Источники соединений азота

Азот – один из важнейших химических элементов, который наряду с углеродом, водородом и кислородом входит в состав различных органических соединений и определяет их свойства.

Основные природные запасы азота сконцентрированы в атмосфере, где его содержание достигает 79% (по объему). Другой природный источник азота – ископаемые минералы – к настоящему времени практически исчерпан. Поэтому весьма актуальна проблема использования атмосферного азота, который существует преимущественно в виде прочно связанных молекул N₂.
Азот в молекулярной форме исключительно инертен и в обычных условиях не способен к образованию связей с другими элементами (и поэтому часто используется как инертный газ). Только в жестких условиях на высокоэнергоёмких производствах при высокой температуре и большом давлении азот взаимодействует с водородом, образуя
Синтез аммиака из атмосферного азота и водорода относится к важнейшим достижениям науки, открывшем промышленную химию азотсодержащих соединений.

Впервые эта реакция была проведена Ле Шателье (1901 г.). Позднее (1904-1907) В. Оствальд, В. Нернст и Ф. Габер изучали физико-химические условия её протекания. В 1909 г. Ф. Габер получил аммиак, применив разработанную технологию процесса, который стал называться его именем – процесс Габера (Нобелевская премия, 1918 г.).

С химической точки зрения, аммиак – предшественник других азотсодержащих соединений. На его основе получают азотную кислоту HNO₃ для производства нитратов, нитросоединений (азотные удобрения, взрывчатые вещества и др.). Аммиак образует различные аминопроизводные: амины, амиды, аминоспирты, аминокислоты, гетероциклические соединения и др. (красители, лекарственные средства, полимеры и т.п.).

В природе главным источником соединений азота являются процессы азотфиксации и нитрификации. Эти процессы заключаются в образовании активных азотсодержащих веществ, которые участвуют в круговороте азота, необходимого для биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и других природных соединений.

Круговорот азота в природе (биогеохимический цикл)

Азотфиксация – превращение атмосферного азота в связанные формы (аммиак, соединения аммония, оксиды азота), которые ассимилируются растениями и затем поступают в пищу животных и человека.

жизнедеятельность сине-зеленых водорослей и азотфиксирующих бактерий в клубеньках бобовых растений;
физические явления в атмосфере (грозовые разряды, излучение солнечной энергии, вулканическая деятельность), сопровождающиеся фотохимическими реакциями с образованием газообразных соединений азота (N₂O, NO, NO₂ и др.).

Определённый вклад в процесс азотфиксации вносит также антропогенный фактор (следствие вмешательства человека): выбросы промышленных предприятий, продукты сгорания ракетного топлива при запуске космических аппаратов и т.п.

Нитрификация – бактериальное разложение в почве конечных продуктов обмена веществ в организмах и белков мертвых животных с образованием аммиака, аммониевых соединений [NH₄]⁺X^– (где X = OH, металл), нитритов (солей азотистой кислоты НNO₂) и нитратов. (солей азотной кислоты НNO₃).