Азотистоводородные кислоты и азиды

При взаимодействии гидразина с азотистой кислотой по схеме:

N₂H₄ + HNO₂ = 2 H₂O + HN₃

образуется азотистоводородная кислота (H-N=N≡N), представляющая собой бесцветную летучую жидкость с резким запахом.

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

Исходным продуктом для получения азидов является NaNN₂, который получают действием N₂O на NaNH₂ при 200⁰ С:

NaNH₂ + O=N≡N → NaNN₂ + H₂O

Ион NH₂^- - окислитель. По окислительным свойствам НNN₂ напоминает НNO₃. Так, если при взаимодействии с металлами НNO₃ дает оксид азота (II) и воду, то НNN₂ образует N₂ («нитрид азота») и NH₃:

+5 0

Cu + 3HNN₂ = Cu(NN₂)₂ + N₂+ NH₃

+5 +2

Cu + 8HNО₃ = 3Cu(NО₃)₂ + NО + 4H₂О

Смесь hnn2 и hCl, подобно царской водке – сильный окислитель за счет образующегося хлора:

2 HNN₂ + 3 HCl = NH₄Cl + Cl₂ + N₂

Подобно самой HN₃, некоторые азиды при нагревании или при ударе сильно взрываются. На этом основано применение азида свинца [Pb(N₃)₂] в качестве детонатора, т.е. вещества, взрыв которого вызывает мгновенное разложение других взрывчатых веществ.

Оксиды азота

Для азота известны оксиды, по составу формально отвечающие всем его валентностям от единицы до пяти. Их формулы:

N₂O – оксид азота I, закись азота (веселящий газ)

Представляет собой твердое вещество. Обладает наркотическим действием, вызывает сначала судорожный смех, затем потерю сознания.

Способы получения

Он может быть получен разложением нитрата аммония, протекающим около 200⁰ С по уравнению

NH₄NO₃ = 2 H₂O + N₂O

Также способом его получения является действие азотной кислоты на активные металлы

10HNO₃ + 4Ca = N₂O↑ + 4Ca(NO₃)₂ + 5H₂O

Химические свойства

Структура молекулы N₂O соответствует формуле N≡N=O. Закись азота представляет собой бесцветный газ со слабым приятным запахом. В воде она довольно хорошо растворима, но химически с ней не взаимодействует.

N₂O не проявляет ни кислотных, ни основных свойств (несолеобразующий оксид).

Выше 500⁰ С N₂O разлагается по реакции:

2 N₂O = 2 N₂ + О₂

Поэтому при повышенных температурах действует как сильный окислитель. Например, тлеющая лучина вспыхивает в нем, а также он способен в водном растворе окислить диоксид серы до серной кислоты:

N₂O + SO₂ + H₂O = N₂↑ + H₂SO₄

Вдыхание N₂O в смеси с воздухом вызывает характерное состояние опьянения, сопровождающееся значительным ослаблением болевых ощущений. На этом основано использование N₂O при операциях в качестве наркотика.

NO – оксид азота II, нитроксид (окись азота).

В обычных условиях оксид азота (II) - NO – бесцветный газ без запаха, малорастворим в воде, очень токсичный (в больших концентрациях изменяет структуру гемоглобина).

Способы получения

1. В отличие от всех остальных оксидов он образуется прямым взаимодействием простых веществ:

N₂+ O₂(г) = 2NO

2. В промышленности его получают окислением аммиака на платиновом катализаторе (первая стадия производства азотной кислоты):

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

3. В лаборатории его получают действием разбавленной азотной кислоты на медь:

8HNO₃ + 3Cu = 2NO↑ + 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O

Структурную формулу NO можно изобразить следующим образом:

_{∙ ∙∙}

:N=O:

Вследствие повышенной кратности связи молекула NO достаточно устойчива, и ее распад становится заметным лишь при 500⁰С.

Химические свойства

1. NO – окислитель

2NO + SO₂ + H₂O = N₂O↑ + H₂SO₄

С водородом образует гремучую смесь:

2NO + 2H₂ = N₂ + 2H₂O

2. NO – восстановитель

2 NO + O₂ = 2 NO₂

2 NO + Cl₂ = 2 NOCl

10NO + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ = 10HNO₃ + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 4H₂O

NO₂ (N₂O₄) – оксид азота IV, диоксид (или двуокись) азота

NO₂ – красно-бурый ядовитый газ, обладающий характерным запахом. Представляет собой смесь NO₂ и его димера N₂O₄ в соотношении ~ 1:4. Диоксид азота хорошо растворяется в воде.

Способы получения

1. Промышленный – окисление NO:

2NO + O₂ = 2NO₂

2. Лабораторные

1. действие концентрированной азотной кислоты на тяжелые металлы:

4HNO₃ + Cu = 2NO₂↑ + Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

2. разложение нитратов:

2Pb(NO₃)₂ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2PbO

Химические свойства

NO₂ – кислотный оксид, смешанный ангидрид двух кислот.

1. При растворении в воде NO₂ вступает в реакцию с водой, образуя азотную и азотистую кислоты:

2 NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

Объясняется это тем, что не существует кислоты со степенью окисления азота +4.

2. В присутствии кислорода диоксид азота полностью переходит в азотную кислоту:

4 NO₂ + О₂ + 2 H₂O = 4 HNO₃

3. Взаимодействие со щелочами

2 NO₂ + 2 NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

4 NO₂ + 4 NaOH + O₂ = 4 NaNO₃ + 2H₂O

4. Диоксид азота – очень энергичный окислитель. Многие вещества (C, S, P) могут гореть в атмосфере NO₂, отнимая от него кислород. По окислительной способности превосходит азотную кислоту:

10NO₂ + 8P = 5N₂ + 4P₂O₅

2NO₂ + 8HI = N₂ + 4I₂ + 4H₂O (фиолетовое пламя)

В присутствии Pt или Ni диоксид азота восстанавливается водородом до аммиака:

_Pt

2NO₂ + 7H₂ = 2NH₃ + 4H₂O

Пары NO₂ ядовиты. Вдыхание их вызывает сильное раздражение дыхательных путей и может привести к серьезному отравлению.