Химия — это магия по-научному! Посмотрев наш курс, вы убедитесь в этом. Мы не только расскажем вам о неорганических веществах, их превращениях, физических и химических свойствах, но и наглядно покажем всё это в настоящей химической лаборатории. (Спойлер: у нас взорвался натрий, да и вообще много чего интересного произошло). В курсе вы узнаете об основных химических элементах Периодической системы: сначала главных подгрупп, а затем уже переходных металлов. Вряд ли в школе вы говорили об этом так подробно и увлекательно. Химия каждого элемента рассматривается на «продвинутом» уровне, поэтому в начале курса мы напомним вам основы общей химии и ключевые понятия неорганики. При рассмотрении химических свойств поддерживается концепция их разделения на три главнейшие группы: кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные превращения и реакции комплексообразования. Добро пожаловать в красивый (и немного опасный) мир неорганической химии! Вводный модуль. Основы общей химии (10 видео) Неделя 1. Неорганические вещества и их реакции (11 видео) Неделя 2. Водород, галогены, кислород (11 видео) Неделя 3. Сера, азот (11 видео) Неделя 4. Фосфор, углерод, кремний, металлы главных подгрупп (10 видео) Неделя 5. Переходные элементы (10 видео)
4.10. «Позитивный» азот: +5
Loading...
En provenance du cours de Novosibirsk State University
Неорганическая химия
10 notes
Rencontrer les enseignants
Константин Коваленкокандидат химических наук, доцент
Факультет естественных наук
[БЕЗ_ЗВУКА] И
наконец, степень окисления азота — +5.
Оксид азота(V), N2O5, это бесцветное при обычных условиях,
твердое вещество, чрезвычайно нестабильное и очень сильный окислитель.
В газовой фазе это молекулярное соединение со строением O2N–O–NO2.
А вот в кристаллической фазе это ионное соединение.
В узлах кристаллической решетки находятся катионы нитрония, (NO2)+,
и нитрат-анионы, (NO3)−.
Получить оксид азота(V) можно взаимодействием
концентрированной азотной кислоты с оксидом фосфора(V).
Но это чрезвычайно опасная реакция, нередко заканчивающаяся взрывом.
Азотная кислота, HNO3, безводная.
Это бесцветная или бледно-желтая жидкость,
дымящая на воздухе, очень сильный окислитель.
Получить азотную кислоту в промышленности можно, используя следующую схему.
Молекулярный азот взаимодействует с водородом, процесс Габера-Боша,
образуется аммиак.
Каталитическое окисление аммиака на платинородиевой сетке приводит к
образованию оксида азота(II), NO, который легко,
без катализатора, окисляется до оксида азота(IV) NO2.
Пропускание оксида азота(IV) в смеси с кислородом через горячую воду уже
приводит к образованию азотной кислоты.
В лаборатории азотную кислоту можно получить,
действуя концентрированной серной кислотой на нитраты, например, щелочных металлов.
Концентрированная азотная кислота чрезвычайно сильный окислитель.
Она окисляет такие простые вещества, как серу, фосфор, уголь, йод.
Многие металлы образуют NO2 при взаимодействии с азотной кислотой.
При этом неметаллы — сера превращается в H2SO4,
фосфор — в H3PO4, уголь окисляется до CO2, а йод — до HIO3.
Металлы дают нитраты.
Это все говорит о том, что азотная кислота — очень сильный окислитель.
Надо отметить,
что продукты восстановления азотной кислоты зависят от многих факторов.
Важнейшие из них это: концентрация азотной кислоты, температура,
при которой проводится реакция, сила восстановителя.
И почти всегда в реакциях с азотной кислотой любой концентрации
образуется смесь продуктов.
Давайте рассмотрим с помощью простой таблички,
какие основные продукты образуются в реакциях азотной кислоты.
Важнейшими факторами являются концентрация: чем выше концентрация
азотной кислоты, тем меньше изменяется степень окисления азота; и сила
восстановителя: чем сильнее восстановитель,
тем сильнее он изменяет степень окисления азота в азотной кислоте.
Так, слабый восстановитель при взаимодействии с концентрированной азотной
кислотой дает продукт восстановления NO2, а сильный восстановитель — N2O или N2.
Разбавленная азотная кислота при взаимодействии со слабым восстановителем
образует оксид азота(II), NO, а с сильным восстановителем — катионы аммония, NH4+,
которые в присутствии азотной кислоты, конечно же, образуют нитрат аммония.
Итак, уменьшение степени окисления продукта восстановления
происходит при разбавлении, а увеличение силы восстановителя также
приводит к уменьшению степени окисления продукта восстановления.
Почему же, например,
со слабым восстановителем азотная кислота в разных концентрациях дает NO2 или NO?
Давайте запишем реакцию NO2 с водой.
При этом образуются HNO3 и NO.
Перевернем эту реакцию, и вы увидите,
что NO легко окисляется азотной кислотой с образованием NO2 и воды.
Это обратимое равновесие.
Это означает, что при увеличении концентрации воды,
то есть при разбавлении азотной кислоты, равновесие смещается в сторону NO.
А при увеличении концентрации азотной кислоты NO
окисляется до NO2, и равновесие смещается в другую сторону.
Эти реакции разбавленной и концентрированной азотной кислоты с медью
являются способами получения соответствующих оксидов азота: II и IV.
А вот взаимодействие 50%-ной азотной кислоты с
крахмалом — это способ получения эквимолярной смеси: NO и NO2.
Надо отметить,
что практически никогда азотная кислота при взаимодействии с металлами
или неметаллами не дает в качестве продуктов восстановления водорода.
Всегда окислителем выступает азот в степени окисления +5.
При взаимодействии азотной кислоты с металлами образуются нитраты.
Также нитраты образуются при взаимодействии оснований с азотной
кислотой.
Надо отметить, что азотная кислота — это сильная кислота,
поэтому нитраты не подвергаются гидролизу по анионам.
Но нитраты являются термически неустойчивыми соединениями и при
нагревании разлагаются.
При этом продукты разложения зависят от природы катиона,
входящего в состав нитрата.
Так, нитраты щелочных и щелочноземельных
металлов разлагаются с образованием нитритов и кислорода.
Нитриты для других металлов либо неустойчивые, либо и вовсе неизвестные.
Поэтому нитраты металлов, стоящих в ряду напряжения до серебра,
разлагаются с образованием оксида металла, NO2 и кислорода.
Разложение нитратов серебра и ртути происходит до металла,
NO2 и кислорода, поскольку оксиды этих элементов термически неустойчивы.
А вот нитрат аммония разлагается совершенно особым образом.
Я уже отмечал, что это будет реакция внутримолекулярного сопропорционирования.
Азот в степени окисления −3 и +5 сойдутся в одну степень окисления, +1.
Будет образовываться оксид азота(I), то есть веселящий газ.
Explorer notre catalogue
Rejoignez-nous gratuitement et obtenez des recommendations, des mises à jour et des offres personnalisées.
Coursera propose un accès universel à la meilleure formation au monde,
en partenariat avec des universités et des organisations du plus haut niveau, pour proposer des cours en ligne.
© 2018 Coursera Inc. Tous droits réservés.
