Получение

В лаборатории образуется при взаимодействии меди с горячей концентрированной азотной кислотой:

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O;

при термическом разложении высушенных нитратов тяжелых металлов:

2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂ + O₂.

В промышленности окисление оксида азота (II) кислородом:

2NO + O₂ = 2NO₂,

реакция является обратимой.

Химические свойства

Оксид азота, и мономер, и димер, хорошо растворим в воде, и взаимодействует с ней:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂,

при этом происходит диспропорционирование на азотную и азотистую кислоты.

При температуре выше 0 °С реакция протекает по другому:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

Если через воду пропускать смесь оксида азота (IV) и воздуха, то образуется только азотная кислота:

4NO₂ + 2H₂O + О₂ = 4HNO₃.

Диоксид азота – сильный окислитель, в его атмосфере горят углерод и сера:

С + 2NO₂ = CO₂ + 2NO;

S + 2NO₂ = SO₂ + 2NO.

N₂O₅ — бесцветные, очень летучие кристаллы. Крайне неустойчив.

Оксид азота (V) – ангидрид азотной кислоты, построен из ионов NO₂⁺ и NO₃^-, в газовой фазе и растворе состоит из молекул N₂O₅.

Получение

1. Образуется при пропускании азотной кислоты через колонку с оксидом фосфора (V):

2HNO₃ + P₂O₅ = N₂O₅ + 2HPO₃,

реакция протекает при -10 °С.

2. Получается при окислении оксида азота (IV) озоном:

2NO₂ + O₃ = N₂O₅ + O₂.

Химические свойства

Разложение:

2N₂O₅ = 4NO₂ + O₂.

При растворении в воде образует азотную кислоту:

N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃.

Является сильным окислителем:

N₂O₅ + I₂ = I₂O₅ + N₂.

Аммиа́к — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта).

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

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3

Это так называемый процесс Габера

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

NH4Cl + NaOH = NH3↑ + NaCl + H2O.

NH4NO3 + NaOH = NH3↑ + NaNO3 + H2O.

1.    Реакции присоединения:

а)    С водой: (реакция обратимая»)

NH3 + H2O = NH3*H2O

или   NH3 + H2O = NH4OH

б)   С кислотами:

NH3 + HCl = NH4Cl

NH3 + H2SO4 = NH4HSO4

2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

в)    С кислыми солями аммония (превращает в средние)

NH3 + NH4H2PO4 = (NH4)2HPO4

NH3 + NH4HSO4 = (NH4)2SO4

2.    С кислородом:

4NH3 + 3О2 = 2N2 + 6H2O

4NH3 + 5О2 = 4NO + 6H2O

3.    C хлором:

NH3 + 3Cl2 = 2N2 ↑ + 6HCl

4.    С оксидом меди (II):

3CuO + 2 NH3 = 3Cu + N2 ↑ + 3H2O

5.    C металлами:

2NH3 + 2Al = 2AlN +3H2

6.    С углекислым газом

2 NH3 + CO2 = H2O + CO(NH2)2

7.    Реакция разложения:

2 NH3 = N2 + 3H2

Гидрази́н (диамид) H2N—NH2 — бесцветная, сильно гигроскопическая жидкость с неприятным запахом. Ядовитый.

Гидразин получают окислением аммиака NH3 или мочевины CO(NH2)2 гипохлоритом натрия NaClO:

NH3 + NaClO NH2Cl + NaOH

NH2Cl + NH3 N2H4 · HCl,

реакция проводится при температуре 160 °C и давлении 2,5−3,0 МПа.

Синтез гидразина окислением мочевины гипохлоритом по механизму аналогичен синтезу аминов из амидов по Гофману:

H2NCONH2 + NaOCl + 2 NaOH N2H4 + H2O + NaCl + Na2CO3,

реакция проводится при температуре ~100 °C и атмосферном давлении.

В целом гидразин характеризуется восстановительными свойствами:

N2H4+O2=N2+2H2O (t)

2N2H4+4KMnO4+6H2SO4=5N2+4MnSO4+K2SO4+16H2O

-3

Только очень сильные восстановители способны восстановить его до N

N2H4+Mg+4HCl=MgCl2+2NH4Cl

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ СОЛЕЙ АММОНИЯ:NH4NO3=N2O+2H2O (250°)

2NH4NO3=2N2+O2+2H2O (400°)

NH4NO2=N2+2H2O (t)

(NH4)2Cr2O7=N2+Cr2O3+4H2O (t)

NH4Cl=NH3+HCl (t)

(NH4)2SO4=2NH3+H2SO4 (t)

Гидроксиламин (NH2OH) –кристаллическое ядовитое вещество, проявляющее преимущественно восстановительные свойства.

Получение: электрохимиичекски врсстанавливают раствор азотной кислоты, на катоде суммарно происходит реакция: HNO3+ 6H++6е= NH2OH+2H2O

Свойства:

NH2OH+2KMnO4+9H2SO4=5N2+2MnSO4+K2SO4+18H2O

2NH2OH+I2+2KOH=N2+2KI+4H2O

Промежуточная степень окисления атома азота объясняет диспропорционирование этого соединения при нагревании и способность восстанавливаться до иона NH4+

3NH2OH=N2+NH3+3H2O(t)

4KI+2NH2OH+3H2SO4=2I2+(NH4)2SO4+K2SO4+2H2O

NH2OH+HCl=[NH3OH]Cl

Азотистый водород (в растворе-азотистоводородная кислота) может быть получена следующим образом:

N2H4+HNO2=HN3+H2O

Соль этой кислоты-азид натрия-получают так:

2NaNH2+N2O=NaN3+H2O (200°)

Как окислитель HN3 в растворе имее черты сходства с азоткой, например:

Cu+3HN3=Cu(N3)2+N2+NH3

Азиды щелочные и щелочноземельных металлов плавятся не разлагаясь и хорошо растворимы в воде, азиды тяжелых металлов при нагревании и даже от удара взрываются.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +4 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. Как кислота-окислитель, HNO3 взаимодействует:

а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:

Концентрированная HNO3

Разбавленная HNO3

б) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная не взаимодействует. Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются. С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причем в зависимости от концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:

Смесь 3 объемов концентрированной соляной и 1 объема азотной кислоты называют «царской водкой». Это название отражает тот факт,что указанная смесь растворяет «царя металлов»- золото:

Au+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO+2H2O

3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O

3HgS + 8HNO3(конц.) + 6HCl(конц.) = 3HgCl2+ 3H2SO4 + 8NO↑ + 4H2O

Соли азотной кислоты — нитраты — при нагревании необратимо разлагаются, продукты разложения определяются катионом:

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂

б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

4Al(NO₃)₃ = 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂

г) нитрат аммония:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O