Общие положения
Азот - это химический элемент 2-го периода и VA-группы Периодической системы, порядковый номер 7.
Характерные степени окисления: 0, -III, +III, +V и реже +II, +IV. Обладает высокой электроотрицательностью, третий после F и О. Проявляет типичные неметаллические (кислотные) свойства. Образует различные кислородсодержащие кислоты, соли и бинарные соединения, а также катион аммония NH4 и его соли. Жизненно важный элемент для всех организмов.
Азот - единственный элемент в своей подгруппе, не имеющий аллотропных модификаций. Молекула простого вещества двухатомна, имеет прочную тройную связь между атомами, небольшой размер и неполярна.
N2 представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса, очень плохо растворяется в воде, конденсируется в бесцветную жидкость (в отличие от О2).
Главная составная часть воздуха: 78,09% по объему, 75,52% по массе. Из жидкого воздуха кислород выкипает раньше кислорода О2.
Получение азота
1. Так как азот является основным компонентом воздуха, поэтому в промышленности получают путем сжижения воздуха и дальнейшего разделения компонентов смеси, основанного на разности их температур кипения.
2. Лабораторные способы получения- термическое разложение солей:
2LiN3 = 2Li+3N2 (газ), при t
NaNO2+NH4CI= N2(газ)+2Н2О+NaCI (при t)
(NH4)2Cr2O7= N2(газ)+4Н2О+Cr2O3 (при t)
3. Азот образуется также в ходе окисления аммиака оксидом меди (II) при нагревании:
2NH3+3CuO= N2(газ)+3Н2О+ 3Cu (при t)
или при смешивании водного раствора аммиака с бромной водой:
8NH3+3Br2= 6NH4Br+N2 (газ)
Химические свойства азота
Причиной низкой реакционной способности азота является наличие в его молекуле тройной связи, на разрыв которой требуется много энергии. Поэтому молекула азота очень устойчива.
Азот непосредственно не реагирует с хлором, бромом, йодом, не вступает во взаимодействие с водой, кислотами, щелочами и органическими соединениями!
1. При обычных условиях азот не реагирует с кислородом, реакция идет только при температурах свыше 2000 градусов С или в электрическом разряде:
N2+O2 =(обратимая реакция) 2NO (t, электр.разряд)
2. Взаимодействие с активными металлами при повышении t до 400-500 градусов С приводит к образованию нитридов. Реакция с литием идет при комнатной температуре, в остальных случаях требуется нагревание:
6Li + N2 = 2Li3N
3Ca + N2 = Ca3N2 (при t)
3Mg + N2 =Mg3N2 (при t)
Нитриды металлов IA и IIA подгрупп представляют собой ионные соединения, подвергаются гидролизу и взаимодействуют с кислотами:
Ca3N2 + 6Н2О = 3Ca(ОН)2 + 2NH3 (аммиак, газ)
Mg3N2 + 8НСI = 3MgCI2 + 2NH4CI
Нитрид алюминия имеет атомное строение и химически малоактивен.
3. При температуре вольтовой дуги азот реагирует с углеродом (С) с образованием дициана:
N2 + 2С = (СN)2 (при t)
Что такое вольтовая дуга?
Электрическая дуга - вид электрического разряда в газе, возникающий за счёт явления эмиссии электронов с разогретого катода.