Азот.Положение в периодической системе.Физические и химические свойства.

Содержание
1.Азот (общие сведения)---------------------------------------- стр.2
2.Соединения азота-----------------------------------------------стр3
3.Физические свойства азота----------------------------------стр.9
4.Химические свойства азота----------------------------------стр.10
5.Получение азота-------------------------------------------------стр.12
6.Применение азота-----------------------------------------------стр.14
7.История открытия азота--------------------------------------стр.15
8.Литература--------------------------------------------------------стр.16

Азот.Положение в периодической системе.Физические и химические свойства.

Степень окисления +5 азот проявляет в оксиде N2O5 , оксонитриде NON, а также в триоксонитрат(V)- ионе NO3-
Оксид азота N2O5 , белое кристаллическое вещество (т. возг. 33ºС)
, соответствует азотной кислоте HNO3. Соли азотной кислоты – нитраты.
Азотная кислота HNO3 в обычных условиях представляет собой бесцветную жидкость (пл. 1,52г/см3), кипящую при 82,6ºС, а при -41,6ºС затвердевающая в прозрачную кристаллическую массу. Промышленное производство HNO3
осуществляется по стадиям : окисление NH3 в NO кислородом воздуха на платиновом катализаторе:
4NH3 +5O2=4NO +6H2O,
окисление NO в NO2
2NO +O2 =2NO2
и взаимодействие последнего с водой:
2NO2 +H2O=HNO3+HNO2
3HNO2=HNO3 +2NO +H2O
Азотная кислота обладает сильно выраженными окислительными свойствами. Она разрушает животные и растительные ткани, окисляет почти все металлы и неметаллы. Образование тех или иных продуктов взаимодействия зависит от концентрации HNO3 , активности простого вещества и температуры.
Смесь одного объема HNO3 и трех объемов HCl называется царской водкой. Ее сильное окислительное действие обусловлено образующимся хлором:
3HCl + HNO3=NOCl+Cl2 +2H2O
Царская водка растворяет платину, золото и другие неактивные металлы, переводя их в комплексные ионы.
Соли азотной кислоты – нитраты в отличие от свободной кислоты в растворе не обладают окислительными свойствами, однако проявляют их в расплаве:
Cr2O3+ 3NaNO3 +4KOH= 2K2Cr2O4 + 3NaNO2 + H2O
Наиболее известным нитратом является нитрат натрия NaNO3 , натриевая или чилийская селитра. Представляет собой бесцветные кристаллы с Тл.=310ºС и разлагающиеся при нагревании на нитрит натрия и кислород. Нитрат натрия хорошо растворим в воде. Получается из природных залежей выщелачиванием горячей водой, с последующей кристаллизацией. В промышленности получается взаимодействием окислов азота с раствором соды.
Нитрат натрия применяется как азотное удобрение, в пищевой промышленности. Является одним из основных компонентов взрывчатых веществ, дымного пороха и т.д.
3.Физические свойства азота
Плотность газообразного азота равна 1,251 г/дм3 при температуре 0ºС, жидкого азота (при температуре кипения) – 0,808 кг/дм3. Газообразный азот при нормальном давлении переходит в жидкость при Т=-195,8ºС, а при температуре -210,0ºС в твердое вещество белого цвета. В твердом состоянии азот существует в двух полиморфных модификациях: ниже- 237,54ºС существует форма с кубической решеткой, выше – с гексагональной.
Критическая температура азота равна -146,95ºС, критическое давление 3,9МПа, тройная точка лежит при температуре -210,0ºС и давлении 125,03 гПа, из чего следует, что при комнатной температуре азот нельзя превратить в жидкость ни при каком давлении Теплота испарения жидкого азота ΔНисп. =199,3 кДж/кг (при температуре кипения) , ΔНпл =25,5 кДж/кг ( при температуре -210,0ºС).
Энергия связи в молекуле азота N2 , как указывалось выше, равна 941,6 кДж/моль, длина связи равна 0,110 нм, что указывает на наличие тройной связи. Высокая прочность молекулы азота можно объяснить методом молекулярных орбиталей. Энергетическая схема заполнения молекулярных орбиталей в молекуле азота показывает, что электроны заполняют только связывающие σ- и π- орбитали.
4. Химические свойства азота
Молекула азота, благодаря высокой энергии связи достаточна инертна. Так азот реагирует при достаточно низких температурах только с активными металлами, такими как литий, магний и кальций, образуя нитриды:
3Li +1/2N2=LiN3
С водородом азот образует аммиак, причем реакция синтеза из простых элементов проходит при высоких температурах и давлении использовании катализатора.
Известны галогениды азота NF3, NI3, NCl3. NBr3. Галогениды азота получены только косвенными методами. Только фторид азота может быть получен непосредственно из простых элементов. Галогениды азота являются неустойчивыми соединениями и легко взрываются.
С кислородом азот образует несколько оксидов, в зависимости от степени окисления : N2O, NO, N2O3, NO2 и N2O5. Из них при непосредственном взаимодействии элементов (при Т =4000ºС) получается только NO, который при охлаждении легко окисляется далее до оксида NO2 .В атмосфере оксиды азота образуются при атмосферных разрядах и при взаимодействии азота с озоном. Солеобразующими оксидами азота являются азотистый ангидрид и азотный ангидрид N2O5, из которых получаются , при взаимодействии с водой, азотистая и азотная кислота. Этим кислотам соответствуют соли – нитриты и нитраты.
При действии на обычный Азот электрических разрядов [давление 130-270 н/м2 (1-2 мм рт. cт.)] или при разложении нитридов В, Ti, Mg и Са, а также при электрических разрядах в воздухе может образоваться активный Азот, представляющий собой смесь молекул и атомов Азота, обладающих повышенным запасом энергии. В отличие от молекулярного азота, активный азот весьма энергично взаимодействует с кислородом, водородом, парами серы, фосфором и некоторыми металлами.
Азот входит в состав очень многих важнейших органических соединений (амины, аминокислоты, нитросоединения и других).