14. Азот. Строение атома и молекул. Водородные соединения, аммиак, соли аммония, получение и применения.

Азо́т — элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 7. Обозначается символом N (лат. Nitrogenium). Простое вещество азот — достаточно инертный при нормальных условиях двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха (формула N2), из которого на три четверти состоит земная атмосфера.

Аммиа́к — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ПДК 20 мг/м3 — IV класс опасности (малоопасные вещества). Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. В холодильной технике носит название R717, где R — Refrigerant (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса.

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+. Благодаря тому, что не связывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

Со́ли аммо́ния — соли, содержащие положительно заряженный ион аммония NH4+; по строению, цвету и другим свойствам они похожи на соответствующие соли калия. Все соли аммония растворимы в воде, полностью диссоциируют в водном растворе. Соли аммония проявляют общие свойства солей. При действии щёлочи выделяется газообразный аммиак. Все соли аммония при нагревании разлагаются. Получают их при взаимодействии NH3 или NH4OH с кислотами.

Нитрат аммония (аммиачная селитра) NH4NO3 применяют как азотное удобрение и для изготовления взрывчатых веществ — аммонитов;

Сульфат аммония (NH4)2SO4 — как дешёвое азотное удобрение;

Гидрокарбонат аммония NH4HCO3 и карбонат аммония (NH4)2CO3 — в пищевой промышленности при производстве мучных кондитерских изделий в качестве химического разрыхлителя, при крашении тканей, в производстве витаминов, в медицине;

Хлорид аммония (нашатырь) NH4Cl — в гальванических элементах (сухих батареях), при пайке и лужении, в текстильной промышленности, как удобрение, в ветеринарии.

15. Кислородные соединения азота. Оксиды азота и азотные кислоты.

Для азота известны окислы, по составу формально отвечающие всем валентностям от . единицы до пяти. Их формулы и названия сопоставлены ниже:

N2 O – закись азота

NO – окись азота

N2 O3 – азотистый ангидрид

NO2 – двуокись азота

N2 O5 – азотный ангидрид

Обращает на себя внимание чрезвычайно большое число соединений 'азота с кислородом. Они различны по стехиометрическому составу, что влечет за собой и разнообразие степеней окисления атомов азота в этих соединениях. Существенно различаются и упомянутые в таблице физические свойства кислородных соединений азота, их устойчивость. Однако есть и сходство в свойствах кислородных соединений азота: все они, будучи образованы атомами высокоотрицательных элементов-неметаллов — азота и кислорода (и водорода в кислотах), кеомкенно, существуют главным образом за счет ковалентных химических связей. Это обусловливает во всех случаях низкие или сравнительно низкие значения температуры плавления и кипения. Другим важным общим свойством кислородных соединений азота является их высокая реакционная способность, благодаря чему многие из упомянутых соединений могут быть охарактеризованы как неустойчивые. Во многих случаях высокая реакционная способность кислородных соединений азота связана не столько с их термодинамической нестабильностью (хотя среди них есть и соединения, получаемые по эндотермическим реакциям, например NO), сколько с очень высокой термодинамической устойчивостью продуктов их превращения. Очень часто одним из таких продуктов является азот, об уникальной стабильности молекулы которого речь шла выше.