Свойства азота и его соединений

Азот находится в природе в свободном состоянии в виде N2 (78% атмосферы). Связанный азот накапливается в растительном и животном мире - в организмах животных, например, от1 до 10% азота. Все важнейшие части клеток построены из белковых веществ. Без белка нет жизни, а без азота нет белка.

В промышленности азот получают сжижением воздуха, при последующем нагревании которого первым испаряется азот (tкип = -195,8оС) и лишь после него - кислород (tкип = -183,0оС).

При обычных температурах азот химически инертен, вследствие большой прочности его двухатомных молекул N2, имеющих тройную связь. Азот используется в промышленности для синтеза аммиака и дальнейшего получения азотных удобрений. Синтез аммиака идет при 320 - 1000 атм., при 500-550оС на железном катализаторе.

N2 + 3H2 ® 2NH3 ; DH = -46,36кДж/моль

 

Соединение азота в степени окисления -3 - аммиак NH3 - является бесцветным газом с резким запахом. Аммиак ядовит, легче воздуха, хорошо растворим в воде (в 1 объеме воды при 20оС растворяется 710 объемов аммиака) с образованием гидроксида аммония, который считается слабым основанием (К = 1,79×10-5):

NH3 + H2O ® NH3×H2O NH4OH ® NH4+ + OH-

Основные свойства аммиака проявляются и в реакциях с кислотами:

NH3 + НСl ® NH4Cl

Аммиак имеет восстановительные свойства (азот - в низшей степени окисления), реагируя с кислородом до азота при горении аммиака на воздухе или до NO в присутствии платинового катализатора при 600оС.

4NH3 + 3O2 ® 2N2 + 6H2O

4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O

Наличие у атома азота в молекуле аммиака неподеленной пары электронов обуславливает донорные свойства аммиака, образующего комплексные соединения - аммиакаты:

CuSO4 + 4NH3 ® [Cu(NH3)4]SO4

Cоли аммония при нагревании разлагаются:

NH4Cl ® NH3 + HCl

NH4NO2 ® N2 + 2H2O

NH4NO3 ® N2O + 2H2O

В последней реакции мы получаем оксид азота (I) - N2O, называемый “веселящим” газом. Это безразличный оксид, разлагающийся при нагревании на азот и кислород. Безразличным оксидом является также и оксид азота(II) - NO, получаемый по следующим реакциям:

N2 + O2 ® 2NO при t>1000oC

3Cu + 8HNO3(разб.) ® 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Оксид азота(II) - NO, бесцветный газ, является восстановителем и легко окисляется кислородом, воздуха до оксида азота(IV) - NO2.

2NO + O2 ® 2NO2

 

Оксида азота(IV) - NO2 - газ бурого цвета, ядовит. При охлаждении димеризуется в бесцветный оксид N2O4. NO2 - сильный окислитель: уголь, сера, фосфор горят в нем, а оксид серы(IV) SO2 окисляется до оксида серы(VI) SO3. Оксида азота(IV) взаимодействует с водой и щелочами, проявляя кислотные свойства. При этом N+4 диспропорционирует на N+5 и N+3:

2NO2 + H2O ® HNO3 + HNO2

2NO2 + 2NaOH ® NaNO3 + NaNO2 + H2O

 

Оксид азота (III) N2O3 существует лишь при низких температурах. При t = 3,5oC кипит и разлагается:

N2O3 ® NO2 + NO

Этому оксиду соответствует слабая азотистая кислота HNO2 (K=4×10-4), которая существует лишь в разбавленных растворах и легко разлагается:

2HNO2 ® NO2 + NO + H2O

Соли азотистой кислоты - нитриты - устойчивы, для них характерны как окислительные, так и восстановительные свойства (азот - в промежуточной степени окисления):

2NaNO2 + 2KI + 2H2SO4 ® I2 + 2NO + K2SO4 + Na2SO4 + 2H2O

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5NaNO2 ® 2MnSO4 + NaNO3 + K2SO4 + 3H2O

Разложение иодида азота(III) происходит с взрывом:

2NI3 ® N2 + 2I2

 

Гидратным соединением оксида азота(V) N2O5 является азотная кислота HNO3. Получение азотной кислоты и ее солей основано на синтезе аммиака, его окислении до NO, окислении NО до NO2 и взаимодействии NO2 с водой в присутствии кислорода воздуха:

N2 + 3H2 2NH3 ;

4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O

2NO + O2 ® 2NO2

4NO2 + O2 + 2H2O ® 4HNO3

 

Азотная кислота - сильная кислота, ее соли хорошо растворимы в воде. Азотная кислота и ее соли - нитраты - являются окислителями (азот - в высшей степени окисления). Концентрированная азотная кислота не реагирует с Au и Pt, пассивирует на холоду Fe, Al, Cr, выделяет NO2 с тяжелыми металлами и N2O - с активными металлами:

Cu + 4HNO3 (конц.) ® Сu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

4Ca + 10HNO3 (конц.) ® 4Сa(NO3)2 + N2O + 5H2O

Разбавленная кислота выделяет NO c тяжелыми металлами и N2 - c активными металлами, очень разбавленная кислота выделяет с активными металлами - NH3 - NH4NO3

3Cu + 8HNO3 (разб.) ® 3Сu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4Ca + 10HNO3 (оч.разб.) ® 4Сa(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Азотная кислота окисляет при нагревании некоторые неметаллы (S, P, C), при этом концентрированная кислота образует NO2, а разбавленная кислота - NO.

6HNO3 (конц.) + S ® 6NO2 + H2SO4 + 2H2O

5HNO3 (разб.) + 3P + 2H2O ® 5NO + 3H3PO4

 

Нитраты разлагаются при нагревании. Состав продуктов зависит от положения металла соли в ряду напряжений. При разложении нитратов металлов, стоящих в этом ряду левее магния, образуются нитриты и кислород, стоящих от магния до меди - оксиды металлов, оксид азота (IV) и кислород, стоящих после меди - свободные металлы, оксид азота (IV) и кислород:

2KNO3 2KNO2 + O2

2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2

2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2

Соли азотной кислоты (селитры) и соли аммония являются ценными минеральными удобрениями.

 






Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 409; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2018 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.