A Z O T

Azot ilk olarak 1772 yılında Daniel Rutherford tarafından keşfedilmiştir. Azot ya da Nitrojen Havada yaklaşık %80 oranında bulunan bir element. dir.

Hava gaz halindeki atom, iyon ve moleküllerden yapılmıştır. İçinde % 78.l Azot, % 20.8 Oksijen vardır. Yemeğin tuzu, baharatı kadar da, Karbondioksit, Hidrojen, Argon, Neon ve Kripton gibi molekül ve atomlar.

Oksijen, aldığımız nefesle birlikte içimize girer, besinleri yakar, vücuttaki faaliyetler için gerekli enerjiyi ve sıcaklığı sağlar. Azot, hava basıncının en mühim kısmını oluşturur. Oksijenin yoğunluğunu hafifletir ve teneffüs ettiğimiz havayı hoş bir hâle getirir. Havada Azot bulunmasaydı Oksijen tek başına zararlı ve rahatsız edici olacaktı. Azot, aynı zamanda bitkiler için de tabiî bir gübredir. Havadan toprağa geçen Azot, oradan mikroorganizmalara, mikroorganizmalardan da bitkilere geçer. Azotun bu seyahatı sonucu hayatın temel gıdaları olan proteinler hazırlanır. Topraktan mikroplara, oradan bitkilere, bitkilerden de hayvan ve insanlara varan akıllara durgunluk veren bir yardımlaşma ortaya çıkar.

Son derece kararlı bir yapıya sahip Azot, ancak şimşeğin oluşturduğu ısı ile parçalanabilmekte ve Azotoksitlere dönüşebilmektedir. Her şimşek 50 kg Azot, her saniye dünya atmosferinde çakan şimşekler ise toplam 5.5 ton Azotoksitin oluşması demektir. Şimşeklerle oluşan Azotoksitlerin, canlıların Azot ihtiyacının %50’sini karşıladığını yeni öğrendik ve dolayısıyla şimşeksiz bir hayatın mümkün olamayacağını da...

Sembol: N
Atom numarası: 7
Atom ağırlığı: 14.0067 g/mol
Oda koşullarında (25°C 298 K):
Renksiz gaz  
A
Metal ,p-blok elementi

Kimyasal Özellikler 

Elektronik konfigürasyonu: [He].2s2.2p3
Kabuk yapısı:  2.5
Elektronegatiflik:
3.04 (Pauling birimine göre),  3.19 (Sanderson elektronegatifliğine göre)
Elektron ilgisi:
7 kJmol-1
Atomik Yarıçapı:
65 pm (56 pm hesaplama ile)
İyonlaşma enerjisi:

I. İyonlaşma Enerjisi

1402.3 kJ/mol

II. İyonlaşma Enerjisi

2856 kJ/mol

III. İyonlaşma Enerjisi

4578.1 kJ/mol

IV. İyonlaşma Enerjisi

7475 kJ/mol

V. İyonlaşma Enerjisi

9444.9 kJ/mol

VI. İyonlaşma Enerjisi

53266.6 kJ/mol

VII. İyonlaşma Enerjisi

64360 kJ/mol

Oksidasyon sayısı: -3, 3, 2, 4, 5

İzotopları: 

İzotop

Yarılanma süresi

12N

0.11 saniye

13N

9.97 dakika

14N

Kararlı

15N

Kararlı

16N

7.13 saniye

17N

4.17 saniye

18N

0.62 saniye

19N

5.05 dakika

20N

0.1 saniye

 

Azotun elde edilmesi:

Azot, sodyum azidin (NaN3) ve amonyum dikromatın bozunması ile saf olarak elde edilir.

NaN3 (300°C) à 2Na + 3N2

(NH4)2Cr2O7 à N2 + Cr2O3 + 4H2O

Bir diğer yöntem ise amonyağın kireç kaymağı ile reaksiyonu sonucunda elde edilir.

NH3 + 3Ca(OCl)Cl à 3CaCl3 + N2 +3H2O

AZOT'UN BAZI KULLANIM ALANLARI

KİMYA SEKTÖRÜNDE AZOT KULLANIMI

Petrol ve gaz kuyularının kazılmasında, tamamlanmasında ve bakımında azot sıkça kullanılır. Aynı zamanda, basıncın korunması ve sıkıştırılmış gazın depolanmasında da azottan yararlanılır. Gaz toplama sistemleri ve boru hatlarında bile, hem karada hem de denizde azotun asal olma özelliğinden yararlanılır. Azotun tesis içinde, yüksek basınçta ve düşük oksijen yoğunluğunda üretilebilmesi, yanıcı gazların alev almasını önlemekte yada petrol kuyusu borularının paslanmasını engellemekte etkili bir yöntemdir.

Azot kimya endüstrisi tarafından, ürünlerin nem yada oksijenle teması durumunda oluşabilecek yangın tehlikesi, mikrop üremesi, renk atması ve bozulma gibi durumlara karşı korunmak için kullanılmaktadır. Patlayıcı yada yanıcı maddelerin depolanması sırasında güvenlik çok önemlidir. Azot gazıyla kaplama, maddenin üzerinde koruyucu bir gazın sürekli bulunması için çok güvenilir ve kolay bir yöntemdir. Tank boşluğunda bulunan nemli havanın yerini azot alır. Hassas bir valf kontrol sistemi sayesinde, tankın boşaltılması yada doldurulması sırasında maddenin üzerinde hep yeterli miktarda azot kalması sağlanır. Bu biçimde güvenlik ve güvenilirlik elde edilir, ürünün oksitlenme nedeniyle bozulması engellenir.

GIDA SEKTÖRÜNDE AZOT KULLANIMI

Oksijen gıda ürünlerinin en büyük düşmanıdır. Oksijen açısından zengin bir ortam, çok sayıda bakteri ve küfün üremesine yol açarak gıda ürünlerinin kalitesini düşürmektedir. Bu nedenle, azot altında depolama, ambalajlama ve nakliye biçimleri ürünün raf ömrünü artırmakta, birçok gıda ürünü ilk günkü tazelikte uzun süre saklanabilmektedir. Meyve ve sebzelerin azot altında depolama sürelerinin şaşırtıcı derecede uzadığı deneylerle kanıtlanmıştır.

Gıda Sanayiinde Azotun Kullanımı Alanları

-Azot örtüsü altına almak (blanketing),
-Gazlardan arındırma (purging),
-Asal ortam oluşturma (inerting),
-Doldurma (filling),
-Fıçı biracılığı (beer dispensing),
-Modifiye atmosfer ortamında ambalajlama (modified atmosphere packaging/MAP),
-Atmosfer kontrollü depolama (controlled atmosphere/CA)..

 Azot Örtüsü Altına Alma (Blanketing)

Tank içinde saklanan sıvı gıda yada meyve suyu, şarap gibi içeceklerin üzerindeki boş kısma azot doldurulmakta oksijen ve su buharı atılmakta, oksidasyon önlenmektedir.

Gazlardan Arındırma (Purging)

Azotla arındırma, kapalı bir ortamdaki istenmeyen gazların dışarı atılması ve istenen bir atmosfer ile değiştirilmesi yoluyla yapılır. Bu işlem, işlenen ürünlerle atmosfer arasında oluşabilecek istenmeyen tepkimelerin önlenmesi için kullanılır. Şişeye şarap doldurulmadan önce azot basılması, arındırma işlemine bir örnektir.

Asal Ortam Oluşturma (Inerting)

Bu işlem, gıda ürününü içeren kabın azot gazıyla temizlenmesi yoluyla gıdada tepkimelere yol açabilecek gazların atılması, ürünün dengede tutulması sürecini kapsar.

Doldurma (Filling)

Azotun oksitlenmeye yol açan bir niteliği bulunmadığı için, gazlı yada gazsız içeceklerin şişeye doldurulmasının hemen ardından, kapak kapatılmadan önce, şişede kalan boş kısma azot basılır. Bu sayede şişedeki oksijen dışarı atıldığından, şişe oksijensiz bir ortamda kapatılmış olur.

Fıçı Biracılığı (Beer Dispensing)

Azot genellikle fıçı biraların bardağa dökülmesinde kullanılır. Pek çok fıçı bira markasında, karbondioksit ve azot karışımı kullanılmaktadır. Çok fazla karbondioksit, biranın gereğinden fazla köpürmesine yol açmakta ve ağızda kötü bir tat bırakmaktadır, bu nedenle azot kullanımı yaygınlaşmaktadır.

Modifiye Ortamda Paketleme (MAP)

Bu yöntem sayesinde ürünün ambalajı içine gaz basılarak, ürünün bozulma süreci geciktirilmiş olur. Kısaltması MAP olan modifiye ortamda ambalajlama, ürünlerin ambalajında bulunabilecek havanın dışarı atılmasını ve yerine genellikle azot ve karbondioksit karışımının doldurulmasını kapsayan bir yöntemdir. MAP işlemlerinde azot kullanılmasının nedeni, bu gazın su ve yağlarda çözünmemesi, dolayısıyla mikroorganizma üremesini engellemesidir. Ambalajın kırışmasını ve hassas ürünlere hasar gelmesini engellemek için de ideal bir “dolgu” gazıdır. Oksijenin yerini aldığı için, gıda ürünlerinde oksijenin yol açabileceği ekşime gibi oksitlenme tepkimelerini engellemeye yada geciktirmeye yarar, istenmeyen tatların ve kokuların ortaya çıkmasına engel olur.

Modifiye ortamda ambalajlama büyük bir uygulama alanını kapsadığı gibi, çok geniş bir ürün yelpazesine de seslenmektedir: et, sosis, salam, pişirilmiş gıdalar, ön pişirme yapılmış gıdalar, peynir, süttozu, kahve, meyve suları, şarap, cips ve çerezler, kuruyemiş ve kuru meyveler gibi...

Atmosfer Kontrollü Depolama (CA)

Atmosfer kontrollü (CA) depolama, üründe hasattan sonra oluşabilecek nitelik kaybını yavaşlatır. Atmosfer kontrollü depolama yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir ve haşerelere karşı kimyasal koruyucular ve ilaçlara önemli bir alternatiftir. Hasat sonrasındaki fireyi önlemede büyük potansiyele sahip olduğundan, ürünün hem besin değerini hem de piyasa değerini korur. Tahıl ürünlerinin havalandırılması yada depodan depoya aktarma işlemi, ağırlık kaybı önlenmekte, ekşi maya kokuları giderilmektedir.

Nakliye Uygulamaları

Parker Azot Jeneratorleri, değerli yükler için en yüksek düzeyde güvenlik sağlamak üzere geliştirilmiştir. Yük yanıcı ya da patlayıcı, yada oksitlendirici olsun, Parker sistemleri ürünleri limana güvenle ulaştırmaktadır. Meyve, sebze ve diğer bozulabilir mallar yenmeye hazır biçimde limana ulaştırılmaktadır. Sıradan yöntemlerle taşındığı zaman bayatlayıp tadını kaybedecek milyonlarca ton ürün, azot jeneratörleriyle ilk günkü tazeliğinden hiçbir şey yitirmeden yerine ulaştırılmaktadır. Atmosfer kontrollü (CA) ve modifiye ortamda (MAP) ambalajlama konusundaki deneyimi, gıda, içecek ve çiçek endüstrilerine özel tasarlanmış, ekonomik ve verimli çözümler sunmada Parker şirketini dünya liderliğine taşımaktadır.

TARIM SEKTÖRÜNDE GÜBRELERDE AZOT KULLANIMI

AZOTLU GÜBRELER

a)Amonyum sülfat

b)Amonyum nitrat ve

c)Üredir.

Şimdi bu gübreleri kısaca tanıyalım.

a)Amonyum Sülfat:

Amonyum sülfat, beyaz renklidir. Ve toz şekere benzediği için halk arasında şeker gübre olarakta bilinir. Kimi zaman açık yeşil, açık mavi veya grimsi yeşil renkli de olabilir. Terkibinde % 21 azot bulunan amonyum sülfat, asit reaksiyonlu topraklarda uzun süre kullanılırsa asitlenme yapabilir. Bu nedenle amonyum sülfat yerine amonyum nitrat kullanılmalıdır.

b)Amonyum Nitrat:

Amonyum nitrat, kireç ihtiva eder ve 100 kilosunda 20 ile 26 kg arasında saf azot vardır.

c)Üre:

Azotlu gübrelerden üre, içerisinde en fazla azot bulunduran gübredir. 100 kilogramında 45-46 kilo saf azot bulunur. Suda tamamen erir, beyaz renkli ve yuvarlak tanelidir. Üre bütün bitkilere rahatlıkla uygulanır. Sonbahar ve İlkbahar gübrelemelerinde, bitkinin gelişme dönemlerinde de kullanılabilir. Ürenin fazlaca verilmesi gerektiği durumlarda, verilecek miktar birkaç kısma bölünerek uygulanmalıdır.

METALURJİ'DE AZOT KULLANIMI

Azot, farklı maddelerin işlenmesinde de kullanılan bir gazdır. Sık kullanıldığı yerlerden bazıları gaz enjeksiyonlu kalıplama, lazerli kesim, kaynak, lazerli kaynaştırma, plazma kesimi ve sertleştirmedir.

Gaz Enjeksiyonlu Kalıplama

Bu işlemde, ergimiş plastiğin kalıba girmesinin ardından basıncı kontrol edilen bir gaz, genellikle azot, plastiğe enjekte edilir. Gaz en az direnç gördüğü yolu izlediğinden, plastiğin hâlâ eriyik durumda olduğu daha kalın bölgelere doğru ilerler. Plastiğin içinde kesintisiz kanallar oluşturur, kalıp boşluğunun plastik ve gazla tam olarak doldurulmasını sağlar, soğuma ve katılaşma sırasında plastiğe basınç uygular ve plastiğin daralmasını karşılamak için genleşir. Gaz, kalıbın açılıp içindeki parçanın çıkarılmasından önce tükenir.

Lazerli Kesim ve Lazerli Kaynaştırma

Lazerli kesimde, kesici gaz olarak azot kullanılır. Azot maddeyle tepkimeye girmediği için, paslanmaz çelik de dahil olmak üzere tüm alaşımlarda kesici gaz olarak kullanılır. Azot kullanılması oksitlenme riskini devre dışı bıraktığı için, paslanmaz çelik parçaların lazerle kesimi sırasında paslanmazlık özelliğinin korunması, normal çelikteyse boya tutma özelliğinin pekiştirilmesi için temel yöntemdir.

Seçici lazerli kaynaştırma (SLS) işlemi, toz haline getirilmiş maddelerin ısıyla çok hassas bir biçimde karıştırılması (kaynaştırılması) yoluyla yeni bileşimler elde etmekte kullanılan bir yöntemdir. Bu işleme hızlı prototipleme adı da verilir. Üretim odacığında azot gazı bulunması, yüksek miktarlarda toz madde kullanıldığı durumlarda patlama riskinin önüne geçer.

Kaynak

Azot gazı, PCB üretim aşamalarında hem dalga, hem geri akış tipi lehim uygulamaları için kullanılan bir asal kaynaklama gazıdır. Kaynaklama işlemi, eklemin kalitesini ve sağlamlığını artırdığı gibi, işlem değişkenlerine ve oynamalarına (işlem aralığı genişlemesi) karşı duyarlılığını azaltır.

Plasma Kesimi

Plazma, gazın iyonize halidir. Plazma kesimi işleminde, azot gibi bir gaz önce helezonlar çizmesine yol açan bir musluktan basınç altında geçirilir, sonra elektrik akımının bulunduğu çok küçük bir delikten püskürtülerek gazın iyonize olması sağlanır. Elektrik sayesinde, gaz atomlarındaki elektronlar hareket kazanır.

Sertleştirme

Bu işlem için dönüşüm sıcaklıklarının ötesinde ısıtılan bileşimler, yağ yada tuz eriyiğinde aniden soğutulur. İşlemin amacı, sert ve sağlam bir yapı oluşturmaktır. Sertleştirme işlemleri çok çeşitli fırınlarda gerçekleştirilebilir. Sertleştirilen maddenin oksitlenmesini engellemek için, koruyucu bir ortama gerek duyulmaktadır.

Modifiye ortamda ambalajlama büyük bir uygulama alanını kapsadığı gibi, çok geniş bir ürün yelpazesine de seslenmektedir: et, sosis, salam, pişirilmiş gıdalar, ön pişirme yapılmış gıdalar, peynir, süttozu, kahve, meyve suları, şarap, cips ve çerezler, kuruyemiş ve kuru meyveler vb..

AZOT'un REAKSİYONLARI 

a)Hava ile Reaksiyonu  :Azot normal koşullar altında hava ile reaksiyon vermez. 

b)Su ile Reaksiyonu  :Azot gazı su ile reaksiyon vermez. 

c)Halojenler ile Reaksiyonu  :Azot gazı normal koşullar altında halojenler ile reaksiyon vermez. 

d)Asit ve Baz ile Reaksiyonu   :Azot gazı normal koşullar altında asitlerle ve bazlarla reaksiyon vermez.

AZOT'UN BİLEŞİKLERİ

1)Amonyak 

Amonyum tuzlarının baz ile reaksiyonu sonucunda elde edilir. 

NH4X + OH-  à NH3 + H2O + X- 

Endüstriyel olarak Haber-Bosch yöntemi ile elde edilir. Bu reaksiyon 400-500ºC’ de 102-103 atm başınç altında katalizör varlığında gerçekleşir. 

N2(g) + 3H2 (g)    2NH3 (g)  DH = -46kJ/mol 

Amonyak renksiz, keskin kokulu bir gazdır(KN: -33.35 ºC). Sıvı amonyak dielektrik sabitinin sudan küçük olması nedeniyle organik bileşikler için iyi bir çözücüdür. Fzikse yapısı suya benzediği için kuvvetli H bağları oluşturur. Elektropozitif metallere karşı sudan daha az reaktiftir. 

Amonyak gazı havada yanar  4NH3 (g) + O2 (g)   2N2(g) + 6H2

2)Hidroksilamin 

Hidroksil amin (NH2OH) amonyaktan daha zayıf bir bazdır. Nitrat ve nitritlerin elektrolitik olarak yada SO2 ile kontrollü şartlarda indirgenmesi ile elde edilir. Beyaz renkli karalı olmayan bir katıdır. Sulu çözeltisi veya (NH3OH)Cl , (NH3OH)2SO4 gibi tuzları indirgen olarak kullanılır.

3)Nitroz Oksit (N2O) 

Amonyum nitratın ısısal bozunması sonucunda elde edilir. Reaksiyon ortamında safsızlıkolarak bulunan NO, gaz karışımının demir(II) sülfat çözeltisinden geçirilmesiyle yok edilir. Oda sıcaklığında halojenlere, alkali metallere ve ozona karşı inerttir. Isıtılınca N2 ve O2 ye ayrışır. Anastetik olarak kullanılır. 

               250ºC
NH4NO3        à       N2O + 2H2O

4)Hidrazin 

Hidrazin (N2H4) amonyaktaki bir hidrojen yerine NH2 grubunun geçmesi sonucunda oluşur . Bifonksiyonel bazdır. Susuz  N2H4 dumanlar oluşturan renksiz bir sıvıdır. Kaynama noktası 114 ºC’dir. Havada ısı vererek yanar. 

N2H4(s) + O2 (g) à N2 (g) + 2 H2O (s) 

Bazik sulu çözeltilerinde kuvvetli bir indirgendir. Kendisi yükseltgenerek azotu oluşturur. Amonyak çözeltisinin sodyum hipoklorit ile etkileşmesinden elde edilir. 

NH3  + NaOCl à NaOH + NH2Cl (hızlı)

NH3 (g) + NH2Cl + NaOH à N2H4 + NaCl + H2O

5)Diazot Pentaoksit (N2O5

Kararlı olmayan renksiz kristaller halindedir. Nitrik asidin anhidritidir. Katı halde nitronyum ve nitrat iyonları [(NO2)+ (NO3)-] halindedir 

2HNO3 +P2O5 à 2HPO3 +N2O5  reaksiyonu sonucunda elde edilir. 

6)Azotdioksit (NO2) ve Diazottetraoksit (N2O4)

Gaz veya çözelti fazında bu iki oksit arasında şu denge vardır. 

 2NO2 N2O4 

N2O4 renksiz ve diamanyetiktir. NO2 ise kahverengi ve paramanyetiktir. N2O4 ve NO2 karışımı metal nitratlarının ısıtılması veya nitrik asidin ve nitratların indirgenmesi sonucunda elde edilir. Bu iki gaz son derece toksiktir. Metallerle hızlı bir şekilde reaksiyon verir. 

 2NO2  + H2O      HNO2 +  HNO3 

NO2 ‘nin ısısal bozunması ile NO ve hidrojen gazı oluşur. 

NO2       2NO + H2 

N2O4 çözücü olarak kullanılır. Susuz  nitratların ve nitrat komplekslerin elde edilmesinde kullanılır. 

7)Nitrik Oksit (NO) 

Nitrat ve nitrit çözeltisinin, nitrik asidin indirgendiği reaskiyonlar sonucunda oluşur.  Örneğin 8 N nitrik asidin indirgenmesi ile elde ediliş reaksiyonu aşağıdaki gibidir. 

8 HNO3 + 3Cu     à  3 Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO 

Suda bulunan (NO2)- iyonunda bulunan azotun indirgenmesi ile de elde edilir. 

2NaNO2 + 2NaI + 4H2SO à  I2 + 4NaHSO4 +2H2O +2NO

2NaNO2 + 2FeSO4 + 3H2SO4àFe2(SO4)3 +2NaHSO4 + 2H2O +2NO