Азот и его соединения

Общие сведения об азоте

Азот является представителем V группы главной подгруппы Периодической системы.

В обычных условиях азот представляет собой газ без цвета и запаха и состоит из двухатомных молекул ${N_2}$.

В простой молекуле азота три ковалентные связи (две ${\pi - связи}$ и одна ${\sigma - связь}$).

В лаборатории азот получают с помощью разложения дихромата или нитрита аммония:

• ${(NH_4)_2Cr_2O_7 = Cr_2O_3 + N_2 + 4H_2O}$,
• ${NH_4NO_2 = N_2 + 2H_2O}$.

В промышленности азот получают путем сжижения воздуха.

Если рассматривать химические свойства азота, то из металлов в обычных условиях азот реагирует только с литием ${6Li + N_2 = 2Li_3N}$.

С другими металлами азот реагирует только при нагревании. С кислородом реакция идет в «жестких» условиях, а с водородом - с использованием катализатора, высокого давления и при нагревании.

Аммиак и его особенности

Аммиак представляет собой бесцветный газ с резким запахом при обычных условиях, хорошо растворим в воде.

В лабораторных условиях его получают путем нагревания смеси хлорида аммония и гидроксида кальция ${2NH_4Cl + Ca(OH)_2 = CaCl_2 + 2H_2O + 2NH_3}$.

При взаимодействии с кислотами образуются соли аммония ${NH_3 + HCl = NH_4Cl}$.

Аммиак горит в присутствии кислорода. При этом, если реакция протекает без катализатора, то образуются азот и вода, если же с его использованием, то - оксид азота (II) и вода:

• ${4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O}$,
• ${4NH_3 + 5O_2 = 4NO + 6H_2O}$.

Молекулярный азот образуется в результате взаимодействия аммиака с оксидами тяжелых металлов, галогенами, пероксидом водорода при нагревании:

• ${3CuO + 2NH_3 = 3Cu + N_2 + 3H_2O}$,
• ${2NH_3 + 3Br_2 = N_2 + 6HBr}$,
• ${2NH_3 + 3H_2O_2 = N_2 + 6H_2O}$.

Оксиды азота

Выделяют 5 видов оксидов азота:

1. Оксид азота (I) - ${N_2O}$.

   Представляет собой бесцветный газ. Тривиальное название – «веселящий газ». Его получают путем термического разложения нитрата аммония или взаимодействия металлов с очень разбавленной азотной кислотой. Он обладает окислительными свойствами: ${P_4 + 10N_2O = P_4O_{10} + 10N_2}$

2. Оксид азота (II) – NO.

   Также является бесцветным газом. Образуется в результате каталитического окисления аммиака ${4NH_3 + 5O_2 = 4NO + 6H_2O}$. На воздухе легко окисляется: ${2NO + O_2 = 2NO_2}$.

   Замечание 2

   Оксиды $NO$ и ${N_2O}$ не реагируют с водой и щелочами.

3. Оксид азота (III) - ${N_2O_3}$.

   Данный оксид является жидкостью синего цвета. При его взаимодействии с водой образуется кислота ${N_2O_3 + H_2O = 2HNO_2}$.

4. Оксид азота (IV) - ${NO_2}$.

   Это бурый газ, тривиальное название – «лисий хвост». В лаборатории его получают путем взаимодействия тяжелых металлов с концентрированной азотной кислотой при нагревании.

   Рассмотрим характерные реакции:

   • ${2NO_2 + H_2O = HNO_2 + HNO_3}$,
   • ${3NO_2 + H_2O = 2HNO_3 + NO }$,
   • ${2NO_2 + 2KOH = KNO_3 + KNO_2 + H_2O}$,
   • ${4NO_2 + 2H_2O + O_2 = 4HNO_3}$.

5. Оксид азота (V) - ${N_2O_5}$.

   При обычных условиях представляет собой бесцветные кристаллы. При взаимодействии с водой образуется азотная кислота: ${N_2O_5 + H_2O = 2HNO_3}$.