1. Кислородные соединения азота
1.1. Оксиды
1.1.1. Азот образует пять оксидов со степенями окисления +1,+2,+3,+4,+5. Оксиды N2O и NO несолеобразующие , а остальные оксиды-кислотные: N2O3 соответствует азотистая кислота HNO2 , а N2O5- азотная кислота HNO3.Оксид азота (IV) NO2 при растворении в воде одновременно образует две кислоты-HNO2 и HNO3: 2NO2+H2O=HNO2+HNO3. Если его растворить в воде в присутствии избытка кислорода,получается только азотная кислота: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3
1.2. Оксид азота
1.2.1. Оксид азота (IV) NO2-бурый,очень ядовитый газ.Он легко получается при окислении кислородом воздуха бесцветного несолеобразующего оксида азота (II): 2NO+O2=2NO2
1.3. Азотная кислота HNO3
1.3.1. Это бесцветная жидкость, которая "дымится" на воздухе. При хранении на свету концентрированная азотная кислота желательна, так как частично разлагается с образованием бурого газа NO2: 4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2. Азотная кислота проявляет все типичные свойства сильных кислот: взаимодействует с оксидами и гидроксидами металлов, с солями
1.3.2. Продукт восстановления зависит от положения металла в ряду напряжений, от концентрации кислоты и условий проведения реакции.Например, при взаимодействии с медью концентрированная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (IV): Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O, а разбавленная-до оксида азота (II): 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2No+4H2O.
1.3.3. Железо и алюминий при обычных условиях и действии концентрированной HNO3 покрываются прочной оксидной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления, т.е. кислота пассивирует металлы.
1.4. Соли азотной кислоты
1.4.1. Соли азотной кислоты- нитраты получают при действии кислоты на металлы,их оксиды и гидроксиды.Нитраты натрия,калия,кальция и аммония называют селитрами: NaNO3-натриевая селитра, KNO3- калийная селитра,Ca(NO3)2-кальциевая селитра,NH4NO3-аммиачная селитра.
1.4.2. Калийную селитру используют также при изготовлении черного пороха, а из аммиачной селитры,как вы уже знаете,готовят взрывчатое вещество аммонал.Нитрат серебра,или ляпис,AgNO3 применяют в медицине как прижигающее средство.
1.4.3. Почти все нитраты хорошо растворимы в воде. При нагревании они разлагаются с выделением кислорода,например: 2KNO3=2KNO2+O2
2. Соли аммония
2.1. Как было сказано , катион аммония NH4 ( + ) играет роль катиона металла и образует с кислотными остатками соли : NH4NO3 - нитрат аммония , или аммиачная селитра , ( NH4 ) 2S04 - сульфат аммония и т.д.
2.2. Кроме того , ион аммония о6условливает другое , общее для всех солей аммония свойство : его соли реагируют с щелочами при нагревании с выделением аммиака например : NH4Cl + NaOH = : NH3 + H20 + NaCl или в ионном виде : NH4 (+) + OH ( - ) = NH3 + H2
2.3. По ряду свойств они похожи на соли 1 щелочных металлов , и в первую очередь на соли калия , так как радиусы ионов K(+ ) и NH4 ( + ) приблизительно равны
2.4. Третья группа свойств солей аммония - это их способность разлагаться 1 при нагревании с выделением газообразного аммиака , например : NH4C1 : NH3 + HCL В этой реакции образуется также газообразный хлороводород , который улетучивается вместе с аммиаком , а при охлаждении вно в соединяется с ним , образуя соль, т.е . при нагревании в | пробирке сухой хлорид аммония как бы возгоняется ! но на холодных стенках верхней части пробирки снова оседает в виде белых кристалликов NH4CL.
2.5. Как вы знаете, растения способны усваивать азот только в связанном виде, т.е. в виде ионов NH4(+) или NO3(-).Очень ценными азотным удобрением является нитрат аммония NH4NO3.
2.6. Хлорид аммония NH4Cl используют при паянии , так как он очищает поверхность металла от оксидной пленки и к ней хорошо пристает припой.
2.7. Гидрокарбонат аммония NH4HCO3 и карбонат аммония ( NH4 ) 2CO3 применяют в изготовлении кондитерских изделии, так как эти соединения легко разлагаются при нагревании и образуют газы, разрыхляющие тесто и делающие его пышным: NH4HCO3-NH3 +H20+CO2
2.8. Нитрат аммония NH4NO3 в смеси с порошками алюминия и угля используют в качестве взрывчатого вещества-аммонала,который широко применяют при разработке горных пород.
3. Азот
3.1. Строение и свойства атома
3.1.1. Элемент азот N- первый представитель главной подгруппы V группы Периодической системы Д.И.Менделеева.
3.1.2. Его атомы содержат на внешнем энергетическом уровне пять электронов,из которых три электрона неспаренные (вспомните правило '' 8-N'', где N- число электронов на внешнем энергетическом уровне).Отсюда следует,что атомы этого элемента могут присоединять три электрона, завершая внешний энергетический уровень, и вследствие этого приобретают степень окисления -3, например в соединениях с водородом-аммиаке NH3 и с металлами-нитридах Li3N,Mg3N2 и др.
3.1.3. Атомы азота могут также отдавать свои внешние электроны более электроотрицательным элементам (фтору,кислороду) и приобретать при этом степени окисления +3,+5. Атомы азота в степенях окисления +1,+2,+3,+4 могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
3.2. Азот - простое вещество
3.2.1. В свободном состоянии азот существует в виде двухатомных молекул N2. В молекуле N2 атомы азота связаны отличающейся высокой прочностью тройной ковалентной связью: N=N
3.2.2. Азот-бесцветный газ без запаха и вкуса. В воде растворяется хуже кислорода. Прочностью молекулы азота обусловлена его химическая инертность.При обычных условиях азот взаимодействует только с литием,образуя нитрид лития Li3N: 6Li+N=2Li3N
3.2.3. Также при высоких температурах,давления и в присутствии катализатора азот реагирует с водородом, образуя аммиак: N2+3H2=2NH3+Q. При температуре электрической дуги он соединяется с кислородом, образуя оксид азота (ll): N2+O2=2NO-Q
3.2.4. В природе азот содержится в основном в атмосфере-78,08% по объему или 75,51% по массе. Из природных неорганических соединений азота наиболее известна чилийская селитра NaNO3.
3.3. Круговорот азота в природе
3.3.1. Животные получают готовые белковые вещества из растений; в животном организме содержится от 1 до 10% азота ( по массе), в шерсти и в рогах-около 15%
3.3.2. Как вы уже знаете , при этом из азота и кислорода образуется оксид азота (ll), который под действием кислорода воздуха превращается в оксид азота (lV):2NO+O2=2NO2. Последний взаимодействует с водой, и получается азотная кислота: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3. Эта кислота, попадая в почву, реагирует с находящимися в ней соединениями натрия, кальция,калия и образует соли-селитры необходимые для минерального питания растений.
3.4. Открытие азота
3.4.1. В 1772 г. английский ученый Д.Резерфорд и шведский исследователь К.Шееле в экспериментах по сжиганию веществ обнаружили газ, не поддерживающий дыхание и горение. Позднее, в 1787 г. ,А.Лавуазье установил наличие в воздухе газа, не поддерживающего дыхания и горения. По его предложению этому газу было дано название "Азот", означающее "безжизненный". Другое латинское название - нитрогениум ,введенное в 1790 г. Ж.Шапталем ,означает"рождающий селитру".