Кислородные соединения азота

Оксид азота (I) N₂O − бесцветный газ со слабым, приятным запахом и сладким вкусом. Вдыхание его вызывает состояние опьянения, потерю болевых ощущений, поэтому он нашел применение в медицине в качестве анестезирующего средства.

Этот оксид азота можно получить разложением нитрата аммония при 250 ⁰С:

NH₄NO₃=N₂O+ H₂O.

Oксид растворяется в воде, но устойчивых соединений не образует. При комнатной температуре устойчив, при нагревании выше 500 °С разлагается:

2N₂O=^t2N₂+O₂.

Оксид азота (I) - безразличный оксид. Структурную формулу этого оксида можно изобразить следующим образом:

В соответствии с sр -гибридизацией валентных орбиталей N⁺ молекула имеет линейное строение, =0,17 Д.

Можно также рассматривать структурную формулу оксида с точки зрения образования центральным атомом азота донорно-акцепторной связи:

Центральный атом представляет для связи два неподеленных электрона. Эта связь изображается стрелкой, направленной от донора к акцептору:

O=N=N

Оксид азота (П)представляет собой бесцветный газ без запаха, мало-растворимый в воде, на воздухе он легко окисляется

2NO+O₂=NO₂.

Это эндотермическое соединение DG₂₉₈= 90 ( кДж/моль). Оксид азота (II) относится к безразличным оксидам. В природе NO образуется при грозовых разрядах по цепной реакции:

N₂+O₂=2NO₂, DG=-35,7 кДж

В промышленности получают каталитическим окислением аммиака в при-сутствии платины и оксидов железа и хрома

4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O.

В лаборатории NO образуется при действии на медь разбавленной азотной кислоты

3Cu+8HNO_{3 разб.}= 3Cu(NO₃)₂+2NO+4H₂O

Молекула NO парамагнитная. Согласно методу молекулярных орбиталей,

один из электронов в молекуле находится на _р^разр -орбитали, порядок связи составляет 2,5. Структурную формулу можно изобразить следующим образом:

Оксид азота (П) легко окисляется галогенами, образуя гадогениды нитрозила:

2NO+Cl₂=NOCl.

Молекула NO выступает как лиганд в разнообразных комплексах, называе-

мых нитрозильными.

Оксид азота (III), азотистая кислота и ее соли - нитриты

Оксид азота (III) - N₂O₃ существует только в твердом состоянии при низких температурах. В виде жидкости и пара в значительной степени диссоциирован:

N₂O₃ NO₂+NO; DG⁰₂₉₈=1,8 кДж.

Его получают охлаждением смеси NO₂ и NO. Согласно данным, полученным с помощью инфракрасной спектроскопии, полагают, что кристаллы N₂O₃ состоят из стабильной и нестабильной модификации:

O N N

O = N –N O O O .

O

Азотистая кислота получается при взаимодействии нитрита натрия с разбав-ленной серной кислотой:

NaNO₂+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃.

Это слабая кислота (К = 5.10^-4), существует только в очень разбавленных растворах, а потому сравнительно легко разлагается:

2HNO₂=N₂O₃+H₂O.

Для HNO₂ вероятны две таутомерные структуры

Нитрит-ион имеет угловую форму

Нитриты − соли азотистой кислоты − устойчивы. Наибольшее практическое значение имеет нитрит натрия, используемый в производстве красителей и лабораторной практике. Нитриты могут быть получены пропусканием эк-вимолярной смеси оксидов азота (II) и (IV) в раствор щелочи

NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O.

Производные азота (III) проявляют восстановительные и окислительные свойства:

2NaNO₂+2KJ+2H₂SO₄=J₂+2NO+K₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O

2 NO^-₂+2H⁺+1e=NO+H₂O

1 2J^- -2e= J₂

2 NO^-₂+2H⁺+ 2J^- =2 NO+2H₂O + J₂

5NaNO₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+5NaNO₃+K₂SO₄+3H₂O

5 NO₂ˉ+H₂O-2e=NO₃^ˉ+2H⁺

2 MnO₄ˉ +8H⁺ + 5е = Mn²⁺ +4H₂O

5NO₂ˉ+5H₂O+ 2MnO₄ˉ +16H⁺=5NO₃ˉ+10H⁺+2Mn²⁺+8H₂O

Кроме того, они склонны к реакциям диспропорционирования:

3HNO₂=HNO₃+NO₂+H₂O.

Оксид азота IV

Диоксид азота NO₂ - газ бурового цвета, токсичен. Его молекула – парамагнитна, имеет угловую форму = 0,29 Д; <ONO=132⁰. Длина связи d_NN равна 1,20 А°, т.е. имеет промежуточное значение между длиной одинарной (1,43 А) и двойной (1,18 А) связи, в соответствии с этим атому азота можно приписать sр²-гибридизацию валентных орбиталей. Так как в молекуле NO₂ существует нечетное количество электронов (5+6 × 2=17), молекула легко димеризуется:

NO₂ N₂O₄

Бурый Бесцветный

парамагнитен диамагнитен

Жидкий и твердый диоксид азота бесцветен, состоит из молекул N₂O₄. Молекула плоская, диамагнитная. Диоксид азота образуется при окислении NО , также при разложении нитратов тяжелых металлов:

2Рb(NO₃)₂=2РbO+4NO₂+O₂.

В лаборатории NO₂ получают при действии концентрированной азотной кислоты на медь

Cu+4HNO_3конц=Cu(NO₃)₂+2NO₂+2H₂O

Оксид хорошо растворяется в воде

2NO₂+H₂O=HNO₂+HNO₃

HNO₂+NO₂=HNO₃+NO

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO.

Растворение NO₂ в воде при избытке кислорода под давлением идет по уравнению

2NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃.

При растворения в щелочи также образуется смесь нитратов и нитритов :

2NO₂+KOH=KNO₃+KNO₂+H₂O

1NO₂ + Н₂О – е = NO₃ˉ + 2Н⁺

1 NO₂ + е = NO₂ˉ

NO₂ + H₂O + NO₂ = NO₃ˉ + 2Н⁺ +NO₂ˉ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: