Подгруппа азота. Азот. Амиак, соли аммнони, амиды металлов, нитриды. Оксиды азота

Подгруппу азота составляют пять элементов: азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут. Это р-элементы V группы периодической системы Д. И. Менделеева. На наружном энергетическом уровне атомы этих элементов содержат пять электронов, которые имеют конфигурацию ns2np3.

Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов

Азот образует с водородом несколько соединений, из которых важнейшим является аммиак. Аммиак — одно из соединений, важность которого для неорганической и органической химии чрезвычайно велика. Подавляющая часть азотсодержащих соединений получается при участии аммиака. Благодаря способности отдельных видов бактерий и, вероятно, растений превращать азот воздуха в аммиак, на Земле появилась существующая форма жизни.

Благодаря водородным связям аммиак имеет сравнительно высокие температуры плавления и кипения, а также высокую теплоту испарения, он легко сжижается.

Получение

1. В промышленности аммиак получают прямым синтезом из азота и водорода.

2. В лабораторных условиях аммиак получают нагреванием солей аммония с щелочами:

2NH4Cl Са(ОН)2=СаСl2 2NH3 2Н2O

Эта реакция основана на смещении равновесия взаимодействия аммиака с водой при добавлении гидроксид-ионов:

NH 4 ОН-=NH3 Н2О

Физические свойства

Аммиак — бесцветный ядовитый газ с характерным удушливым запахом. Почти в два раза легче воздуха. При увеличении давления или при охлаждении он легко сжижается в бесцветную жидкость (tкип=-33,4°С). Очень хорошо растворим в воде (в 1 л воды при 0°С растворяется до 1000 л NH3). Раствор аммиака, [содержащий 25% NH3, называется нашатырным спиртом.

Соли аммония аналогичны соответствующим солям однозарядных ионов металлов. Получают при взаимодействии аммиака или его водных растворов с кислотами:

NH3+HNO3=NH4NO3

NH4OH+HNO3=NH4NO3+H2O

или в ионной форме: NH3+Н+=NH+4 NH4OH+Н+=NH+4+Н2O

а) Они проявляют общие свойства солей, т.е. взаимодействуют с растворами щелочей, кислот и других солей:

NH4Cl+NaOH=NaCl+Н2O+NH3

2NH4Cl(к)+H2SO4=(NH4)2SO4+2HCl

(NH4)2SO4+BaCl2=BaSO4+2NH4Cl

б) Аммонийные соли хорошо растворимы в воде. Подвергаются гидролизу. Растворы солей аммония имеют кислую реакцию:

NH4++H2ONH3+H3O+

в) Качественной реакцией на ион аммония является взаимодействие солей аммония с растворами щелочей при нагревании. При этом появляется запах аммиака и синее окрашивание влажной красной лакмусовой бумажки:

NH4++OH-NH3+H2O

С другими металлами азот реагирует только при высоких температурах, образуя нитриды:

N2 3Mg=Mg3N2 2Fe N2=2FeN

Нитриды металлов имеют не вполне определенный состав. Некоторые из них представляют собой структуры внедрения, которые очень стойки, и поэтому обработку стали азотом применяют для упрочения поверхностного слоя металла. Некоторые нитриды металлов очень тверды, например, нитрид ванадия по твердости близок к алмазу.

Оксиды азота

Азот образует следующие оксиды: оксид азота (I) N2O, оксид азота (II) NO, оксид азота (III) N2O3, оксид азота (IV) NO2 и оксид азота (V) N2O5, в которых он проявляет степени окисления от 1 до 5.

N2O — бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, известен под названием «веселящий газ», т.к. значительные количества его возбуждающе действуют на нервную систему. В смеси с кислородом применяют для наркоза в легких операциях. Мало растворим в воде.

2N2O >t> 2N2 + O2

2HNO2 = NO2 + NO + H2O

2NO2 + Н2O(хол.) = HNO2 + HNO3

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

3NO2 + H2O(rop.) = 2HNO3 + NO

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

N2O3 = NO + NO2

2N2O5 = 2NO2 + O2

N2O5 + H2O = 2HNO3

N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O

Поиск по сайту: