В 1777 году Генри Кавендиш провёл следующий опыт: он многократно пропускал воздух над раскалённым углём, затем обрабатывал его щёлочью, в результате получался остаток, который Кавендиш назвал удушливым (или мефитическим) воздухом. С позиций современной химии ясно, что в реакции с раскалённым углём кислород воздуха связывался в углекислый газ, который затем реагировал со щёлочью. При этом остаток газа представлял собой по большей части азот. Таким образом, Кавендиш выделил азот, но не сумел понять, что это новое простое вещество (химический элемент). В том же году Кавендиш сообщил об этом опыте Джозефу Пристли.

Пристли в это время проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород воздуха и удалял полученный углекислый газ, то есть также получал азот, однако, будучи сторонником господствующей в те времена теории флогистона, совершенно неверно истолковал полученные результаты (по его мнению, процесс был противоположным — не кислород удалялся из газовой смеси, а наоборот, в результате обжига воздух насыщался флогистоном; оставшийся воздух (азот) он и назвал насыщенным флогистоном, то есть флогистированным). Очевидно, что и Пристли, хотя и смог выделить азот, не сумел понять сути своего открытия, поэтому и не считается первооткрывателем азота.

Одновременно схожие эксперименты с тем же результатом проводил и Карл Шееле.

В 1772 году азот (под названием «испорченного воздуха») как простое вещество описал Даниэль Резерфорд, он опубликовал магистерскую диссертацию, где указал основные свойства азота (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, не пригоден для дыхания). Именно Даниэль Резерфорд и считается первооткрывателем азота.

В дальнейшем азот был изучен Генри Кавендишем (интересен тот факт, что он сумел связать азот с кислородом при помощи разрядов электрического тока, а после поглощения оксидов азота в остатке получил небольшое количество газа, абсолютно инертного, то есть инертные газы, хотя, как и в случае с азотом, не смог понять, что выделил новые химические элементы). Однако и Резерфорд был сторонником флогистонной теории, поэтому также не смог понять, что же он выделил. Таким образом, чётко определить первооткрывателя азота невозможно.

Азот газообразный - инертный газ без цвета и без запаха плотностью 1,25046 кг/м³ при 0°С и давлении 101,3 кПа. Удельный объем газообразного азота равен 860,4 дм³/кг при давлении около 105 Па и температуре 290 К.

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.

Не оказывает опасного влияния на окружающую среду. Нетоксичен, но дыхание в среде с содержанием кислорода менее 19% об. опасно для жизни.

Получение азота

Азот жидкий и газообразный получают из атмосферного воздуха способом глубокого охлаждения. Азот нетоксичный, невзрывоопасный, не оказывает опасного влияния на окружающую среду, однако накопление газообразного азота вызывает явления кислородной недостаточности и удушья. Жидкий азот при попадании на кожу и слизистые оболочки вызывает их обморожение и поражение.

В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония:

NH₄NO₂ → N₂↑ + H₂O

Реакция экзотермическая, идёт с выделением 80 ккал (335 кДж), поэтому требуется охлаждение сосуда при её протекании (хотя для начала реакции требуется нагревание нитрита аммония).

Практически эту реакцию выполняют, добавляя по каплям насыщенный раствор нитрита натрия в нагретый насыщенный раствор сульфата аммония, при этом образующийся в результате обменной реакции нитрит аммония мгновенно разлагается.

Выделяющийся при этом газ загрязнён аммиаком, оксидом азота (I) и кислородом, от которых его очищают, последовательно пропуская через растворы серной кислоты, сульфата железа (II) и над раскалённой медью. Затем азот осушают.

Ещё один лабораторный способ получения азота — нагревание смеси дихромата калия и сульфата аммония (в соотношении 2:1 по массе). Реакция идёт по уравнениям:

K₂Cr₂O₇ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂Cr₂O₇ + K₂SO₄

(NH₄)₂Cr₂O₇ →(t) Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O

Самый чистый азот можно получить разложением азидов металлов:

2NaN₃ →(t) 2Na + 3N₂↑

Так называемый «воздушный», или «атмосферный» азот, то есть смесь азота с благородными газами, получают путём реакции воздуха с раскалённым коксом:

O₂+ 4N₂ + 2C → 2CO + 4N₂

При этом получается так называемый «генераторный», или «воздушный», газ — сырьё для химических синтезов и топливо. При необходимости из него можно выделить азот, поглотив монооксид углерода.

Молекулярный азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этим методом можно получить и «атмосферный азот».

Один из лабораторных способов — пропускание аммиака над оксидом меди (II) при температуре ~700°С:

2NH₃ + 3CuO → N₂↑ + 3H₂O + 3Cu

Аммиак берут из его насыщенного раствора при нагревании. Количество CuO в 2 раза больше расчётного. Непосредственно перед применением азот очищают от примеси кислорода и аммиака пропусканием над медью и её оксидом (II) (тоже ~700°C), затем сушат концентрированной серной кислотой и сухой щёлочью. Процесс происходит довольно медленно, но он того стоит: газ получается весьма чистый.

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков (16—18 % по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др. В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов. Это количество оценивается примерно в 1,9·10¹¹ т. В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитра» (нитрат натрия с примесями других соединений), норвежская, индийская селитры.

Применение азота

Газообразный азот используется:

В горнодобывающей промышленности и металлургии:

• - при криообжиге и криозакаливании металлов;
• - для вакуумной дегазации расплавов;
• - в качестве инертной среды для непрерывной разливки стали;
• - для травления холодом;
• - как источник энергии в угольных шахтах;
• - как инертная среда для заполнения взрывоопасных шахт.

В нефтедобыче:

• - как безопасный рабочий агент при газлифтном способе добычи нефти и при запуске скважин (заменитель сжатого воздуха) при авариях на нефтепроводах (замораживание порыва);
• - для тушения пожаров на нефтяных и газовых скважинах;
• - создание криоледяных платформ в открытом море или на слабых грунтах для ведения бурения.

В машиностроении и строительстве:

• - упрочнение стальных деталей и инструментов методом низкотемпературной закалки;
• - запрессовка и выпрессовка сопрягаемых деталей холодом;
• - замораживание грунтов при строительстве метро, трубопроводов;
• - вымораживание и снятие плиток;
• - глубокое охлаждение минерального сырья для его последующего тонкого размола (напр., при производстве цемента высшего качества);
• -при изготовлении туфового покрытия.

В химической и нефтехимической промышленности:

• - инертная среда в химических процессах для криогенного разделения продуктов;
• - химических реакций в криохимии для получения полимеров;
• - высокого качества при производстве этилена, полиэтилена, пропилена, полиформальдегида и т. д. для очистки взрывчатых смесей;
• - регенеративных катализаторов для хранения и перевозки легковоспламеняющихся жидкостей.

В научных исследованиях.

В сельском хозяйстве:

- инертная среда для хранения пищевых продуктов для хранения спермы племенных животных заморозка продуктов в полевых условиях 

В энергетике и электронной промышленности.

В экологии.

В пищевой промышленности для заморозки, транспортировки и хранения пищевых продуктов.

В медицине:

• - для сохранения крови и кровьсодержащих препаратов;
• - для быстрого замораживания и хранения тканей, различных органов;
• - в технологиях получения полноценных порошковых лекарственных препаратов.
  

Жидкий азот используется как хладагент и для криотерапии

Ниже приведены таблицы, характеризующие азот.

Показатели качества азота газообразного

Хранение азота

Газообразный азот хранят и перевозят в стальных баллонах малого и среднего объема (ГОСТ 949-73). Баллоны окрашены в чёрный цвет и должны иметь надпись жёлтого цвета и коричневую полосу.

. Жидкий азот - автотранспортом в специальных цистернах (ГОСТ 17518-79), криогенных сосудах (ГОСТ 16024-79).

Азотные баллоны емкостью 40 литров изготавливаются из стали марки – 30ХГСА, 45, Д.

Масса баллонов указана без вентилей, колпаков, колец и башмаков и является справочной величиной и номинальной при изготовлении баллонов с ограничением по массе. Длины баллонов указаны как справочные и принимаются номинальными при изготовлении баллонов с ограничением по длине. Ориентировочная масса колпака металлического – 1,8 кг; из волокнита - 0,5 кг; башмака - 5,2 кг.

Резьба горловины баллонов должна изготавляться в соответствии с ГОСТ 9909-81.

На вентиле, ввинченом в горловину баллона, должно оставаться 2-5 запасных ниток, установка вентилей должна производиться с применением уплотнителя.

Технические характеристики азотных баллонов

Меры безопасности при обращении с баллонами

Общее

1. К обращению с газовыми баллонами допускать только лиц, имеющих достаточный опыт и квалификацию.

2. Газовый баллон представляет собой сосуд под высоким давлением и с ним необходимо обращаться осторожно.

3. Никогда не снимать и не портить этикетки, прикрепленные изготовителем на баллонах.

4. До того как использовать баллон, убедиться в соответствии его содержимого.

5. До того как использовать газ, ознакомиться с его свойствами и риском, связанным с его использованием.

6. В случае неуверенности в правильном обращении с каким-нибудь газом, связаться с изготовителем газа.

Обращение и применение

1. Всегда пользоваться защитными рукавицами.

2. Не поднимать баллон за колпак и вентиль.

3. Для перемещения баллонов всегда пользоваться тележкой или носилками для баллонов.

4. При перемещении баллона предохранительный колпак должен всегда находиться на своем месте.

5. Для выявления утечек использовать мыльный раствор.

6. Всегда пользоваться редуктором давления, предназначенным для данного газа. Использовать вставки запрещено.

7. Перед подключением оборудования к баллону, проверить его правильный класс давления.

8. Предотвратить обратный поток газа в баллон (например, обратным клапаном), прежде чем подключать баллон.

9. Вентиль баллона открывать медленно.

10. Никогда не нагревать газовый баллон.

11. Подача газа из баллона в другой баллон запрещена.

12. Никогда не использовать баллон в качестве катка или рабочей подставки.

13. Содержать вентиль баллона и оборудование чистыми от масла и грязи.

14. Не допускать падения баллонов.

15. Защитить баллоны от механических ударов.

16. Всегда, когда баллоном не пользуются, закрывать вентиль.

17. С пустыми баллонами всегда обращаться как с полными.

Поврежденные баллоны

В случае повреждения баллона в работе, он должен быть четко замаркирован и возвращен поставщику. Ни в коем случае не пытаться ремонтировать баллон или скрывать дефекты, так как это может вызвать риск опасности других.

Меры при пожаре

1. Вызвать пожарную охрану.

2. Обеспечить эвакуацию людей с территории.

3. Если возможно, убрать баллоны из зоны пожара.

4. При отсутствии возможности вывоза баллонов, охлаждать баллоны водой из защищенного места.

5. Четко пометить баллоны, потерпевшие пожар, и сообщить поставщику.

Складирование

1. Баллоны должны храниться в отведенном для них хорошо вентилируемом месте.

2. Баллоны хранить в помещении с отсутствием риска пожара и расположенном далеко от источников тепла и возгорания.

3. Склад баллонов должен содержаться в порядке с разрешением доступа в него только уполномоченным лицам. Территория должна быть четко отмечена надлежащими указателями.

4. Курение и открытое пламя на складе и вблизи него запрещены.

5. Газовые баллоны должны храниться в вертикальном положении. Вентили баллонов должны быть хорошо закрыты навернутыми на них колпаками.

6. Пустые баллоны хранить отдельно от полных.

На складе баллоны с разными видами газов хранить отдельно друг от друга.

Поставщик предоставит дополнительную информацию по проблемам, связанным с хранением газов и обращением с ними.