawowych gazów znajdujących się w naszym posiadaniu – o azocie. Jakie właściwości ma azot i jaką rolę odgrywa w przyrodzie? Przypominamy mniej lub bardziej znane fakty związane z tym fascynującym pierwiastkiem.
Jakie właściwości ma azot? – podstawowe parametry fizykochemiczne
Ponieważ w oddychaniu skupiamy się na dwóch tylko substancjach: tlenie i dwutlenku węgla, często pomija się fakt, że 78% składu powietrza to azot. Nie zauważamy go jednak, jako że jest bezwonny i bezbarwny, a przy tym niepalny i w ogóle słabo reaktywny. Pod ciśnieniem normalnym przechodzi w stan ciekły dopiero przy -195.6°C, a w jeszcze odrobinę niższej temperaturze (-210.01°C) zestala się. Wydaje się zatem mało ważny. Ale czy tak jest w istocie?
Jakie związki formuje azot?
W określonych warunkach, zwykle związanych z podwyższoną temperaturą lub obecnością katalizatora, azot łączy się z innymi pierwiastkami, tworząc związki, z których korzystamy w codziennym życiu.
Azotki metali
Spotkać go można na III stopniu utlenienia w związkach z metalami. Jakie właściwości ma azot w tym połączeniu? Cechuje je wysoka trwałość oraz ogniotrwałość. Nic dziwnego zatem, że azotki tytanu i boru można odnaleźć w ostrzach narzędzi – tak skrawających, jak i tnących. Zabezpieczają też m.in. naczynia laboratoryjne. Azotek galu używany jest w niebieskich laserach, a azotek litu to jedna z możliwości magazynowania wodoru w stacjach paliw przyszłości.
Amoniak
Z wodorem azot łączy się w substancję o nieprzyjemnym zapachu – amoniak, który jest naturalnym produktem w reakcjach gnicia białek. Nie oznacza to jednak, że jest bardzo zły – czy pamiętasz amoniaczki? Te ciastka po upieczeniu są naprawdę smaczne. Amoniak wykorzystywany bywa z jednej strony jako składnik soli trzeźwiących, z drugiej natomiast – przy stężeniach w powietrzu >5000 ppm w kilka minut prowadzi do śmierci.
Tlenki azotu
Najbardziej chyba znanym jest tlenek azotu (I), N2O, którego popularna nazwa to gaz rozweselający. Silne działanie euforyzujące zapewniło mu miejsce przy porodach oraz w gabinetach dentystycznych. W przeciwieństwie do wielu narkotyków tolerancja organizmu w tym przypadku spada z użyciem – wystarcza coraz mniejsza ilość, by wywołać ten sam efekt. Inny tlenek natomiast, NO2, jest trujący – to on odpowiada za brudny kolor smogu nad miastem.
Jaką rolę odgrywa w przyrodzie azot?
Jest niezbędny dla życia. Wchodzi w skład mnóstwa substancji organicznych tworzących życie – od aminokwasów i białek po nukleotydy i kwasy nukleinowe. Asymilować go z powietrza potrafią jednak jedynie nieliczne organizmy (bakterie azotowe i brodawkowe w roślinach motylkowych oraz np. 4,5 m kukurydza Olotón z Sierra Mixe, która sama się nawozi). Jaką rolę odgrywa w przyrodzie azot ponadto? Niestety, tlenek azotu (II), NO, reaguje samorzutnie z powietrzem, czym przyczynia się do powstawania kwaśnych deszczów, czy powiększania dziury ozonowej.
Odkrycie ciekłego azotu i jego konsekwencje
Nie można zapomnieć o roku 1883 i polskich fizykach z UJ, którzy jako pierwsi na świecie skroplili ten gaz. Dzięki temu pojawiły się nowe, nieznane wcześniej możliwości jego zastosowania – chłodzenie do bardzo niskich temperatur (silnych elektromagnesów, czy choćby próbek biologicznych), wymrażanie (np. w zabiegach dermatologicznych) oraz uzyskiwanie nowej jakości potraw w kuchni molekularnej. Ciekły azot jest jednak ekstremalnie zimny i w kontakcie z powietrzem prędko ogrzewa się i odparowuje. Dlatego też magazynowany jest w specjalnych pojemnikach, zwanych naczyniami Dewara, które znacząco redukują jego straty. Żaden ośrodek wykorzystujący ciekły azot nie jest w stanie obejść się bez tych zbiorników.