Аммиак — ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Кислород

Азотистая кислота

Азотистая кислота HNO2— слабая, одноосновная, химически неустойчивая кислота.

Получение азотистой кислоты.

Азотистую кислоту легко получить вытеснением из нитритов более сильной кислотой.

Например, соляная кислота вытесняет азотистую кислоту из нитрита серебра:

AgNO2      HCl   →    HNO2       AgCl

Химические свойства.

1.Азотистая кислота HNO2  существует только в разбавленных растворах, при нагревании она разлагается:

3HNO2   →  HNO3      2NO      H2O

без нагревания азотистая кислота также разлагается:

2HNO2    →    NO2       NO     H2O

2. Азотистая кислота взаимодействует с сильными основаниями.

Например, с гидроксидом натрия:

HNO2     NaOH   →   NaNO2      H2O

3.За счет азота в степени окисления 3 азотистая кислота проявляет слабые окислительные свойства. Окислительные свойства HNO2 проявляет только при взаимодействии с сильными восстановителями.

Например, HNO2 окисляет иодоводород:

2HNO2      2HI   →   2NO      I2       2H2O

Азотистая кислота также окисляет иодиды в кислой среде:

2НNO2      2KI     2H2SO4   →   K2SO4      I2   2NO    2H2O

Азотистая кислота окисляет соединения железа (II):

2HNO2       3H2SO4      6FeSO4  →   3Fe2(SO4)3      N2        4H2O

4. За счет азота в степени окисления 3 азотистая кислота проявляет сильные восстановительные свойства. Под действием окислителей азотистая кислота переходит в азотную.

Например, хлор окисляет азотистую кислоту до азотной кислоты:

HNO2     Cl2       H2O   →  HNO3     2HCl

Кислород и пероксид водорода также окисляют азотистую кислоту:

2HNO2       O2  →  2HNO3

HNO2       H2O2  →  HNO3      H2O

Соединения марганца (VII) окисляют HNO2:

5HNO2       2HMnO4  →   2Mn(NO3)2      HNO3       3H2O

Аммиак

Аммиак впервые был синтезирован из азота и водорода. Установлено, что для оптимального протекания реакции необходимыми условиями являются давление 2 • К)4 кПа, температура 500°С и присутствие соответствующего катализатора. Реакция экзотермична, поэтому согласно принципу Ле IНателье равновесие реакции будет смещено вправо тем больше, чем ниже температура. Образование аммиака сопровождается уменьшением объема, так как из четырех объемов реакционной смеси (ЗН2 и Ш2) получается только два объема аммиака.

Следовательно, с уменьшением объема уменьшается и давление. Для сдвига равновесия вправо, т.е. в сторону образования аммиака, необходимо поддерживать высокое давление. Для увеличения скорости реакции используют катализатор.

В лабораторных условиях аммиак получают нагреванием соли аммония со щелочью:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

или хлорида аммония с гашеной известью:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Аммиак — бесцветный газ с характерным удушливым запахом. Очень легко растворим в воде (в 1 л воды при 0°С растворяется 1150 л NH3). Раствор аммиака, содержащий 10% NH3, называется нашатырным спиртом.

Из пяти электронов наружной оболочки азота в образовании химической связи с атомами водорода участвуют только три р-электрона (sp3гибридизация), а неподеленная пара электронов отчетливо ориентирована в пространстве. Поэтому молекула NH3 — резко выраженный донор электронной пары и обладает высокой полярностью. Собственная ионизация NH3 очень мала:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Ионное произведение [NHJf |NH21 составляет всего 2 10 33 (при -50°С). Нейтральная молекула аммиака, присоединяя ион Н , превращается в положительный однозарядный ион — катион аммония:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Молекула аммиака, предоставляя свою пару электронов, является донором электронов, а ион водорода — акцептором. Эта разновидность ковалентной связи называется донорно-акцепторной. При взаимодействии протона с молекулой аммиака положительный заряд его равномерно распределяется по всему иону аммония. По этому механизму аммиак реагирует с водой, а также с любым другим веществом, способным отщеплять протоны, в частности с кислотами. Во всех этих реакциях аммиак проявляет основные свойства.

Водный раствор аммиака имеет щелочную реакцию, так как присоединение иона 1Г приводит к увеличению концентрации ионов ОН»:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

При взаимодействии ионов NH* и ОН вновь образуются NH3 и Н.;0, т.е. ионное соединение NH^OH (гидроксид аммония) не образуется. Правильнее считать, что между NH3 и Н20 существует водородная связь.

Для качественного обнаружения аммиака и его солей применяется реактив Несслера (K2[HgI4] КОН):

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

В результате образуется желто-бурый осадок [Hg2NH2I2]I — иодид дииодо- амидодиртути( II).

Газообразный аммиак взаимодействует и с кислотами, образуя соли аммония:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Поскольку кислоты отщепляют протон легче, чем вода, то концентрация ионов NHJ в растворе значительно больше. Водный раствор аммиака — слабое основание.

Соли аммония могут быть получены не только взаимодействием газообразного аммиака с кислотами, но и водных растворов аммиака с кислотами.

Сухой аммиак способен взаимодействовать с металлами. При этом атомы водорода могут замещаться на металл с образованием амидов, например для натрия:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Эта реакция указывает на то, что газообразный аммиак обладает кислотными свойствами, которые в целом выражены очень слабо.

Аммиак является восстановителем. Эти свойства аммиака можно объяснить тем, что азот находится в состоянии степени окисления -3 и может легко отдавать электроны и окисляться до N2 или N(11):

а) галогены обычно окисляют аммиак до свободного азота:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

б) в смеси с кислородом аммиак горит зеленовато-желтым пламенем:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

в) если взаимодействие с кислородом протекает в присутствии катализатора, то окисление NH3 сопровождается образованием оксида азота(П):

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Эта реакция имеет важное практическое значение, так как лежит в основе промышленного способа получения азотной кислоты.

Являясь восстановителем, аммиак энергично восстанавливает некоторые металлы из их оксидов:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

При 300°С аммиак взаимодействует с хлоратом калия, окисляясь до ни- трат-иона:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Жидкий аммиак — сильный ионизирующий растворитель. Так, производные аммония NHj (например, NH4C1 и NH^NO.,) в жидком аммиаке ведут себя как кислоты, а производные NH2 (амиды) — как основания. Для иллюстрации этих свойств ниже приведены некоторые реакции:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Жидкий аммиак широко используется в промышленности. Устойчивые кристаллические соли тетраэдрического иона NHJ в большинстве растворимы в воде. В солях аммония катион NHj имеет заряд 1. Соли аммония — это кристаллические вещества, напоминающие по строению соли калия и рубидия. Они являются веществами ионного характера, почти полностью диссоциирующими на ионы:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

В отличие от солей щелочных металлов соли аммония легко разлагаются при нагревании:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Однако при охлаждении аммиак и хлороводород вновь реагируют с образованием исходной молекулы NH4C1.

При обратимом разложении солей аммония, образованных нелетучими кислотами, улетучивается только аммиак, т.е. происходит частичное разложение:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

В химическом отношении соли аммония очень реакционноспособны. Так, при нагревании с растворами гидроксидов соли аммония вступают в реакцию обмена, и при этом выделяется аммиак:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Соли аммония, в которых анион проявляет выраженные окислительные свойства, при нагревании подвергаются окислительно-восстановительным изменениям, вследствие чего разложение таких солей протекает необратимо:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

При этом ион NHj окисляется, а анион — восстанавливается. Соли аммония находят широкое применение.

Хлорид аммония NH4C1 (нашатырь) используют при паянии и лужении металлов, в изготовлении гальванических элементов. При соприкосновении нагретого металла с NH4C1 происходит очистка поверхности его от пленки оксида:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

В медицине NH4C1 применяют при отеках сердечного происхождения, для усиления действия ртутных диуретиков. Обладает отхаркивающим действием.

Сульфат аммония (NH4)2S04 и нитрат аммония NH4N03 применяют в качестве удобрений, причем в NH4N03, называемом аммиачной селитрой, содержание усвояемого азота выше, чем в других солях аммония. Нитрат аммония в сочетании с горючими веществами (например, углем и алюминием) используют в качестве взрывной смеси (аммоналы).

Гидрокарбонат аммония NH4HC03 применяют в хлебопечении (главным образом в кондитерском деле) для придания тесту необходимой пористости. Действие основано на способности его разлагаться с выделением газов, которые и придают пористость:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Гидразин NH2—NH2 можно представить как производное аммиака, в котором один водород замещен группой — NH2. Степень окисления азота в этом соединении равна -2. Гидразин — полярное соединение и имеет структуру, показанную на рис. 14.1.

Структура гидразина

Рис. 14.1.Структура гидразина

В обычных условиях это бесцветная жидкость с Ткнп = 113,5°С. Гидразин, будучи бифункциональным основанием, за счет собственной ионизации образует и катион, и анион:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

В водных растворах наблюдается ионизация:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Поэтому можно получить два ряда гидразиниевых солей: [N2H5]C1, [N2H6]C12. Соли катиона N.;H3 устойчивы в водных растворах, а соли N2H;? сильно гидролизованы.

Гидразин и соли гидразоний-иона более устойчивы, чем аммиак и его соли.

На воздухе гидразин горит со значительным выделением теплоты:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Как сильный восстановитель он окисляется до N2 в присутствии такого окислителя, как КМп04:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Гидроксиламин NH2OH но своему составу и структуре занимает промежуточное положение между гидразином и пероксидом водорода (рис. 14.2). Степень окисления азота в этом соединении равна -1.

NH2OH можно получить восстановлением азотной кислоты в реакции электролиза:
Структура гидразина, гидроксиламина и пероксида водорода

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Рис. 14.2.Структура гидразина, гидроксиламина и пероксида водорода

Гидроксиламин является более слабым основанием, чем NH3:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Взаимодействуя с кислотами, гидроксиламин образует устойчивые соли:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Гидроксиламин в кислой среде проявляет окислительные свойства, а в щелочной — восстановительные:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Азотистоводородная кислота HNN2, или HN3, образуется при взаимодействии гидразина с азотистой кислотой:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Структура азотистоводородной кислоты и кислотного остатка азид-иона представлены на рис. 14.3.

Структура азотистоводородной кислоты и кислотного остатка азид-иона

Рис. 14.3.Структура азотистоводородной кислоты и кислотного остатка азид-иона

Для азид-иона характерна sp-гибридизация валентных орбиталей Н , что обусловливает линейную структуру.

По силе азотистоводородная кислота близка к уксусной, а по растворимости солей (азидов) похожа на НС1.

Для получения азидов обычно используют азид натрия, который образуется при действии N20 или NaN03 на амид натрия:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Азид-ион обладает окислительными свойствами, напоминая HN03. Так, если ГШ03 при взаимодействии с металлами восстанавливается до NO и Н20, то азотистоводородная кислота восстанавливается до N2 (нитрид азота) и NH3:

Аммиак - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Азиды тяжелых металлов взрывчаты, поэтому, например, азид свинца Pb(NN2)2 применяется в детонаторах.

Аммиак, химические свойства, получение

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

АктинийАктиний

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Жидкий аммиак

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы (автопротолиз), в чём проявляется его сходство с водой:

 2NH3 ⟶ NH4 NH2.

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10−33 (моль/л)².

Жидкий аммиак, как и вода, является сильным ионизирующим растворителем, в котором растворяется ряд активных металлов: щелочные, щёлочноземельные,  Mg,  Al, а также  Eu и  Yb.

В отличие от воды с жидким аммиаком данные металлы не реагируют, а именно растворяются и могут быть выделены в исходном виде при испарении растворителя. Растворимость щелочных металлов в жидком  NH3 составляет несколько десятков процентов.

В жидком аммиаке  NH3 также растворяются некоторые интерметаллиды, содержащие щелочные металлы, например,  Na4Pb9.

Разбавленные растворы металлов в жидком аммиаке окрашены в синий цвет, концентрированные растворы имеют металлический блеск и похожи на бронзу. При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде, а щелочноземельные — в виде комплексов с аммиаком  [Э(NH3)

6], обладающих металлической проводимостью. При слабом нагревании эти комплексы разлагаются на металл и  NH3.

Растворённый в  NH3 металл постепенно реагирует с образованием амида:

 2Na 2NH3 ⟶ 2NaNH2 H2 .

Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион  NH2−, который также образуется при самоионизации аммиака.

Таким образом, амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Скорость реакции возрастает при переходе от  Li  к  Cs.

Металлоаммиачные растворы обладают металлической проводимостью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окружённые молекулами  NH3. Металлоаммиачные растворы, в которых содержатся свободные электроны, являются сильнейшими восстановителями.

Оксид азота (iv)

Оксид азота (IV) — бурый газ. Очень ядовит!  Для NO2  характерна высокая химическая активность.

Способы получения.

1. Оксид азота (IV) образуется при окислении оксида азота (I) и оксида азота (II) кислородом или озоном:

2NO     O2  →   2NO2

2. Оксид азота (IV) образуется при действии концентрированной азотной кислоты на неактивные металлы.

Например, при действии концентрированной азотной кислоты на медь:

4HNO3(конц.)        Cu   →    Cu(NO3)2        2NO2      2H2O

3. Оксид азота (IV) образуется также при разложении нитратов металлов, которые в ряду электрохимической активности расположены правее магния (включая магний) и при разложении нитрата лития.

Например, при разложении нитрата серебра:

2AgNO3    →  2Ag      2NO2        O2

Химические свойства.

1. Оксид азота (IV) реагирует с водойс образованием двух кислот — азотной и азотистой:

2NO2       H2O   →  HNO3      HNO2

Если растворение NO2 в воде проводить в избытке кислорода, то образуется только азотная кислота:

4NO2      2H2O     O2   →  4HNO3

Поскольку азотистая кислота неустойчива, то при растворении NO2 в теплой воде образуются HNO3  и   NO:

3NO2       H2O   →  2HNO3      NO

2. При растворении оксида азота (IV) в щелочахобразуются нитраты и нитриты:

 2NO2       2NaOH   →  NaNO3      NaNO2      H2O

4NO2       2Ca(OH)2  →   Ca(NO2)2      Ca(NO3)2         2H2O

В присутствии кислорода образуются только нитраты:

4NO2       4NaOH     O2   →   4NaNO3      2H2O

3. Оксид азота (IV) – сильный окислитель. В атмосфере оксида азота (IV) горят фосфор, уголь, сера, оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

2NO2       2S   →  N2      2SO2

2NO2       2C   →  N2      2CO2

10NO2       8P   →  5N2      4P2O5

NO2        SO2  →   SO3       NO

4. Оксид азота (IV) димеризуется:

2NO2  ⇄  N2O4

Способы получения азота

1. Азот в лаборатории получают при взаимодействии насыщенных растворов хлорида аммония и нитрита натрия. Образующийся в результате реакции обмена нитрит аммония легко разлагается с образованием азота и воды.

NaNO2      NH4Cl   →   NH4NO2      NaCl

NH4NO2  →   N2       2H2O

Суммарное уравнение процесса:

NaNO2      NH4Cl   →   N2     NaCl     2H2O

Видеоопытвзаимодействия нитрита натрия с хлоридом аммония можно посмотреть здесь.

Азот также образуется при горении аммиака:

4NH3    3O2   →   2N2     6H2O

2. Наиболее чистый азот получают разложением азидовщелочныхметаллов.

Например, разложением азида натрия:

2NaN3   →   2Na        3N2

3.Еще один лабораторный способ получения азота — восстановление  оксида меди (II)  аммиаком при температуре ~700 °C:

3CuO    2NH3  →   3Cu   N2      3H2O

В промышленности азот получают, буквально, из воздуха. При промышленном производстве очень важно, чтобы сырье было дешевым и доступным. Воздуха много и он пока бесплатный.

Используются различные способы выделения азота из воздуха — адсорбционная технология, мембранная и криогенная технологии.

Адсорбционные методы разделения воздуха на компоненты основаны на  разделения газовых сред в азотных установках лежит явление связывания твёрдым веществом, называемым адсорбентом, отдельных компонентов газовой смеси.

Основным принципом работы мембранных систем является разница в скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны. Движущей силой разделения газов является разница парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

В основе работы криогенных установок разделения воздуха лежит метод разделения газовых смеси, основанный на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов находящихся в равновесии жидких и паровых смесей.

Химические свойства азота

При нормальных условиях азот химически малоактивен.

1. Азот проявляет свойства окислителя(с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя(с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому азот реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. Молекулярный азот при обычных условиях с кислородом не реагирует. Реагирует с кислородом только при высокой температуре (2000оС),  на электрической дуге  (в природе – во время грозы):

N2    O2  ⇄   2NO –  Q

Процесс эндотермический, т.е. протекает с поглощением теплоты.

1.2. При сильном нагревании (3000оС-5000оС или действие электрического разряда) образуется атомарный азот, который реагирует с серой, фосфором, мышьяком, углеродом с образованием бинарных соединений:

2С   N2  →  N≡C–C≡N

Молекулярный азот, таким образом, не реагирует с серой, фосфором, мышьяком, углеродом.

1.3.Азот взаимодействует с водородом при высоком давлении и высокой температуре, в присутствии катализатора. При этом образуется аммиак:

N2     ЗН2   ⇄    2NH3

Этот процесс экзотермический, т.е. протекает с выделением теплоты.

1.4. Азот реагирует с активными металлами: с литием при комнатной температуре, кальцием, натрием и магнием при нагревании. При этом образуются бинарные соединения-нитриды.

Например, литий реагирует с азотом с образованием нитрида лития:

N2      6Li   →   2Li3N

2.Со сложными веществами азот практически не реагирует из-за крайне низкой реакционной способности.

Взаимодействие возможно только в жестких условиях с активными веществами, например, сильными восстановителями.

Например, азот окисляет гидрид лития:

N2      3LiH  →   Li3N      NH3

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий