Właściwości niektóych pierwiastków chemicznych

Azot (N, nitrogenium), pierwiastek chemiczny należący do grupy V A w układzie okresowym, liczba atomowa 7, masa atomowa 14,01. Azot jest gazem dwuatomowym (atomy azotu połączone wiązaniem potrójnym), bezbarwnym i bezwonnym, o gęstości 1,2506 g/dm3, temperatura krytyczna -147,0 oC i ciśnienie krytyczne - 33,5 atmosfery.
Azot otrzymuje się przez destylację frakcjonowaną ciekłego powietrza oraz spalanie metanu w powietrzu (dla celów technicznych) albo rozkład azotynu amonowego bądź azydku sodowego (dla celów laboratoryjnych).
Azot jest głównym składnikiem atmosfery. Pod wpływem promieniowania kosmicznego z izotopu azotu 14N powstaje promieniotwórczy izotop węgla, wykorzystywany w metodzie datowania 14C. Najbardziej rozpowszechnionym minerałem zawierającym azot jest azotan sodowy (tzw. saletra chilijska).
Azot jest składnikiem aminokwasów i białek. Krąży w środowisku w tzw. cyklu azotowym. W związkach chemicznych azot przyjmuje stopnie utlenienia -3, +1, +2, +3, +5. W normalnych warunkach jest bierny chemicznie, w podwyższonej temperaturze wchodzi w reakcje z niektórymi metalami (dając azotki, np. AlN, Mg3N2 Li3N), wodorem (amoniak), węglikiem wapniowym, borem (BN), krzemem (Si3N4).
Podczas wyładowań elektrycznych w azocie powstaje tzw. azot aktywny, łatwo reagujący z siarką, jodem, fosforem, arsenem, wieloma metalami, a także węglowodorami. Znanych jest pięć tlenków tworzonych przez azot: podtlenek N2O (gaz bezbarwny, nietrujący, podtrzymuje spalanie), tlenek NO (gaz o cząsteczkach paramagnetycznych, bardzo reaktywny (grupa nitrozylowa), trójtlenek dwuazotu N2O3 (niebieska ciecz poniżej temperatury -10 oC, nietrwały powyżej tej temperatury), dwutlenek NO2 (czerwonobrunatny gaz o gryzącym zapachu, silnie trujący), czterotlenek dwuazotu N2O4 (bezbarwny gaz, produkt dimeryzacji dwutlenku), pięciotlenek dwuazotu N2O5 (ciała stałe, krystaliczne, bezwodnik kwasu azotowego). Inne ważne związki azotu: azotyny, azotany, azydki, chlorek amonowy, hydrazyna, hydroksyloamina, karbamid, siarczan amonowy, węglan amonowy.
Azot jest surowcem wyjściowym do produkcji amoniaku, kwasu azotowego, nawozów sztucznych. Stosowany jest również jako gaz ochronny w procesach przemysłowych i laboratoryjnych oraz do napełniania żarówek. Azot ciekły znajduje zastosowanie w kriogenice.

Siarka, S, sulphur, pierwiastek chemiczny należący do grupy VI A w układzie okresowym, liczba atomowa 16, masa atomowa 32,07. Znanych jest 16 izotopów siarki, w tym 4 stabilne. Siarka występuje w przyrodzie w postaci rodzimej, w gazach wulkanicznych oraz w minerałach: galenie PbS (galena), blendzie ZnS (blenda cynkowa), pirycie FeS2 (piryt), pirycie miedzionośnym Cu2SFe2S3, gipsie CaSO42H2O (gips), anhydrycie CaSO4 (anhydryt).
Jest składnikiem aminokwasów cysteiny i metioniny, peptydów, białek, niektórych witamin i wielu innych substancji organicznych. Na skalę techniczną siarkę otrzymuje się ze złóż rodzimych metodą wytapiania gorącą parą wodną, metodami flotacyjnymi z rud lub przez odzysk z siarkowodoru.
Siarka jest ciałem stałym, niemetalem, tworzy odmiany alotropowe, spośród których do ważniejszych należą:
1) siarka rombowa (siarka a, Sa), żółta substancja krystaliczna, rozpuszczalna w CS2, składa się z cząsteczek pierścieniowych ośmioatomowych (S8, oktasiarka).
2) siarka jednoskośna (siarka b, Sb), jasnożółta substancja krystaliczna, otrzymywana z Sa w temperaturze 95,5C, również zbudowana z oktasiarki i rozpuszczalna w CS2.
3) siarka żółta, ruchliwa ciecz składająca się z oktasiarki i ośmioatomowych łańcuchów, istnieje w zakresie temperatur 119-160C.
4) katena-polisiarka (siarka m, Sm), gęsta, lepka ciecz barwy czerwonobrunatnej, zbudowana z długich spiralnych łańcuchów, osiągająca najwyższą lepkość przy temperaturze ok. 200C.
5) siarka plastyczna, zbudowana głównie z Sm, powstaje wskutek jej oziębienia w wodzie, jest ciągliwa.
6) siarka bezpostaciowa (kwiat siarczany), subtelny jasnożółty proszek otrzymywany przez kondensację par siarki, trudno rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, powoli przechodzi w formę krystaliczną.
Gęstość Sa 2,07 g/cm3, temperatura topnienia 112,8C. W związkach chemicznych siarka przyjmuje -1, -2, +2, +4 i +6 stopień utlenienia. Reakcje (w nawiasach podano produkty): siarka łączy się z fluorem już w temperaturze pokojowej (SF6), reaguje na gorąco z tlenem (SO2), chlorem (SCl2, SCl4), kwasem azotowym (H2SO4), alkaliami (Na2Sn). Silniej ogrzana ulega działaniu wodoru (H2S), pary wodnej (SO2, H2SO4), stężonego kwasu siarkowego (SO2).
Siarka wchodzi w reakcje z metalami (Na2S, HgS, FeS, CuS), niemetalami (P4S5, CS2), rozpuszcza się w roztworach zawierających jony S2- tworząc polianiony. Reaguje również z wieloma związkami organicznymi (np. z olefinami). Do ważniejszych związków siarki należą również: S2O, SO3, liczne kwasy siarkowe, BaSO4, Na2S2O3, SOCl2, SO2Cl2.
Krzem, (Si, silicium), pierwiastek chemiczny należący do grupy IV A (węglowce) w układzie okresowym, liczba atomowa 14, masa atomowa 28,09. Tworzy 3 trwałe izotopy. W przyrodzie występuje jedynie w postaci związków, bardzo licznych i obficie występujących.
Jest szarym, twardym i kruchym ciałem stałym o strukturze typu diamentu, niemetalem (półmetalem, o własnościach półprzewodnikowych) o temperaturze topnienia 1417C i gęstości 2,33 g/cm3. Otrzymywany przez redukcję krzemionki magnezem lub glinem, albo przez prażenie węgla, krzemionki i żelaza.
W związkach z reguły czterowartościowy, najważniejsze z nich to: dwutlenek krzemu SiO2 (krzemionka), kwasy krzemowe i ich sole - krzemiany i glinokrzemiany, połączenia z wodorem (krzemowodory czyli silany SinH2n+2) oraz z wodorem i tlenem (siloksany), związki z metalami (krzemki), związki fluorokrzemowe oraz karborund SiC.
Zastosowania krzemu i jego związków są bardzo rozległe: podstawowe surowce w przemyśle szklarskim, ceramicznym, materiałów budowlanych, produkcja półprzewodników (tranzystory i układy scalone, procesory), smary silikonowe, to tylko niektóre z zastosowań.

Siarka znajduje zastosowanie w produkcji kwasu siarkowego, celulozy, w wulkanizacji kauczuku, produkcji barwników, tworzyw sztucznych, pestycydów, leków, środków dezynfekcyjnych. Światowa produkcja siarki wynosi 49 mln t (1994).
Zasoby siarki rodzimej w Polsce szacuje się na 747 mln t ogółem (1994), w tym zagospodarowane na 410 mln t. Eksport wynosi 1813,5 tys. t rocznie (1994). Do największych producentów siarki zalicza się: USA (19,1% produkcji światowej w 1994), Kanadę (14,6%), Chiny (10%) oraz Polskę (6%). W produkcji siarki rodzimej Polska zajmuje pierwsze miejsce (35,3% światowej produkcji w 1994), m.in. przed USA (28,1%) i Meksykiem (9,6%) - największe złoża znajdują się w rejonie Tarnobrzega, Jeziórka i Grzybowa.
Węgiel, C, carboneum, pierwiastek chemiczny należący do grupy IV A w układzie okresowym, liczba atomowa 6, masa atomowa 12,0. Znanych jest 12 izotopów węgla, w tym 2 trwałe. W przyrodzie występuje w stanie wolnym, ponadto w licznych związkach chemicznych w organizmach roślinnych i zwierzęcych, węglach kopalnych, ropie naftowej, gazie ziemnym, minerałach, atmosferze (atmosfera ziemska).
Tworzy odmiany alotropowe: diament, grafit, fullereny, węgiel bezpostaciowy (sadza, węgiel aktywny). Jest typowym niemetalem.
Temperatura topnienia powyżej 3550C. W związkach chemicznych na -4, +2 i +4 stopniu utlenienia. W temperaturze pokojowej łączy się z fluorem (CF4). Silnie ogrzany reaguje z tlenem (CO2), siarką (CS2), wodorem, parą wodną, metalami.
Jest odporny na działanie kwasu solnego i fluorowodoru, z azotem reaguje podczas wyładowań elektrycznych ((CN)2).
Do najważniejszych związków węgla należą: czterochlorek węgla, freony, fosgen, dwusiarczek węgla, dwutlenek węgla, tlenek węgla, woda sodowa, sekwikarbonat, wodorotlenek sodu, węglan sodu, cyjanki, izocyjaniany, węglowodory, związki międzywęzłowe.
Jest źródłem energii w przemyśle, środkiem redukującym stosowanym przy otrzymywaniu niektórych metali. Izotop 14C jest wskaźnikiem promieniotwórczym. Liczne zastosowania mają organiczne związki węgla, np. polimery.