Аммиак газ формула

Физические свойства аммиака

Аммиак (NH₃) – бесцветный газ с резким запахом (запах «нашатырного спирта»), легче воздуха, хорошо растворим в воде (один объем воды растворят до 700 объемов аммиака). Концентрированный раствор аммиака содержит 25% (массовых) аммиака и имеет плотность 0,91 г/см³.

Строение молекулы аммиака

Связи между атомами в молекуле аммиака – ковалентные. Общий вид молекулы AB₃, следовательно, чтобы определить тип гибридизации и строение молекулы можно использовать метод валентных связей и метод Гиллеспи:

₇
N 1s²2s²2p³

В гибридизацию вступают все валентные орбитали атома азота, следовательно, тип гибридизации молекулы аммиака – sp³. Для определения структуры строения молекулы рассчитаем число неподеленных электронных пар:

НЕП = (5-3)/2 = 1

Следовательно, имеется одна неподеленная пара электронов. Аммиак имеет структуру типа AB₃E – тригональной пирамиды.

Получение аммиака

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения аммиака. В лаборатории аммиак получают действием щелочей на растворы солей аммония при нагревании:

NH₄Cl + KOH = NH₃↑ + KCl + H₂O

NH₄⁺ + OH^— = NH₃↑+ H₂O

Эта реакция является качественной на ионы аммония.

Химические свойства аммиака

В химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами. Степень окисления азота в аммиаке «-3» —
минимальная, поэтому аммиак проявляет только восстановительные свойства.

При нагревании аммиака с галогенами, оксидами тяжелых металлов и кислородом образуется азот:

2NH₃ + 3Br₂ = N₂ + 6HBr

2NH₃ + 3CuO = 3Cu + N₂ + 3H₂O

4NH₃ +3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

В присутствии катализатора аммиак способен окисляться до оксида азота (II):

4NH_{3 +} 5O₂ = 4NO + 6H₂O (катализатор – платина)

В отличие от водородных соединений неметаллов VI и VII групп, аммиак не проявляет кислотные свойства. Однако, атомы водорода в его молекуле все же способны замещаться на атомы металлов. При полном замещении водорода металлом происходит образование соединений, называемых нитридами, которые также можно получить и при непосредственном взаимодействии азота с металлом при высокой температуре.

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары электронов у атома азота. Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду:

NH₃ + H₂O ↔ NH₄OH ↔ NH₄⁺ + OH^—

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли аммония, которые при нагревании разлагаются:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

NH₄Cl = NH₃ + HCl (при нагревании)

1. Положение азота в периодической системе химических элементов
2. Строение атома азота 
3. Физические свойства и нахождение в природе
4. Строение молекулы
5. Соединения азота
6. Способы получения
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и кремнием
7.1.3. Взаимодействие с водородом и фосфором 
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с активными металлами

Аммиак 
1. Строение молекулы и физические свойства 
2. Способы получения
3. Химические свойства
3.1. Взаимодействие с серной кислотой
3.2. Взаимодействие с азотной кислотой
3.3. Взаимодействие с солями

Соли аммония
Способы получения солей аммония
Химические свойства солей аммония

Оксиды азота 
 1. Оксид азота (I) 
 2. Оксид азота (II) 
3. Оксид азота (III)
4. Оксид азота (IV)
5. Оксид азота (V)

Азотная кислота 
 1. Строение молекулы и физические свойства 
 2. Способы получения 
3. Химические свойства 
3.1. Диссоциация азотной кислоты 
2.3. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Вытеснение более слабых кислот из солей
2.5. Взаимодействие с металлами
2.6. Взаимодействие с неметаллами
2.7. Окисление сложных веществ
2.8. Взаимодействие с белками

Соли азотной кислоты — нитраты

Соли азотистой кислоты — нитриты

Положение в периодической системе химических элементов

Азот расположен в главной подгруппе V группы  (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и во  периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение азота

Электронная конфигурация  азота в :

Атом азота содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом азота может образовать 3 связи по обменному механизму и 1 связь по донорно-акцепторному механизму. Таким образом, максимальная валентность азота в соединениях равна IV. Также характерная валентность азота в соединениях — III.

Степени окисления атома азота – от -3 до +5. Характерные степени окисления азота -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

Физические свойства и нахождение в природе

Азот в природе существует в виде простого вещества газа N₂.  Нет цвета, запаха и вкуса. Молекула N₂ неполярная, следовательно, в воде азот практически нерастворим.

Азот – это основной компонент воздуха (79% по массе). В земной коре азот встречается в основном в виде нитратов. Входит в состав белков, аминокислот и нуклеиновых кислот в живых организмах.

Связь между атомами в молекуле азота – тройная, т.к. у каждого атома в молекуле по 3 неспаренных электрона. Одна σ-связь (сигма-связь) и две — π-связи.

Структурная формула молекулы азота:

Структурно-графическая формула молекулы азота: N≡N.

Схема перекрывания электронных облаков при образовании молекулы азота:

Типичные соединения азота:

Способы получения азота

Азот получают при взаимодействии насыщенных растворов хлорида аммония и нитрита натрия. Образующийся в результате реакции обмена нитрит аммония легко разлагается с образованием азота и воды. В колбу наливают раствор хлорида аммония, а капельную воронку раствор нитрита натрия. При приливании нитрита натрия в колбу начинается выделение азота. Собирают выделяющийся азот в цилиндр. Горящая лучинка в атмосфере азота гаснет.

Суммарное уравнение процесса:

взаимодействия нитрита натрия с хлоридом аммония можно посмотреть здесь.

Азот также образуется при горении аммиака:

Наиболее чистый азот получают разложением азидов щелочных металлов.

, разложением азида натрия:

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

В 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.

 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 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 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.

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

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

N₂  +  O₂  ⇄   2NO –  Q

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

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

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

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

, литий реагирует с азотом с образованием нитрида лития:

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.

, азот окисляет гидрид лития:

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH₃ атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3^о:

 У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

– бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск

ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

, аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

, гидролиз нитрида кальция:

аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

N₂    +   3Н₂    ⇄    2NH₃

Процесс проводят при температуре 500-550^оС и в присутствии катализатора.  Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H⁺), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

:NH₃   +   H₂O    ⇄    NH₄⁺   +   OH^–

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

Как основание, аммиак взаимодействует в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

, аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть  здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония. 

взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

 В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов, образуя нерастворимые гидроксиды.

, водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

 Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – амминокомплексы.

, хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

Аммиак , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием. С металлами реагирует только жидкий аммиак.

, жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

 Также возможно образование Na₂NH,  Na₃N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

, аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

, которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

, оксид меди (II) окисляет аммиак:

Соли аммония  это соли, состоящие из катиона аммония и аниона кислотного остатка.

Способы получения солей аммония

Соли аммония можно получить взаимодействием аммиака с кислотами. Реакции подробно описаны выше.

Соли аммония также получают в обменных реакциях между и другими солями.

, хлорид аммония реагирует с нитратом серебра:

Средние соли аммония можно получить из кислых солей аммония. При добавлении аммиака кислая соль переходит в среднюю.

, гидрокарбонат аммония реагирует с аммиаком с образованием карбоната аммония:

Химические свойства солей аммония

Все соли аммония – , почти полностью диссоциируют на ионы в водных растворах:

NH₄Cl   ⇄   NH₄⁺ + Cl^–

Соли аммония проявляют свойства обычных растворимых солей –вступают в реакции обмена с щелочами, кислотами и растворимыми солями, если в продуктах образуется газ, осадок или образуется слабый электролит.

, карбонат аммония  реагирует с соляной кислотой. При этом выделяется углекислый газ:

Соли аммония реагируют с щелочами с образованием аммиака.

, хлорид аммония реагирует с гидроксидом калия:

Взаимодействие с щелочами — на ионы аммония. Выделяющийся аммиак можно обнаружить по характерному резкому запаху и посинению лакмусовой бумажки.

Соли аммония подвергаются гидролизу по катиону, т.к. гидроксид аммония — слабое основание:

NH₄Cl   +    Н₂O    ↔   NH₃ ∙ H₂O   +   HCl

NH₄⁺     +     HOH    ↔   NH₃ ∙ H₂O      +   H⁺

При нагревании соли аммония . При этом если соль не содержит анион-окислителя, то разложение проходит без изменения степени окисления атома азота. Так разлагаются хлорид, карбонат, сульфат, сульфид и фосфат аммония:

Если соль  содержит анион-окислитель, то разложение сопровождается  изменением степени окисления атома азота иона аммония. Так протекает разложение нитрата, нитрита и дихромата аммония:

190 – 245° C:

При температуре 250 – 300°C:

При температуре выше 300°C:

Разложение бихромата аммония («вулканчик»). Оранжевые кристаллы дихромата аммония под действием горящей лучинки бурно реагируют. Дихромат аммония – особенная соль, в ее составе – окислитель и восстановитель. Поэтому «внутри» этой соли может пройти окислительно-восстановительная реакция (внутримолекулярная ОВР):

Окислитель –  хром (VI) превращается в хром (III), образуется зеленый оксид хрома. Восстановитель – азот, входящий в состав иона аммония, превращается в газообразный азот. Итак, дихромат аммония превращается в оксид хрома, газообразный азот и воду. Реакция начинается от горящей лучинки, но не прекращается, если лучинку убрать, а становится еще интенсивней, так как в процессе реакции выделяется теплота, и, начавшись от лучинки, процесс лавинообразно развивается. Оксид хрома (III) – очень твердое, тугоплавкое вещество зеленого цвета, его используют как абразив. Температура плавления – почти 2300 градусов.  Оксид хрома – очень устойчивое вещество, не растворяется даже в кислотах. Благодаря устойчивости и интенсивной окраске окись хрома используется при изготовлении масляных красок.

разложения дихромата аммония можно посмотреть здесь.

Оксид азота (I)

Оксид азота (I) –  это . Малые концентрации закиси азота вызывают лёгкое опьянение (отсюда название — «веселящий газ»). При вдыхании чистого газа быстро развиваются состояние опьянения и сонливость. Закись азота обладает слабой наркотической активностью, в связи с чем в медицине её применяют в больших концентрациях. В смеси с кислородом при правильном дозировании (до 80 % закиси азота) вызывает хирургический наркоз.

оксида азота (I) нельзя описать методом валентных связей. Так как оксид азота (I) состоит из двух, так называемых резонансных структур, которые переходят одна в другую:

Общую формулу в таком случае можно задать, обозначая изменяющиеся связи в резонансных структурах пунктиром:

оксид азота (I) в лаборатории можно разложением нитрата аммония:

Химические свойства оксида азота (I):

При нормальных условиях оксид азота (I) инертен. При нагревании проявляет свойства . Оксид азота (I) при нагревании окисляет водород, аммиак, металлы, сернистый газ и др. При этом азот восстанавливается в простое вещество.

Еще : оксид азота (I) окисляет углерод и фосфор при нагревании:

При взаимодействии с сильными N₂O может проявлять свойства восстановителя.

, N₂O окисляется раствором перманганата в серной кислоте:

Оксид азота (II)

Оксид азота (II) –  это несолеобразующий оксид.  В нормальных условиях это бесцветный ядовитый газ, плохо растворимый в воде. На воздухе коричневеет из-за окисления до диоксида азота. Сжижается с трудом; в жидком и твёрдом виде имеет голубой цвет.

В лаборатории оксид азота (II) получают действием разбавленной азотной кислоты (30%) на неактивные металлы.

, при действии 30 %-ной азотной кислоты на медь образуется NO:

Также NO можно получить при окислении хлорида железа (II) или иодоводорода азотной кислотой:

2. В природе оксид азота (II) образуется из азота и кислорода под действием электрического разряда, например, во время грозы:

3. В промышленности оксид азота (II) получают каталитическим окислением аммиака:

Оксид азота (II) легко окисляется под действием .

, горит в атмосфере кислорода:

Оксид азота (II) легко окисляется под действием хлора или озона:

 В присутствии более сильных восстановителей проявляет свойства . В атмосфере оксида азота (II) могут гореть водород, углерод и т.п.

, оксид азота (II) окисляет водород и сернистый газ:

Оксид азота (III)

Оксид азота (III), азотистый ангидрид – . За счет азота со степенью окисления +3 проявляет восстановительные и окислительные свойства. Устойчив только при низких температурах, при более высоких температурах разлагается.

Способы получения: ожно получить при низкой температуре из оксидов азота:

NO₂     +   NO   ↔   N₂O₃

Оксид азота (III) взаимодействует с с образованием азотистой кислоты:

N₂O₃   +   H₂O   ↔  2HNO₂

Оксид азота (III) взаимодействует с основаниями и основными оксидами:

, оксид азота (III) реагирует с гидроксидом и оксидом натрия с образованием нитрита натрия и воды:

Оксид азота (IV)

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

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

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

, при действии концентрированной азотной кислоты на медь:

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.

, при разложении нитрата серебра:

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

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

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

При растворении оксида азота (IV) в образуются нитраты и нитриты:

В присутствии кислорода образуются только нитраты:

Оксид азота (IV) – В атмосфере оксида азота (IV) горят , , , оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

Оксид азота (IV) :

2NO₂  ⇄  N₂O₄

Оксид азота (V)

N₂O₅ – оксид азота (V), ангидрид азотной кислоты – кислотный оксид.

Получение оксида азота (V).

 Получить оксид азота (V) можно окислением диоксида азота:

 Еще один способ получения оксида азота (V) – обезвоживание азотной кислоты сильным водоотнимающим веществом, оксидом фосфора (V):

Химические свойства оксида азота (V).

При растворении в оксид азота (V) образует азотную кислоту:

Оксид азота (V), как типичный кислотный оксид, взаимодействует с и с образованием солей-нитратов.

, оксид азота (V) реагирует с гидроксидом натрия:

Еще : оксид азота (V) реагирует с оксидом кальция:

За счет азота со степенью окисления +5 оксид азота (V) – .

, он окисляет серу:

Оксид азота (V) при нагревании (со взрывом):

Строение молекулы и физические свойства

Азотная кислота HNO₃ – это сильная одноосновная кислота-гидроксид. При обычных условиях бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C ( при нормальном атмосферном давлении). Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. На свету частично разлагается.

азота в азотной кислоте равна IV, так как валентность V у азота отсутствует. При этом атома азота равна +5. Так происходит потому, что атом азота образует 3 обменные связи и одну донорно-акцепторную, является донором электронной пары.

Поэтому строение молекулы азотной кислоты можно описать резонансными структурами:

Обозначим дополнительные связи между азотом и кислородом пунктиром. Этот пунктир по сути обозначает делокализованные электроны. Получается формула:

В лаборатории азотную кислоту можно получить разными способами:

Азотная кислота  образуется при действии концентрированной серной кислоты на твердые нитраты металлов. При этом менее летучая серная кислота вытесняет более летучую азотную.

, концентрированная серная кислота вытесняет азотную из кристаллического нитрата калия:

В промышленности азотную кислоту получают из . Процесс осуществляется стадийно.

Каталитическое окисление аммиака.

Окисление оксида азота (II)  до оксида азота (IV) кислородом воздуха.

Поглощение оксида азота (IV) водой в присутствии избытка кислорода.

Азотная кислота – это . За счет азота со степенью окисления +5 азотная кислота проявляет .

 Азотная кислота практически полностью в водном растворе.

2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами  и амфотерными гидроксидами. 

, азотная кислота взаимодействует с оксидом меди (II):

Еще : азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:

Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов). 

, азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия:

4. Азотная кислота частично  при кипении или под действием света:

Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом  никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот +5. Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 в зависимости от концентрации кислоты и активности металла.

С алюминием, хромом и железом на холоду концентрированная HNO₃  не реагирует – кислота «пассивирует» металлы, т.к. на их поверхности образуется пленка оксидов, непроницаемая для концентрированной азотной кислоты. При нагревании реакция идет. При этом азот восстанавливается до степени окисления +4:

Золото и платина не реагируют с азотной кислотой, но растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 :  3 (по объему):

Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV), азот восстанавливается минимально:

С (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I):

Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II).

С (щелочными и щелочноземельными), а также и разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота:

При взаимодействии и с азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):

Очень разбавленная азотная кислота реагирует с металлами с образованием нитрата аммония:

. Взаимодействие азотной кислоты с металлами.

Азотная кислота окисляет и неметаллы (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO₃  обычно восстанавливается до NO  или NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот, либо оксидов (если кислота неустойчива).

, азотная кислота окисляет серу, фосфор, углерод, йод:

Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором. Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом.

взаимодействия фосфора с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.

взаимодействия угля с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.

зотная кислота окисляет (в которых есть элементы в отрицательной, либо промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др. При этом азот восстанавливается до NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот (или оксидов), а металлы окисляются до устойчивых степеней окисления.

, азотная кислота окисляет оксид серы (IV):

Еще : азотная кислота окисляет йодоводород:

Азотная кислота окисляет углерод до углекислого газа, т.к. угольная кислота неустойчива.

Сера в степени окисления -2 окисляется без нагревания до простого вещества, при нагревании до серной кислоты. 

, сероводород окисляется азотной кислотой без нагревания до молекулярной серы:

При нагревании до серной кислоты:

Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):

Азотная кислота окрашивает в оранжево-желтый цвет («ксантопротеиновая реакция»).

Ксантопротеиновую реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка прибавляем концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.

обнаружения белков с помощью азотной кислоты можно посмотреть здесь.

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

Получение азотистой кислоты.

Азотистую кислоту легко получить вытеснением из нитритов более сильной кислотой.

, соляная кислота вытесняет азотистую кислоту из нитрита серебра:

Азотистая кислота ₂  существует только в разбавленных растворах, при нагревании она :

без нагревания азотистая кислота также :

Азотистая кислота взаимодействует с .

, с гидроксидом натрия:

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

, HNO₂ окисляет иодоводород:

Азотистая кислота также окисляет иодиды в кислой среде:

Азотистая кислота окисляет соединения железа (II):

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

, хлор окисляет азотистую кислоту до азотной кислоты:

Кислород и пероксид водорода также окисляют азотистую кислоту:

Соединения марганца (VII) окисляют HNO₂:

Соли азотной кислоты — нитраты

Нитраты металлов — это твердые кристаллические вещества. Большинство очень хорошо растворимы в воде.

Нитраты , причем все они разлагаются на кислород и соединение, характер которого зависит от положения металла (входящего в состав соли) в ряду напряжений металлов:

• Нитраты щелочных и щелочноземельных металлов (до Mg в электрохимическом ряду) разлагаются до и кислорода.

, разложение нитрата натрия:

разложения нитрата калия можно посмотреть здесь.

• Нитраты тяжелых металлов (от Mg до Cu, включая магний и медь) и разлагаются  до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:

, разложение нитрата меди (II):

• Нитраты малоактивных металлов () – разлагаются до металла, оксида азота (IV) и кислорода.

, нитрат серебра:

Нитрит железа (II) разлагается до оксида железа (III):

Нитрат марганца (II) разлагается до оксида марганца (IV):

Водные растворы не обладают окислительно-восстановительными свойствами, расплавы – .

, смесь 75%    KNO₃,  15% C  и  10% S  называют «черным порохом»:

Соли азотистой кислоты — нитриты

Соли азотистой кислоты устойчивее самой кислоты, и все они ядовиты. Поскольку степень окисления азота в нитритах  равна +3, то они проявляют как свойства, так и

Кислород, галогены  пероксид водорода окисляют нитриты до нитратов:

Лабораторные окислители — , — также окисляют нитриты до нитратов:

В кислой среде нитриты выступают в качестве .

При окислении йодидов или соединений железа (II) нитриты восстанавливаются до оксида азота (II):

При взаимодействии с очень сильными восстановителями (алюминий или цинк в щелочной среде) нитриты восстанавливаются максимально – до аммиака:

Смесь нитратов и нитритов также проявляет свойства. , смесь нитрата и нитрита калия окисляет оксид хрома (III) до хромата калия:

Физические и химические свойства аммиака

Формула – NH₃. Молярная масса – 17 г/моль.

Физические свойства аммиака

Аммиак (NH₃) – бесцветный газ с резким запахом (запах «нашатырного спирта»), легче воздуха, хорошо растворим в воде (один объем воды растворят до 700 объемов аммиака). Концентрированный раствор аммиака содержит 25% (массовых) аммиака и имеет плотность 0,91 г/см³.

Связи между атомами в молекуле аммиака – ковалентные. Общий вид молекулы AB₃. В гибридизацию вступают все валентные орбитали атома азота, следовательно, тип гибридизации молекулы аммиака – sp³. Аммиак имеет геометрическую структуру типа AB₃E – тригональная пирамида (рис.
1).

Рис. 1. Строение молекулы аммиака.

Химические свойства аммиака

В химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами. Степень окисления азота в аммиаке «-3» —
минимальная, поэтому аммиак проявляет только восстановительные свойства.

При нагревании аммиака с галогенами, оксидами тяжелых металлов и кислородом образуется азот:

2NH₃ + 3Br₂ = N₂ + 6HBr

2NH₃ + 3CuO = 3Cu + N₂ + 3H₂O

4NH₃ +3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

В присутствии катализатора аммиак способен окисляться до оксида азота (II):

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (катализатор – платина)

В отличие от водородных соединений неметаллов VI и VII групп, аммиак не проявляет кислотные свойства. Однако, атомы водорода в его молекуле все же способны замещаться на атомы металлов. При полном замещении водорода металлом происходит образование соединений, называемых нитридами, которые также можно получить и при непосредственном взаимодействии азота с металлом при высокой температуре.

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары электронов у атома азота. Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду:

NH₃ + H₂O ↔ NH₄OH ↔ NH₄⁺ + OH^—

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли аммония, которые при нагревании разлагаются:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

NH₄Cl = NH₃ + HCl (при нагревании)

Получение аммиака

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения аммиака. В лаборатории аммиак получают действием щелочей на растворы солей аммония при нагревании:

NH₄Cl + KOH = NH₃↑ + KCl + H₂O

NH₄⁺ + OH^— = NH₃↑+ H₂O

Эта реакция является качественной на ионы аммония.

Применение аммиака

Производство аммиака – один из важнейших технологических процессов во всем мире. Ежегодно в мире производят около 100 млн. т. аммиака. Выпуск аммиака осуществляют в жидком виде или в виде 25%-го водного раствора – аммиачной воды. Основные направления использования аммиака – производство азотной кислоты
(производство азотсодержащих минеральных удобрений в последствии), солей аммония, мочевины, уротропина, синтетических волокон (нейлона и капрона). Аммиак применяют в качестве хладагента в промышленных холодильных установках, в качестве отбеливателя при очистке и крашении хлопка, шерсти и шелка.

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Определение и формула аммиака

Химическая формула –

Молярная масса равна г/моль.

Физические свойства – аммиак представляет из себя бесцветный газ с резким запахом, температура плавления , температура кипения , он хорошо растворяется в воде (при 30 массовых с плотностью 0,892 г/мл), спирте и ряде других органических растворителей.

Химические свойства аммиака

• проявляет амфотерные свойства (кислотные свойства очень слабые) поэтому взаимодействует с щелочными металлами, с кислотами, с окислителями, с ионами переходных металлов:

  

  

  

  

Получение аммиака

В промышленности аммиак получают прямым взаимодействием водорода и азота в присутствии различных катализаторов (платина, никель, железо):



В лаборатории аммиак получают действием сильных щелочей на соли аммония при нагревании:



Применение

Аммиак применяется для получения азотных удобрений, взрывчатых веществ, различных полимеров, используется в производстве азотной кислоты, соды и других продуктов химической промышленности, также нашёл применение в медицине в качестве возбудителя дыхания, стимулятора рвоты, примочек. Жидкий аммиак применяется как растворитель.

Качественная реакция

Качественной реакцией на аммиак является посинение смоченной водой лакмусовой бумаги. Другая качественная реакция на аммиак – это образование жёлто-бурого осадка при взаимодействие аммиака с реактивом Несслера:



Примеры решения задач

Аммиак, получение, свойства, химические реакции.

Аммиак, NH₃ – химическое соединение азота и водорода, состоящее из одного атома азота и трех атомов водорода, нитрид водорода.

Аммиак, формула, газ, характеристики

Аммиак, жидкость, твердое тело, характеристики

Физические свойства аммиака

Химические свойства аммиака

Получение аммиака в промышленности и лаборатории

Химические реакции – уравнения получения аммиака

Применение и использование аммиака

Аммиак, формула, газ, характеристики

Аммиак – химическое соединение азота и водорода, состоящее из одного атома азота и трех атомов водорода, нитрид водорода.

Аммиак (NH₃) – наиболее простое и устойчивое соединение азота с водородом.

Химическая формула аммиака NH₃. Изомеров не имеет.

Строение молекулы аммиака:

Форма молекулы аммиака напоминает тригональную пирамиду, в вершине которой расположен атом азота. 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 ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH₄⁺. Несвязывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

https://youtube.com/watch?v=SCTa_LD3Czw%3Ffeature%3Doembed

Аммиак – при нормальных условиях бесцветный газ, с резким характерным запахом (запах «нашатырного спирта»).

Аммиак – токсичное горючее газообразное вещество, обладающее свойством образовывать при контакте с воздухом взрывоопасную смесь.

Легче . Плотность по сравнению с плотностью 0,59. Таким образом, аммиак практически вдвое (в 1,7 раза) легче воздуха. Его можно собирать в перевернутые вверх дном сосуды.

Аммиак – это горючий . Пожаро- и взрывоопасен. В чистом кислороде аммиак сгорает бледно-желтым пламенем, превращаясь, в основном, в азот и воду. Аммиак горит при наличии постоянного источника огня. Наличие масел и другого горючего увеличивает пожаровзрывоопасность этого вещества.

Аммиак образует с воздухом взрывоопасную смесь. Концентрационные пределы распространения пламени – 15,0-33,6 объемные доли, %; либо 107-240 г/м³. Наиболее легковоспламеняемая концентрация 24,5% (180 г/м³).

Хорошо растворим в как в газообразном, та и в жидком состоянии. Растворимость NH₃ в воде чрезвычайно велика – около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме . При растворении аммиака в воде выделяется значительное количество .

Водный раствор аммиака имеет сильную щелочную реакцию вследствие образования гидроокиси аммония NH₄OH.

Аммиак относится к токсичным веществам, к IV классу опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007. ПДК аммиака в атмосферном воздухе населенных мест по ГОСТ 6221-90 составляет: максимально разовая – 0,2 мг/м³; среднесуточная – 0,04 мг/м³. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения (ПДКр.з.) по ГОСТ 12.1.005-88 составляет 20 мг/м³. Ощущение запаха аммиака свидетельствует о превышении допустимых норм, т.к. запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м³.

Газообразный аммиак вызывает острое раздражение слизистых оболочек, слезотечение, отравление и удушье. Жидкий аммиак или струя , попадая на кожу человека, вызывает сильные ожоги.

Аммиак в следовых количествах содержится в природе и планетах Солнечной системы. Почки человека выделяют аммиак для нейтрализации избыточной кислоты.

Ежегодное мировое промышленное производство аммиака составляет более 180 млн тонн. Он относится к числу важнейших продуктов химической промышленности. Аммиак выпускается в жидком виде или в виде водного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH₃.

Аммиак, жидкость, твердое тело, характеристики

Жидкий аммиак – бесцветная жидкость, сильно преломляющая свет.

Аммиак как является хорошим растворителем для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. В жидком аммиаке хорошо растворяются щелочные, щелочноземельные , а также другие простые вещества, как, например, , , . Слабо растворяются в жидком аммиаке азотнокислые, хлористые и бромистые соли, а соли серной, угольной, уксусной и фосфорной кислот, как правило, нерастворимы.

Чистый жидкий аммиак является диэлектриком, поэтому способен к образованию на стенках сосудов статического .

Сжиженный безводный аммиак относится к трудногорючим веществам.

Жидкий аммиак или струя газа, попадая на кожу человека, вызывает сильные ожоги.

Твёрдый аммиак внешне представляет собой снегообразную массу из кубических кристаллов правильной формы.

Физические свойства аммиака

* при температуре выше критической температуры невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства аммиака

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары у атома азота. Степень окисления азота в аммиаке «-3» – минимальная. Поэтому в химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами и проявляет только восстановительные свойства.

Для аммиака характерны следующие химические реакции:

1. реакция взаимодействия аммиака и воды:

NH₃ + H₂O ⇄ NH₃•H₂O.

В результате реакции образуется гидрат аммония (NH₃•H₂O или NH₄OН). Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду.

При кипении гидрат аммиака разлагается с образованием аммиака и .

2. реакция взаимодействия аммиака и ортофосфорной кислоты:

В результате реакции образуется дигидрофосфат аммония.

Аналогичным образом протекают реакции аммиака с другими кислотами – с образованием солей аммония.

3. реакция взаимодействия аммиака и кислорода – горения аммиака:

В результате реакции образуется азот и . Реакция носит необратимый характер.

4. реакция каталитического окисления аммиака:

В результате первой реакции образуются (II) и вода. В качества катализатора используются платина и ее сплавы с металлами-платиноидами, оксиды , , ,  и др.

В результате второй реакции образуются азотная и вода. Это промышленный способ получения азотной кислоты. При этом смесь с 10% (по объему) аммиака пропускается над рядами сеток ( с 5-15% ) при температуре около 850 ^оС и давлении 5 атм; время контактирования с ограничено до ≤ 1 мс чтобы минимизировать нежелательные побочные реакции. Степень превращения составляет около 96% (одна из наиболее эффективных из известных промышленных каталитических реакций); выходящие газы пропускают через абсорбционную колонну и получают 60%-й водный раствор азотной при 40°C. Реакция протекает в три стадии.

5. реакция взаимодействия аммиака и оксида меди:

В результате реакции образуются азот, и . В ходе реакции аммиак пропускается через нагретый .

6. реакция термического разложения аммиака:

2NH₃ ⇄ N₂ + 3H₂ (t = 1200-1300 ^оС).

В результате реакции образуются азот и .

7. реакция взаимодействия аммиака и фтора:

В результате реакции образуются фтороводород и . Реакция происходит при высоких температурах.

Аналогичным образом протекают реакции аммиака с другими галогенами.

8. реакция взаимодействия оксида калия и аммиака:

В результате реакции образуются амид калия и . Реакция медленно протекает в жидком аммиаке.

Получение аммиака в промышленности и лаборатории. Химические реакции – уравнения получения аммиака

Аммиак в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. действия гидроксида натрия на хлорид аммония:

В результате реакции образуются газообразный аммиак, хлорид натрия и вода.

2. 2. действия гидроксида кальция на сульфат аммония:

В результате реакции образуются газообразный аммиак, сульфат кальция и вода.

3. 3. действия гидроксида кальция на хлорид аммония:

В результате реакции образуются газообразный аммиак, хлорид кальция и вода.

Таким образом, для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония.

Аммиак в промышленности получают путем прямого взаимодействия водорода и азота:

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ (kat = пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O, t = 500 ^оС, p = 350 атм.).

За счет высокого давления равновесие в указанной реакции смещается в сторону аммиака. Это так называемый процесс Габера. Немецкий физик Фриц Габер разработал физико-химические основы данного метода.

Применение и использование аммиака

– в холодильной технике в качестве хладагента R717, где R – Refrigerant (хладагент), 7 – тип хладагента (неорганическое соединение), 17 – молекулярная масса,

– в медицине в виде примочек. 10 % водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт,

– в химической промышленности для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина),

– как сырье в химической промышленности для производства взрывчатых веществ, полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу), нейлона, капрона и других продуктов химической промышленности,

– жидкий аммиак используют в качестве растворителя.

– в сельском хозяйстве в качестве удобрения в виде аммиачной воды.

почему газообразный жидкий аммиак кислота формула связь можно водный химическая связь растворим растворили имеет является
вычислите уравнение моль окисление концентрация свойства производство плотность образование синтез взаимодействие водный раствор получение запах масса какой объем молекула краска без аммиака для волос