Страница 29 из 83
По самым скромным подсчетам, многомиллионные армии бактерий связывают в год более 400 миллионов тонн азота.
В последнее время советский ученый И. И. Оробинский выделил новый вид азотобактера. Размножаясь на клубнях картофеля, он за несколько часов увеличивает содержание азота в них в восемь раз. Этот картофель охотно поедают домашние животные. Поросята, питавшиеся им, повысили среднесуточный привес на 70–80 процентов.
Таким образом, новый вид азотобактера обладает заманчивыми свойствами: во-первых, он развивается в искусственных средах, то есть его можно получать в лабораториях; во-вторых, продукты его жизнедеятельности усваиваются животными непосредственно.
Усовершенствование способов получения «технического» (в отличие от «биологического») азота ведется пока в лабораториях. Ученые обратились к прямому окислению азота в электрическом разряде, к способу Биркеланда. Аммиачный способ хорош, но основан на сжигании большого количества водорода, производство которого дорого. Метод Биркеланда берет много электроэнергии. Но физика и техника высокочастотного разряда в наше время достигли большого успеха, электроэнергия с каждым годом становится дешевле, азота в воздухе — хоть отбавляй, оборудование заводов прямого окисления азота просто, к тому же завод можно поместить рядом с местом потребления азотных удобрений. Уже сейчас в лаборатории на один киловатт-час энергии получают более двух молей NO электродуговым способом.
При выходе в 3–4 моля метод прямого окисления сравняется в энергетическом отношении с аммиачным. Несомненно, будущее за прямым окислением азота в высокочастотном разряде…
«Как отличен веселящий газ (закись азота N2O) от азотного ангидрида (пятиокиси азота N2O5)! Первый — это газ, второй при обыкновенной температуре — твердое кристаллическое тело. А между тем все отличие между ними по составу заключается в том, что во втором теле в пять раз больше кислорода, чем в первом, и между обоими расположены еще три других окисла азота… которые все отличаются качественно от них обоих и друг от друга», — так писал об окислах азота Энгельс в «Диалектике природы».
Окислов азота пять:
Перед нами наглядная иллюстрация диалектического закона о переходе количества в качество.
N2O — низший окисел азота — был описан впервые Пристли в конце XVIII века. Этот газ очень удивил английского химика: о одной стороны, он был ядовит для всего живого, с другой — поддерживал горение, подобно обыкновенному воздуху.
Ведь Пристли да и все ученые того времени не отделяли дыхания от горения.
В лаборатории закись азота получается нагреванием аммонийной селитры до 200 °C.
NH4NO3 = N2O + 2H2O.
Это соединение непрочно, и водород, уголь, керосин горят в нем так же хорошо, как в чистом кислороде.
Характернейшей особенностью закиси, свойством, взволновавшим в конце XVIII века весь ученый, и не только ученый, мир, является его физиологическое действие, открытое Дэви в 1798 году. Вдыхание закиси азота — «веселящего газа» — приводит человека в состояние сильного возбуждения, опьяняет.
По свидетельству современника, присутствовавшего на одном из сеансов наркоза закисью азота, «одни джентльмены прыгали по столам и стульям, у других развязался язык, третьи обнаружили чрезвычайную склонность к потасовке».
Дэви первый высказал мысль о возможном употреблении открытого газа для наркоза. В 1844 году американский врач Уэльс вырвал себе зуб под наркозом закиси азота. Закись азота как быстродействующее анестезирующее средство применяется хирургами и сейчас.
Окись азота еще до открытия азота Гейле собрал под водой. Он первый наблюдал взаимодействие этого газа с воздухом, он же первым описал его.
Поглощение «нитрозным газом» кислорода воздуха дало возможность количественного определения «добротности» воздуха, то есть содержания в нем кислорода. В XVIII веке был изобретен эвдиометр, специальный прибор для такого определения, способствовавший во многом становлению научной химии.
Бросив медную монету в разбавленную азотную кислоту, мы получим окись азота. На воздухе она приобретает ядовито-бурую окраску двуокиси азота.
8HNO3 + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2NO + O2 = 2NO2.
Азотистый ангидрид N2O3 — жидкость синего цвета — получают при охлаждении смеси равных количеств NO и NO2.
Иногда над корпусами химического завода можно видеть бурые тяжелые клубы, стелющиеся над землей. Это двуокись азота, которую рабочие называют «лисьим хвостом». Этот крайне ядовитый бурый газ был известен еще алхимикам, работавшим с азотной кислотой.
NO2 при низкой температуре димеризуется в N2O4.
Промышленное получение двуокиси азота основано на реакции прямого соединения азота и кислорода, которая требует большого расхода энергии:
N2 + 2О2 = 2NO2 – 43 ккал.
Высший окисел азота N2O5 — вещество крайне неустойчивое, образующееся при обезвоживании азотной кислоты фосфорным ангидридом. При действии озона на N2O4 образуются белые кристаллы N2O5.
Вспомните кинофильм «Плата за страх». Из рюмочки, наполненной прозрачной маслянистой жидкостью, падает на пол капля и взрывается с коротким, резким грохотом.
Это нитроглицерин. Он получается при действии крепкой азотной кислоты на глицерин.
Обычно активность нитроглицерина подавляют добавками нитроклетчатки, древесной муки, кизельгура и т. д. и превращают его в динамит, которым рвут горы и скалы. Сжигая 1 килограмм угля в печи, мы знаем наверняка, что энергия, которую он выделит, не взорвет печи и даже нисколько ее не разрушит. А ведь 1 килограмм угля выделяет при сгорании в восемь раз большее количество энергии, чем такое же количество тринитротолуола — сильного взрывчатого вещества. Энергия тротила выделяется в десятки миллионов раз быстрее, развивается гигантская мощность…
12 апреля 1953 года на руднике Алтын-Топкан был произведен взрыв заряда аммонита (88 процентов нитрата аммония и 12 процентов тротила) весом в 1647 тонн. Объем раздробленной взрывом породы составил 1910 тысяч тонн.
Интересен следующий факт: 19 сентября 1957 года в США в штате Невада взорвали атомный заряд в подземных условиях. Он был эквивалентен заряду взрывчатого вещества весом в 1700 тонн, то есть заряду аммонита, взорванного в Алтын-Топкане. Объем раздробленной атомным взрывом породы составил всего лишь 450 тысяч тонн. По-видимому, эризантность обычных взрывчатых веществ значительнее бризантности атомного взрыва. Советскими учеными сейчас разрабатывается проект вскрытия Нерюнгринского месторождения коксующихся углей в Южной Якутии. Оно будет вскрыто двухрядным взрыванием 55 588 тонн взрывчатки. Мощность взрыва достигнет мощности трех атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки.
В воздух одновременно взлетит гигантская масса породы в 10 миллионов кубометров. Взрыв сократит время, необходимое для доступа к месторождению, на 3–4 года.
Алмаз — эталон твердости. Он легко режет стекло и царапает металлы. В природе нет вещества, которое могло бы поцарапать алмаз. В лаборатории есть: это — боразон — модификация нитрида бора. Нитрид бора — BN3 — тугоплавкое, химически стойкое вещество, получающееся в виде очень тонкого порошка белого цвета. По структуре и свойствам он очень похож на графит и способен даже служить смазкой, отчего и получил название «белая сажа» и даже «белый графит».