Mayroong mga elemento ng kemikal na nagpapakita ng iba't ibang mga estado ng oksihenasyon, na nagpapahintulot sa kanila na mabuo habang mga reaksiyong kemikal isang malaking bilang ng mga compound na may ilang mga katangian. Alam ang elektronikong istraktura ng isang atom, maaari nating hulaan kung anong mga sangkap ang mabubuo.
Ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay maaaring mag-iba mula -3 hanggang +5, na nagpapahiwatig ng iba't ibang mga compound batay dito.
Mga katangian ng elemento
Ang nitrogen ay kabilang sa mga elemento ng kemikal na matatagpuan sa pangkat 15, sa pangalawang panahon sa periodic system ng D. I. Mendeleev Ito ay itinalaga ang serial number 7 at ang pagdadaglat pagtatalaga ng liham N. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang isang medyo hindi gumagalaw na elemento ay kinakailangan para sa mga reaksyon na mangyari.
Nangyayari sa kalikasan bilang isang diatomic na walang kulay na gas hangin sa atmospera na may isang bahagi ng dami ng higit sa 75%. Nakapaloob sa mga molekula ng protina, mga nucleic acid at mga sangkap na naglalaman ng nitrogen na hindi organikong pinagmulan.
Estraktura ng mga atom
Upang matukoy ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa mga compound, kinakailangang malaman ang istrukturang nuklear nito at pag-aralan ang mga shell ng elektron.
Ang natural na elemento ay kinakatawan ng dalawang stable isotopes, na may mass number na 14 o 15. Ang unang nucleus ay naglalaman ng 7 neutron at 7 proton particle, at ang pangalawa ay naglalaman ng 1 pang neutron particle.
May mga artipisyal na uri ng atom nito na may masa na 12-13 at 16-17, na may hindi matatag na nuclei.
Kapag pinag-aaralan ang elektronikong istraktura ng atomic nitrogen, malinaw na mayroong dalawang electron shell (panloob at panlabas). Ang 1s orbital ay naglalaman ng isang pares ng mga electron.
Sa pangalawang panlabas na shell mayroon lamang limang negatibong sisingilin na mga particle: dalawa sa 2s-sub-level at tatlo sa 2p-orbital. Ang antas ng enerhiya ng valence ay walang mga libreng selula, na nagpapahiwatig ng imposibilidad ng paghihiwalay ng pares ng elektron nito. Ang 2p orbital ay itinuturing na kalahati lamang na puno ng mga electron, na nagpapahintulot sa pagdaragdag ng 3 negatibong sisingilin na mga particle. Sa kasong ito, ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay -3.
Isinasaalang-alang ang istraktura ng mga orbital, maaari nating tapusin na ang elementong ito na may numero ng koordinasyon na 4 ay pinakamataas na nakagapos sa apat na iba pang mga atomo. Upang makabuo ng tatlong bono, ginagamit ang mekanismo ng palitan, ang isa pa ay nabuo sa paraang pre-nor-no-accept-tor.
Mga estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa iba't ibang mga compound
Ang maximum na bilang ng mga negatibong particle na maaaring ikabit ng atom nito ay 3. Sa kasong ito, ang estado ng oksihenasyon nito ay lumalabas na katumbas ng -3, na likas sa mga compound gaya ng NH 3 o ammonia, NH 4 + o ammonium at Me 3 N 2 nitride. Ang mga huling sangkap ay nabuo sa pagtaas ng temperatura sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng nitrogen sa mga atomo ng metal.
Ang pinakamalaking bilang ng mga particle na may negatibong charge na maaaring ibigay ng isang elemento ay katumbas ng 5.
Dalawang nitrogen atoms ay may kakayahang pagsamahin sa isa't isa upang bumuo ng mga matatag na compound na may estado ng oksihenasyon na -2. Ang gayong bono ay sinusunod sa N 2 H 4 o hydrazines, sa azides ng iba't ibang mga metal o MeN 3. Ang nitrogen atom ay nagdaragdag ng 2 electron sa mga bakanteng orbital.
Mayroong isang estado ng oksihenasyon ng -1 kapag ang isang partikular na elemento ay tumatanggap lamang ng 1 negatibong particle. Halimbawa, sa NH 2 OH o hydroxylamine ito ay negatibong sisingilin.
May mga positibong palatandaan ng estado ng oksihenasyon ng nitrogen, kapag ang mga particle ng elektron ay kinuha mula sa panlabas na layer ng enerhiya. Nag-iiba sila mula +1 hanggang +5.
Ang singil na 1+ ay nasa nitrogen sa N 2 O (monovalent oxide) at sa sodium hyponitrite na may formula na Na 2 N 2 O 2.
Sa NO (divalent oxide), ang elemento ay nagbibigay ng dalawang electron at nagiging positibong sisingilin (+2).
Mayroong estado ng oksihenasyon ng nitrogen 3 (sa tambalang NaNO 2 o nitride at gayundin sa trivalent oxide). Sa kasong ito, 3 electron ang nahati.
Ang charge +4 ay nangyayari sa isang oxide na may valence IV o dimer nito (N 2 O 4).
Ang positibong tanda ng estado ng oksihenasyon (+5) ay lumilitaw sa N 2 O 5 o sa pentavalent oxide, sa nitric acid at mga derivative salt nito.
Mga compound ng nitrogen at hydrogen
Ang mga likas na sangkap batay sa dalawang elemento sa itaas ay kahawig organikong hydrocarbon. Tanging ang mga hydrogen nitrate ang nawawalan ng katatagan habang tumataas ang dami ng atomic nitrogen.
Ang pinakamahalagang compound ng hydrogen ay kinabibilangan ng mga molecule ng ammonia, hydrazine at hydronitric acid. Nakukuha ang mga ito sa pamamagitan ng pagtugon sa hydrogen na may nitrogen, at ang huli na sangkap ay naglalaman din ng oxygen.
Ano ang ammonia
Tinatawag din itong hydrogen nitride, at ang chemical formula nito ay tinutukoy bilang NH 3 na may mass na 17. Sa ilalim ng mga kondisyong may normal na temperatura at presyon, ang ammonia ay may anyo ng walang kulay na gas na may masangsang na amoy ng ammonia. Ito ay 2 beses na mas mababa kaysa sa hangin at madaling matunaw kapaligirang pantubig dahil sa polar na istraktura ng molekula nito. Tumutukoy sa mga sangkap na mababa ang panganib.
Sa mga dami ng industriya, ang ammonia ay ginawa gamit ang catalytic synthesis mula sa mga molekula ng hydrogen at nitrogen. Mayroong mga pamamaraan sa laboratoryo para sa paggawa ng mga ammonium salt at sodium nitrite.
Ang istraktura ng ammonia
Ang pyramidal molecule ay naglalaman ng isang nitrogen at 3 hydrogen atoms. Ang mga ito ay matatagpuan na may kaugnayan sa bawat isa sa isang anggulo ng 107 degrees. Sa isang molekulang hugis tetrahedron, ang nitrogen ay matatagpuan sa gitna. Dahil sa tatlong unpaired p-electrons, ito ay konektado sa pamamagitan ng polar bonds ng isang covalent nature na may 3 atomic hydrogens, na bawat isa ay may 1 s-electron. Ito ay kung paano nabuo ang isang molekula ng ammonia. Sa kasong ito, ang nitrogen ay nagpapakita ng estado ng oksihenasyon na -3.
Ang elementong ito ay mayroon pa ring hindi nakabahaging pares ng mga electron sa panlabas na antas, na lumilikha ng covalent bond na may hydrogen ion na may positibong singil. Ang isang elemento ay isang donor ng mga negatibong sisingilin na mga particle, at ang isa ay isang acceptor. Ito ay kung paano nabuo ang ammonium ion NH 4 +.
Ano ang ammonium
Ito ay inuri bilang isang positibong sisingilin na polyatomic ion o cation ay inuri din bilang isang kemikal na sangkap na hindi maaaring umiral sa anyo ng isang molekula. Binubuo ito ng ammonia at hydrogen.
Ang ammonium na may positibong singil sa pagkakaroon ng iba't ibang mga anion na may negatibong tanda ay may kakayahang bumuo ng mga ammonium salts, kung saan kumikilos sila tulad ng mga metal na may valency I. Ang mga compound ng ammonium ay na-synthesize din kasama ang pakikilahok nito.
Maraming ammonium salt ang umiiral sa anyo ng mala-kristal, walang kulay na mga sangkap na madaling natutunaw sa tubig. Kung ang mga compound ng NH 4 + ion ay nabuo sa pamamagitan ng pabagu-bago ng isip na mga acid, pagkatapos ay sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-init sila ay nabubulok at naglalabas. mga gaseous substance. Ang kanilang kasunod na paglamig ay humahantong sa isang nababaligtad na proseso.
Ang katatagan ng naturang mga asin ay nakasalalay sa lakas ng mga acid kung saan sila nabuo. Ang mga matatag na ammonium compound ay tumutugma sa isang malakas na acidic residue. Halimbawa, ang matatag na ammonium chloride ay ginawa mula sa hydrochloric acid. Sa temperatura hanggang sa 25 degrees, ang naturang asin ay hindi nabubulok, na hindi masasabi tungkol sa ammonium carbonate. Ang huli na tambalan ay kadalasang ginagamit sa pagluluto upang tumaas ang masa, na pinapalitan ang baking soda.
Ang mga confectioner ay tinatawag na ammonium carbonate ammonium. Ang asin na ito ay ginagamit ng mga brewer upang mapabuti ang pagbuburo ng lebadura ng brewer.
Ang isang husay na reaksyon para sa pagtuklas ng mga ammonium ions ay ang pagkilos ng alkali metal hydroxides sa mga compound nito. Sa pagkakaroon ng NH 4 +, ang ammonia ay pinakawalan.
Kemikal na istraktura ng ammonium
Ang pagsasaayos ng ion nito ay kahawig ng isang regular na tetrahedron na may nitrogen sa gitna. Ang mga hydrogen atom ay matatagpuan sa mga vertices ng figure. Upang makalkula ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa ammonium, kailangan mong tandaan na ang kabuuang singil ng cation ay +1, at ang bawat hydrogen ion ay nawawala ng isang elektron, at mayroon lamang 4 sa kanila Ang kabuuang potensyal ng hydrogen ay +4. Kung ibawas natin ang singil ng lahat ng hydrogen ions mula sa singil ng cation, makakakuha tayo ng: +1 - (+4) = -3. Nangangahulugan ito na ang nitrogen ay may estado ng oksihenasyon na -3. Sa kasong ito, nagdaragdag ito ng tatlong electron.
Ano ang nitride
Ang nitrogen ay kayang pagsamahin sa mas maraming electropositive atoms ng metal at non-metallic na kalikasan. Bilang resulta, ang mga compound na katulad ng hydride at carbide ay nabuo. Ang ganitong mga sangkap na naglalaman ng nitrogen ay tinatawag na nitride. Sa pagitan ng metal at nitrogen atom sa mga compound ay may mga covalent, ionic at intermediate bond. Ito ang katangiang ito na pinagbabatayan ng kanilang pag-uuri.
Kasama sa mga covalent nitride ang mga compound kung saan ang mga kemikal na bono ay hindi naglilipat ng mga electron mula sa atomic nitrogen, ngunit bumubuo ng isang karaniwang ulap ng elektron kasama ng mga negatibong sisingilin na particle ng iba pang mga atom.
Ang mga halimbawa ng naturang mga sangkap ay hydrogen nitrides, tulad ng ammonia at hydrazine molecules, pati na rin ang nitrogen halides, na kinabibilangan ng trichlorides, tribromides at trifluoride. Ang kanilang karaniwang pares ng elektron ay pantay na kabilang sa dalawang atomo.
Ang mga ionic nitride ay kinabibilangan ng mga compound na may chemical bond na nabuo sa pamamagitan ng paglipat ng mga electron mula sa metal na elemento patungo sa mga libreng antas ng nitrogen. Ang mga molekula ng naturang mga sangkap ay nagpapakita ng polarity. Ang Nitride ay may nitrogen oxidation state na 3-. Alinsunod dito, ang kabuuang singil ng metal ay magiging 3+.
Kabilang sa mga naturang compound ang nitride ng magnesium, lithium, zinc o tanso, maliban sa mga alkali metal. Mayroon silang mataas na punto ng pagkatunaw.
Ang mga nitride na may intermediate bond ay kinabibilangan ng mga substance kung saan ang mga metal at nitrogen atoms ay pantay na ipinamamahagi at walang malinaw na pag-aalis ng electron cloud. Ang mga naturang inert compound ay kinabibilangan ng nitride ng iron, molybdenum, manganese at tungsten.
Paglalarawan ng trivalent nitrogen oxide
Tinatawag din itong anhydride na nakuha mula sa nitrous acid na may formula na HNO 2. Isinasaalang-alang ang mga estado ng oksihenasyon ng nitrogen (3+) at oxygen (2-) sa trioxide, ang ratio ng mga atom ng elemento ay 2 hanggang 3 o N 2 O 3.
Ang mga likido at gas na anyo ng anhydride ay napaka-hindi matatag na mga compound;
DEPINISYON
Nitrogen- ang ikapitong elemento ng Periodic Table. Matatagpuan sa ikalawang yugto V ng pangkat A subgroup. Pagtatalaga - N.
Ang nitrogen ay isang tipikal na di-metal na elemento; sa electronegativity (3.0) ito ay pangalawa lamang sa fluorine at oxygen.
Ang natural na nitrogen ay binubuo ng dalawang matatag na isotopes 14 N (99.635%) at 15 N (0.365%).
Ang molekula ng nitrogen ay diatomic. Mayroong isang triple bond sa pagitan ng mga atomo ng nitrogen sa molekula, bilang isang resulta kung saan ang molekula ng N 2 ay napakalakas. Ang molecular nitrogen ay hindi aktibo sa kemikal at mahinang polarized.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang molecular nitrogen ay isang gas. Ang mga punto ng pagkatunaw (-210 o C) at mga punto ng kumukulo (-195.8 o C) ng nitrogen ay napakababa; ito ay hindi gaanong natutunaw sa tubig at iba pang mga solvents.
Ang antas ng oksihenasyon ng nitrogen sa mga compound
Ang nitrogen ay bumubuo ng mga diatomic na molekula ng komposisyon N 2 dahil sa pagtatatag ng mga covalent non-polar bond, at, gaya ng nalalaman, sa mga compound na may non-polar bond ang estado ng oksihenasyon ng mga elemento ay katumbas ng sero.
Ang nitrogen ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang buong spectrum ng mga estado ng oksihenasyon, kabilang ang parehong positibo at negatibo.
Katayuan ng oksihenasyon (-3) Ang nitrogen ay nagpapakita ng sarili sa mga compound na tinatawag na nitrides (Mg +2 3 N -3 2, B +3 N -3), ang pinakakilala kung saan ay ammonia (N -3 H +1 3).
Katayuan ng oksihenasyon (-2) Ang nitrogen ay nagpapakita ng sarili sa mga peroxide-type compound - pernitrides, ang pinakasimpleng kinatawan nito ay hydrazine (diamide/hydrogen pernitride) - N -2 2 H 2.
Sa isang compound na tinatawag na hydroxylamine - N -1 H 2 OH-nitrogen ay nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon (-1) .
Ang pinaka-matatag na positibong estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay (+3) At (+5) . Ito ay nagpapakita ng una sa kanila sa fluoride (N +3 F -1 3), oxide (N +3 2 O -2 3), oxohalides (N +3 OCl, N +3 OBr, atbp.), pati na rin ang mga derivatives anion NO 2 - (KN +3 O 2, NaN +3 O 2, atbp.). Ang estado ng oksihenasyon (+5) ng nitrogen ay ipinapakita sa oxide N +5 2 O 5, oxonitride N +5 ON, dioxofluoride N +5 O 2 F, pati na rin sa trioxonitrate (V) ion NO 3 - at dinitridonitrate (V) ion NH 2 - .
Ang nitrogen ay nagpapakita rin ng mga estado ng oksihenasyon (+1) - N +1 2 O, (+2) - N +2 O at (+4) N +4 O 2 sa mga compound nito, ngunit mas madalas.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
HALIMBAWA 1
| Mag-ehersisyo | Ipahiwatig ang mga estado ng oksihenasyon ng oxygen sa mga compound: La 2 O 3, Cl 2 O 7, H 2 O 2, Na 2 O 2, BaO 2, KO 2, KO 3, O 2, OF 2. |
| Sagot | Ang oxygen ay bumubuo ng ilang mga uri ng binary compound, kung saan ito ay nagpapakita ng mga katangian ng estado ng oksihenasyon. Kaya, kung ang oxygen ay bahagi ng mga oxide, kung gayon ang estado ng oksihenasyon nito ay (-2), tulad ng sa La 2 O 3 at Cl 2 O 7. Sa peroxides, ang estado ng oksihenasyon ng oxygen ay (-1): H 2 O 2, Na 2 O 2, BaO 2. Sa kumbinasyon ng fluorine (OF 2), ang estado ng oksihenasyon ng oxygen ay (+2). Ang oxidation state ng isang elemento sa isang simpleng substance ay palaging zero (O o 2). Ang mga sangkap ng komposisyon KO 2 at KO 3 ay superperoxide (superoxide) at potassium ozonide, kung saan ang oxygen ay nagpapakita ng fractional oxidation states: (-1/2) at (-1/3). |
| Sagot | (-2), (-2), (-1), (-1), (-1), (-1/2), (-1/3), 0 at (+2). |
HALIMBAWA 2
| Mag-ehersisyo | Ipahiwatig ang mga estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa mga compound: NH 3, N 2 H 4, NH 2 OH, N 2, N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5. |
| Solusyon | Ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento sa isang simpleng sangkap ay palaging zero (N o 2). Ito ay kilala na sa oxides ang oksihenasyon estado ng oxygen ay (-2). Gamit ang electroneutrality equation, tinutukoy namin na ang mga estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa mga oxide ay pantay: N +1 2 O, N +2 O, N +3 2 O 3, N +4 O 2, N +5 2 O 5. |
Nitrogen- elemento ng 2nd period ng V A-group Periodic table, serial number 7. Electronic formula ng atom [ 2 He]2s 2 2p 3 , ang katangian ng oxidation states ay 0, -3, +3 at +5, mas madalas +2 at +4, atbp. ang estado ng N v ay itinuturing na medyo matatag.
Scale ng mga estado ng oksihenasyon para sa nitrogen:
+5 - N 2 O 5, NO 3, NaNO 3, AgNO 3
3 – N 2 O 3, NO 2, HNO 2, NaNO 2, NF 3
3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N.
Ang nitrogen ay may mataas na electronegativity (3.07), pangatlo pagkatapos ng F at O. Nagpapakita ito ng tipikal na non-metallic (acidic) na mga katangian, na bumubuo ng iba't ibang mga acid na naglalaman ng oxygen, mga asin at binary compound, gayundin ang ammonium cation NH 4 at mga asin nito.
Sa kalikasan - ikalabing pito sa pamamagitan ng elemento ng kasaganaan ng kemikal (ika-siyam sa mga hindi metal). Isang mahalagang elemento para sa lahat ng organismo.
N 2
Simpleng sangkap. Binubuo ito ng mga non-polar molecule na may napakatatag na ˚σππ-bond N≡N, ipinapaliwanag nito ang chemical inertness ng elemento sa ilalim ng normal na kondisyon.
Isang walang kulay, walang lasa at walang amoy na gas na namumuo sa isang walang kulay na likido (hindi katulad ng O2).
bahay sangkap hangin 78.09% sa dami, 75.52 sa masa. Ang nitrogen ay kumukulo mula sa likidong hangin bago ang oxygen. Bahagyang natutunaw sa tubig (15.4 ml/1 l H 2 O sa 20 ˚C), ang solubility ng nitrogen ay mas mababa kaysa sa oxygen.
Sa temperatura ng silid Ang N2, ay tumutugon sa fluorine at, sa isang napakaliit na lawak, sa oxygen:
N 2 + 3F 2 = 2NF 3, N 2 + O 2 ↔ 2NO
Ang nababaligtad na reaksyon upang makabuo ng ammonia ay nangyayari sa temperatura na 200˚C, sa ilalim ng presyon hanggang 350 atm at palaging nasa presensya ng isang katalista (Fe, F 2 O 3, FeO, sa laboratoryo na may Pt)
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 kJ
Ayon sa prinsipyo ng Le Chatelier, ang pagtaas sa ani ng ammonia ay dapat mangyari sa pagtaas ng presyon at pagbaba ng temperatura. Gayunpaman, ang rate ng reaksyon sa mababang temperatura ay napakaliit, kaya ang proseso ay isinasagawa sa 450-500 ˚C, na nakakamit ng 15% ammonia yield. Ang hindi gumagalaw na N 2 at H 2 ay ibinalik sa reaktor at sa gayon ay tumataas ang antas ng reaksyon.
Ang nitrogen ay chemically passive na may kaugnayan sa mga acid at alkalis at hindi sumusuporta sa pagkasunog.
Resibo V industriya– fractional distillation ng likidong hangin o pag-alis ng oxygen mula sa hangin sa pamamagitan ng kemikal na paraan, halimbawa, sa pamamagitan ng reaksyong 2C (coke) + O 2 = 2CO kapag pinainit. Sa mga kasong ito, ang nitrogen ay nakuha, na naglalaman din ng mga impurities ng mga marangal na gas (pangunahin ang argon).
Sa laboratoryo, ang maliit na halaga ng chemically pure nitrogen ay maaaring makuha sa pamamagitan ng commutation reaction na may katamtamang pag-init:
N -3 H 4 N 3 O 2(T) = N 2 0 + 2H 2 O (60-70)
NH 4 Cl(p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100˚C)
Ginagamit para sa synthesis ng ammonia. Nitric acid at iba pang mga produktong naglalaman ng nitrogen, bilang isang inert medium para sa mga kemikal at metalurhiko na proseso at pag-iimbak ng mga nasusunog na sangkap.
N.H. 3
Binary compound, ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay - 3. Walang kulay na gas na may matalim na katangian ng amoy. Ang molekula ay may istraktura ng hindi kumpletong tetrahedron [: N(H) 3 ] (sp 3 hybridization). Ang pagkakaroon ng isang donor na pares ng mga electron sa sp 3 hybrid orbital ng nitrogen sa molekula ng NH 3 ay tumutukoy sa katangian ng reaksyon ng pagdaragdag ng isang hydrogen cation, na nagreresulta sa pagbuo ng isang cation ammonium NH4. Ito ay natutunaw sa ilalim ng labis na presyon sa temperatura ng silid. SA estado ng likido nauugnay sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen. Hindi matatag ang init. Lubos na natutunaw sa tubig (higit sa 700 l/1 l H 2 O sa 20˚C); ang bahagi sa isang puspos na solusyon ay 34% sa timbang at 99% sa dami, pH = 11.8.
Napaka reaktibo, madaling kapitan ng mga reaksyon sa karagdagan. Nasusunog sa oxygen, tumutugon sa mga acid. Nagpapakita ito ng pagbabawas (dahil sa N -3) at pag-oxidizing (dahil sa H +1) na mga katangian. Ito ay pinatuyo lamang ng calcium oxide.
Kwalitatibong mga reaksyon - ang pagbuo ng puting "usok" sa pakikipag-ugnay sa gas na HCl, pag-itim ng isang piraso ng papel na binasa ng isang solusyon ng Hg 2 (NO3) 2.
Isang intermediate na produkto sa synthesis ng HNO 3 at ammonium salts. Ginagamit sa paggawa ng soda, nitrogen fertilizers, dyes, explosives; Ang likidong ammonia ay isang nagpapalamig. nakakalason.
Mga equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2NH 3 (g) ↔ N 2 + 3H 2
NH 3 (g) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH —
NH 3 (g) + HCl (g) ↔ NH 4 Cl (g) puting “usok”
4NH 3 + 3O 2 (hangin) = 2N 2 + 6 H 2 O (pagkasunog)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO+ 6 H 2 O (800˚C, pusa. Pt/Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500˚C)
2 NH 3 + 3Mg = Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O = NH 4 HCO 3 (temperatura ng silid, presyon)
Resibo. SA mga laboratoryo– pag-aalis ng ammonia mula sa ammonium salts kapag pinainit ng soda lime: Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
O kumukulo ng may tubig na solusyon ng ammonia at pagkatapos ay patuyuin ang gas.
Sa industriya Ang ammonia ay ginawa mula sa nitrogen at hydrogen. Ginawa ng industriya alinman sa liquefied form o sa anyo ng isang concentrated aqueous solution sa ilalim ng teknikal na pangalan tubig ng ammonia.
Ammonia hydrateN.H. 3
*
H 2
O.
Intermolecular na koneksyon. Puti, sa kristal na sala-sala - mga molekula ng NH 3 at H 2 O na konektado ng isang mahina na bono ng hydrogen. Naroroon sa isang may tubig na solusyon ng ammonia, isang mahinang base (mga produkto ng dissociation - NH 4 cation at OH anion). Ang ammonium cation ay may regular na tetrahedral na istraktura (sp 3 hybridization). Ang thermally hindi matatag, ganap na nabubulok kapag ang solusyon ay pinakuluan. Neutralize ng malakas na acids. Nagpapakita ng mga nagpapababang katangian (dahil sa N-3) sa isang puro solusyon. Sumasailalim ito sa pagpapalitan ng ion at mga reaksiyong kumplikado.
Kwalitatibong reaksyon– pagbuo ng puting “usok” kapag nadikit sa gas na HCl. Ito ay ginagamit upang lumikha ng isang bahagyang alkaline na kapaligiran sa solusyon sa panahon ng pag-ulan ng amphoteric hydroxides.
Ang 1 M ammonia solution ay naglalaman ng pangunahing NH 3 *H 2 O hydrate at 0.4% lamang NH 4 OH ions (dahil sa hydrate dissociation); Kaya, ang ionic na "ammonium hydroxide NH 4 OH" ay halos hindi nakapaloob sa solusyon, at walang ganoong tambalan sa solid hydrate.
Mga equation ng pinakamahalagang reaksyon:
NH 3 H 2 O (conc.) = NH 3 + H 2 O (kumukulo na may NaOH)
NH 3 H 2 O + HCl (natunaw) = NH 4 Cl + H 2 O
3(NH 3 H 2 O) (conc.) + CrCl 3 = Cr(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8(NH 3 H 2 O) (conc.) + 3Br 2(p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2(NH 3 H 2 O) (conc.) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4(NH 3 H 2 O) (conc.) + Ag 2 O = 2OH + 3H 2 O
4(NH 3 H 2 O) (conc.) + Cu(OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6(NH 3 H 2 O) (conc.) + NiCl 2 = Cl 2 + 6H 2 O
Ang isang dilute ammonia solution (3-10%) ay madalas na tinatawag ammonia(ang pangalan ay naimbento ng mga alchemist), at ang puro solusyon (18.5 - 25%) ay isang ammonia solution (ginawa ng industriya).
Mga nitrogen oxide
Nitrogen monoxideHINDI
Non-salt-forming oxide. Walang kulay na gas. Radical, naglalaman ng isang covalent σπ bond (N꞊O), sa solid state isang dimer ng N 2 O 2 co N-N koneksyon. Lubhang thermally stable. Sensitibo sa oxygen sa hangin (nagiging kayumanggi). Bahagyang natutunaw sa tubig at hindi tumutugon dito. Passive na kemikal patungo sa mga acid at alkalis. Kapag pinainit, tumutugon ito sa mga metal at di-metal. isang mataas na reaktibo na pinaghalong NO at NO 2 ("nitrous gases"). Intermediate sa synthesis nitric acid.
Mga equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2NO + O 2 (g) = 2NO 2 (20˚C)
2NO + C (graphite) = N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P(pula) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150-200˚C)
2NO + 4Cu = N 2 + 2 Cu 2 O (500-600˚C)
Mga reaksyon sa pinaghalong NO at NO 2:
HINDI + HINDI 2 +H 2 O = 2HNO 2 (p)
HINDI + HINDI 2 + 2KOH(dil.) = 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + Na 2 CO 3 = 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450-500˚C)
Resibo V industriya: oksihenasyon ng ammonia na may oxygen sa isang katalista, in mga laboratoryo— pakikipag-ugnayan ng dilute na nitric acid sa mga nagpapababang ahente:
8HNO 3 + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 HINDI+ 4 H 2 O
o pagbabawas ng nitrate:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = 2 HINDI +
I 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4
Nitrogen dioxideHINDI 2
Ang acid oxide, na may kondisyon na tumutugma sa dalawang acid - HNO 2 at HNO 3 (ang acid para sa N 4 ay hindi umiiral). Brown gas, sa temperatura ng silid ay isang monomer NO 2, sa malamig isang likidong walang kulay na dimer N 2 O 4 (dianitrogen tetroxide). Ganap na tumutugon sa tubig at alkalis. Isang napakalakas na ahente ng oxidizing na nagdudulot ng kaagnasan ng mga metal. Ito ay ginagamit para sa synthesis ng nitric acid at anhydrous nitrates, bilang isang rocket fuel oxidizer, isang oil purifier mula sa sulfur, at isang catalyst para sa oksihenasyon ng mga organic compound. nakakalason.
Equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2NO 2 ↔ 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O = 2HNO 3 + N 2 O 3 (syn.) (sa lamig)
3 NO 2 + H 2 O = 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH(diluted) = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH = KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (cat. Pt, Ni)
HINDI 2 + 2HI(p) = HINDI + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50-60˚C)
NO 2 + K = KNO 2
6NO 2 + Bi(NO 3) 3 + 3NO (70-110˚C)
Resibo: V industriya - oksihenasyon ng NO sa pamamagitan ng atmospheric oxygen, in mga laboratoryo– pakikipag-ugnayan ng puro nitric acid sa mga nagpapababang ahente:
6HNO 3 (conc., hor.) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (conc., hor.) + P (pula) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (conc., hor.) + SO 2 = H 2 SO 4 + 2 NO 2
Dianitrogen oxideN 2 O
Isang walang kulay na gas na may kaaya-ayang amoy (“laughing gas”), N꞊N꞊О, pormal na estado ng oksihenasyon ng nitrogen +1, mahinang natutunaw sa tubig. Sinusuportahan ang pagkasunog ng graphite at magnesium:
2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450˚C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
Nakuha sa pamamagitan ng thermal decomposition ng ammonium nitrate:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (195-245˚C)
ginagamit sa medisina bilang pampamanhid.
Dianitrogen trioxideN 2 O 3
Sa mababang temperatura – asul na likido, ON꞊NO 2, pormal na estado ng oksihenasyon ng nitrogen +3. Sa 20 ˚C, nabubulok ito ng 90% sa pinaghalong walang kulay na NO at kayumangging NO 2 ("nitrous gases", industrial smoke - "fox tail"). Ang N 2 O 3 ay isang acidic oxide, sa malamig na may tubig ito ay bumubuo ng HNO 2, kapag pinainit ay naiiba ang reaksyon nito:
3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO
Sa alkalis nagbibigay ito ng mga asing-gamot na HNO 2, halimbawa NaNO 2.
Nakuha sa pamamagitan ng pagtugon sa NO sa O 2 (4NO + 3O 2 = 2N 2 O 3) o sa NO 2 (NO 2 + NO = N 2 O 3)
na may malakas na paglamig. Ang "nitrous gases" ay mapanganib din sa kapaligiran at nagsisilbing mga katalista para sa pagkasira ng ozone layer ng atmospera.
Dianitrogen pentoxide N 2 O 5
Walang kulay, solidong substance, O 2 N – O – NO 2, nitrogen oxidation state ay +5. Sa temperatura ng silid ito ay nabubulok sa NO 2 at O 2 sa loob ng 10 oras. Tumutugon sa tubig at alkalis bilang isang acid oxide:
N2O5 + H2O = 2HNO3
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2
Inihanda sa pamamagitan ng dehydration ng fuming nitric acid:
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
o oksihenasyon ng NO 2 na may ozone sa -78˚C:
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2
Nitrite at nitrates
Potassium nitriteKNO 2
. Puti, hygroscopic. Natutunaw nang walang agnas. Matatag sa tuyong hangin. Tunay na natutunaw sa tubig (bumubuo ng walang kulay na solusyon), hydrolyzes sa anion. Isang tipikal na oxidizing at reducing agent sa isang acidic na kapaligiran, ito ay napakabagal na tumutugon sa isang alkaline na kapaligiran. Pumapasok sa mga reaksyon ng pagpapalitan ng ion. Mga husay na reaksyon sa NO 2 ion - pagkawalan ng kulay ng violet MnO 4 na solusyon at ang hitsura ng isang itim na namuo kapag nagdaragdag ng I ions Ginagamit ito sa paggawa ng mga tina, bilang isang analytical reagent para sa mga amino acid at iodide, at isang bahagi ng photographic reagents. .
equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2KNO 2 (t) + 2HNO 3 (conc.) = NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (dil.)+ O 2 (hal.) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (viol.) = 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- = 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (saturated) + NH 4 + (saturated) = N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (bts.) = 2NO + I 2 (itim) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (diluted) + Ag + = AgNO 2 (light yellow)↓
Resibo Vindustriya- pagbabawas ng potassium nitrate sa mga proseso:
KNO3 + Pb = KNO 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (conc.) + Pb (sponge) + H 2 O = KNO 2+ Pb(OH) 2 ↓
3 KNO3 + CaO + SO2 = 2 KNO 2+ CaSO 4 (300 ˚C)
H
umulit
potasa
KNO 3
Teknikal na pangalan potash, o Indian asin , saltpeter. Puti, natutunaw nang walang agnas at nabubulok sa karagdagang pag-init. Matatag sa hangin. Lubos na natutunaw sa tubig (na may mataas endo-effect, = -36 kJ), walang hydrolysis. Isang malakas na ahente ng oxidizing sa panahon ng pagsasanib (dahil sa paglabas ng atomic oxygen). Sa solusyon ito ay nababawasan lamang ng atomic hydrogen (sa isang acidic na kapaligiran sa KNO 2, sa isang alkaline na kapaligiran sa NH 3). Ginamit sa paggawa ng salamin bilang isang pang-imbak produktong pagkain, isang bahagi ng pyrotechnic mixtures at mineral fertilizers.
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (400-500 ˚C)
KNO 3 + 2H 0 (Zn, dil. HCl) = KNO 2 + H 2 O
KNO 3 + 8H 0 (Al, conc. KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)
KNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + KCl (230-300 ˚C)
2 KNO 3 + 3C (graphite) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S (pagkasunog)
KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)
KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)
Resibo: sa industriya
4KOH (hor.) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O
at sa laboratoryo:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓
Ang nitrogen ay marahil ang pinakakaraniwang elemento ng kemikal sa kabuuan Sistemang Solar. Upang maging mas tiyak, ang nitrogen ay nasa ika-4 na kasaganaan. Ang nitrogen sa kalikasan ay isang inert gas.
Ang gas na ito ay walang kulay o amoy at napakahirap matunaw sa tubig. Gayunpaman, ang mga nitrate salt ay may posibilidad na tumugon nang napakahusay sa tubig. Ang nitrogen ay may mababang density.
Ang nitrogen ay isang kamangha-manghang elemento. May isang palagay na nakuha nito ang pangalan nito mula sa sinaunang wikang Griyego, na isinalin mula dito ay nangangahulugang "walang buhay, sira." Bakit ganoong negatibong saloobin sa nitrogen? Pagkatapos ng lahat, alam natin na ito ay bahagi ng mga protina, at ang paghinga nang wala ito ay halos imposible. Ang nitrogen ay may mahalagang papel sa kalikasan. Ngunit sa kapaligiran ang gas na ito ay hindi gumagalaw. Kung kukunin natin ito sa orihinal nitong anyo, marami side effects. Maaaring mamatay pa ang biktima dahil sa inis. Pagkatapos ng lahat, ang nitrogen ay tinatawag na walang buhay dahil hindi nito sinusuportahan ang alinman sa pagkasunog o paghinga.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang naturang gas ay tumutugon lamang sa lithium, na bumubuo ng isang tambalan tulad ng lithium nitride Li3N. Tulad ng nakikita natin, ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa naturang tambalan ay -3. Siyempre, tumutugon din ito sa iba pang mga metal, ngunit kapag pinainit lamang o kapag gumagamit ng iba't ibang mga catalyst. Sa pamamagitan ng paraan, -3 ay ang pinakamababang estado ng oksihenasyon ng nitrogen, dahil 3 electron lamang ang kailangan upang ganap na punan ang antas ng panlabas na enerhiya.
Ang tagapagpahiwatig na ito ay may iba't ibang kahulugan. Ang bawat estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay may sariling tambalan. Mas mainam na tandaan lamang ang gayong mga koneksyon.
Ang 5 ay ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon ng nitrogen. Natagpuan sa lahat ng nitrate salts.
