Азот. Азотсодержащие органические соединения

Июль 24, 2022

Главная
Химия
Азот. Азотсодержащие органические соединения

Содержание

2. Проблема связывания азота Мировые потребности в связанном азоте около 150 млн. т / год Мировое производство
3. Характер связи в молекуле C2 Связь Есв. ( ккал/м) Е2-1, 3-2 C – C 80 65
4. Особенности характера связи в N2 Связь Есв. ( ккал/м) Е2-1, 3-2 N – N 37 63
5. Способы связывания азота 6Li + N2 = 2Li3N нитрид ( при 200С ) Li3N + 3H2O
6. Способы связывания азота CaC2 + N2 ( 10000С ) = CaCN2 + C карбид цианамид CaCN2
7. Промышленный способ синтеза NH3 Способ Габера - Боша : N2 + 3H2 = 2NH3 ( 400
8. Получение Н2 для синтеза NH3 Конверсия природного газа : 1 стадия : CH4 + H2O (
9. Получение Н2 для синтеза NH3 раскаленный Cтв. + H2Oпары (7500С, Ni катал.) = СО + Н2
10. Получение N2 для синтеза аммиака Азот ( N2 ) получают путем дистилляции из жидкого воздуха :
11. Лабораторный способ получения азота : N3-H4CI + NaN3+O2 = N20 + NaCI + + 2H2O 3е
12. Торжество 3 - го знака В 1892 г Рамзай заметил, что 1 л N2 , полученного
13. Cтепени окисления азота -3 -2 -1 0 NH3 N2H4 NH2OH N2 аммиак гидразин гидроксиламин +1 +2
14. Аммиак NH3 ( N3- ) В водном растворе NH3 является основанием : Н+ NH3 + H2O
15. + + Аммиак H3N : - основание NH3 трехгранная пирамида, акцептор протонов, основание Ион аммония NH4+
16. Аммиак NH3 ( N-3 ) Молекула NH3 – трехгранная пирамида ( р3 атомные орбитали ) Молекула
17. Водородная связь между молекулами NH3 и H2O
18. Ион NH4+ - сопряженная с NH3 кислота H+ NH4+ + H2O NH3 + H3O+ кислота основание
19. Восстановительные свойства иона NH4+ 3CuO + 2NH4CI = 3Cu0 + 2HCI + N2 + 3H2O 2е
20. Восстановительные свойства NH3 Окисление без катализатора : 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O Каталитическое окисление
21. Цель каталитического окисления NH3 4NH3 + 5O2 = 4NО + 6H2O Далее : 2NO + O2
22. Промышленный способ получения HNO3 4NH3 + 5O2 = 4NО + 6H2O 2NO + O2 = 2NO2
23. Производные аммиака NH3 + Na = 0.5H2 + NaNH2 амид NH3 + 2Na = H2 +
24. Производные аммиака NH3 + CI2 = HCI1- + NH2CI1+ - хлорамин NH3 + 2CI2 = 2HCI
25. Гидразин N2H4 N-3 H2CI+1 + N-3H3 + NaOH = N2-2H4 + NaCI-1 + H2O хлорамин аммиак
26. Основные свойства N2H4 H+ N2H4 + H2O N2H5+ + OH- основание сопряженная кислота Kb1 = 10-6
27. Восстановительные свойства N2H4 Окисление N2H4 : N2H4 (жидк.) + O2 (газ.) = N2 (гаэ.) + 2H2O
28. Ox - Red свойства N2H4 Обычно N2H4 и его соли используют в качестве восстановителя в щелочной
29. Ox - Red свойства N2H4 В кислой среде N2H4 является окислителем : N2H5+ + 3H+ +
30. Кислотные свойства иона NH4+ Ион NH4+ - сопряженная с NH3 кислота : NH4+ + H2O NH3
31. Кислотные свойства иона N2H5+ Ион N2H5+ - сопряженная с N2H4 кислота : N2H5+ + H2O N2H4
32. Гидроксиламин NH2OH Гидроксиламин получают путем катодного восстановления HNO3 : HNO3 + 6“ H ” = NH2OH
33. Гидроксиламин NH2OH В водном растворе NH2OH является основанием ( Кb = 10-8 ) NH2OH + H2O
34. Кислотные свойства иона NH3OH+ Ион NH3OH+ - является сопряженной с NH2ОН кислотой : NH3OH+ + H2O
35. Кислотные свойства солей гидроксиламмония 0.1 М р-р (NH3OH)CI Найти рН р-ра KbNH2OH = 10-8 NH3OH+ +
36. Ox - Red свойства NH2OH NH2OH в основном используется в качестве восстановителя в щелочной среде :
37. Ox - Red свойства NH2OH В кислой среде NH2OH является окислителем : NH3OH+ + 2H+ +
38. Взаимосвязь свойств оснований и сопряженных с ними кислот : Ka· Kb = Kw Основные свойства увеличиваются
39. Азотистоводородная кислота HN3 ( Ka=10-5 ) Получение: 3NaNH2 + NaNO3 (1700C) = NaN3 + NH3 +
40. Строение азид – иона N31- [ N-3 N+5 N-3 ]1- sp гибридные орбитали центрального атома N
41. Строение азид – иона N31- N+ N1- N1- sp гибридизация линейная структура [ N-3 === N+5
42. Свойства HN3 HN3 H+ + N31- Kа = 10-5 Кислота неустойчивая, диспропорционируе -3 +5 -3 H
43. Свойства солей HN3 Соли – азиды тяжелых металлов мало растворимы и обладают детонирующими свойствами : Pb(N3)2
44. Свойства солей HN3 Азид натрия NaN3 является реагентом в защитных подушках автомобилей. В подушке, содержащей 200
45. Кислородные соединения азота N2O Получение : NH4NO3 нагрев. = N2O + 2H2O Строение : [ N-3
46. Строение молекулы N2O N+ N1- O sp гибридизация линейная структура [ N-3 === N+5 === O-2
47. Свойства N2O N2O – оксид неустойчивый : 2N2O легкий нагрев = 2N2 + O2 [ N-3
48. Свойства N2O Окислительные свойства N2O : Cu + N2O = CuO + N2 Восстановительные свойства :
49. Свойства N2O N2O – несолеобразующий оксид , хотя известна азотноватистая кислота H2N2O2 Соли – гипонитриты :
50. Получение H2N2O2 и её солей 2NaNO2 + 4 « H » = Na2N2O2 + 2H2O Источник
51. Получение H2N2O2 и её солей NH2OH + HNO2 = H2N2O2 + H2O Азотноватистая кислота медленно разлагается
52. Молекула NO АО МО АО N NO O ЕСВ. 162 ккал/м Длина связи 1.15 А0 Порядок
53. Монооксид азота NO Молекула NO имеет нечетное число электронов, но мало димеризуется, устойчива, реакционноспособна 3Cu +
54. Свойства NO NO – несолеобразующий оксид , легко окисляется на воздухе : NO + 0.5O2 =
55. Свойства NO 3 - х кратная связь в NO+ прочнее чем 2.5 кратная в NO !
56. Реакция бурого кольца Реакция бурого кольца используется для обнаружения ионов NO31- и NO21-. Реакция протекает в
57. Реакция бурого кольца Реакция бурого кольца используется для обнаружения ионов NO31- и NO21-. Реакция с NO31-
58. NO в качестве лиганда NO- слабый σ - донор за счет неподеленной электронной пары у атома
59. Молекула NO АО МО АО N NO O ЕСВ. 162 ккал/м Длина связи 1.15 А0 Порядок
60. NO в качестве лиганда π - электроны металла поступают на разрыхляющие орбитали молекулы NO , связь
61. Оксид N2O3 В твердом состоянии N2O3 существует при - 1000С В жидком и газообразном состоянии в
62. Оксид N2O3 N2O3 – ангидрид азотистой кислоты HNO2 : N2O3 + H2O = 2HNO2 HNO2 –
63. Азотистая кислота HNO2 pKa = 3.3 HNO2 NO21- pH α0 (pH) α1 (pH)
64. Свойства HNO2 и её солей HNO2 - кислота неустойчивая, при хранении и нагревании разлагается : 3HNO2
65. Свойства HNO2 и её солей Двойственность Ox - Red свойств. Окислительные свойства : 2HNO2 + 2HJ
66. Нитрит - ион NO21- в качестве лиганда Нитрит - ион NO21- имеет уголковое строение с неподеленными
67. O : : N O : 1- σ σ 1/2π 1/2π
68. Нитрит - ион NO21- в качестве лиганда В комплексах со связью М - NO2 лиганды называются
69. Диоксид азота NO2 Экспериментальные факты : молекула уголковая содержит 1 неспаренный электрон N+ O O-- 2p
70. Диоксид азота NO2 Молекула NO2 - содержит неспаренный электрон, склонна к димеризации : NO2 + NO2
71. Получение NO2 Cu + HNO3 конц. = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Pb(NO3)2 (нагрев.) = PbO
72. Свойства димерного оксида N2O4 N2O4 – сильный окислитель ( как Br2 ) : N2O4 + 2H+
73. Нитроний – катион NO2+ NO2 – склонен легко отдавать электрон NO2 – e = NO2+ нитроний-катион
74. Нитроний – катион NO2+ N2O5 + HCIO4 = NO2+ + CIO41- + HNO3 перхлорат нитрония Соли
75. Азотный ангидрид N2O5 Получение а) Дегидратация : 2HNO3 + P2O5 = 2HPO3 + N2O5 Р2О5 -
76. Азотный ангидрид N2O5 В твердом состоянии N2О5 можно представить в виде соли : NO2+NO3- - нитрат
77. Азотная кислота HNO3 Строение нитрат - иона NO31- sp2 гибридные орбитали атома N треугольная структура
78. Эксперим. данные : треугольное строение NO31- иона предусматривает необходимость sp2 гибридного состояния орбиталей атома N O--
79. Азотная кислота HNO3 Получение : 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O ( каталитическое окисление NH3
80. Окислительные свойства HNO3 Окисление неметаллов : 4HNO3 конц. + C = CO2 + 4NO2 + 2H2O
81. Окислительные свойства HNO3 Окисление металлов : Продукты восстановления HNO3 при взаимодействии с активными металлами зависят от
82. Окислительные свойства HNO3 Окисление металлов, близких в ряду напряжения к Н ( Pb, Sn, Bi, Sb,
83. Окислительные свойства HNO3 Окисление металлов, близких в ряду напряжения к Н ( Pb, Sn, Bi, Sb,
84. Окислительные свойства HNO3 Окисление металлов, близких в ряду напряжения к Н : ( Pb Sn Bi
85. Ox - Red свойства NO31- и NO21- ионов NO31- + 4Zn + 7OH1- + 6H2O =
86. Ox - Red свойства NO31- и NO21- ионов NO31- + Zn + 2HAc = Zn(Ac)2 +
87. Al Cr Fe Cо Ni в HNO3 концентрированной пассивируются ! ! !
88. Термическое разложение нитратов металлов 1) Нитраты металлов, расположенных левее Mg : 2NaNO3 нагрев. = 2NaNO2 +
89. Термическое разложение нитратов металлов 3) Нитраты металлов, расположенных правее Cu : AgNO3 нагрев. = Ag +
90. Различие в свойствах нитрат- и нитрит- ионов NO31- - только окислитель NO21- - окислитель и восстановитель
91. Восстановительные свойства нитрит - иона 2 KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + + 5KNO3
92. Сходство и различие в свойствах NO31- и NO21- ионов Сходство NO31-, NO21- + дифениламин = синяя
93. Удаление NO21- и NO31- ионов O=C(NH2)2 + 2NO21- ( 1000С) = 2N2 + мочевина + СО2
94. Удаление NO21- и NO31- ионов NO31- ион в этих условиях не реагирует : NH4+ + NO31-
95. NO31- и NO21- в питьевой воде и продуктах NaNO3 и NaNO2 широко используются в качестве консервантов
97. Скачать презентацию

Слайд 2

Проблема связывания азота
Мировые потребности в связанном азоте
около 150 млн.

т / год
Мировое производство – около 80 млн. т / год
Трудности связывания азота обусловлены
высокой энергией и необычным
характером связи в молекуле N2

Слайд 3

Характер связи в молекуле C2
Связь Есв. ( ккал/м) Е2-1, 3-2

C – C 80
65
C = C 145
53
C Ξ C 198

Слайд 4

Особенности характера связи в N2
Связь Есв. ( ккал/м) Е2-1, 3-2

N – N 37
63
N = N 100
125 ! ! !
N Ξ N 225

Слайд 5

Способы связывания азота
6Li + N2 = 2Li3N нитрид ( при

200С )
Li3N + 3H2O = NH3 + 3LiOH

1е

6е

Слайд 6

Способы связывания азота
CaC2 + N2 ( 10000С ) = CaCN2

+ C
карбид цианамид
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3

1е

5е

6е

Слайд 7

Промышленный способ синтеза NH3
Способ Габера - Боша :
N2 + 3H2

= 2NH3
( 400 - 5000C , Р > 1000 атм. , катализаторы )

Слайд 8

Получение Н2 для синтеза NH3
Конверсия природного газа :
1 стадия

:
CH4 + H2O ( 9000C, Ni катал. ) = СО + 3H2
СО – каталитический яд
II стадия :
CO + H2O ( 4500C, Fe2O3 катал.) = СO2 + H2
На этой стадии СО удаляется

6е

1е

2е

1е

Слайд 9

Получение Н2 для синтеза NH3

раскаленный
Cтв. + H2Oпары (7500С, Ni

катал.) = СО + Н2

2е

1е

Слайд 10

Получение N2 для синтеза аммиака

Азот ( N2 ) получают

путем
дистилляции из жидкого воздуха :
TКИП. АЗОТА = - 1950С
ТКИП. КИСЛОРОДА = -1830С

Слайд 11

Лабораторный способ получения
азота :
N3-H4CI + NaN3+O2 = N20 +

NaCI +
+ 2H2O

3е

Слайд 12

Торжество 3 - го знака
В 1892 г Рамзай заметил, что 1

л N2 , полученного лабораторным путем , имел массу 1.2505 г ,
а 1 л N2 , полученного из воздуха , имел массу
несколько большую – 1.2521 г
Рамзай предположил наличие в воздухе
неизвестного газа тяжелее воздуха.
Этим газом оказался новый элемент
аргон с атомной массой = 40

Слайд 13

Cтепени окисления азота
-3 -2 -1 0
NH3 N2H4 NH2OH N2
аммиак

гидразин гидроксиламин
+1 +2 +3 +4 +5
N2O NO N2O3 NO2 N2O5
HNO2 HNO3

Слайд 14

Аммиак NH3 ( N3- )

В водном растворе NH3 является

основанием :
Н+
NH3 + H2O NH4+ + OH1- Kb = 10-5
основание сопряж. к-та
Основные свойства NH3 обусловлены наличием
неподеленной электронной пары у атома азота

Слайд 15

+
+
Аммиак H3N : - основание
NH3 трехгранная пирамида, акцептор протонов, основание
Ион аммония

NH4+ тетраэдр, сопряженная с NH3 кислота

Слайд 16

Аммиак NH3 ( N-3 )

Молекула NH3 – трехгранная пирамида

( р3 атомные орбитали )
Молекула NH3 полярная
Высокая растворимость NH3 в воде
( около 700 л на л Н2О при 200С ) обусловлена
полярностью молекулы и образованием
водородных связей с молекулами H2O

Слайд 17

Водородная связь между молекулами NH3 и H2O

Слайд 18

Ион NH4+ - сопряженная с NH3 кислота
H+
NH4+ +

H2O NH3 + H3O+
кислота основание
KaNH4 = Kw / KbNH3 = 10-14 / 10-5 = 10-9
Задача : 0.1 М раствор NH4CI, рН = ?

Слайд 19

Восстановительные свойства иона NH4+

3CuO + 2NH4CI = 3Cu0 + 2HCI

+ N2 + 3H2O

2е

3е

Слайд 20

Восстановительные свойства NH3

Окисление без катализатора :
4NH3

+ 3O2 = 2N2 + 6H2O
Каталитическое окисление NH3 :
4NH3 + 5O2 = 4NО + 6H2O

3е

4е

5е

4е

Слайд 21

Цель каталитического окисления NH3
4NH3 + 5O2 = 4NО + 6H2O

Далее :
2NO + O2 = 2NO2
2NO2 + H2O = HNO2 + H+ + NO31-
3HNO2 = H+ + NO31- + 2NO + H2O

Слайд 22

Промышленный способ получения HNO3
4NH3 + 5O2 = 4NО + 6H2O

2NO + O2 = 2NO2
реакция с кислородом :
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

1е

4е

2е

4е

Слайд 23

Производные аммиака
NH3 + Na = 0.5H2 + NaNH2 амид
NH3 + 2Na

= H2 + Na2NH - имид
NH3 + 3Na = 1.5H2 + Na3N - нитрид

1е

Слайд 24

Производные аммиака
NH3 + CI2 = HCI1- + NH2CI1+ - хлорамин

NH3 + 2CI2 = 2HCI + NHCI2 - дихлорамин
NH3 + 3CI2 = 3HCI + NCI3 - трихлорамин

1е

Слайд 25

Гидразин N2H4
N-3 H2CI+1 + N-3H3 + NaOH =

N2-2H4 + NaCI-1
+ H2O
хлорамин аммиак гидразин
2NH3 + NaCI+1O = N2H4 + NaCI-1 +
+ H2O
аммиак гипохлорит гидразин

1е

2е

1е

2е

Слайд 26

Основные свойства N2H4

H+
N2H4 + H2O N2H5+ + OH-

основание сопряженная кислота
Kb1 = 10-6 Kb2 = 10-14
Гидразин N2H4 более слабое основание
чем NH3

Слайд 27

Восстановительные свойства N2H4

Окисление N2H4 :
N2H4 (жидк.) + O2 (газ.)

= N2 (гаэ.) + 2H2O (гаэ.)
∆Н = - 622 кДж/м

4е

Слайд 28

Ox - Red свойства N2H4
Обычно N2H4 и его соли используют в

качестве восстановителя в щелочной среде :
N2H4 + 4OH- - 4e = N2 + H2O
E0 = - 1.16 v
N2H4 + 4 [ Ag(NH3)2 ] OH =
= 4Ag0 + N2 + 8NH3 + 4H2O

Слайд 29

Ox - Red свойства N2H4
В кислой среде N2H4 является
окислителем

:
N2H5+ + 3H+ + 2e = 2NH4+
E0 = 1.27 v

Слайд 30

Кислотные свойства иона NH4+
Ион NH4+ - сопряженная с NH3 кислота

:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
кислота основание
Ka = Kw / KbNH3 = 10-14 / 10-5 = 10-9

Слайд 31

Кислотные свойства иона N2H5+
Ион N2H5+ - сопряженная с N2H4 кислота :

N2H5+ + H2O N2H4 + H3O+
кислота основание
Ka = Kw / Kb1N2H4 = 10-14 / 10-6 = 10-8

Слайд 32

Гидроксиламин NH2OH
Гидроксиламин получают путем
катодного восстановления HNO3 :
HNO3

+ 6“ H ” = NH2OH + 2H2O

6е

1е

Слайд 33

Гидроксиламин NH2OH
В водном растворе NH2OH является основанием ( Кb =

10-8 )
NH2OH + H2O NH3OH+ + OH-
основание сопряж. кислота

Слайд 34

Кислотные свойства иона NH3OH+
Ион NH3OH+ - является сопряженной
с

NH2ОН кислотой :
NH3OH+ + H2O NH2OH + H3O+
кислота сопряж. основание
Ka = 10-14 / 10-8 = 10-6

Слайд 35

Кислотные свойства солей гидроксиламмония
0.1 М р-р (NH3OH)CI
Найти рН р-ра

KbNH2OH = 10-8
NH3OH+ + H2O NH2OH + H3O+
кислота основание
Ka = 10-6 Kb = 10-8

[NH3OH] CI NH3OH+aq + CI1-aq

Слайд 36

Ox - Red свойства NH2OH
NH2OH в основном используется в качестве

восстановителя в щелочной среде :
2 NH2OH + 2OH- - 2e = N2 + 4H2O
E0 = - 3.04 v
2 NH2OH + 2 [ Ag(NH3)2 ] ОН = 2 Ag0 + N2 +
+_4 NH3 + 4H2O

1е

Слайд 37

Ox - Red свойства NH2OH
В кислой среде NH2OH является окислителем :
NH3OH+

+ 2H+ + 2e = NH4+ + H2O
E0 = 1.35 v
2 NH2OH + 4 FeSO4 + 3 H2SO4 =
= (NH4)2SO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

2е

1е

Слайд 38

Взаимосвязь свойств оснований и сопряженных с ними кислот : Ka· Kb

= Kw

Основные свойства увеличиваются в ряду :
NH2OH < N2H4 < NH3
Kb 10-8 10-6 10-5
Кислотные свойства увеличиваются в ряду :
NH3OH+ > N2H5+ > NH4+
Ka 10-6 10-8 10-9

Слайд 39

Азотистоводородная кислота HN3 ( Ka=10-5 )

Получение:
3NaNH2 + NaNO3 (1700C)

= NaN3 + NH3 +
+ 3NaOH
N2H4 + HNO2 = HN3 + 2H2O
NaNH2 + N2O = NaN3 + H2O

Слайд 40

Строение азид – иона N31-

[ N-3 N+5 N-3 ]1-
sp гибридные

орбитали
центрального атома N ,
линейная структура, ℓ = 1.15 A0



Слайд 41

Строение азид – иона N31-
N+
N1- N1-
sp гибридизация линейная

структура
[ N-3 === N+5 === N-3 ] 1-

Слайд 42

Свойства HN3

HN3 H+ + N31- Kа = 10-5
Кислота неустойчивая,

диспропорционируе
-3 +5 -3
H [ N ===N===N ] + H2O = N2 + NH2OH

2е

5е

3е

Слайд 43

Свойства солей HN3

Соли – азиды тяжелых металлов
мало

растворимы и обладают
детонирующими свойствами :
Pb(N3)2 = Pb + 3N2
Взрыв происходит при ударе !

Слайд 44

Свойства солей HN3
Азид натрия NaN3 является реагентом в
защитных подушках

автомобилей. В подушке,
содержащей 200 г NaN3 , при ударе мгновенно
выделяется около 100 л N2 ! ! !

Слайд 45

Кислородные соединения азота
N2O
Получение :
NH4NO3 нагрев. = N2O +

2H2O
Строение :
[ N-3 N+5 O-2 ]
sp гибридные орбитали центрального
атома азота, линейная структура.

Слайд 46

Строение молекулы N2O
N+
N1- O
sp гибридизация линейная структура

[ N-3 === N+5 === O-2 ]

Слайд 47

Свойства N2O
N2O – оксид неустойчивый :
2N2O легкий нагрев

= 2N2 + O2
[ N-3 === N+5 === O-2 ] = N2 + 0.5 O2
N2O - веселящий газ,
обладающий наркотическими свойствами.
Ранее N2O использовали в качестве
анестезирующего средства

3е

5е

2е

Слайд 48

Свойства N2O
Окислительные свойства N2O :
Cu + N2O = CuO +

N2
Восстановительные свойства :
8KMnO4 + 5N2O + 7H2SO4 = 3MnSO4 +
+ 5Mn(NO3)2 + 4K2SO4 + 7H2O

2е

5е

8е

Слайд 49

Свойства N2O

N2O – несолеобразующий оксид ,
хотя известна

азотноватистая кислота H2N2O2
Соли – гипонитриты : Na2N2O2

Слайд 50

Получение H2N2O2 и её солей

2NaNO2 + 4 « H

» = Na2N2O2 + 2H2O
Источник атомарного водорода
амальгама натрия
2Na2O + 2NO + 2NO = 2NaNO2 + Na2N2O2
NO диспропорционирует на N+3 и N+1

2е

1е

Слайд 51

Получение H2N2O2 и её солей

NH2OH + HNO2 = H2N2O2

+ H2O
Азотноватистая кислота медленно
разлагается :
H2N2O2 = N2O + H2O

2е

Слайд 52

Молекула NO
АО МО АО
N NO O
ЕСВ.
162 ккал/м
Длина связи
1.15 А0
Порядок

связи
2.5 кратный
парамагнитная

Слайд 53

Монооксид азота NO
Молекула NO имеет нечетное число электронов, но мало

димеризуется, устойчива,
реакционноспособна
3Cu + 8HNO3 разб. = 3Сu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Промышленный способ
( каталитическое окисление NH3 ) :
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

5е

4е

2е

3е

Слайд 54

Свойства NO
NO – несолеобразующий оксид ,
легко окисляется на воздухе :
NO +

0.5O2 = NO2
Сильными окислителями окисляется до HNO3
NO легко отдает электрон с образованием нитрозоний - иона :
NO – e = NO+

Слайд 55

Свойства NO
3 - х кратная связь в NO+ прочнее чем
2.5

кратная в NO ! ! !
Длина связи уменьшается на 0,09 А0.
Колебательные частоты :
ν(NO+) = 2100 - 2400 см-1,
ν(NO) = 1850 - 1900 см-1.

Слайд 56

Реакция бурого кольца
Реакция бурого кольца используется для обнаружения ионов NO31- и

NO21-.
Реакция протекает в две стадии :
1-ая стадия – Fe2+ + NO31- (NO21-) = Fe3+ + NO
2-ая стадия – Fe2+ + NO = [ Fe1+(NO1+ ) ]2+
образуется соединение бурого цвета , содержащее нитрозоний катион :
ν ( NO1+ ) = 2200 cм-1.

Слайд 57

Реакция бурого кольца
Реакция бурого кольца используется для обнаружения ионов NO31- и

NO21-.
Реакция с NO31- ионами протекает
в жестких условиях ( H2SO4 конц. )
Реакция с NO21- - ионами -
в мягких условиях, в слабокислой ( НАс )
или нейтральной среде

Слайд 58

NO в качестве лиганда
NO- слабый σ - донор
за счет неподеленной

электронной пары
у атома азота - :N = O
и сильный π – акцептор
( - ) ( + )
[ : N = O : ]

Слайд 59

Молекула NO
АО МО АО
N NO O
ЕСВ.
162 ккал/м
Длина связи
1.15 А0
Порядок

связи
2.5 кратный
парамагнитная

Слайд 60

NO в качестве лиганда
π - электроны металла поступают на разрыхляющие

орбитали молекулы NO , связь в NO ослабляется , колебательные частоты ν(NO) снижаются
до 1750 - 1800 см-1.
Для несвязанной молекулы
ν(NO) = 1850 - 1900 см-1.

Слайд 61

Оксид N2O3
В твердом состоянии N2O3 существует
при - 1000С
В жидком

и газообразном состоянии
в значительной степени диссоциирован :
N2O3 NO + NO2
зеленый бесцветный бурый
Смесь, содержащую эквимолярные количества NO и NO2 , получают в реакции :
2HNO3 (50%) + As2O3 = 2HAsO3 + NO + NO2

Слайд 62

Оксид N2O3
N2O3 – ангидрид азотистой кислоты HNO2 :
N2O3 + H2O

= 2HNO2
HNO2 – кислота слабая ,
Ka = 5 10-4

Слайд 63

Азотистая кислота HNO2 pKa = 3.3
HNO2
NO21-
pH
α0 (pH)
α1 (pH)

Слайд 64

Свойства HNO2 и её солей
HNO2 - кислота неустойчивая, при хранении и

нагревании разлагается :
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2О

2е

1е

Слайд 65

Свойства HNO2 и её солей
Двойственность Ox - Red свойств.
Окислительные

свойства :
2HNO2 + 2HJ = J2 + NO + H2O
Восстановительные свойства :
5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 =
= 2MnSO4 + 5HNO3 + K2SO4 + 3H2O

1е

2е

5е

Слайд 66

Нитрит - ион NO21- в качестве лиганда
Нитрит - ион NO21- имеет

уголковое строение с неподеленными электронными парами у атома азота и атомов кислорода :
N
O O1-

Слайд 67

O :
: N
O :
1-
σ
σ
1/2π
1/2π

Слайд 68

Нитрит - ион NO21- в качестве лиганда
В комплексах со связью М

- NO2
лиганды называются нитро - ,
а в соединениях
М – O - N = O – нитрито -

Слайд 69

Диоксид азота NO2
Экспериментальные факты : молекула
уголковая содержит 1 неспаренный

электрон
N+
O O--

2p -- -- --
2s --

2p -- -- --

1/2π

Слайд 70

Диоксид азота NO2
Молекула NO2 - содержит неспаренный
электрон, склонна

к димеризации :
NO2 + NO2 N2O4 ΔH0 = - 58 кДж/м
бурый бесцветный
При (– 110С) 100% в форме N2O4 ( тв. состояние ),
при 1400С происходит полная диссоциация ( газ ) :
N2O4 NO2 + NO2

Слайд 71

Получение NO2
Cu + HNO3 конц. = Cu(NO3)2 + 2NO2

+ 2H2O
Pb(NO3)2 (нагрев.) = PbO + 2NO2 + 0.5O2
N2O4 – плоская молекула
ℓ ( N – N ) = 1.75 А0

Слайд 72

Свойства димерного оксида N2O4
N2O4 – сильный окислитель ( как Br2

) :
N2O4 + 2H+ + 2e = 2HNO2 E0 = 1.07 v
В жидком N2O4 окисляются малоактивные металлы :
Cu + N2O4 + N2O4 = Cu(NO3)2 + 2NO
-2e -2e +4e
Такая реакция является единственным методом
получения безводных нитратов многих металлов

Слайд 73

Нитроний – катион NO2+
NO2 – склонен легко отдавать электрон
NO2

– e = NO2+
нитроний-катион
В растворе HNO3 конц. :
2HNO3 NO2+ + NO31- + H2O
нитрат нитрония
HNO3 + H2SO4 конц. = NO2+ + HSO41- + H2O
гидросульфат нитрония

Слайд 74

Нитроний – катион NO2+

N2O5 + HCIO4 = NO2+ +

CIO41- + HNO3
перхлорат нитрония
Соли нитрония быстро и полностью гидролизуются :
NO2CIO4 + H2O HNO3 + HCIO4

Слайд 75

Азотный ангидрид N2O5
Получение
а) Дегидратация :
2HNO3 + P2O5 =

2HPO3 + N2O5
Р2О5 - водоотнимающее средство
б) Окисление :
2NO2 + O3 = N2O5 + O2

1е

2е

Слайд 76

Азотный ангидрид N2O5
В твердом состоянии N2О5
можно представить в

виде соли :
NO2+NO3- - нитрат нитрония
N2O5 разлагается :
N2O5 = 2NO2 + 0.5O2
При нагревании N2O5 взрывается ! ! !

Слайд 77

Азотная кислота HNO3
Строение нитрат - иона NO31-
sp2 гибридные орбитали

атома N
треугольная структура

Слайд 78

Эксперим. данные : треугольное строение
NO31- иона предусматривает необходимость
sp2

гибридного состояния орбиталей атома N
O--
N+
O-- O

2p -- -- --

2p -- -- --
2s --

1/3π

Слайд 79

Азотная кислота HNO3
Получение :
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

( каталитическое окисление NH3 )
2NO + O2 = 2NO2
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3

Слайд 80

Окислительные свойства HNO3
Окисление неметаллов :
4HNO3 конц. + C = CO2 +

4NO2 + 2H2O
6HNO3 + S = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
5HNO3 + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O

1е

4е

6е

5е

Слайд 81

Окислительные свойства HNO3
Окисление металлов :
Продукты восстановления HNO3
при

взаимодействии с активными металлами зависят от концентрации HNO3 :
4Zn + 10HNO3 умерен. конц. = 4Zn(NO3)2 +
+ N2O + 5H2O
4Zn + 10HNO3 очень разб. = NH4NO3 +
+ 4Zn(NO3)2 + 3H2O

2е

4е

2е

8е

Слайд 82

Окислительные свойства HNO3

Окисление металлов, близких в ряду напряжения
к

Н ( Pb, Sn, Bi, Sb, Hg, Cu )
Cu + 4HNO3 конц. = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 разб. = 3Сu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

2е

1е

2е

3е

Слайд 83

Окислительные свойства HNO3
Окисление металлов, близких в ряду напряжения
к

Н ( Pb, Sn, Bi, Sb, Hg, Cu )
3Sn + 8HNO3 разб. хол. = 3Sn(NO3)2 + 2NO
+ 4H2O
Sb + 4HNO3 разб. =Sb(NO3)3 + NO + 2H2O

2е

3е

Слайд 84

Окислительные свойства HNO3
Окисление металлов, близких в ряду
напряжения к

Н :
( Pb Sn Bi Sb Hg Cu )
Sn + 4HNO3 конц. = H2SnO3 + 4NO2 +
+H2O
Sb + 5HNO3 конц. = H3SbO4 + 5NO2 +
+H2O

4е

1е

5е

1е

Слайд 85

Ox - Red свойства NO31- и NO21- ионов

NO31- +

4Zn + 7OH1- + 6H2O = NH3 +
+ 4 [Zn(OH)4 ]2-
NO21- + 3Zn + 5OH1- + 5H2O = NH3 +
+ 3 [Zn(OH)4 ]2-

8е

2е

6е

2е

Слайд 86

Ox - Red свойства NO31- и NO21- ионов
NO31- + Zn +

2HAc = Zn(Ac)2 + NO21- +
+ H2O
Проверка на NO21- :
NO21- + J1- + 2H+ = 0.5J2 + NO + H2O

2е

1е

Слайд 87

Al Cr Fe Cо Ni
в HNO3 концентрированной
пассивируются !

! !

Слайд 88

Термическое разложение нитратов металлов
1) Нитраты металлов, расположенных левее Mg :
2NaNO3

нагрев. = 2NaNO2 + O2
2) Нитраты металлов от Mg до Cu включительно :
Pb(NO3)2 нагрев. = PbO + 2NO2 + 0.5O2

2е

1е

2е

Слайд 89

Термическое разложение нитратов металлов
3) Нитраты металлов, расположенных
правее Cu :

AgNO3 нагрев. = Ag + NO2 + 0.5O2
Hg(NO3)2 нагрев. = Hg + 2NO2 + O2

1е

2е

1е

2е

Слайд 90

Различие в свойствах нитрат- и нитрит- ионов

NO31- -

только окислитель
NO21- - окислитель и восстановитель
NO31- + J1- + H+ = реакция
не происходит ! ! !
NO21- + J1- сл. кислая среда = NO + 0.5J2

1е

Слайд 91

Восстановительные свойства нитрит - иона
2 KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4

= 2MnSO4 +
+ 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O

5е

2е

Слайд 92

Сходство и различие в свойствах NO31- и NO21- ионов
Сходство
NO31-, NO21-

+ дифениламин = синяя окраска
Fe2+ + NO31- ( H2SO4 конц. ) = [ Fe+(NO+) ]2+ -
бурый
Fe2+ + NO21- ( уксусная к- та ) = [ Fe+(NO+) ]2+ -
бурый

(реакция бурого кольца)

Сходство и различие :

Слайд 93

Удаление NO21- и NO31- ионов

O=C(NH2)2 + 2NO21- ( 1000С)

= 2N2 +
мочевина + СО2 + 2Н2О
NO21- + NH4+ (нагрев., 1000С) = N2 + 2H2O

3е

Слайд 94

Удаление NO21- и NO31- ионов

NO31- ион в этих условиях

не реагирует :
NH4+ + NO31- (2500С, расплав) = N2O + 2Н2О
N2 0.5O2

4е

Слайд 95

NO31- и NO21- в питьевой воде и продуктах
NaNO3 и NaNO2

широко используются в качестве консервантов многих продуктов.
Сами по себе NO31- и NO21- ионы
особого вреда не приносят.
Однако в организме человека они могут превращаться в
нитрозамины [ R2N – N = O ] ,
которые способны вызывать
онкологические заболевания.