Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

118 элементов. Глава 7. «Безжизненный», но жизненно необходимый

Элемент: азот (Nitrogenium)

Химический символ: N

Порядковый номер: 7

Год открытия: 1772

Стандартная атомная масса: 14.00643

Температура плавления: 63.15 К

Температура кипения: 73.355 К

Плотность при стандартных условиях: 1.2504 г/л

Скорость звука в азоте: 353 м/с (газ при 27 °C)

Число стабильных изотопов: 2

Кристаллическая решётка: гексагональная

Трудно привести столь ошибочное название химического элемента, как название элемента номер семь. άζωτικός. То есть «нет жизни», как решил давший ему название Лавуазье. И это при том, что азот – важнейший элемент в составе аминокислот, ДНК и РНК…

С другой стороны, есть же версия, что средневековое слово azot вообще происходит от фразы из Апокалипсиса «Я есмь Альфа и Омега, начало и конец» – и предания, что на кресте Христа были написаны первые и последние буквы латинского, греческого и иврита. То бишь «а, альфа, алеф» – и «зет, омега и тав». Ну или AAAZOTH. Но обо всем по порядку.

Азот известен человечеству издавна не только потому, что он составляет львиную долю воздуха по объему. Важнейшие его соединения использовались еще алхимиками. Aqua forta – азотная кислота, Aqua regia – всем хорошо знакомая царская водка. Да и селитра (которую производит партнёр нашего портала, замечательный «Тольяттиазот») – тоже известна еще с древности.

Джозеф Блэк

Однако открытие азота как элемента состоялось только в XVIII веке. Великий шотландский химик Джозеф Блэк изучал «связанный воздух», как он называл продукт горения – углекислый газ. Видимо, как-то ему надоело возиться с этой темой и он, как правильный ученый, поручил ее своему студенту, Даниэлю Резерфорду, который и отделил в 1772 году от «связанного воздуха» «испорченный» или «отравленный» воздух. Название неудивительно – ведь в азоте гибли животные и вяли цветы. Впрочем, о том, что «отравленный воздух» представляет собой новый химический элемент, Резерфорд не подумал. Немудрено – он был приверженцем теории флогистона, некоей сверхтонкой материи, которая содержится во всех горючих веществах и высвобождается при горении. Вот за флогистон-то и приняли новый газ.

Даниэль Резерфорд

Примерно в то же время «испорченный воздух» изучали Карл Шееле, Генри Кавендиш и Джозеф Пристли – и все они относили его к флогистону. И только Антуан Лоран Лавуазье сумел понять, что перед ним новый химический элемент – и назвал его мефитическим (бесполезным воздухом) или азотом. Забавно: термин, который прижился в английском (

Жан-Антуан Шапталь

Итак, на начало XIX века человечество поняло, что оно живет в огромном количестве азота, который входит в состав очень полезных веществ, таких, как аммиак, азотная кислота, селитра… Но толку от этого почти не было. Дело в том, что азот, действительно являясь критически важным для жизни элементом, оставался очень инертным как газ. Все потому, что два атома в молекуле N₂ связаны прочной тройной связью. Неужели прав был Лавуазье, назвав его «бесполезным воздухом» (в отличии от оксида азота (I), от котором мы уже писали. С 1799 года и минимум до 1863 года источники отмечали новую забаву среди высшего света в Великобритании – «вечеринки веселящего газа», где салонная публика собиралась для того, чтобы надышаться закисью азота до явления короля Артура. А с середины XIX века самый «младший» оксид азота применяют как наркоз)?

Действительно, химии в те времена до природы с ее азотфиксирующими бактериями, способными разрывать эту связь и превращать азот в его соединения (а то откуда бы взялись аминокислоты и нуклеотиды) было еще далеко.

Все изменилось с приходом в химию будущего «отца химического оружия» Фрица Габера (он и хлор первым применит в Первой мировой, и Циклон Б создаст, который потом в газовые камеры будут пускать). В 1905 году Габер начал работу, которая в итоге принесла ему Нобелевскую премию. Вообще-то он собирался заниматься производством азотных удобрений и селитры для взрывчатки. Но исходное вещество для этих соединений — аммиак — было не так-то просто получить. В начале XX века было известно, что аммиак можно сделать из азота и водорода, но при температуре в 1000 градусов.

Габер, «играя» различными методиками, существовавшими до него, смог получить аммиак при сравнительно низких температурах (300-600 градусов), но при высоких давлениях.

Однако от настольной установки до промышленного крупнотоннажного производства очень долгий путь. Главный камень преткновения тут – масштабирование. О, сколько современных стартапов разбились о него! Однако Габер поступил правильно: он в 1909 году продал свою технологию BASF, где она попала в руки Карла Боша. Уже в 1907 году Бош смог создать в компании свою лабораторию. И перед ним поставили срочную задачу – сделать технологию Габера а) масштабируемой, б) не такой дорогой – ведь у Габера в числе катализаторов были не самые дешевые осмий и уран. Работа заняла четыре года – нужно было сделать оборудование, которое выдержит нужные давление и температуру, устранить диффузию водорода, который так и норовил «сбежать» сквозь стенки реактора, заменить катализаторы…

Карл Бош

В 1913 году в Оппау, близ Людвигсхафена-на-Рейне, BASF построила первый завод по производству аммиака. Так начал свою историю метод Габера-Боша. Забавно, что Габер получил премию за метод производства аммиака в 1918 году, а Бош – только в 1931 года, за технологии синтезов под высоким давлением вообще.

Так человечество вступило в эпоху химической технологии азота. Впрочем, одно важное применение самого азота началось еще с 1882 года – когда польский ученый Сигизмунд Вроблевский в Ягеллонском университете сумел получить жидкий азот.

Сигизмунд Вроблевский

В связи с этим, конечно же, вспоминается любимый киношный прием: на плохого парня, будь то робот из жидкого металла в «Терминаторе-2» или алчный русский программист из «Золотого Глаза» «Бондианы» выливается жидкий азот – и тело мгновенно замерзает, превращаясь в лед. Дальше «сосульку» можно расколоть – и дело с концом.

Кадр из фильма «Терминатор-2»

Однако на деле вы можете смело опустить руку в сосуд с жидким азотом и достать ее обратно, даже не обморозив. Тому есть две причины. Первая – крайне низкая теплопроводность самого жидкого азота. А вторая – так называемый эффект Лейденфроста: поскольку температура руки намного выше точки кипения, между рукой и сверххолодной жидкостью всегда будет тонкая прослойка из испарившегося газообразного азота. Так что стоит поискать другой способ борьбы с киношными злодеями. Зато из сливок при помощи жидкого азота можно сделать вкусное мороженое.

Жидкий азот изо рта

Итак, с историей мы разобрались. Однако в прошлом выпуске, рассказывая про углерод, мы обещали подробно рассказать про один из главных процессов в звездах, в которых и рождается наш сегодняшний герой.

Речь идёт о CNO-цикле, в котором на самом деле происходит «сборка» атома гелия из атомов водорода. Но помогают в этом атомы азота, углерода и водорода.

Первым этапом в СNO-цикле становится CN-цикл или цикл Бете (собственно, астрофизик и Ханс Бете его и предложил, за что тоже получил Нобелевскую премию – по физике 1967 года).

Ханс Бете

«Собравшись» из трех атомов гелия атом углерода ¹²С начинает последовательно присоединять к себе протоны:

Иногда процесс идет дальше, с образованием ¹⁶О – и начинаются NO-циклы.

Собственно говоря, несмотря на то, что главная суть CNО-процесса – это синтез гелия, привычный нам азот синтезируется именно в нем, после гибели звезд попадая в межзвездное пространство и участвуя в формировании новых звезд и планет.

CNO-цикл

Нужно сказать, что в нашей Солнечной системе азот – самый «модный» газ для атмосфер планет с твёрдой поверхностью. Пожалуй, только у Венеры азот в атмосфере – в миноре (его там 3,5%, остальное занимает углекислый газ). На Земле его 78%, в основном из азота состоит и атмосфера единственного в нашей системе спутника с плотной атмосферой – крупнейшего спутника Сатурна Титана.

Азотная атмосфера Титана

Азотные атмосферы, но гораздо более разреженные, у спутника Нептуна Тритона и карликовой планеты Плутона. Кстати, что интересно: судя по всему, некоторую часть года Плутона его атмосфера замерзает и выпадает азотным снегом на поверхность, а затем вновь испаряется.

Атмосфера Плутона

Но вернемся на грешную Землю. Как же применяется азот? Про азотные удобрения мы уже знаем, про аминокислоты и любую азотсодержащую органику – не будем говорить. Хотя упомянем тринитротолуол (он же тротил) и прочие взрывчатые вещества, всевозможные красители, в которых не обойтись без азота и так далее.

А знали ли вы, что такое пищевая добавка E941? Да, это азот, который используется в качестве газовой среды для упаковки и хранения пищевых продуктов.

Жидкий азот применяется в качестве хладагента, в криохирургии (вот тут таки жидкий азот разрушает пораженные клетки), газообразным накачивают шины шасси авиалайнеров и выдавливают нефть из пласта.

Что же касается соединений азота – то их огромное количество. Для примера возьмем азид натрия NaN₃. Кто бы мог подумать, что способность этого вещества при нагревании мгновенно разлагаться с выделением азота будет спасать тысячи жизней? А ведь именно разложение этого вещества за 0,04 секунды производит около 70 литров азота, который наполняет подушку безопасности автомобиля.

А вот нитрид кремния Si₃N₄ заметно улучшает свойства всех огнеупорных материалов.

Нитрид кремния

Ну а в завершение скажем, что, как оказалось, «простые» соединения азота крайне важны и для работы нашего организма. Оказалось, что оксид азота (II) – кстати, у этой молекулы тоже тройная связь – играет важнейшую сигнальную роль во всем организме. Это и нейромедиатор, наравне с дофамиином, и сигнальная молекула в иммунной системе, и, что самое важное – в сердечно-сосудистой. Недаром в 1998 году за это открытие Роберт Ферчготт, Луис Игнарро и Ферид Мурад получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине. А сам оксид азота стал в 1992 году молекулой года по версии журнала Science. Впрочем, историю этого вещества мы еще расскажем отдельно.

Текст: Алексей Паевский

Можно ли заморозить водку в жидком азоте

если жидким азотом залить спирт, то спирт станет как простуда. Затем его можно нарезать маслом и намазать черным хлебом. Есть риск, что отвалится верхняя челюсть.

но походу уже где-то в интернете написано. но идея проста

Если бы водка была твердой, то мы бы ее прогрызли (в) Русские люди

А что будет с ацетоном?

Баян конечно же! На мой взгляд, вы сами это уже размещали здесь.

> А что будет с ацетоном?

то же самое — у обоих температура замерзания намного выше -193С.

Жидкий азот — бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения 77,35 К при давлении 101,3 кПа и удельным объемом 1,239 дм3 / кг при температуре 77,35 К и давлении 101,3 кПа.

Температура плавления этанола 114,3 ° C (158,8 K)

На мой взгляд, спирт можно сократить по

Желе не подойдет, но есть рецепты коктейлей с жидким азотом — у сабе низкая теплопроводность — парить можно пить, только эффект специфический и главное с предметом не переборщить.

4.2 получается что то на подобии очень тянущего мёда, хоть хлеб мажу по хлебу, собственными глазами видел

И вообще че ты такой маленький? Влейте, но пейте!

А сколько сабжа то на единицу объема спирта надо. Я понимаю, что здесь есть эффект сверхбыстрого охлаждения (завтра надо расспросить химиков), но тогда, ИМХО, лучше жидкий кислород.

> А сколько сабжей то на единицу объема алкоголя надо.Я понимаю, что здесь есть эффект сверхбыстрого охлаждения (завтра надо расспросить химиков), но тогда, ИМХО, лучше жидкий кислород.

, а теперь давайте подумаем и представим, что будет, если смешать спирт и жидкий кислород? подсказка: классическое топливо для ЖРД

это то, что вы ищете. спирт в виде киселя. можно намазать на хлеб.

Золт — я как-то забыл, что у него тоже было — как работает окислитель. Несмотря на то что.- господа — мы развеяли ошибку ЛОР — коровы летают не на метане, а на спирте с жидким кислородом!

Тогда лучше жидкий кислород и жидкий водород. Это более экологично.

> господа — мы развеяли заблуждение ЛОР — коровы летают не на метане, а на спирте с жидким кислородом!

А на метане летают тролли.

> Тогда лучше жидкий кислород и жидкий водород.Это более экологично.

— штука очень капризная в эксплуатации. настолько, что на фоне эффективности гидразиновой или гептиловой мелочи, такой как экология и т. д., мало людей заботит чушь.

Судя по предложенным смесям, опасность отправится на тот свет вместе с некоторым количеством зевак из наших юных экскрементов.

Ога — кислород лежит себе в дуэро и никому не мешает, и гиптилу он не нужен.

> Судя по предложенным смесям, опасность отправится на тот свет вместе с некоторым количеством зевак наших юных экскрементов.

да нет, проблемы могут начаться с жидким воздухом, в котором кислорода уже вполне достаточно, чтобы использовать его вместе с целлюлозой в качестве промышленного взрывчатого вещества. но здесь нужен соответствующий. детонатор. а от жидкого азота от силы получит термический ожог и то, если он будет в нем плавать. но это уже клиника.впрочем, без опыта применения внутрь, мягко говоря, не рекомендовал бы. такие фокусы делай, пила — типа в рот влей — но надо уметь и четко представлять, что можно, а что нельзя.

> такие фокусы делай, пила — типа залить в рот

Не верю. он также ест

> такие фокусы делай, пила — типа в рот влей — но надо уметь и четко представлять, что можно, а что нельзя.

Горячий тренд курения или ненужный риск? : Соль: NPR

Бармен готовит коктейли с использованием жидкого азота в ресторане Bourbon and Branch в Сан-Франциско. Джон Джо / star5112 / Flickr.com скрыть подпись

Бармен готовит коктейли с использованием жидкого азота в ресторане Bourbon and Branch в Сан-Франциско.

Врачи используют жидкий азот — вещество, регистрирующее ужасно низкие 321 градус ниже нуля по Фаренгейту — для замораживания бородавок, чтобы они высыхали и отпадали. Да, ребята, это вещество убивает ткани. Итак, представьте, что он может сделать с вашим желудком, если вы его выпьете.

К сожалению, недавно один британский подросток узнал на собственном горьком опыте. The Telegraph сообщает на этой неделе, что 18-летней девушке удалили часть перфорированного желудка после того, как она потягивала этот модный коктейль, в котором это вещество использовалось для охлаждения стекла и создания дымного пара.

И, как отмечает ABC News , «знаменитые повара, мастера-миксологи и медицинские эксперты со всего мира взволнованы».

«Все, что хоть немного опасно, не должно быть в баре», — сказал ABC Рэй Фоули, редактор журнала «Бартендинг». «Люди выходят из-под контроля с этими продуктами, чтобы выставить напоказ, а не заботиться о своих клиентах. Этот азотный коктейль — это нелепо».

Джон Эштон, директор по здравоохранению округа Камбрия в Великобритании, говорит BBC: «Эта девушка стала жертвой безответственной алкогольной индустрии, которая теперь соревнуется с уловками.«

Фактически, британский аналог Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, Агентство по пищевым стандартам, выпустило предупреждение для потребителей после того, как эта история стала известна. «Хотя это не токсичное вещество, его экстремально низкая температура делает его небезопасным для людей пить и есть, потому что человеческое тело не может справиться с такой холодной внутренней температурой», — говорится в предупреждении.

Врачи британской девочки не говорят о том, что случилось с ней. Но Кори Словис, председатель отделения неотложной медицины в Медицинском центре Вандербильта в Нэшвилле, сказал ABC: «Я представляю, что произошло, когда ткани полностью омертвели и заморозили их до такой степени, что желудочная кислота пробила желудок.»

Дело в том, что вы не должны глотать жидкий азот. Бармены должны вращать его в стакане, пока он полностью не испарится, а затем влить спирт. Но, как и все остальное, жидкий азот может быть опасен

Но жидкий азот можно использовать и безопасно, — сказал ABC Дэйв Арнольд, руководитель кулинарных технологий Французского кулинарного института и автор коктейлей в Momofuku в Нью-Йорке. говорит: «Это завораживает.»(Фактически, он написал учебник о том, как правильно его использовать.)

Британский подросток стал последней из горстки жертв жидкого азота за последние несколько лет, в то время как индустрия коктейлей находится под постоянным давлением, требующим разработки новых и творческих способов привлечения клиентов. Но слишком ли велики риски, связанные с жидким азотом, чтобы его можно было использовать за решеткой?

Как вы думаете? Примите участие в нашем онлайн-опросе.

Почему водка не замерзает в морозильной камере?

Если вы поставите бутылку водки в морозилку, жидкость загустеет, но не станет твердой.Это связано с химическим составом водки и явлением, известным как понижение точки замерзания.

Химический состав водки

Менделеев, химик, разработавший таблицу Менделеева, стандартизовал количество этилового спирта — или этанола — в водке, когда он был директором Российского бюро стандартов. Русская водка на 40 процентов состоит из этанола и на 60 процентов воды по объему (доказательство 80). Водка из других стран может варьироваться от 35 до 50 процентов этанола по объему.Все эти значения являются достаточно алкогольными, чтобы существенно повлиять на температуру замерзания жидкости. Если бы это была чистая вода, она замерзла бы при 0 C или 32 F. Если бы водка была чистым или абсолютным спиртом, она замерзла бы при -114 C или -173 F. Точка замерзания смеси является промежуточным значением.

Этанол и депрессия точки замерзания

Когда вы растворяете любую жидкость в воде, вы понижаете температуру замерзания воды. Это явление известно как понижение точки замерзания.Водку можно заморозить, но не в обычной домашней морозильной камере. Температура замерзания водки крепостью 80 градусов составляет -26,95 C или -16,51 F, в то время как температура большинства домашних морозильных камер составляет около -17 C.

Как заморозить водку

Один из способов охладить водку — это поместить ее в ведро со льдом и солью. В этом случае содержимое станет холоднее обычного льда, например, при пониженной температуре замерзания. Соль снижает температуру до -21 ° C, что недостаточно для того, чтобы заморозить водку с крепостью 80 градусов, но из продукта, который немного менее крепок, получается водка.Соленый лед также используется для приготовления мороженого без морозильной камеры.

Если вы действительно хотите заморозить водку , вы можете использовать либо сухой лед, либо жидкий азот. Окружение водки сухим льдом понижает температуру до -78 C или -109 F. Если вы добавите в водку кусочки сухого льда, сублимация углекислого газа приведет к образованию пузырьков в жидкости, что по сути даст вам газированную водку (которая также имеет другой вкус). Обратите внимание, что, хотя можно добавить небольшое количество сухого льда для образования пузырьков, на самом деле замораживание водки приведет к получению чего-то слишком холодного для питья (подумайте о мгновенном обморожении).

Если вы нальете в водку немного жидкого азота, из-за испарения азота образуется туман. Это крутой трюк, из-за которого могут образоваться кусочки водочного льда. Жидкий азот очень холодный, вплоть до -196 C или -320 F. Хотя жидкий азот может использоваться барменами для создания эффекта охлаждения (буквально), очень важно соблюдать осторожность. Замороженная водка холоднее, чем морозильная камера, из-за чего она слишком холодная, чтобы ее можно было проглотить!

Почему водка не замерзает? Алкоголь против точки замерзания

Люди, которые пьют водку, обычно хранят ее в морозильной камере.Водка становится красивой и холодной, но не замерзает. Вы когда-нибудь задумывались, почему это так? Водка когда-нибудь замерзнет?

Точка замерзания водки

Водка состоит в основном из воды и этанола (зерновой спирт). Чистая вода имеет точку замерзания 0ºC или 32ºF, а чистый этанол имеет точку замерзания -114ºC или -173ºF. Поскольку водка представляет собой комбинацию химических веществ, она не замерзает при той же температуре, что и вода или спирт.

Конечно, водка замерзнет, ​​но не при температуре обычного морозильника.Это связано с тем, что водка содержит достаточно алкоголя, чтобы снизить температуру замерзания воды ниже -17 ° C в вашей обычной морозильной камере. Это то же самое явление понижения точки замерзания, которое возникает, когда вы добавляете соль на ледяную прогулку или антифриз в машине. В случае русской водки, которая стандартизирована для содержания этанола 40% по объему, точка замерзания воды понижается до -26,95 ° C или -16,51 ° F. Эта водка может замерзнуть на открытом воздухе в течение сибирской зимы, и вы можете заморозить его в промышленной морозильной камере или с использованием жидкого азота, но он останется жидким в обычной морозильной камере, температура которой обычно не ниже –23–18 ° C (от –9 ° F до 0 ° F).Другие спиртные напитки ведут себя так же, как водка, поэтому вы можете положить текилу, ром или джин в морозильную камеру с примерно таким же результатом.

Пиво и вино замерзнут в домашней морозильной камере, потому что они содержат гораздо меньше алкоголя, чем в дистиллированных спиртных напитках. Пиво обычно содержит 4-6% алкоголя (иногда до 12%), а вино — около 12-15% алкоголя по объему.

Использование замораживания для обогащения водки

Один из удобных трюков для увеличения процентного содержания алкоголя в водке, особенно если содержание алкоголя ниже, чем 40 единиц, — это применить метод, известный как перегонка замораживанием.Этого можно добиться, налив водку в открытую емкость, например, таз, и поместив ее в морозильную камеру. Как только жидкость остынет ниже точки замерзания воды, в чашу можно добавить один или несколько кубиков льда. Кубики льда служат ядрами кристаллизации, во многом как использование затравочного кристалла для выращивания более крупных кристаллов для научного проекта. Свободная вода в водке кристаллизуется (образует лед), оставляя после себя более высокую концентрацию алкоголя.

Хранение водки в морозильной камере

Вероятно, хорошо, что водка обычно не замерзает в морозильной камере, потому что в противном случае вода в ликере расширилась бы.Давления от расширения могло быть достаточно, чтобы разбить контейнер. Об этом стоит помнить, если вы планируете добавить воды в водку, чтобы заморозить ее и усилить стойкость. Не переполняйте бутылку, иначе она разобьется при замерзании воды! Если вы все же замораживаете алкогольный напиток, выберите гибкий пластиковый контейнер, чтобы свести к минимуму риск несчастных случаев или поломки. Например, выберите пакет, аналогичный тому типу, который используется для замороженных предварительно приготовленных коктейлей.

Безопасен ли жидкий азот? Закажите эти коктейли, когда пойдете в свой любимый бар