Азот
Электронная конфигурация азота в основном состоянии:
Максимальная валентность азота в соединениях равна IV. Также характерная валентность азота в соединениях — III.
Степени окисления атома азота – от -3 до +5.
 
    
Физ.св-ва
Строение молекулы
Связь между атомами в молекуле азота – тройная, т.к. у каждого атома в молекуле по 3 неспаренных электрона. Одна σ-связь (сигма-связь) и две — π-связи.
1.В лаборатории
NaNO2 + NH4Cl → NH4NO2 + NaCl
NH4NO2 → N2 + 2H2O
Суммарное уравнение процесса:
NaNO2 + NH4Cl → N2 + NaCl + 2H2O
при горении аммиака:
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
2. Разложение азидов щелочных металлов.
2NaN3 → 2Na + 3N2
3. Восстановление оксида меди (II) аммиаком при температуре 700 °C:
3CuO + 2NH3 → 3Cu + N2 + 3H2O
Химические свойства азота
1.1. Молекулярный азот при обычных условиях с кислородом не реагирует. Реагирует с кислородом только при высокой температуре (2000оС), на электрической дуге (в природе – во время грозы):
N2 + O2 ⇄ 2NO – Q
1.2. Азот взаимодействует с водородом при высоком давлении и высокой температуре, в присутствии катализатора. При этом образуется аммиак:
1.3. Азот реагирует с активными металлами: с литием при комнатной температуре, кальцием, натрием и магнием при нагревании. При этом образуются бинарные соединения-нитриды.
2. Со сложными веществами азот практически не реагирует из-за крайне низкой реакционной способности.
Взаимодействие возможно только в жестких условиях с активными веществами, например, сильными восстановителями.
N2 + 3LiH → Li3N + NH3
Аммиак бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды. Строение молекулы и физические свойства
В молекуле аммиака NH3 атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:
Способы получения аммиака
1.В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами.
2NH4Cl + Са(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2Н2O
2.Гидролиз нитридов.
Ca3N2 + 6H2O → ЗСа(OH)2 + 2NH3
3.В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.
N2 + 3Н2⇄ 2NH3
Процесс проводят при температуре 500-550оС и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа.
1. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
NH3 + H2SO4 → NH4HSO4
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
2.аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа
NH3 + H2O + CO2 → NH4HCO3
2NH3 + H2O + CO2 → (NH4)2CO3
3.В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.
NH3 + HCl → NH4Cl
4. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов, образуя нерастворимые гидроксиды.
FeSO4 + 2NH3 + 2H2O → Fe(OH)2 + (NH4)2SO4
5. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – амминокомплексы.
4NH3 + CuCl2 → [Cu(NH3)4]Cl2
4NH3 + Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4](OH)2
6. Аммиак горит на воздухе, образуя азот и воду:
*NH3 + O2 → N2 + H2O
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:
*NH3 + O2 → NO + H2O
7. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя, например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием. С металлами реагирует только жидкий аммиак.
Например, жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:
2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2
Также возможно образование Na2NH, Na3N.
При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:
2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2
8. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.
Например, аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:
2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:
2NH3 + 3H2O2 → N2 + 6H2O
Оксиды металлов, которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.
Например, оксид меди (II) окисляет аммиак:
2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O
4-23.Вычислите массу нашатырного спирта (10%-ного р-ра аммиака), который образуется при растворении аммиака, полученного при взаимодействии нашатыря (хлорида аммония) массой 10,7 г и едкого натра массой 12,5г, содержащего 4% примесей |
Скачать 0.83 Mb.