Азот та його сполуки.

Реферат цілком учень 11 «а» класу Васев Дмитро Олександрович

МОУ середня школа № 2

р. Гусь-Хрустальний 2005

Азот (загальні відомості).

АЗОТ (лат. Nitrogenium - рождающий селітри), N (читається «Ен») - хімічний елемент другого періоду VA групи періодичної системи, атомний номер 7, атомна маса 14,0067. У вільному вигляді - газ без кольору, запаху і смаку, погано розчинний у воді. Складається з двоатомних молекул N2, що володіють високою міцністю. Відноситься до неметалом.

Природний азот складається зі стабільних нуклідів 14N (вміст в суміші 99,635% по масі) і 15N. Конфігурація зовнішнього електронного шару 2 s 2 2р 3. Радіус нейтрального атома азоту 0,074 нм, радіус іонів: N3-- 0,132, N3 + - 0,030 і N5 + - 0,027 нм. Енергії послідовної іонізації нейтрального атома азоту рівні, відповідно, 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 і 97,89 еВ. За шкалою Полінга електронегативність азоту 3,05.

Сполуки азоту

Нітрати - Солі азотної кислоти HNO3, тверді добре розчинні у воді речовини. Традиційна російська назва деяких нітратів лужних та лужноземельних металів і амонію - селітри (амонійна селітра NH4NO3, калійна селітра КNO3, кальцієва селітра Са (NO3) 2 та ін

Нітрид - Хімічні сполуки азоту з більш електропозитивні елементами. Нітриди алюмінію, бору, кремнію, вольфраму, титану (AlN, BN, Si3N4, W2N, TiN) і багато інші - тугоплавкі, хімічні стійкі кристалічні речовини. Компоненти жароміцних сплавів використовуються в напівпровідникових приладах (напр., напівпровідникових лазерах, світловипромінювальних діодах), як абразиви. Дією азоту або аміаку на метали при 500-600 ° С отримують нітрідние покриття (високотвердие, зносо-і корозійностійкі).

АЗОТУ Оксид: геміоксід N2O і монооксид NO (безбарвні гази), сесквіоксід N2O3 (синя рідина), діоксид NO2 (бурий газ, за звичайних умов суміш NO2 і його димеру N2O4), оксид N2O5 (безбарвні кристали). N2O і NO - несолеобразующіе оксиди, N2O3 з водою дає азотної кислоти, N2O5 - азотну, NO2 - їх суміш. Всі оксиди азоту фізіологічно активні. N2O - засіб для наркозу ( «звеселяючий газ»), NO і NO2 - проміжні продукти у виробництві азотної кислоти, NO2 - окислювач в рідкому ракетному паливі, сумішевих ВВ, нітрит агент.

Аміак

NH3 M = 17,03

Зустрічається при очищенні води, гасу і деяких мінеральних олій; на цукрових заводах; при дубленні шкіри; в повітрі приміщень, де стоїть худоба; входить до складу клоачних газів (разом з сірководнем); міститься в неочищеному ацетилені.

Застосовується для виробництва азотної кислоти, нітрату та сульфату амонію, рідких добрив (Аміакати), сечовини, соди, в органічному синтезі, при фарбуванні тканин, світлокопіювання (на діазоніевой папері), як холодоагент в холодильниках, при сріблення дзеркал.

Виходить прямим синтезом з газоподібних водню та азоту при тиску зазвичай 280-350 ат і 450-500 ° (в присутності каталізаторів). У менших кількостях виходить при коксуванні кам'яного вугілля перегонкою з вапном «аміачної води» (перша фракція при сухій перегонці вугілля).

Фізичні та хімічні властивості. Безбарвний газ із задушливим різким запахом (поріг сприйняття 0,037 мг/л) і їдким смаком. Т. плавл. -77,75 °; т. кип. -33,35 °; плоті. 0,771 г/л (0 °), 0,59 г/л (25 °). Раств. у воді близько 750г/л, або 526 г/л; коеф. розчин. у воді 762,6. Розчинний в ефірі та інших органічних розчинниках. Межі вибухонебезпечних концентрацій у повітрі 15 - 28%, в кисні 13,5 - 79%, в закису азоту 2,2-72%. На повітрі NH3 швидко переходить в (NH4) 2CO3 або поглинається вологою. При звичайній температурі стійкий. Вельми реакціонноспособен, вступає в реакції приєднання, заміщення та окислення. Водний розчин, має лужну реакцію внаслідок утворення гідрату окису амонію NH * H. У продаж надходить у вигляді водних розчинів, що містять 28-29% (об'емн.) NH3, 10% розчину NH3 (нашатирний спирт) або скрапленого NH3 в сталевих циліндрах.

Нітрит натрію

NaNO2 М = 69,00

Застосовується у виробництві органічних барвників; в харчовій промисловості; для пасивування сталевих виробів; у гумовій і текстильної промисловості, в гальванотехніки.

Виходить абсорбцією розчином соди нитрозному газів виробництва азотної кислоти і очищенням, упарювання і кристалізацією отриманої емкі нітриту і нітрату натрію.

Фізичні та хімічні властивості. Безбарвні або жовтуваті кристали. Т. плавл. 271 °; плоті. 2,17: вище 320 ° розл., Не доходячи до кипіння; розчин. у воді 81,8 г/г ЮО (20 °). 163 г/ЮО г * О ').

Токсична дію. Викликає розширення судин внаслідок парезу судини - рухового центру (при великих дозах - і внаслідок безпосередньої дії на кровоносні судини), а також утворення в крові метгемоглобіну.

Нітрит калію

KNO2 M = 85, ll

Застосовується у виробництві азобарвників н деяких органічних сполук.

Виходить відновленням розплавленого KNО2 свинцем; пропусканням SO2 через нагріту суміш KNO3 і СаО.

Фізичні та хімічні властивості. Безбарвні або жовтуваті кристали, що розпливаються на повітрі. Т. плавл. 387 °; плоті. 1,915; розчин. у воді 280 г/100г (0 °); 413 г/100 г (100 °).

Токсична дію, мабуть, подібно з дією NaNO2.

Нітрат натрію

(Натрієва селітра, чилійська селітра)

NaNO3 М = 84.99

Застосовується як добриво; в харчової, скляної, металообробної промисловості; для одержання вибухових речовин, ракетного палива та піротехнічних сумішей.

Виходить з природних покладів вилуговуванням гарячою водою і кристалізацією; абсорбцією розчином соди окислів азоту; обмінним розкладанням кальцієвої або аміачної селітри з сульфатом, хлоридом або карбонатом натрію.

Фізичні та хімічні властивості. Безбарвні кристали. Т. плавл. 309,5 °; плоті. 2,257; розл. при 380 ° на нітрит і кисень; розчин. у воді 88 г/100 г (20 °), 176 г/100 г (100 °).

Нітрат калію

(Калійна селітра)

KNO3 М = 101, ll

Застосовується як добриво, а також у виробництві порохів, в піротехніку, в харчовій і скляної промисловості. Виходить конверсією NaNO3 і KCl при 80-122 ° С.

Фізичні та хімічні властивості. Безбарвні кристали. Т. плавл. 334 °; плоті. 2,11; розл. вище 338 ° на нітрит н кисень; розчин. у воді 31,5 г/100 г (20 °), 245 г/100 г (100 °).

Нітрат кальцію

(Кальцієва селітра, норвезька селітра)

Ca (NO3) 2 М = 164.09

Застосовується як добриво.

Виходить на основі нитрозному газів виробництва азотної кислоти.

Фізичні та хімічні властивості. Т. плаіл. 561 °; розл. при 500 °; плоту. 2,36; рости, в воді 126 г/ЮО г (20 °), 363 г/ЮО г (100 °). Безводна сіль і кристалогідрати дуже гігроскопічності.

Токсична дію. Має значення лише дратівливу і припікаючу дію технічного продукту, що виражається в почервонінні шкіри, свербежі, виразках, іноді глибоких і займають велику поверхню, повільно заживаючих і залишають великі рубці. Уражаються ділянки шкіри, на яких є хоча б незначні ранки, подряпини і інші порушення її цілісності.

Фізичні властивості

Щільність газоподібного азоту при 0 ° C 1,25046 г/дм 3, рідкого азоту (при температурі кипіння) - 0,808 кг/дм3. Газоподібний азот при нормальному тиску при температурі -195,8 ° C переходить в безбарвну рідина, а при температурі -210,0 ° C - в біле тверда речовина. В твердому стані існує у вигляді двох поліморфних модифікацій: нижче -237,54 ° C стійка форма з кубічної гратами, вище - з гексагональної.

Критична температура азоту -146,95 ° C, критичний тиск 3,9 МПа, потрійна точка лежить при температурі -210,0 ° C і тиску 125,03 гПа, з чого випливає, що азот при кімнатній температурі ні при якому, навіть дуже високому тиску, не можна перетворити на рідину.

Теплота випаровування рідкого азоту 199,3 кДж/кг (при температурі кипіння), теплота плавлення азоту 25,5 кДж/кг (при температурі -210 ° C).

Енергія зв'язку атомів у молекулі N2 дуже велика і складає 941,6 кДж/моль. Відстань між центрами атомів у молекулі 0,110 нм. Це свідчить про те, що зв'язок між атомами азоту потрійна. Висока міцність молекули N2 може бути пояснена в рамках методу молекулярних орбіталей. Енергетична схема заповнення молекулярних орбіталей у молекулі N2 показує, що електронами в ній заповнені тільки зв'язують s-і p-орбіталі. Молекула азоту немагнітних (діамагнітних).

Через високої міцності молекули N2процесси розкладання різних сполук азоту (у тому числі і сумно знаменитого вибухової речовини гексогену) при нагріванні, ударах і т.д. приводять до утворення молекул N2. Так як обсяг утворився газу значно більше, ніж обсяг вихідного вибухової речовини, гримить вибух.

Хімічні властивості

Хімічно азот досить інертний і при кімнатній температурі реагує тільки з металом літієм з утворенням твердого нітриду літію Li3N (3Li + N = Li3N-3).

В з'єднаннях виявляє різні ступені окислення (від -3 до 5). З воднем утворює аміак NH3. (3H + N = NH3) Непрямим шляхом (не з простих речовин) отримують гідразин N2H4 і азотістоводородную кислоту HN3. Солі цієї кислоти -- Азиди. Азид свинцю Pb (N3) 2 розкладається при ударі, тому його використовують як детонатор, наприклад, в капсулях патронів.

Відомо кілька оксидів азоту. З галогенами азот безпосередньо не реагує, непрямими шляхами отримані NF3, NCl3, NBr3 і NI3, а також кілька оксігалогенідов (сполук, до складу яких, крім азоту, входять атоми і галогену, і кисню, наприклад, NOF3).

Галогеніди азоту нестійкі і легко розкладаються при нагріванні (деякі - при зберіганні) на прості речовини. Так, NI3 випадає в осад при зливання водних розчинів аміаку і іодной настоянки. Вже при легкому струсі сухий NI3 вибухає:

2NI3 = N2 + 3I2.

Азот не реагує із сіркою, вуглецем, фосфором, кремнієм і деякими іншими неметалами.

При нагріванні азот реагує з магнієм і лужноземельними металами, при цьому виникають солеобразние нітріди загальної формули М3N2 (3M + N2 = M3N2), які розкладаються водою з утворенням відповідних гідроксидів і аміаку, наприклад:

Са3N2 + 6H2O = 3Ca (OH) 2 + 2N 3 H3.

Аналогічно поводяться і нітріди лужних металів. Взаємодія азоту з перехідними металами призводить до утворення твердих металлоподобних нітридів різного складу. Наприклад, при взаємодії заліза і азоту утворюються нітріди заліза складу Fe2N і Fe4N (N2 6 Fe = Fe2N + Fe4N). При нагріванні азоту з ацетиленом C2H2 може бути отриманий ціаністий водень HCN (N2 + C2H2 = 2HCN).

З складних неорганічних сполук азоту найбільше значення мають азотна кислота HNO3, її солі нітрати, а також Азотиста HNO2 кислота та її солі нітрити.

Отримання

В промисловості азот одержують з повітря. Для цього повітря спочатку охолоджують, скраплювати, а рідкий повітря піддають перегоні (дистиляції). Температура кипіння азоту трохи нижче (-195,8 ° C), ніж іншого компонента повітря - кисню (-182,9 ° C), тому при нагріванні обережному рідкого повітря азот випаровується перше. Споживачам газоподібний азот постачають в стислому вигляді (150 атм. Або 15 МПа) у чорних балонах, що мають жовту напис «азот». Зберігають рідкий азот в судинах Дьюара.

В лабораторії чистий ( «хімічний») азот отримують додаючи при нагріванні насичений розчин хлориду амонію NH4Cl до твердого нітриту натрію NaNO2:

NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2H2O.

Можна також нагрівати твердий нітрит амонію:

NH4NO2 = N2 + 2H2O.

Застосування

В промисловості газ азот використовують головним чином для отримання аміаку. Як хімічно інертний газ азот застосовують для забезпечення інертного середовища в різних хімічних та металургійних процесах, при перекачуванні горючих рідин. Рідкий азот широко використовують як холодоагент, його пріменяюі в медицині, особливо в косметології. Важливе значення у підтриманні родючості грунтів мають азотні мінеральні добрива.

Історія відкриття

Відкрито у 1772 шотландським вченим Д. Резерфордом у складі продуктів спалювання вугілля, сірки і фосфору як газ, непридатною для дихання і горіння ( «задушливий повітря») і на відміну від CO2не поглинається розчином лугу. Незабаром французький хімік А. Л. Лавуазьє прийшов до висновку, що «задушливий» газ входить до складу атмосферного повітря, і запропонував для нього назву «azote» (від грец. azoos - позбавлений життя). У 1784 англійський фізик і хімік Г. Кавендіш встановив присутність азоту в селітрі (звідси латинська назва азоту, запропоноване в 1790 французьким хіміком Ж. Шанталь).

Список літератури

Велика енциклопедія Кирила і Мефодія 2003.

«отруйна дію сполук азоту на організм людини. »(документ з кешу www.google.ru).

«Отримання і застосування азоту та його сполук. »(документ з кешу www.google.ru).

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ref.com.ua