- •Лекция 1 Химия р-элементов.
- •Элементы главной подгруппы VII группы
- •Химические свойства
- •Лекция 2 Элементы VI группы главной подгруппы
- •Кислород и его соединения
- •Распространение в природе
- •Получение
- •Физические свойства серы
- •Химические свойства
- •Соединения серы
- •Сульфид-ион характеризуется сильными восстановительными свойствам
- •Лекция 3 Элементы V группы главной подгруппы
- •Получение аммиака
- •Соединения азота в степени окисления -I
- •Кроме того, они склонны к реакциям диспропорционирования:
- •Лекция 4 фосфор
- •Соединения фосфора Степень окисления -3
- •Лекция 5
- •Элементы уii группы побочной подгруппы
- •Лекция 7 элементы у1 группы побочной подгруппы
- •Лекция 8
- •Гидроксид цинка амфотерен и растворяется как в кислотах. Так и в щелочах
- •Элементы I группы
- •350072, Краснодар, Московская 2а,
- •350058, Краснодар, Старокубанская 88/4, Типография КубГту
Кроме того, они склонны к реакциям диспропорционирования:
3HNO2=HNO3+NO2+H2O.
Оксид азота IV
Диоксид азота NO2 - газ бурового цвета, токсичен. Его молекула – парамагнитна, имеет угловую форму = 0,29 Д; ONO=1320. Длина связи dNN равна 1,20 А°, т.е. имеет промежуточное значение между длиной одинарной (1,43 А) и двойной (1,18 А) связи, в соответствии с этим атому азота можно приписать sр2-гибридизацию валентных орбиталей. Так как в молекуле NO2 существует нечетное количество электронов (5+6 2=17), молекула легко димеризуется:
NO2 N2O4
Бурый Бесцветный
парамагнитен диамагнитен
Жидкий и твердый диоксид азота бесцветен, состоит из молекул N2O4. Молекула плоская, диамагнитная. Диоксид азота образуется при окислении NО , также при разложении нитратов тяжелых металлов:
2Рb(NO3)2=2РbO+4NO2+O2.
В лаборатории NO2 получают при действии концентрированной азотной кислоты на медь
Cu+4HNO3конц=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
Оксид хорошо растворяется в воде
2NO2+H2O=HNO2+HNO3
HNO2+NO2=HNO3+NO
3NO2+H2O=2HNO3+NO.
Растворение NO2 в воде при избытке кислорода под давлением идет по уравнению
2NO2+2H2O+O2=4HNO3.
При растворения в щелочи также образуется смесь нитратов и нитритов :
2NO2+KOH=KNO3+KNO2+H2O
1 NO2 + Н2О – е = NO3ˉ + 2Н+
1 NO2 + е = NO2ˉ
NO2 + H2O + NO2 = NO3ˉ + 2Н+ +NO2ˉ
Оксид азота V, азотная кислота и ее соли - нитраты
Оксид азота (V) − N2O5, азотная кислота и ее соли (ион NO-3) являются производными четырех ковалентного иона N+. Азот находится в sр2-гибридизации и образует нелокализованные химические связи.
Оксид азота V (азотный ангидрид) - белое кристаллическое вещество, получается осторожным обезвоживанием НNO3 (например, с помощью Р2О5)
2HNO3+Р2O5=N2O5+2HРO3.
N2O5 − неустойчив и при обычных условиях медленно разлагается:
2N2O5=2N2O4+O2.
При растворении в воде образует азотную кислоту HNO3.Азотная кислота HNO3 − бесцветная жидкость, кипящая при 84,1 °С, а при -41,6 °С - затвердевающая в прозрачную кристаллическую массу. С водой смешивается в любых соотноше-ниях, является сильной кислотой. В лаборатории получают действием концентри-рованной серной кислоты на нитрат натрия:
NaNO3+2H2SO4=Na2SO4+2HNO3.
Промышленное производство НN03 осуществляется по стадиям:
NH3 --- NO --- NO2 ----HNO3.
Азотная кислота является сильным окислителем. Она разрушает животные и растительные ткани, окисляет почти все металлы и неметаллы. Образование тех или иных продуктов взаимодействия зависит от концентрации HN03, активности простого вещества и температуры.
Концентрированная азотная кислота взаимодействует со многими неметаллами: при кипячении сера окисляется ею до H2SO4, уголь до СО2:
S+6HNO3=H2SO4+6NO2+H2O S+ 4H2O – 6е =SO42ˉ+8Н+
6 NO3ˉ +2H++ е = NO2+ H2O
S+ 4H2O + 6NO3ˉ+12H+ = SO42ˉ+8Н+ + 6NO2+ 6H2O
C+4HNO3=CO2+4NO2+2H2O.
Более разбавленная кислота восстанавливается до NО:
3Р+5HNO3+2H2O=3H3РO4+5NO
3 Р +4H2O –5е = Н3РO4+5Н+
5 NO3ˉ +4H++ 3е = NO+ 2H2O
3Р +12H2O +5NO3ˉ +2ОH+ = 3Н3РO4+15Н++ 5NO+ 10H2O.
Концентрированная НNО3 не действует на золото и платину, железо и алюминий, некоторые другие металлы пассивируются азотной кислотой, так как на поверхности образуется защитная оксидная пленка.
Концентрированная азотная кислота, взаимодействуя с тяжелыми металла-ми, восстанавливается до NO2, а со щелочными и щелочноземельными – до N2O , например:
Cu+4HNO3конц=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2
1 Cu –2е= Cu2+
2 NO3ˉ +2H++ е = NO2+ H2O
Cu + 2NO3ˉ + 4H+ = Cu2++ 2NO2+ 2H2O.
Глубина восстановления азота в разбавленной азотной кислоте зависит от ак-тивности металла:
Активные металлы NH4NO3
HNO3разб Металлы средней активности N2O ( N2 )
Неактивные металлы NO
3Cu+8HNO3разб=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
3 Cu –2е= Cu2+
2 NO3ˉ +4H++ 3е = NO+ 2H2O
3 Cu +2NO3ˉ +8H+ = 3Cu2+ +2NO2+ 4H2O
4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O
4 Mg –2е= Mg2+
1 NO3ˉ +10H++ 8е = NH4+ + 3H2O
4Mg + NO3ˉ +10H+= 4Mg2+ + NH4+ + 3H2O.
Смесь концентрированной азотной кислоты с концентрированной соляной кислотой в соотношении I : 3 называется "царской водкой", на растворяет золото и платину:
Au+HNO3+3HCl=H[AuCl4]+NO+2H2O
1 Au –3е + 4CI¯= [AuCl4]¯
1 NO3ˉ +4H+ +3е = NO+ 2H2O
Au + 4CI¯+ NO3ˉ +4H+ = [AuCl4]¯+NO+ 2H2O.
Азотная кислота является одним из самых крупнотоннажных продуктов химической промышленности. Ее широко применяют для получения удобрений, бездымного пороха, взрывчатых веществ, например, нитроглицерина, динамита, красителей пластических масс.
Нитраты − соли азотной кислоты, твердые кристаллические вещества белого цвета, хорошо растворимые в воде. Соли, образованные щелочными и щелочноземельными металлами, называются селитрами. Нитраты − довольно устойчивые соединения, разлагаются только при нагревании. Соли активных металлов разлагаются, превращаясь в нитриты:
2KNO32KNO2+O2.
Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее магния, (включая
медь), разлагаются с образованием оксидов металлов:
2Рb(NO3)22РbO+4NO2+O2.
Нитраты ртути и серебра разлагаются с образованием свободных металлов :
2AgNO32Ag+2NO2+O2.
Водные растворы нитратов почти не обладают окислительными свойствами. Нитраты тяжелых металлов используются в основном для получения оксидов металлов, а селитры − в качестве азотных удобрений. Из аммонийной селитры приготавливают взрывчатые смеси − аммоналы.