Химические соединения восстановленного азота
![Реферат: Химические соединения восстановленного азота](https://gugn.ru/work/6565037/cover.png)
Бинарные соединения азота с металлами и неметаллами (кроме кислорода и фтора), или нитриды, можно разделить на ионные, ковалентные и металлические. Ионные нитриды образуют металлы групп 1А и НА. Для них характерен гидролиз с образованием аммиака и щелочи: Молекула аммиака — пирамидальная с атомом азота в вершине. Азот находится в 5/73-гибридном состоянии. Три гибридные орбитали участвуют… Читать ещё >
Химические соединения восстановленного азота (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Классификация важнейших соединений азота приведена на следующей схеме.
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_1.jpg)
В химии азота исключительно важное значение имеет аммиак, так как пока это главное звено в химической промышленности при переходе от природного атмосферного азота к остальным его соединениям.
В лаборатории газообразный аммиак получают из его водного 20%-ного раствора, поступающего в продажу, или из солей аммония. Если раствор аммиака постепенно добавляют в колбу с твердым гидроксидом натрия, то вода связывается со щелочью и выделяется газообразный аммиак. Из солей аммония аммиак можно получить при слабом нагревании смеси его соли и гидроксида кальция:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_2.jpg)
Аммиак представляет собой бесцветный газ с резким характерным запахом, сжижающийся под давлением ~7 атм. У аммиака очень хорошая растворимость в воде: 700 л аммиака на 1 л воды при 0 °C. Раствор аммиака с массовой долей 10% называется нашатырный спирт. Это старинное название, означающее летучее вещество, полученное из нашатыря, т. е. хлорида аммония ЫН4С1. Вдыхание воздуха с небольшой примесью аммиака возбуждающе действует на нервную систему. Это используют для приведения человека в сознание при обмороке.
Молекула аммиака — пирамидальная с атомом азота в вершине. Азот находится в 5/73-гибридном состоянии. Три гибридные орбитали участвуют в образовании связей с водородом, а четвертую занимает не поделенная электронная пара азота:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_3.jpg)
Аммиак горит в кислороде и окисляется многими веществами с выделением азота:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_4.jpg)
При пропускании аммиака над нагретым черным оксидом меди (Н) образуется красная медь:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_5.jpg)
Наибольшее практическое значение имеет каталитическое окисление аммиака до оксида азота (Н) (см. ниже).
Другой тип реакций аммиака — замещение водорода. Расплавленный натрий в атмосфере аммиака превращается в амид натрия:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_6.jpg)
Реакции аммиака с галогенпроизводными углеводородов позволяют заместить атомы водорода на органические радикалы:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_7.jpg)
Для аммиака характерны также реакции присоединения. Как известно, в водном растворе аммиак ведет себя как слабое основание, так как атом азота — донор электронной пары:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_8.jpg)
Под формулой ЫН3 Н20 подразумевается, что при растворении аммиака в воде возникают водородные связи. В результате переноса протона образуется полностью ионизированный гидроксид аммония. Тем не менее аммиак ведет себя как слабое основание, так как в ионы переходит всего лишь ~1% растворенного аммиака.
В реакции аммиака с ионами металлов также проявляются основные свойства аммиака, так как связи образуются за счет передачи электронной пары азота к иону металла:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_9.jpg)
При реакциях с сильными кислотами аммиак образует соли аммония. Смешивание газообразных аммиака и хлороводорода сопровождается образованием белого дыма из мельчайших кристаллов ЫН4С1:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_10.jpg)
Большинство солей аммония представляют собой хорошо растворимые в воде белые кристаллические вещества. Они находят разнообразное практическое применение. Хлорид аммония используется в качестве лекарства для коррекции алкалоза и как мочегонное. Суточная доза может составлять до 2,5 г. Сульфат и нитрат аммония применяются в больших количествах в качестве азотных удобрений. По растворимости в воде эти соли похожи на соли калия. Сходство их объясняется близостью ионных радиусов ЫЩ и К, Но в отличие от не подверженных гидролизу солей щелочных металлов соли аммония в небольшой степени гидролизуются и создают кислую среду (pH * 5):
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_11.jpg)
Пример 20.2. Напишите ионное уравнение реакции аммиака с сильной кислотой, представив ион водорода как ион гидроксония.
Решение.
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_12.jpg)
Кристаллические соли аммония разлагаются при нагревании. Если анион соли устойчив, то реакция разложения обратима:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_13.jpg)
Карбонат аммония медленно разлагается при обычной температуре, и его белый порошок постепенно исчезает. Эту соль применяют в кулинарии при выпечке бездрожжевого теста:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_14.jpg)
Соли аммония с окисляющими анионами при нагревании разлагаются необратимо, так как происходит окисление азота. Оранжевые кристаллы дихромата аммония загораются от горящего магния и горят, разбрасывая искры. Остается темно-зеленый порошок оксида хрома (Ш). Реакцию называют «вулкан» :
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_15.jpg)
Азот образует и другие соединения с водородом. Среди них уже упомянутый гидразин Ы2Н4. Эго бесцветная жидкость с температурой кипения 113,6°С. В водном растворе гидразин проявляет основные свойства, более слабые, чем аммиак. Важное практическое значение приобрело органическое производное гидразина — несимметричный диметилгидразин.
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_16.jpg)
Это вещество оказалось хорошим горючим для двигателей космических ракет. Преимущество диметилгидразина как ракетного топлива по сравнению с углеводородами состоит в том, что в его продуктах сгорания меньше С02,.
теплоемкость которого превышает теплоемкость азота. Благодаря этому повышается температура газов, выходящих из ракетного двигателя.
Бинарные соединения азота с металлами и неметаллами (кроме кислорода и фтора), или нитриды, можно разделить на ионные, ковалентные и металлические. Ионные нитриды образуют металлы групп 1А и НА. Для них характерен гидролиз с образованием аммиака и щелочи:
![Химические соединения восстановленного азота.](/img/s/8/84/1294984_17.jpg)
Ковалентные нитриды образуют неметаллы и некоторые металлы, в том числе алюминий. Образование металлических нитридов, т. е. соединений с высокой электрической проводимостью, характерно для металлов «'/-блока. У этих веществ состав может не соответствовать обычным валентностям элементов. Например, известны нитриды Cr2N и Ге^К Нитриды находят разнообразное применение в качестве огнеупорных материалов, износостойких покрытий сплавов, высокотемпературных смазок и многого другого.