КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА
Оксид азота (I), N2О, - бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом (в смеси с кислородом под названием "веселящий газ" применяется для ингаляционного наркоза при операциях), малорастворимый в воде, несолеобразующий оксид.
Его получают осторожным разложением нитрата аммония:
NH4NO3=N2О (газ) + 2Н2О (при t)
В обычных условиях N2О химически инертен, при нагревании проявляет свойства окислителя:
- N2О + Н2= N2 + Н2О (при t)
Поддерживает горения графита и магния:
- 2N2O +С=2N2 + СО2 (при t)
- N2О + Mg = N2 + MgО (при t)
При взаимодействии с сильными окислителями N2О может проявлять свойства восстановителя:
- 5N2О + 8КМnO4 + 7H2SO4=5Mn(NO3)2+3MnSO4+4K2SO4+7H2O
При нагревании N2О разлагается:
- 2N2О = 2N2 + О2
Оксид азота (II), NO, -бесцветный газ, плохо растворим в воде, несолеобразующий оксид.
Молекула NO линейная, малополярная, представляет собой радикал, но в обычных условиях не склонна к димеризации (.N=O). Оксид азота (II) обладает парамагнитными свойствами.
Для того чтобы определить, является ли молекула радикалом, достаточно посчитать число электронов в ней. При их нечетном числе молекула имеет неспаренный электрон. Например, в случае NO число электронов равно 15.
Твердый оксид азота (II) имеет голубой цвет, его молекулы образуют слабо связанные димеры N2O2. Как и все оксиды азота (кроме N2O), NO - ядовит, поражает дыхательные пути.
NO - единственный оксид азота, который может быть получен при непосредственном взаимодействии N2 и O2:
- N2 + O2 = 2NO (при электрическом разряде или 2500 С)
Промышленный способ получения NO основан на каталитическом окислении аммиака при высокой температуре:
- 4NH3 + 5O2 = 4NO (газ) + 6H2O (Pt, t)
В лаборатории NO обычно получают взаимодействием 30%-й HNO3 с некоторыми металлами:
- 3Сu +8HNO3(разб.)=3Сu(NO3)2+2NO (газ) + 4H2O
NO легко окисляется кислородом воздуха, образуя бурый газ:
- 2NO + O2 = 2NO2
Скорость данной реакции (в отличие от большинства других) уменьшается с повышением температуры, так как в действительности с кислородом реагирует не NO, а его димер N2O2, содержание которого в смеси при нагревании уменьшается.
По отношению к галогенам NO проявляет свойства восстановителя:
- 2NO + CI2=2NOCI
В присутствии более сильных восстановителей NO проявляет свойства окислителя:
- 2NO + SO2= 2SO3+N2
Оксид азота (III), N2O3
Оксид азота (III), N2O3, - неустойчивое соединение, существующее только при низких температурах в виде жидкости синего цвета.
Выше 0 С это соединение разлагается на оксид азота (II) и оксид азота (IV), из смеси которых при охлаждении его вновь можно получить:
- NO+NO2=N2O3 (охлаждение)
N2O3 - типичный кислотный оксид, реагирует с ледяной водой с образованием также неустойчивой азотно кислоты:
- N2O3 + Н2О=2НNO2
При взаимодействии со щелочами N2O3 количественно образует нитриты:
- N2O3 + 2NaOH=2NaNO2+H2O
Оксид азота (IV), NO2
Оксид азота (IV), NO2,- бурый газ с резким запахом, растворим в воде, ядовит.
Молекула NO2 имеет угловую форму с кратностью связи N-O, равной 1,5. Подобно оксиду азота (II), молекула NO2 содержит неспаренный электрон и проявляет парамагнитные свойства.
Ниже 22С оксид азота (IV) - жидкость, при обычных же условиях представляет собой равновесную смесь газов, бурого NO2 и бесцветного N2O4:
- 2NO2 =(обратимо)N2O4
Оксид азота (IV) можно получить действием концентрированной азотной кислоты на малоактивные металлы или термическим разложением нитратов этих металлов:
- Cu+4HNO3(концентрированная)=Cu(NO3)2+2NO2(газ)+2H2O
- 2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2(газ)+O2(газ) (при t)
Оксид азота (IV) - сильный окислитель, в атмосфере которого горят многие неметаллы (углерод, фосфор и сера). Оксид азота (IV) окисляется до оксида серы (VI):
- 2NO2+2С=2СО2+2N2 (при t)
- 10NO2+8P=4P2O5+5N2 (при t)
- NO2+SO2=SO3+NO
При взаимодействии с водой или растворами щелочей в различных условиях NO2 склонен к диспропорционированию с образованием либо двух кислот, либо их солей:
- 2NO2+Н2О=HNO3+HNO2 (охлаждение)
- 2NO2+NaОH= NaNO3+NaNO2+H2O
При взаимодействии NO2 с водой при комнатной температуре или более высоких температурах образуется NO и азотная кислота. Она же получается при пропускании через воду оксида азота (IV) в смеси с воздухом:
- 3NO2+Н2О=2HNO3+NO (газ)
- 4NO2+Н2О+О2=4HNO3
Ангидрид азотной кислоты, N2O5
Ангидрид азотной кислоты, N2O5, - бесцветное кристаллическое вещество, образующееся при обезвоживании дымящей азотной кислоты оксидом фосфора (V):
- 2HNO3+P2O5=N2O5+2HPO3 (при t)
N2O5 гигроскопичен, во влажном воздухе образует азотную кислоту.
Медленно разлагается уже при комнатной температуре, взаимодействует со щелочами с образованием нитратов:
- N2O5+Н2О=2HNO3
- 2N2O5=4NO2+О2
- N2O5+NaОH= NaNO3+H2O
Высший оксид азота-сильный окислитель:
- N2O5+I2=I2O5+N2