Nitrogen

Азот находится на седьмой позиции в периодической таблице, обозначается символом N. Будучи неметаллом, это самый лёгкий элемент в 15-й группе, известной как пниктогены. В Млечном Пути и нашей Солнечной системе он занимает седьмое место по распространённости среди всех элементов. В стандартных условиях два атома азота соединяются, образуя бесцветный двухатомный газ без запаха — N₂. Этот газ составляет примерно 78 процентов земной атмосферы, больше, чем любое другое химическое вещество в воздухе. Поскольку его соединения обычно летучи, азот довольно редко встречается в твёрдой земной коре. Шотландский врач Дэниел Резерфорд впервые выделил азот в 1772 году, назвав его «удушливым воздухом». Примерно в то же время его независимо изучали Карл Вильгельм Шееле и Генри Кавендиш. В 1790 году французский химик Жан-Антуан-Клод Шапталь предложил название «nitrogène», поскольку этот элемент содержался в азотной кислоте и нитратах. Антуан Лавуазье предпочитал название «azote» от греческого «безжизненный», так как этот газ удушает живые существа. Это название закрепилось во многих языках и встречается в английских терминах, таких как hydrazine, azides и azo compounds. Большая часть коммерческого газообразного азота получается из воздуха методом короткоцикловой адсорбции. Около двух третей этого производства используется в качестве инертного бескислородного газа, например, для упаковки пищевых продуктов; значительная часть остатка превращается в жидкий азот для криогеники. Азот является ключевым элементом многих промышленных соединений: аммиака, азотной кислоты, органических нитратов (используемых в ракетном топливе и взрывчатых веществах) и цианидов. Тройная связь в молекуле N₂ чрезвычайно прочна — вторая по прочности среди двухатомных молекул после угарного газа, — что затрудняет её превращение в полезные соединения как для организмов, так и для промышленности. Однако та же связь означает, что при горении, взрыве или разложении соединений азота выделяется большое количество энергии. Синтетический аммиак и нитраты являются ключевыми промышленными удобрениями, а нитраты удобрений — основными загрязнителями, вызывающими эвтрофикацию водоёмов. Помимо удобрений и накопления энергии, азот встречается в органических соединениях: от арамидов (используемых в высокопрочных тканях) до цианоакрилата (основы суперклея). Каждый живой организм содержит азот, главным образом в аминокислотах (а значит, и в белках), нуклеиновых кислотах (ДНК и РНК) и молекуле энергии аденозинтрифосфате. Тело человека примерно на 3 процента состоит из азота по массе, что делает его четвёртым по распространённости элементом после кислорода, углерода и водорода. Круговорот азота описывает, как элемент перемещается из воздуха в биосферу и органические соединения, а затем обратно в атмосферу. Азот является компонентом всех основных классов фармацевтических препаратов, включая антибиотики. Многие лекарства являются имитаторами или пролекарствами природных азотсодержащих сигнальных молекул: например, органические нитраты нитроглицерин и нитропруссид регулируют кровяное давление, метаболизируясь в оксид азота. Другие известные азотсодержащие лекарства — такие как природные кофеин и морфин или синтетические амфетамины — действуют на рецепторы нейромедиаторов животных. Соединения азота были известны на протяжении тысячелетий. Хлорид аммония был знаком Геродоту, а к Средним векам алхимики хорошо знали азотную кислоту (которую они называли aqua fortis, или «крепкая вода»), а также соли аммония и нитраты. Смесь азотной и соляной кислот была известна как aqua regia («царская водка»), ценимая за способность растворять золото. Сам элемент был открыт в 1772 году шотландским врачом Дэниелом Резерфордом, который назвал его «удушливым воздухом». Хотя он не признал его отдельным химическим элементом, он чётко отличил его от «фиксированного воздуха» (углекислого газа) Джозефа Блэка. Резерфорд понимал, что воздух содержит компонент, не поддерживающий горение, даже если не осознавал, что это элемент. Примерно в то же время его изучали Карл Вильгельм Шееле, Генри Кавендиш и Джозеф Пристли, называя его «сгоревшим воздухом» или «флогистированным воздухом». Антуан Лавуазье называл его «мефитическим воздухом» или «azote» от греческого слова «безжизненный», потому что он удушает. В чистом азоте животные погибали, а пламя гасло. Хотя английский язык не перенял название Лавуазье — поскольку все газы, кроме кислорода, либо удушающие, либо токсичные, — оно сохранилось во многих языках (французском, итальянском, португальском, польском, русском, албанском, турецком и других; немецкое Stickstoff и нидерландское stikstof также означают «удушающее вещество»). Оно также сохранилось в английских названиях соединений азота, таких как hydrazine и azides, и вдохновило термин «pnictogens» для группы, возглавляемой азотом, от греческого «душить». Английское слово «nitrogen» (1794) произошло от французского nitrogène, введённого в 1790 году Жаном-Антуаном-Клодом Шапталем. Он образовал его от nitre (калиевая селитра, также называемая saltpetre) и суффикса -gène («производящий»), от греческого -genes («рождённый»). Шапталь имел в виду, что азот является основной частью азотной кислоты, которая, в свою очередь, произошла от селитры. Ранее селитру путали с египетским «натроном» (карбонатом натрия), называемым νίτρον (nitron) по-гречески, который, несмотря на название, не содержал нитратов. Самые ранние военные, промышленные и сельскохозяйственные применения соединений азота основывались на селитре (нитрате натрия или калия), наиболее заметно — в порохе.