HNO3-ի օքսիդացման վիճակը. Ազոտային միացություններ Ռեդոքսային ռեակցիաների ընդհանուր օրինաչափություններ
Քիմիական նյութերը կարելի է բաժանել բնորոշ օքսիդացնող նյութեր, բնորոշ նվազեցնող նյութերև նյութեր, որոնք կարող են դրսևորվել ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ նվազեցնող հատկություններ. Որոշ նյութեր գործնականում չեն ցուցաբերում ռեդոքսային ակտիվություն:
TO բնորոշ օքսիդացնող նյութեր ներառում:
- պարզ նյութեր՝ ոչ մետաղներ ամենաուժեղ օքսիդացնող հատկություններով (ֆտոր F 2, թթվածին O 2, քլոր Cl 2);
- իոններմետաղներ կամ ոչ մետաղներՀետ բարձր դրական (սովորաբար ավելի բարձր) օքսիդացման վիճակներ թթուներ (HN +5 O 3, HCl +7 O 4), աղեր (KN +5 O 3, KMn +7 O 4), օքսիդներ (S +6 O 3, Cr +6 O 3)
- որոշ պարունակող միացություններ մետաղական կատիոններունենալով բարձր օքսիդացման վիճակներ Pb 4+, Fe 3+, Au 3+ և այլն:
Տիպիկ նվազեցնող միջոցներ - սա, որպես կանոն, հետևյալն է.
- պարզ նյութեր՝ մետաղներ(մետաղների վերականգնողական ունակությունները որոշվում են մի շարք էլեկտրաքիմիական գործողություններով);
- բարդ նյութեր, որոնք պարունակում են բացասական (սովորաբար ամենացածր) օքսիդացման աստիճանով ոչ մետաղների ատոմներ կամ իոններերկուական ջրածնի միացություններ (H 2 S, HBr), թթվածնազուրկ թթուների աղեր (K 2 S, NaI);
- որոշ միացություններ պարունակող նվազագույն դրական օքսիդացման վիճակով կատիոններ(Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+), որոնք, հրաժարվելով էլեկտրոններից, կարող է բարձրացնել դրանց օքսիդացման վիճակը;
- բարդ իոններ պարունակող միացություններ, որոնք բաղկացած են ոչ մետաղներ՝ միջանկյալ դրական օքսիդացման վիճակով(S +4 O 3) 2–, (НР +3 O 3) 2–, որոնցում տարրերը կարող են էլեկտրոններ նվիրաբերելով. բարձրացնել դրա դրական օքսիդացման վիճակը.
Շատ այլ նյութեր կարող են դրսևորվել ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ նվազեցնող հատկություններ.
Տիպիկ օքսիդացնող և վերականգնող նյութերը տրված են աղյուսակում:
Լաբորատոր պրակտիկայում առավել հաճախ օգտագործվում են հետևյալները օքսիդացնող նյութեր :
կալիումի պերմանգանատ (KMnO 4);
կալիումի դիքրոմատ (K 2 Cr 2 O 7);
ազոտական թթու (HNO 3);
խտացված ծծմբաթթու (H 2 SO 4);
ջրածնի պերօքսիդ (H 2 O 2);
մանգանի (IV) և կապարի (IV) օքսիդներ (MnO 2, PbO 2);
հալված կալիումի նիտրատ (KNO 3) և որոշ այլ նիտրատների հալվածքներ:
TO վերականգնող աշխատողներ , որոնք կիրառվում են Վ լաբորատոր պրակտիկա առնչվում են:
- մագնեզիում (Mg), ալյումին (Al), ցինկ (Zn) և այլ ակտիվ մետաղներ;
- ջրածին (H 2) և ածխածին (C);
- կալիումի յոդիդ (KI);
- նատրիումի սուլֆիդ (Na 2 S) և ջրածնի սուլֆիդ (H 2 S);
- նատրիումի սուլֆիտ (Na 2 SO 3);
- անագ քլորիդ (SnCl 2):
Redox ռեակցիաների դասակարգում
Օքսիդացման ռեակցիաները սովորաբար բաժանվում են չորս տեսակի՝ միջմոլեկուլային, ներմոլեկուլային, անհամաչափ (ավտոօքսիդացում-ինքնավերականգնում) և հակահամաչափության ռեակցիաներ։
Միջմոլեկուլային ռեակցիաներ առաջանում են օքսիդացման վիճակի փոփոխությամբ տարբեր տարրեր-ից տարբեր ռեակտիվներ. Այս դեպքում, տարբեր օքսիդացման և նվազեցման արտադրանքներ .
2Al 0 + Fe +3 2 O 3 → Al +3 2 O 3 + 2Fe 0,
C 0 + 4HN +5 O 3 (կոնկրետ) = C +4 O 2 + 4N +4 O 2 + 2H 2 O:
Ներմոլեկուլային ռեակցիաներ - սրանք ռեակցիաներ են, որոնցում տարբեր տարրեր-ից մեկ ռեագենտգնալ տարբեր ապրանքներ, օրինակ:
(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 → N 2 0 + Cr +3 2 O 3 + 4 H 2 O,
2 NaN +5 O -2 3 → 2 NaN +3 O 2 + O 0 2:
Անհամաչափության ռեակցիաներ (ավտոօքսիդացում-ինքնավերականգնում) ռեակցիաներ են, որոնցում օքսիդացնող և վերականգնող նյութը գտնվում են. նույն ռեագենտի նույն տարրը,որն այնուհետև վերածվում է տարբեր ապրանքներ:
3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O,
Համաչափություն (համամասնություն, հակահամաչափություն ) ռեակցիաներ են, որոնցում գտնվում են օքսիդացնող և վերականգնող նյութը նույն տարրը, Ո՞ր մեկը տարբեր ռեակտիվներմտնում է մեկ արտադրանք. Արձագանքը հակադրվում է անհամաչափությանը։
2H 2 S -2 + S +4 O 2 = 3S + 2H 2 O
Օքսիդացման ռեակցիաներ կազմելու հիմնական կանոնները
Redox ռեակցիաները ուղեկցվում են օքսիդացման և նվազեցման գործընթացներով.
Օքսիդացումէլեկտրոնների նվիրատվության գործընթացն է վերականգնող նյութի կողմից:
Վերականգնում օքսիդացնող նյութի միջոցով էլեկտրոններ ստանալու գործընթացն է։
Օքսիդացնող միջոց վերականգնվում է, և նվազեցնող միջոց օքսիդանում է .
Redox ռեակցիաներում նկատվում է էլեկտրոնային հաշվեկշիռԷլեկտրոնների թիվը, որոնցից զիջում է վերականգնող նյութը, հավասար է էլեկտրոնների քանակին, որոնք ստանում է օքսիդացնող նյութը: Եթե հաշվեկշիռը սխալ է կազմված, դուք չեք կարողանա բարդ OVR-ներ ստեղծել:
Օգտագործվում են ռեդոքսային ռեակցիաների (ORR) կազմման մի քանի մեթոդներ՝ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդ, էլեկտրոն-իոն հավասարակշռության մեթոդ (կես ռեակցիայի մեթոդ) և այլն։
Եկեք մանրամասն նայենք էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդ .
Բավականին հեշտ է «նույնականացնել» ORR. բավական է կազմակերպել օքսիդացման վիճակները բոլոր միացություններում և որոշել, որ ատոմները փոխում են օքսիդացման վիճակը.
K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0
Առանձին-առանձին գրում ենք օքսիդացման վիճակը փոխող տարրերի ատոմները՝ ռեակցիայից առաջ և ռեակցիայից հետո վիճակում։
Օքսիդացման վիճակը փոխվում է մանգանի և ծծմբի ատոմներով.
S -2 -2e = S 0
Mn +7 + 1e = Mn +6
Մանգանը կլանում է 1 էլեկտրոն, ծծումբը՝ 2 էլեկտրոն։ Այս դեպքում անհրաժեշտ է համապատասխանել էլեկտրոնային հաշվեկշիռ. Ուստի անհրաժեշտ է կրկնապատկել մանգանի ատոմների թիվը, իսկ ծծմբի ատոմների թիվը թողնել անփոփոխ։ Մենք նշում ենք հաշվեկշռի գործակիցները ինչպես ռեակտիվներից, այնպես էլ արտադրանքներից առաջ:
Էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդով OVR հավասարումների կազմման սխեմա.
Ուշադրություն.Ռեակցիայի մեջ կարող են լինել մի քանի օքսիդացնող կամ վերականգնող նյութեր: Հաշվեկշիռը պետք է կազմվի այնպես, որ տրված և ստացված էլեկտրոնների ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ թիվը նույնն է:
Ռեդոքսային ռեակցիաների ընդհանուր օրինաչափություններ
Redox ռեակցիաների արտադրանքները հաճախ կախված են գործընթացի պայմանները. Եկեք դիտարկենք հիմնական գործոնները, որոնք ազդում են ռեդոքս ռեակցիաների ընթացքի վրա.
Առավել ակնհայտ որոշիչ գործոնն է ռեակցիայի լուծման միջավայր — . Սովորաբար (բայց ոչ պարտադիր) միջավայրը սահմանող նյութը նշված է ռեագենտների շարքում: Հետևյալ տարբերակները հնարավոր են.
- օքսիդատիվ ակտիվություն ուժեղանում է ավելի թթվային միջավայրում, և օքսիդացնող նյութը ավելի խորն է նվազում(օրինակ՝ կալիումի պերմանգանատ, KMnO 4, որտեղ Mn +7 թթվային միջավայրում կրճատվում է մինչև Mn +2, իսկ ալկալային միջավայրում՝ Mn +6);
- օքսիդատիվ ակտիվություն ավելանում է ավելի ալկալային միջավայրում, և օքսիդացնող նյութը կրճատվում է ավելի խորը (օրինակ, կալիումի նիտրատ KNO 3, որտեղ N +5, երբ փոխազդում է վերականգնող նյութի հետ ալկալային միջավայրում, կրճատվում է մինչև N -3);
- կամ օքսիդացնող նյութը գործնականում չի ենթարկվում շրջակա միջավայրի փոփոխությունների:
Ռեակցիոն միջավայրը հնարավորություն է տալիս որոշել մնացած OVR արտադրանքի կազմը և գոյության ձևը: Հիմնական սկզբունքն այն է, որ ձևավորվում են այնպիսի ապրանքներ, որոնք չեն փոխազդում ռեակտիվների հետ:
Նշում! ԵԵթե լուծույթը թթվային է, ապա ռեակցիայի արգասիքների մեջ չեն կարող լինել հիմքեր և հիմնային օքսիդներ, քանի որ նրանք արձագանքում են թթվի հետ: Եվ, ընդհակառակը, ալկալային միջավայրում թթվի և թթվային օքսիդի առաջացումը բացառվում է։ Սա ամենատարածված և ամենալուրջ սխալներից մեկն է:
OVR-ի հոսքի ուղղությունը նույնպես ազդում է արձագանքող նյութերի բնույթը. Օրինակ, երբ ազոտական թթու HNO 3-ը փոխազդում է վերականգնող նյութերի հետ, նկատվում է մի օրինաչափություն՝ որքան մեծ է վերականգնող նյութի ակտիվությունը, այնքան ավելի է նվազում N +5 ազոտը։
Երբ ավելանում է ջերմաստիճանը ODD-ի մեծ մասը հակված է ավելի ինտենսիվ և խորը:
Տարասեռ ռեակցիաներում արտադրանքի բաղադրության վրա հաճախ ազդում է պինդ նյութերի մանրացման աստիճանը . Օրինակ, փոշիացված ցինկը ազոտաթթվի հետ կազմում է որոշ ապրանքներ, մինչդեռ հատիկավոր ցինկը բոլորովին այլ ապրանքներ: Որքան մեծ է ռեագենտի մանրացման աստիճանը, այնքան մեծ է նրա ակտիվությունը, սովորաբար.
Դիտարկենք ամենատիպիկ լաբորատոր օքսիդացնող նյութերը:
Օքսիդացման ռեակցիաների հիմնական սխեմաները
Պերմանգանատի վերականգնման սխեմա
Պերմանգանատները պարունակում են հզոր օքսիդացնող նյութ. մանգան+7 օքսիդացման վիճակում։ Մանգանի աղերը +7 գունավորում են լուծույթը Մանուշակգույն.
Պերմանգանատները, կախված ռեակցիայի լուծույթի միջավայրից, կրճատվում են տարբեր ձևերով։
IN թթվային միջավայր վերականգնումը տեղի է ունենում ավելի խորը, դեպի Mn 2+. Մանգանի օքսիդը +2 օքսիդացման վիճակում դրսևորում է հիմնական հատկություններ, հետևաբար թթվային միջավայր ձևավորվում է աղ. Մանգանի աղեր +2 անգույն. IN չեզոք լուծում մանգանը կրճատվում է օքսիդացման վիճակին +4 , կրթությամբ ամֆոտերային օքսիդ MnO 2 — շագանակագույն նստվածք, որը չի լուծվում թթուներում և ալկալիներում: IN ալկալայինշրջակա միջավայրը, մանգանը վերականգնվում է նվազագույնը` մոտակա օքսիդացման վիճակներ +6 . Մանգանի միացությունները +6 ցույց են տալիս թթվային հատկություններ և աղեր են առաջացնում ալկալային միջավայրում. մանգանատներ. Մանգանատները փոխանցում են լուծույթին կանաչ գույն .
Դիտարկենք կալիումի պերմանգանատի KMnO 4-ի փոխազդեցությունը կալիումի սուլֆիդի հետ թթվային, չեզոք և ալկալային միջավայրերում: Այս ռեակցիաներում սուլֆիդային իոնի օքսիդացման արտադրանքը S0 է։
5 K 2 S + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 S + 2 MnSO 4 + 6 K 2 SO 4 + 8 H 2 O,
3 K 2 S + 2 KMnO 4 + 4 H 2 O = 2 MnO 2 ↓ + 3 S↓ + 8 KOH,
Այս ռեակցիայի տարածված սխալը ռեակցիայի արտադրանքներում ծծմբի և ալկալիի փոխազդեցությունը ցույց տալն է: Այնուամենայնիվ, ծծումբը փոխազդում է ալկալիների հետ բավականին կոշտ պայմաններում (բարձր ջերմաստիճան), որը չի համապատասխանում այս ռեակցիայի պայմաններին։ Նորմալ պայմաններում ճիշտ կլինի նշել մոլեկուլային ծծումբն ու ալկալին առանձին-առանձին, այլ ոչ թե դրանց փոխազդեցության արգասիքները։
K 2 S + 2 KMnO 4 –(KOH)= 2 K 2 MnO 4 + S↓
Դժվարություններ են առաջանում նաև այս ռեակցիան կազմելիս։ Փաստն այն է, որ այս դեպքում ռեագենտներում միջավայրի (KOH կամ այլ ալկալի) մոլեկուլ գրելը չի պահանջվում ռեակցիան հավասարեցնելու համար։ Ալկալին մասնակցում է ռեակցիային և որոշում կալիումի պերմանգանատի կրճատման արդյունքը, սակայն ռեակտիվներն ու արգասիքները հավասարեցվում են առանց դրա մասնակցության։ Այս թվացյալ պարադոքսը կարող է հեշտությամբ լուծվել, եթե հիշենք, որ քիմիական ռեակցիան ընդամենը պայմանական նշում է, որը ցույց չի տալիս տեղի ունեցող յուրաքանչյուր գործընթաց, այլ ընդամենը բոլոր գործընթացների հանրագումարի արտացոլումն է: Ինչպե՞ս որոշել սա ինքներդ: Եթե հետևեք դասական սխեմային՝ հավասարակշռություն - հավասարակշռության գործակիցներ - մետաղների հավասարեցում, ապա կտեսնեք, որ մետաղները հավասարվում են հավասարակշռության գործակիցներով, իսկ ռեակցիայի հավասարման ձախ կողմում ալկալիների առկայությունը ավելորդ կլինի։
Պերմանգանատներօքսիդացնել:
- ոչ մետաղներբացասական օքսիդացման վիճակով պարզ նյութերի նկատմամբ (օքսիդացման 0 աստիճանով), բացառություններ — ֆոսֆոր, մկնդեղ՝ մինչև +5 ;
- ոչ մետաղներմիջանկյալ օքսիդացման վիճակով օքսիդացման ամենաբարձր աստիճանի;
- ակտիվ մետաղներ կայուն դրական մետաղի օքսիդացման աստիճանը.
KMnO 4 + neMe (ամենացածր d.o.) = neMe 0 + այլ ապրանքներ
KMnO 4 + neMe (միջանկյալ d.o.) = neMe (ավելի բարձր d.o.) + այլ ապրանքներ
KMnO 4 + Me 0 = Me (կայուն s.o.) + այլ ապրանքներ
KMnO 4 + P -3, As -3 = P +5, As +5 + այլ ապրանքներ
Քրոմատ/բիքրոմատի վերականգնման սխեմա
VI վալենտություն ունեցող քրոմի առանձնահատուկ առանձնահատկությունն այն է, որ այն ջրային լուծույթներում առաջացնում է 2 տեսակի աղեր՝ քրոմատներ և երկքրոմատներ՝ կախված լուծույթի միջավայրից։ Ակտիվ մետաղական քրոմատներ (օրինակ՝ K 2 CrO 4) աղեր են, որոնք կայուն են ալկալայինմիջավայրը։ Ակտիվ մետաղների երկքրոմատներ (բիքրոմատներ): (օրինակ, K 2 Cr 2 O 7) - աղեր, կայուն թթվային միջավայրում .
Քրոմի (VI) միացությունները կրճատվում են մինչև քրոմ (III) միացություններ . Քրոմի Cr +3 միացությունները ամֆոտեր են և կախված լուծույթի միջավայրից՝ լուծույթում առկա են տարբեր ձևերով՝ թթվային միջավայրում՝ ձևով. աղեր(ամֆոտերային միացությունները թթուների հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջացնում են աղեր), չեզոք միջավայրում անլուծելի ամֆոտեր քրոմի (III) հիդրօքսիդ Cr(OH) 3 , իսկ ալկալային միջավայրում առաջանում են քրոմի (III) միացություններ բարդ աղ, Օրինակ, կալիումի հեքսահիդրոքսոքրոմատ (III) K3 .
Chromium VI միացություններօքսիդացնել:
- ոչ մետաղներբացասական օքսիդացման վիճակում պարզ նյութերի նկատմամբ (օքսիդացման 0 աստիճանով), բացառություններ — ֆոսֆոր, մկնդեղ՝ մինչև +5;
- ոչ մետաղներմիջանկյալ օքսիդացման վիճակում օքսիդացման ամենաբարձր աստիճանի;
- ակտիվ մետաղներ պարզ նյութերից (օքսիդացման փուլ 0) մինչև միացություններ կայուն դրական մետաղի օքսիդացման աստիճանը.
Chromate/bichromate + NeMe (բացասական d.o.) = NeMe 0 + այլ ապրանքներ
Chromate/bichromate + neMe (միջանկյալ դրական d.o.) = neMe (ամենաբարձր d.o.) + այլ ապրանքներ
Chromate/bichromate + Me 0 = Me (կայուն d.o.) + այլ ապրանքներ
Chromate/bichromate + P, As (բացասական d.o.) = P, As +5 + այլ ապրանքներ
Նիտրատների տարրալուծում
Նիտրատային աղերը պարունակում են ազոտը օքսիդացման վիճակում +5 - ուժեղ օքսիդիչ. Նման ազոտը կարող է օքսիդացնել թթվածինը (O -2): Դա տեղի է ունենում, երբ նիտրատները տաքացվում են: Շատ դեպքերում թթվածինը օքսիդացվում է մինչև 0 օքսիդացման աստիճան, այսինքն. նախքան մոլեկուլային թթվածին O2 .
Կախված աղը ձևավորող մետաղի տեսակից, նիտրատների ջերմային (ջերմաստիճանային) տարրալուծման ժամանակ ձևավորվում են տարբեր ապրանքներ. ակտիվ մետաղ(էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում կան դեպի մագնեզիում), ապա ազոտը իջեցվում է օքսիդացման +3 աստիճանի, իսկ տարրալուծման ժամանակ ձևավորվում են նիտրիտային աղեր և մոլեկուլային թթվածին .
Օրինակ:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2:
Ակտիվ մետաղները բնության մեջ հանդիպում են աղերի (KCl, NaCl) տեսքով։
Եթե մետաղը գտնվում է էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում մագնեզիումից աջ և պղնձից ձախ (ներառյալ մագնեզիումը և պղնձը) , ապա քայքայվելուց առաջանում է մետաղի օքսիդկայուն օքսիդացման վիճակում, ազոտի օքսիդ (IV)(շագանակագույն գազ) և թթվածին. Քայքայման ժամանակ առաջանում է նաև մետաղի օքսիդ լիթիումի նիտրատ .
Օրինակ, տարրալուծում ցինկի նիտրատ:
2Zn(NO 3) 2 → 2ZnО + 4NO 2 + O 2:
Միջանկյալ ակտիվության մետաղները բնության մեջ առավել հաճախ հանդիպում են օքսիդների տեսքով (Fe 2 O 3, Al 2 O 3 և այլն)։
Իոններ մետաղներ, գտնվում է էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում պղնձից աջուժեղ օքսիդացնող նյութեր են: ժամը նիտրատների տարրալուծումնրանք, ինչպես N +5-ը, մասնակցում են թթվածնի օքսիդացմանը և վերածվում են պարզ նյութերի, այսինքն. ձևավորվում է մետաղ և գազերն ազատվում են, ազոտի օքսիդ (IV) և թթվածին .
Օրինակ, տարրալուծում արծաթի նիտրատ:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2:
Ոչ ակտիվ մետաղները բնության մեջ հանդիպում են որպես պարզ նյութեր:
Որոշ բացառություններ!
Քայքայումը ամոնիումի նիտրատ :
Ամոնիումի նիտրատի մոլեկուլը պարունակում է և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութ. ազոտը -3 օքսիդացման վիճակում ցուցադրում է միայն վերականգնող հատկություն, մինչդեռ +5 օքսիդացման վիճակում գտնվող ազոտը ցուցադրում է միայն օքսիդատիվ հատկություններ:
Երբ ջեռուցվում է, ամոնիումի նիտրատ քայքայվում է. Մինչեւ 270 o C ջերմաստիճանում առաջանում է ազոտի օքսիդ (I)(«ծիծաղի գազ») և ջուր.
NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O
Սա ռեակցիայի օրինակ է հակահամաչափություն .
Ստացված ազոտի օքսիդացման վիճակը սկզբնական մոլեկուլում ազոտի ատոմների օքսիդացման վիճակի միջին թվաբանականն է։
Ավելի բարձր ջերմաստիճաններում ազոտի օքսիդը (I) քայքայվում է պարզ նյութերի. ազոտԵվ թթվածին:
2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O
ժամը տարրալուծում ամոնիումի նիտրիտ NH4NO2տեղի է ունենում նաև հակահամաչափություն.
Ստացված ազոտի օքսիդացման վիճակը նույնպես հավասար է սկզբնական ազոտի ատոմների օքսիդացման վիճակների միջին թվաբանականին՝ օքսիդացնող N +3 և վերականգնող N -3:
NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O
Ջերմային տարրալուծում մանգան (II) նիտրատ ուղեկցվում է մետաղի օքսիդացումով.
Mn(NO 3) 2 = MnO 2 + 2NO 2
Երկաթի (II) նիտրատ ցածր ջերմաստիճաններում այն քայքայվում է երկաթի (II) օքսիդի, երբ տաքանում է, երկաթը օքսիդանում է մինչև +3:
2Fe(NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 60°C-ում
4Fe(NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 >60°C-ում
Նիկել (II) նիտրատ
տաքանալիս քայքայվում է նիտրիտների:
Ազոտական թթվի օքսիդատիվ հատկությունները
Ազոտական թթու HNO 3, երբ փոխազդում է մետաղների հետ գործնականում երբեք ջրածին չի արտադրում , ի տարբերություն հանքային թթուների մեծ մասի:
Դա պայմանավորված է նրանով, որ թթուն պարունակում է շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ՝ ազոտ +5 օքսիդացման վիճակում։ Նվազեցնող նյութերի՝ մետաղների հետ փոխազդելիս ձևավորվում են ազոտի նվազեցման տարբեր արտադրանքներ։
Ազոտական թթու + մետաղ = մետաղի աղ + ազոտի նվազեցման արտադրանք + H 2 O
Ազոտական թթուն կրճատվելուց հետո կարող է վերածվել ազոտի օքսիդ (IV) NO 2 (N +4); ազոտի օքսիդ (II) NO (N +2); ազոտի օքսիդ (I) N 2 O («ծիծաղի գազ»); մոլեկուլային ազոտ N 2; ամոնիումի նիտրատ NH 4 NO 3. Որպես կանոն, արտադրանքի խառնուրդը ձևավորվում է դրանցից մեկի գերակշռությամբ։ Ազոտը վերածվում է օքսիդացման վիճակների +4-ից մինչև −3: Վերականգնման խորությունը կախված է առաջին հերթին նվազեցնող նյութի բնույթովԵվ ազոտական թթվի կոնցենտրացիայի վրա . Կանոնն աշխատում է. որքան ցածր է թթվի կոնցենտրացիան և որքան բարձր է մետաղի ակտիվությունը, այնքան ավելի շատ էլեկտրոններ է ստանում ազոտը, և այնքան ավելի կրճատված արտադրանք են ձևավորվում.
Որոշ օրինաչափություններ թույլ կտան ճիշտ որոշել ռեակցիայի մեջ մետաղներով ազոտական թթվի կրճատման հիմնական արտադրանքը.
- գործողության վրա շատ նոսր ազոտական թթու վրա մետաղներսովորաբար ձևավորվում է ամոնիումի նիտրատ NH 4 NO 3;
Օրինակ, ցինկի արձագանքը շատ նոսր ազոտաթթվի հետ.
4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
- կենտրոնացված ազոտական թթուցրտին պասիվացնում է որոշ մետաղներ - քրոմ Cr, ալյումին Al և երկաթ Fe . Երբ լուծումը տաքացվում կամ նոսրացվում է, ռեակցիան տեղի է ունենում.
մետաղի պասիվացում - սա մետաղի մակերևույթի տեղափոխումն է ոչ ակտիվ վիճակի մետաղի վրա իներտ միացությունների բարակ շերտերի ձևավորման պատճառով, այս դեպքում հիմնականում մետաղական օքսիդներ, որոնք չեն փոխազդում կենտրոնացված ազոտաթթվի հետ:
- Ազոտական թթու չի փոխազդում պլատինի ենթախմբի մետաղների հետ — ոսկիՕ, պլատինեՊտ, և պալադիում Pd;
- շփվելիս խտացված թթու՝ ոչ ակտիվ մետաղներով և միջին ակտիվության մետաղներազոտթթուն կրճատվում է մինչև ազոտի օքսիդ (IV) NO 2 ;
Օրինակ, պղնձի օքսիդացում կենտրոնացված ազոտաթթուով.
Cu+ 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
- շփվելիս կենտրոնացված ազոտական թթու ակտիվ մետաղներով ձևավորվում է Ազոտի օքսիդ (I)N2O ;
Օրինակ, օքսիդացում նատրիումկենտրոնացված ազոտական թթու:
Na+ 10HNO 3 = 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O
- շփվելիս նոսրացնել ազոտական թթուն ոչ ակտիվ մետաղներով (Ջրածնի աջ կողմում գտնվող ակտիվության շարքում) թթուն կրճատվում է մինչև ազոտի օքսիդ (II) NO ;
- շփվելիս նոսրացնել ազոտական թթուն միջին ակտիվության մետաղներով ձևավորվում է կամ ազոտի օքսիդ (II) NO, կամ ազոտի օքսիդ N 2 O, կամ մոլեկուլային ազոտ N 2 - կախված լրացուցիչ գործոններից (մետաղների ակտիվություն, մետաղի հղկման աստիճան, թթվային նոսրացման աստիճան, ջերմաստիճան):
- շփվելիս նոսրացնել ազոտական թթուն ակտիվ մետաղներով ձևավորվում է մոլեկուլային ազոտ N 2 .
Տարբեր մետաղների հետ փոխազդեցության ժամանակ ազոտաթթվի վերականգնողական արտադրանքները մոտավորապես որոշելու համար առաջարկում եմ օգտագործել ճոճանակի սկզբունքը: Ճոճանակի դիրքը փոխող հիմնական գործոններն են՝ թթվի կոնցենտրացիան և մետաղի ակտիվությունը։ Պարզեցնելու համար մենք օգտագործում ենք 3 տեսակի թթու կոնցենտրացիաներ՝ խտացված (ավելի քան 30%), նոսր (30% կամ պակաս), շատ նոսր (5%-ից պակաս): Մետաղներն ըստ ակտիվության բաժանում ենք ակտիվ (ալյումինից առաջ), միջին ակտիվության (ալյումինից ջրածին) և ոչ ակտիվ (ջրածնից հետո)։ Ազոտական թթվի վերականգնողական արտադրանքները դասավորում ենք օքսիդացման աստիճանի նվազման կարգով.
NO2; ՈՉ; N2O; N 2; NH4NO3
Որքան ակտիվ է մետաղը, այնքան մենք շարժվում ենք դեպի աջ: Որքան բարձր է կոնցենտրացիան կամ որքան ցածր է թթվի նոսրացման աստիճանը, այնքան ավելի ենք մենք շարժվում դեպի ձախ։
Օրինակ , խտացված թթու և ոչ ակտիվ մետաղի պղնձի Cu փոխազդում են: Հետևաբար, մենք տեղափոխվում ենք ծայրահեղ ձախ դիրք, ձևավորվում է ազոտի օքսիդ (IV), պղնձի նիտրատ և ջուր:
Մետաղների արձագանքը ծծմբաթթվի հետ
Նոսրացրեք ծծմբական թթուն փոխազդում է մետաղների հետ սովորական հանքային թթվի նման: Նրանք. փոխազդում է մետաղների հետ, որոնք գտնվում են մինչև ջրածնի էլեկտրաքիմիական լարումների շարքում. Այստեղ օքսիդացնող նյութը H + իոններն են, որոնք վերածվում են մոլեկուլային ջրածնի H 2: Այս դեպքում մետաղները օքսիդացվում են, որպես կանոն, դեպի նվազագույնը օքսիդացման աստիճանը.
Օրինակ:
Fe + H 2 SO 4 (dil) = FeSO 4 + H 2
փոխազդում է մետաղների հետ լարման միջակայքում ինչպես ջրածնից առաջ, այնպես էլ հետո:
H 2 SO 4 (conc) + մետաղ = մետաղի աղ + ծծմբի նվազեցման արտադրանք (SO 2, S, H 2 S) + ջուր
Երբ խտացված ծծմբաթթուն փոխազդում է մետաղների հետ, առաջանում է մետաղի աղ (կայուն օքսիդացման վիճակում), ջուր և ծծմբի նվազեցման արտադրանք. ծծմբի երկօքսիդ S +4 O 2, մոլեկուլային ծծումբ S կամ ջրածնի սուլֆիդ H 2 S -2, կախված կոնցենտրացիայի աստիճանից, մետաղի ակտիվությունից, հղկման աստիճանից, ջերմաստիճանից և այլն։ Երբ խտացված ծծմբաթթուն փոխազդում է մետաղների հետ, մոլեկուլային ջրածինը չի ձևավորվում:
Մետաղների հետ խտացված ծծմբաթթվի փոխազդեցության հիմնական սկզբունքները.
1. Խտացված ծծմբաթթու պասիվացնում է ալյումին, քրոմ, երկաթ սենյակային ջերմաստիճանում կամ ցուրտ;
2. Խտացված ծծմբաթթու չի փոխազդում Հետ ոսկի, պլատին և պալադիում ;
3. ՀԵՏ ոչ ակտիվ մետաղներխտացված ծծմբաթթուվերականգնվել է ծծմբի (IV) օքսիդ.
Օրինակ, պղինձը օքսիդանում է խտացված ծծմբաթթվով:
Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4 (կոնկրետ) = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
4. Շփվելիս ակտիվ մետաղներով և ցինկովխտացված ծծմբաթթու ձևավորվում էծծումբ S կամ ջրածնի սուլֆիդ H 2 S 2- (կախված ջերմաստիճանից, մանրացման աստիճանից և մետաղի ակտիվությունից):
Օրինակ , խտացված ծծմբաթթվի փոխազդեցությունը ցինկի հետ:
8Na 0 + 5H 2 S +6 O 4 (համակցված) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H 2 O
Ջրածնի պերօքսիդ
Ջրածնի պերօքսիդ H 2 O 2 պարունակում է թթվածին օքսիդացման վիճակում -1: Նման թթվածինը կարող է և՛ մեծացնել, և՛ նվազեցնել օքսիդացման վիճակը: Այսպիսով, ջրածնի պերօքսիդը ցուցադրվում է ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ նվազեցնող հատկություններ:
Նվազեցնող նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ ջրածնի պերօքսիդը դրսևորում է օքսիդացնող նյութի հատկություններ և իջնում է -2 օքսիդացման վիճակի: Սովորաբար, ջրածնի պերօքսիդի նվազեցման արդյունքը ջուրն է կամ հիդրօքսիդի իոնը՝ կախված ռեակցիայի պայմաններից։ Օրինակ:
S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S +6 O 4 -2
Օքսիդացնող նյութերի հետ փոխազդելիս պերօքսիդը օքսիդացվում է մինչև մոլեկուլային թթվածին (օքսիդացման աստիճան 0): O 2: Օրինակ :
2KMn +7 O 4 + 5H 2 O 2 -1 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 0 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
A. H2S B.SO3 C.H2SO3
2. Կալցիումի կարբոնատում ածխածնի օքսիդացման աստիճանը հավասար է.
A. -4 B.+2 C.+4
3. Նյութ, որում ֆոսֆորի օքսիդացման աստիճանը զրո է.
A. P4 B.PH3 C.P2O5
4. Redox ռեակցիան այն ռեակցիան է, որի հավասարումը հետևյալն է.
A.2Al(OH)3=Al2O3+3H2O B.H2+Cl2=2HCl C.NaOH+HNO3=NaNO3+H2O
5. Քիմիական ռեակցիայի օքսիդացնող նյութը՝ CuO+H2=Cu+H2O է.
A.H20 B.Cu2+ C.O2- D.Cu0
6. Քլորի օքսիդացման աստիճանը նվազում է շարքում.
A.Cl2–HCl–HClO B.NaCl–Cl2–KClO3 C.HClO4–NaClO2–BaCl2
7.Անցումային գործընթաց, որի դիագրամը N-3→N+2 է.
Ա. Վերականգնում
Բ. Օքսիդացում
B. Ոչ ռեդոքս գործընթաց:
8. S+O2→SO2 ռեակցիայի հավասարման մեջ օքսիդացնող նյութի կողմից նվիրաբերված էլեկտրոնների թիվը հավասար է.
A. 2 B.4 C.6
9. Ֆոսֆորը օքսիդացման 0 վիճակում կարող է լինել.
A. Միայն որպես նվազեցնող նյութ
B. Միայն օքսիդացնող նյութ
B. Օքսիդացնող և վերականգնող նյութ
10. Պարզ նյութը ոչ մետաղն է, որն ունի ամենաուժեղ օքսիդացնող հատկությունները.
A. Br2
B. Cl2
B. F2
Մաս Բ.
11. Կազմե՛ք ազոտի օքսիդի (III) և ազոտի օքսիդի (V) բանաձևերը.
12. Էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդով դասավորե՛ք գործակիցները ռեակցիայի սխեմայում.
Ca + O2 = CaO
Անվանեք օքսիդացման և վերականգնման գործընթացները և նշեք օքսիդացնող և վերականգնող նյութը:
13. Քիմիական միացությունների բանաձևերը դասավորի՛ր՝ CH4, CO2, CO - ըստ ածխածնի ատոմների օքսիդացման աստիճանների նվազման:
14. Օգտագործելով Сu+2 + 2ē → Cu0 սխեման, ստեղծեք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը և դիտարկեք այն ORR-ի տեսանկյունից:
15. Լրացրո՛ւ «Վերականգնումը...» արտահայտությունը.
Որոշեք յուրաքանչյուր տարրի օքսիդացման աստիճանը, դասավորեք գործակիցները էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդով` KCIO3+S -> KCI+SO2: 3) խնդրում ենք որոշել ծծմբի օքսիդացման վիճակը հետևյալ միացություններում՝ H2SO4, SO2, H2S, SO2, H2SO3. 4 Ո՞ր քիմիական տարրի ատոմներն են տեղաշարժվում հետևյալ միացությունների մոլեկուլների ընդհանուր էլեկտրոնային զույգերը՝ H2O, HI, PCI3, H3N, H2S, CO2. խնդրում եմ հիմնավոր պատասխանեք! 5) Ասա ինձ, ատոմների օքսիդացման վիճակները փոխվու՞մ են, երբ ջուրը ձևավորվում է ջրածնից և թթվածնից: 6) գրի՛ր էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի հավասարումները՝ պղնձի նիտրատ, աղաթթու, ալյումինի սուլֆատ, բարիումի հիդրօքսիդ, ցինկի սուլֆատ։ 7) խնդրում ենք գրել լուծույթների միջև ռեակցիաների մոլեկուլային և իոնային հավասարումները՝ լիթիումի հիդրօքսիդ և ազոտաթթու, պղնձի նիտրատ և նատրիումի հիդրօքսիդ, կալիումի կարբոնատ և ֆոսֆորաթթու: 8) երբ ինչ նյութերի լուծույթները փոխազդում են, ռեակցիայի արտադրանքներից մեկը ջուրն է. K2CO3 և HCI՝ Ca(OH)2 և HNO3՝ NaOH և H2SO4՝ NaNO3 և H2SO4. Խնդրում ենք գրել ռեակցիայի հավասարումները մոլեկուլային և իոնային բանաձևերով: 9) Հետևյալ աղերից որո՞նք են ջրում լուծվելիս հիդրոլիզի ենթարկվում՝ ալյումինի քլորիդ, կալիումի սուլֆիդ, նատրիումի քլորիդ. Գրի՛ր հիդրոլիզին համապատասխան հավասարումներ:
Էությունը էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդէ:
- Քիմիական ռեակցիայի հավասարման մեջ ներառված տարրերից յուրաքանչյուրի օքսիդացման վիճակի փոփոխության հաշվարկը
- Հաշվի չեն առնվում այն տարրերը, որոնց օքսիդացման վիճակը ռեակցիայի արդյունքում չի փոխվում
- Մնացած տարրերից, որոնց օքսիդացման վիճակը փոխվել է, կազմվում է հավասարակշռություն, որը բաղկացած է ձեռք բերված կամ կորցրած էլեկտրոնների քանակի հաշվարկից.
- Բոլոր տարրերի համար, որոնք կորցրել կամ ստացել են էլեկտրոններ (որոնց թիվը տարբերվում է յուրաքանչյուր տարրի համար), գտեք ամենափոքր ընդհանուր բազմապատիկը
- Գտնված արժեքը հավասարումը կազմելու բազային գործակիցներն են:
Տեսողականորեն, խնդրի լուծման ալգորիթմը օգտագործելով էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդներկայացված դիագրամում:
Թե ինչ տեսք ունի սա գործնականում, քննարկվում է օգտագործելով առաջադրանքների օրինակը քայլ առ քայլ.
Առաջադրանք.Օգտագործելով էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը, ընտրեք գործակիցները մետաղների մասնակցությամբ հետևյալ ռեդոքսային ռեակցիաների սխեմաներում.
Ա) Ag + HNO 3 → AgNO 3 + NO + H 2 O
բ) Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 S + H 2 O
գ) Be + HNO 3 → Be(NO 3) 2 + NO + H 2 O
Լուծում.
Այս խնդիրը լուծելու համար մենք կօգտագործենք օքսիդացման վիճակի որոշման կանոնները:
Էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդի կիրառում քայլ առ քայլ. Օրինակ «ա»
Եկեք կազմենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռօքսիդացման ռեակցիայի յուրաքանչյուր տարրի համար Ag + HNO 3 → AgNO 3 + NO + H 2 O:
Քայլ 1. Եկեք հաշվարկենք օքսիդացման վիճակները քիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված յուրաքանչյուր տարրի համար:
Ագ. Արծաթն ի սկզբանե չեզոք է, այսինքն՝ ունի զրոյական օքսիդացման աստիճան։
HNO 3-ի համար մենք որոշում ենք օքսիդացման վիճակը որպես յուրաքանչյուր տարրի օքսիդացման վիճակների գումարը.
Ջրածնի օքսիդացման աստիճանը +1 է, թթվածինը -2, հետևաբար ազոտի օքսիդացման աստիճանը հետևյալն է.
0 - (+1) - (-2)*3 = +5
(ընդհանուր առմամբ, կրկին, մենք ստանում ենք զրո, ինչպես պետք է լինի)
Հիմա անցնենք երկրորդ մասինհավասարումներ
AgNO 3-ի համար արծաթի օքսիդացման աստիճանը +1 թթվածին -2 է, հետևաբար ազոտի օքսիդացման վիճակը հավասար է.
0 - (+1) - (-2)*3 = +5
NO-ի համար թթվածնի օքսիդացման վիճակը -2 է, հետևաբար ազոտը՝ +2
H 2 O-ի համար ջրածնի օքսիդացման աստիճանը +1 է, թթվածինը -2
Քայլ 2. Գրի՛ր հավասարումը նոր ձևով, ցույց տալով քիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված տարրերից յուրաքանչյուրի օքսիդացման վիճակը:
Ag 0 + H +1 N +5 O -2 3 → Ag +1 N +5 O -2 3 + N +2 O -2 + H +1 2 O -2
Նշված օքսիդացման վիճակների հետ ստացված հավասարումից մենք տեսնում ենք դրական և բացասական օքսիդացման վիճակների գումարի անհավասարակշռություն: առանձին տարրեր.
Քայլ 3. Եկեք դրանք առանձին գրենք ձևի մեջ էլեկտրոնային հաշվեկշիռ- ո՞ր տարրը և քանի էլեկտրոն է կորցնում կամ ստանում.
(Պետք է հաշվի առնել, որ այս հաշվարկում ներառված չեն տարրեր, որոնց օքսիդացման վիճակը չի փոխվել)
Ag 0 - 1e = Ag +1
N +5 +3e = N +2
Արծաթը կորցնում է մեկ էլեկտրոն, ազոտը՝ երեք: Այսպիսով, մենք տեսնում ենք, որ հավասարակշռելու համար մենք պետք է կիրառենք 3 գործակից արծաթի և 1 ազոտի համար: Այդ դեպքում կորցրած և ձեռք բերված էլեկտրոնների թիվը հավասար կլինի։
Քայլ 4. Այժմ, արծաթի համար ստացված «3» գործակցի հիման վրա մենք սկսում ենք հավասարակշռել ամբողջ հավասարումը` հաշվի առնելով քիմիական ռեակցիային մասնակցող ատոմների թիվը:
- Սկզբնական հավասարման մեջ Ag-ի դիմաց դնում ենք երեք, որը կպահանջի նույն գործակիցը AgNO 3-ի դիմաց:
- Այժմ մենք ունենք ազոտի ատոմների քանակի անհավասարակշռություն։ Դրանք չորսն են աջ կողմում, մեկը՝ ձախ։ Հետեւաբար HNO 3-ի դիմաց դնում ենք 4 գործակից
- Այժմ մնում է հավասարեցնել 4 ջրածնի ատոմները ձախ կողմում, երկուսը աջ կողմում։ Մենք դա լուծում ենք H 2 O-ի դիմաց կիրառելով 2 գործակից
Պատասխան.
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O
Օրինակ «բ»
Եկեք կազմենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռօքսիդացման ռեակցիայի յուրաքանչյուր տարրի համար Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 S + H 2 O
H 2 SO 4-ի համար ջրածնի օքսիդացման աստիճանը թթվածնի +1 -2 է, որտեղից ծծմբի օքսիդացման վիճակը 0 - (+1)*2 - (-2)*4 = +6 է:
CaSO 4-ի համար կալցիումի օքսիդացման վիճակը +2 թթվածինն է -2, որտեղից ծծմբի օքսիդացման վիճակը 0 - (+2) - (-2)*4 = +6 է:
H 2 S-ի համար ջրածնի օքսիդացման աստիճանը համապատասխանաբար +1 է ծծմբի -2
Ca 0 +H +1 2 S +6 O -2 4 → Ca +2 S +6 O -2 4 + H +1 2 S -2 + H +1 2 O -2
Ca 0 - 2e = Ca +2 (գործոն 4)
S +6 + 8e = S -2
4Ca + 5H 2 SO 4 = 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ –3.-3 օքսիդացման վիճակում գտնվող ազոտի միացությունները ներկայացված են ամոնիակով և մետաղների նիտրիդներով։
Ամոնիակ- NH 3-ը անգույն գազ է՝ բնորոշ սուր հոտով: Ամոնիակի մոլեկուլն ունի եռանկյուն բուրգի երկրաչափություն, որի գագաթում ազոտի ատոմ է: Ազոտի ատոմային ուղեծրերը գտնվում են sp 3- հիբրիդային վիճակ. Ազոտ-ջրածնային կապերի ձևավորման մեջ ներգրավված են երեք ուղեծրեր, իսկ չորրորդ ուղեծրը պարունակում է միայնակ էլեկտրոնային զույգ, մոլեկուլն ունի բրգաձև ձև։ Միայնակ զույգ էլեկտրոնների վանող գործողությունը հանգեցնում է կապի անկյունի նվազմանը ակնկալվող 109,5°-ից մինչև 107,3°:
-33,4 °C ջերմաստիճանում ամոնիակը խտանում է՝ առաջացնելով գոլորշիացման շատ բարձր ջերմությամբ հեղուկ, ինչը հնարավորություն է տալիս այն որպես սառնագենտ օգտագործել արդյունաբերական սառնարանային կայանքներում։
Ազոտի ատոմի վրա միայնակ էլեկտրոնային զույգի առկայությունը թույլ է տալիս նրան ստեղծել մեկ այլ կովալենտային կապ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի միջոցով: Այսպիսով, թթվային միջավայրում տեղի է ունենում մոլեկուլային ամոնիումի կատիոնի ձևավորում՝ NH 4 +: Չորրորդ կովալենտային կապի առաջացումը հանգեցնում է կապի անկյունների հավասարեցմանը (109,5°) ջրածնի ատոմների միատեսակ վանման պատճառով։
Հեղուկ ամոնիակը լավ ինքնաիոնացնող լուծիչ է.
2NH 3 NH 4 + + NH 2 -
ամիդ անիոն
Դրանում լուծվում են ալկալային և հողալկալիական մետաղները՝ առաջացնելով գունավոր հաղորդիչ լուծույթներ։ Կատալիզատորի (FeCl 3) առկայության դեպքում լուծված մետաղը փոխազդում է ամոնիակի հետ՝ ազատելով ջրածինը և ձևավորում ամիդ, օրինակ.
2Na + 2NH 3 = 2NaNH 2 + H 2
նատրիումի ամիդ
Ամոնիակը շատ լուծելի է ջրում (20 °C ջերմաստիճանում մեկ ծավալ ջրի մեջ լուծվում է մոտ 700 ծավալ ամոնիակ)։ Ջրային լուծույթներում այն ցուցադրում է թույլ հիմքի հատկություններ։
NH 3 + H 2 O ® NH 3 × H 2 O NH 4 + + OH -
= 1,85 · 10 -5
Թթվածնի մթնոլորտում ամոնիակն այրվում է՝ ձևավորելով ազոտ, պլատինե կատալիզատորի վրա ամոնիակը օքսիդացվում է ազոտի օքսիդի (II).
4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O; 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
Որպես հիմք, ամոնիակը փոխազդում է թթուների հետ՝ առաջացնելով ամոնիումի կատիոնային աղեր, օրինակ.
NH 3 + HCl = NH 4 Cl
Ամոնիումի աղերը շատ լուծելի են ջրի մեջ և մի փոքր հիդրոլիզացված։ Բյուրեղային վիճակում դրանք ջերմային անկայուն են։ Թերմոլիզի արտադրանքի բաղադրությունը կախված է աղը ձևավորող թթվի հատկություններից.
NH 4 Cl ® NH 3 + HCl; (NH 4) 2 SO 4 ® NH 3 + (NH 4) HSO 4
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 ® N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O
Երբ ամոնիումի աղերի ջրային լուծույթները ենթարկվում են ալկալիների, երբ տաքացվում են, ամոնիակն ազատվում է, ինչը թույլ է տալիս այս ռեակցիան օգտագործել որպես ամոնիումի աղերի որակական ռեակցիա և որպես ամոնիակ արտադրելու լաբորատոր մեթոդ:
NH 4 Cl + NaOH = NaCl + NH 3 + H 2 O
Արդյունաբերության մեջ ամոնիակն արտադրվում է ուղղակի սինթեզով։
N 2 + 3H 2 2NH 3
Քանի որ ռեակցիան խիստ շրջելի է, սինթեզն իրականացվում է բարձր ճնշման տակ (մինչև 100 մՊա): Գործընթացն արագացնելու համար այն իրականացվում է կատալիզատորի առկայությամբ (սպունգային երկաթ, որը նպաստում է հավելումներով) և մոտ 500 °C ջերմաստիճանում։
Նիտրիդներառաջանում են բազմաթիվ մետաղների և ոչ մետաղների ազոտի ռեակցիաների արդյունքում։ Նիտրիդների հատկությունները բնականաբար ժամանակի ընթացքում փոխվում են։ Օրինակ, երրորդ շրջանի տարրերի համար.
I և II խմբերի s տարրերի նիտրիդները աղի նման բյուրեղային նյութեր են, որոնք հեշտությամբ քայքայվում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ամոնիակ։
Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3
Ազատ վիճակում գտնվող հալոգենի նիտրիդներից միայն Cl 3 N է մեկուսացված, թթվային բնույթը դրսևորվում է ջրի հետ ռեակցիայում.
Cl 3 N + 3H 2 O = 3HClO + NH 3
Տարբեր բնույթի նիտրիդների փոխազդեցությունը հանգեցնում է խառը նիտրիդների առաջացմանը.
Li 3 N + AlN = Li 3 AlN 2; 5Li 3 N + Ge 3 N 4 = 3Li 5 GeN 3
լիթիումի նիտրիդեգերմանատ (IV) նիտրիդ ալյումինատ
Նիտրիդները BN, AlN, Si 3 N 4, Ge 3 N 4 պինդ պոլիմերային նյութեր են բարձր հալման կետերով (2000-3000 ° C), դրանք կիսահաղորդիչներ են կամ դիէլեկտրիկներ։ D-մետաղների նիտրիդները փոփոխական բաղադրության բյուրեղային միացություններ են (բերտոլիդներ), շատ կարծր, հրակայուն և քիմիապես կայուն, ցուցաբերում են մետաղական հատկություններ՝ մետաղական փայլ, էլեկտրական հաղորդունակություն։
Օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ –2.Հիդրազին - N 2 H 4 - ամենակարևոր անօրգանական ազոտային միացությունը օքսիդացման վիճակում -2:
Հիդրազինը անգույն հեղուկ է՝ 113,5 °C եռման ջերմաստիճանով, օդում գոլորշիանում։ Հիդրազինի գոլորշիները չափազանց թունավոր են և պայթուցիկ խառնուրդներ են կազմում օդի հետ: Հիդրազինը ստացվում է ամոնիակը նատրիումի հիպոքլորիտով օքսիդացնելով.
2N -3 H 3 + NaCl +1 O = N 2 -2 H 4 + NaCl -1 + H 2 O
Հիդրազինը ցանկացած հարաբերակցությամբ խառնվում է ջրի հետ և լուծույթում իրեն պահում է որպես թույլ դիաթթու հիմք՝ առաջացնելով երկու շարք աղեր։
N 2 H 4 + H 2 O N 2 H 5 + + OH -, K b = 9.3 × 10 -7;
հիդրոզոնիումի կատիոն
N 2 H 5 + + H 2 O N 2 H 6 2+ + OH -, K b = 8.5 × 10 -15;
դիհիդրոսոնիումի կատիոն
N 2 H 4 + HCl N 2 H 5 Cl; N 2 H 5 Cl + HCl N 2 H 6 Cl 2
հիդրոզոնիումի քլորիդ դիհիդրոսոնիումի երկքլորիդ
Հիդրազինը ամենաուժեղ վերականգնող միջոցն է.
4KMn +7 O 4 + 5N 2 -2 H 4 + 6H 2 SO 4 = 5N 2 0 + 4Mn +2 SO 4 + 2K 2 SO 4 + 16H 2 O
Անհամաչափ դիմեթիլհիդրազին (հեպտիլ) լայնորեն օգտագործվում է որպես հրթիռային վառելիք։
Օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ –1.Հիդրօքսիլամինը - NH 2 OH - հիմնական անօրգանական ազոտային միացությունն է օքսիդացման -1 վիճակում:
Հիդրօքսիլամինը ստացվում է ազոտաթթուն ջրածնով նվազեցնելով էլեկտրոլիզի ընթացքում արտազատման պահին.
HNO 3 + 6H = NH 2 OH + 2H 2 O
Սա անգույն բյուրեղային նյութ է (mp 33 °C), շատ լուծելի ջրում, որում այն ցուցադրում է թույլ հիմքի հատկություններ։ Թթուներով արտադրում է հիդրօքսիլամոնիումի աղեր՝ ջրի մեջ լուծվող կայուն, անգույն նյութեր։
NH 2 OH + H 2 O + + OH -, K b = 2×10 -8
հիդրօքսիլամոնիումի իոն
NH 2 OH մոլեկուլում ազոտի ատոմը դրսևորում է միջանկյալ օքսիդացման վիճակ (-3-ից +5-ի միջև), ուստի հիդրօքսիլամինը կարող է հանդես գալ և որպես վերականգնող և օքսիդացնող նյութ.
2N -1 H 2 OH + I 2 + 2KOH = N 0 2 + 2KI + 4H 2 O;
նվազեցնող միջոց
2N -1 H 2 OH + 4FeSO 4 + 3H 2 SO 4 = 2Fe 2 (SO 4) 3 + (N -3 H 4) 2 SO 4 + 2H 2 O
օքսիդիչ
NH 2 OH-ը տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում է՝ ենթարկվելով անհամաչափության.
3N -1 H 2 OH = N 0 2 + N -3 H 3 + 3H 2 O;
+1 օքսիդացման աստիճանով միացություններ. Ազոտի օքսիդ (I) - N 2 O (ազոտի օքսիդ, ծիծաղի գազ): Նրա մոլեկուլի կառուցվածքը կարելի է փոխանցել երկու վալենտային սխեմաների ռեզոնանսով, որոնք ցույց են տալիս, որ այս միացությունը միայն ձևականորեն կարելի է համարել որպես ազոտի (I) օքսիդ, իրականում դա ազոտի (V) օքսոնիտրիդ է՝ ON +5 N -3։
N 2 O-ն անգույն գազ է՝ թույլ հաճելի հոտով։ Փոքր կոնցենտրացիաներում առաջացնում է անսանձ ուրախության նոպաներ, մեծ չափաբաժիններով՝ ընդհանուր անզգայացնող ազդեցություն։ Անզգայացման համար բժշկության մեջ օգտագործվել է ազոտի օքսիդի (80%) և թթվածնի (20%) խառնուրդ։
Լաբորատոր պայմաններում ազոտի օքսիդ (I) կարելի է ստանալ ամոնիումի նիտրատի տարրալուծմամբ։ Այս մեթոդով ստացված N 2 O-ը պարունակում է ավելի բարձր ազոտի օքսիդների կեղտեր, որոնք չափազանց թունավոր են:
NH 4 NO 3 ¾® N 2 O + 2H 2 O
Քիմիական հատկությունների առումով ազոտի օքսիդը (I) տիպիկ ոչ աղ առաջացնող օքսիդ է, այն չի փոխազդում ջրի, թթուների և ալկալիների հետ։ Երբ տաքանում է, այն քայքայվում է՝ առաջացնելով թթվածին և ազոտ։ Այդ պատճառով N 2 O-ն կարող է հանդես գալ որպես օքսիդացնող նյութ, օրինակ.
N 2 O + H 2 = N 2 + H 2 O
+2 օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ. Ազոտի (II) օքսիդ - NO - անգույն գազ, չափազանց թունավոր: Օդում այն արագորեն օքսիդանում է թթվածնով` առաջացնելով ոչ պակաս թունավոր ազոտի օքսիդ (IV): Արդյունաբերության մեջ NO-ն արտադրվում է պլատինե կատալիզատորի վրա ամոնիակի օքսիդացման կամ էլեկտրական աղեղի միջով օդն անցնելու միջոցով (3000-4000 °C)։
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O; N2 + O2 = 2NO
Ազոտի օքսիդի (II) արտադրության լաբորատոր մեթոդը պղնձի ռեակցիան է նոսր ազոտաթթվի հետ։
3Cu + 8HNO 3 (նոսրացված) = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Ազոտի (II) օքսիդը աղ չառաջացնող օքսիդ է, ուժեղ վերականգնող նյութ է և հեշտությամբ փոխազդում է թթվածնի և հալոգենների հետ։
2NO + O 2 = 2NO 2; 2NO + Cl 2 = 2NOCl
նիտրոզիլ քլորիդ
Միևնույն ժամանակ, ուժեղ վերականգնող նյութերի հետ փոխազդելիս NO-ն գործում է որպես օքսիդացնող նյութ.
2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O; 10NO + 4P = 5N 2 + 2P 2 O 5
+3 օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ. Ազոտի (III) օքսիդ - N 2 O 3 - ինտենսիվ կապույտ գույնի հեղուկ (ջերմաստիճանը -100 °C): Կայուն է միայն հեղուկ և պինդ վիճակներում՝ ցածր ջերմաստիճաններում: Ակնհայտորեն գոյություն ունի երկու ձևով.
Ազոտի (III) օքսիդը ստացվում է NO և NO 2 գոլորշիների համատեղ խտացումից։ Տարանջատվում է հեղուկների և գոլորշիների մեջ:
NO 2 + NO N 2 O 3
Հատկությունները բնորոշ են թթվային օքսիդին։ Փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով ազոտաթթու, իսկ ալկալիների հետ՝ աղեր՝ նիտրիտներ։
N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 2; N 2 O 3 + 2NaOH = 2NaNO 2 + H 2 O
Ազոտական թթու- միջին ուժի թթու (K a = 1×10 -4): Այն մեկուսացված չէ իր մաքուր տեսքով, լուծույթներում գոյություն ունի երկու տավտոմերային ձևերով (տաուտոմերները դինամիկ հավասարակշռության մեջ գտնվող իզոմերներ են)։
նիտրիտ ձև նիտրո ձև
Ազոտական թթուների աղերը կայուն են։ Նիտրիտային անիոնն արտահայտում է ընդգծված ռեդոքս երկակիություն: Կախված պայմաններից, այն կարող է կատարել և՛ օքսիդացնող նյութի, և՛ վերականգնող նյութի ֆունկցիա, օրինակ.
2NaNO 2 + 2KI + 2H 2 SO 4 = I 2 + 2NO + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O
օքսիդիչ
KMnO 4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
նվազեցնող միջոց
Ազոտային թթուները և նիտրիտները հակված են անհամաչափ.
3HN +3 O 2 = HN +5 O 3 + 2N +2 O + H 2 O
+4 օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ. Ազոտի օքսիդ (IV) - NO 2 - շագանակագույն գազ, սուր տհաճ հոտով: Չափազանց թունավոր! Արդյունաբերության մեջ NO 2-ն առաջանում է NO-ի օքսիդացումից։ NO 2-ի արտադրության լաբորատոր մեթոդ է պղնձի փոխազդեցությունը խտացված ազոտաթթվի հետ, ինչպես նաև կապարի նիտրատի ջերմային տարրալուծումը։
Cu + 4HNO 3 (կոնց.) = Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2
NO 2 մոլեկուլն ունի մեկ չզույգված էլեկտրոն և հանդիսանում է կայուն ազատ ռադիկալ, ուստի ազոտի օքսիդը հեշտությամբ երկմեծանում է:
Դիմերիզացման գործընթացը շրջելի է և շատ զգայուն է ջերմաստիճանի նկատմամբ.
պարամագնիսական, դիամագնիսական,
շագանակագույն անգույն
Ազոտի երկօքսիդը թթվային օքսիդ է, որը փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով ազոտի և ազոտական թթվի (խառը անհիդրիդ) խառնուրդ։
2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3; 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
+5 օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններ. Ազոտի օքսիդ (V) - N 2 O 5 - սպիտակ բյուրեղային նյութ: Այն ստացվում է ազոտաթթվի ջրազրկմամբ կամ ազոտի օքսիդի (IV) օզոնով օքսիդացումով.
2HNO 3 + P 2 O 5 = N 2 O 5 + 2HPO 3; 2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2
Բյուրեղային վիճակում N 2 O 5-ն ունի աղի կառուցվածք՝ + -, գոլորշիներում (բարձր ջերմաստիճանը 33 ° C)՝ մոլեկուլային։
N 2 O 5 - թթու օքսիդ - ազոտաթթվի անհիդրիդ:
N2O5 + H2O = 2HNO3
Ազոտական թթու- HNO 3-ը անգույն հեղուկ է, որի եռման ջերմաստիճանը 84,1 ° C է, քայքայվում է, երբ տաքանում է և ենթարկվում լույսի:
4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
Ազոտի երկօքսիդի կեղտերը խտացված ազոտական թթուն տալիս են դեղնադարչնագույն երանգ։ Ազոտական թթուն ցանկացած հարաբերակցությամբ խառնվում է ջրի հետ և ամենաուժեղ հանքային թթուներից է, այն ամբողջությամբ տարանջատվում է լուծույթում:
Ազոտական թթվի մոլեկուլի կառուցվածքը նկարագրվում է հետևյալ կառուցվածքային բանաձևերով.
HNO 3-ի կառուցվածքային բանաձևը գրելու դժվարությունները պայմանավորված են նրանով, որ այս միացությունում դրսևորելով +5 օքսիդացման աստիճան՝ ազոտը, որպես երկրորդ շրջանի տարր, կարող է ձևավորել ընդամենը չորս կովալենտային կապ:
Ազոտական թթուն ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութերից է։ Դրա վերականգնման խորությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից՝ համակենտրոնացում, ջերմաստիճան, նվազեցնող նյութ: Սովորաբար, ազոտաթթվի հետ օքսիդացումն առաջացնում է վերականգնողական արտադրանքների խառնուրդ.
HN +5 O 3 ® N +4 O 2 ® N +2 O ® N +1 2 O ® N 0 2 ® +
Ոչ մետաղների և ոչ ակտիվ մետաղների խտացված ազոտաթթվով օքսիդացման գերակշռող արտադրանքը ազոտի օքսիդն է (IV).
I 2 + 10HNO 3 (conc) = 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O;
Pb + 4HNO 3 (conc) = Pb (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Խտացված ազոտական թթուն պասիվացնում է երկաթը և ալյումինը: Ալյումինը պասիվացվում է նույնիսկ նոսր ազոտական թթվով։ Ցանկացած կոնցենտրացիայի ազոտական թթուն չի ազդում ոսկու, պլատինի, տանտալի, ռոդիումի և իրիդիումի վրա: Ոսկին և պլատինը լուծվում են ջրային ռեգիաում՝ խտացված ազոտական և աղաթթուների խառնուրդ 1:3 հարաբերակցությամբ:
Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O
Aqua regia-ի ուժեղ օքսիդացնող ազդեցությունը պայմանավորված է նիտրոզիլ քլորիդի քայքայման ժամանակ ատոմային քլորի առաջացմամբ՝ ազոտաթթվի և քլորաջրածնի փոխազդեցության արդյունք:
HNO 3 + 3HCl = Cl 2 + NOCl + 2H 2 O;
NOCl = NO + Cl×
Ցածր ակտիվ մետաղների համար արդյունավետ լուծիչ է խտացված ազոտային և հիդրոֆտորաթթուների խառնուրդը:
3Ta + 5HNO3 + 21HF = 3H2 + 5NO + 10H2O
Նոսրացված ազոտական թթուն, երբ փոխազդում է ոչ մետաղների և ցածր ակտիվ մետաղների հետ, վերածվում է հիմնականում ազոտի օքսիդի (II), օրինակ.
3P + 5HNO 3 (dil) + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO;
3Pb + 8HNO 3 (dil) = 3Pb (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Ակտիվ մետաղները նվազեցնում են նոսր ազոտական թթուն մինչև N 2 O, N 2 կամ NH 4 NO 3, օրինակ.
4Zn + 10HNO 3 (dil) = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Ազոտական թթվի հիմնական մասը օգտագործվում է պարարտանյութերի և պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ։
Ազոտական թթուն արտադրվում է արդյունաբերական եղանակով կոնտակտային կամ աղեղային մեթոդներով, որոնք տարբերվում են առաջին փուլում՝ ազոտի օքսիդի (II) արտադրությամբ։ Աղեղային մեթոդը հիմնված է NO-ի արտադրության վրա՝ օդը էլեկտրական աղեղով անցնելու միջոցով։ Կոնտակտային մեթոդում NO-ն արտադրվում է պլատինե կատալիզատորի վրա թթվածնով ամոնիակի օքսիդացումից։ Այնուհետև ազոտի օքսիդը (II) օքսիդացվում է ազոտի օքսիդի (IV) մթնոլորտի թթվածնի միջոցով: Թթվածնի առկայությամբ ջրում NO 2 լուծելով ազոտական թթու է ստացվում 60-65% կոնցենտրացիայով։
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3
Անհրաժեշտության դեպքում ազոտական թթուն խտացնում են խտացված ծծմբաթթվով թորման միջոցով։ Լաբորատորիայում 100% ազոտական թթու կարելի է ստանալ խտացված ծծմբաթթվի ազդեցությամբ բյուրեղային նատրիումի նիտրատի վրա, երբ տաքացվում է:
NaNO 3 (cr) + H 2 SO 4 (conc) = HNO 3 + NaHSO 4
Ազոտաթթվի աղեր- նիտրատներ - ջրի մեջ շատ լուծելի, ջերմային անկայուն: Ակտիվ մետաղների (բացառությամբ լիթիումի) նիտրատների տարրալուծումը, որը գտնվում է մագնեզիումից ձախ ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալների շարքում, հանգեցնում է նիտրիտների առաջացման: Օրինակ:
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2
Լիթիումի և մագնեզիումի նիտրատների, ինչպես նաև մագնեզիումից աջ կողմում գտնվող ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների շարքում տեղակայված մետաղական նիտրատների տարրալուծման ժամանակ մինչև պղինձն արտազատվում է ազոտի (IV) օքսիդի և թթվածնի խառնուրդ։ Օրինակ:
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
Մետաղների նիտրատները, որոնք տեղակայված են ակտիվության շարքի վերջում, քայքայվում են ազատ մետաղի.
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
Նատրիումի, կալիումի և ամոնիումի նիտրատները լայնորեն օգտագործվում են վառոդի և պայթուցիկ նյութերի արտադրության համար, ինչպես նաև որպես ազոտային պարարտանյութ (սելիտրա): Որպես պարարտանյութ օգտագործվում են նաև ամոնիումի սուլֆատը, ամոնիակային ջուրը և կարբամիդը (ուրա) - ամբողջական ածխաթթվի ամիդ.
Ջրածնի ազիդ(դինիտրիդոնիտրատ) - HN 3 (HNN 2) – անգույն ցնդող հեղուկ (հալման ջերմաստիճանը –80 °C, եռման ջերմաստիճանը 37 °C) սուր հոտով։ Ազոտի կենտրոնական ատոմը գտնվում է sp-հիբրիդացման մեջ, օքսիդացման աստիճանը +5 է, նրան հարող ատոմներն ունեն –3 օքսիդացման աստիճան։ Մոլեկուլի կառուցվածքը.
HN 3 - հիդրոնաթթվի ջրային լուծույթն իր ուժով մոտ է քացախաթթուն, K a = 2,6 × 10 -5: Կայուն նոսր լուծույթներում: Այն ստացվում է հիդրազինի և ազոտաթթվի փոխազդեցությամբ.
N 2 H 4 + HNO 2 = HN 3 + 2 H 2 O
HN 3-ի (HN +5 N 2) օքսիդատիվ հատկությունները նման են ազոտաթթվի: Այսպիսով, եթե մետաղի փոխազդեցությունից ազոտաթթվի հետ առաջանում է ազոտի օքսիդ (II) և ջուր, ապա ջրազոտային թթվի հետ առաջանում են ազոտ և ամոնիակ։ Օրինակ,
Cu + 3HN +5 N 2 = Cu(N 3) 2 + N 2 0 + NH 3
HN 3-ի և HCl-ի խառնուրդն իրեն պահում է ինչպես ջրային ռեգիա: Հիդրոնաթթվի աղեր՝ ազիդներ. Միայն ալկալիական մետաղների ազիդներն են համեմատաբար կայուն, 300 °C-ից ավելի ջերմաստիճանում դրանք քայքայվում են առանց պայթյունի: Մնացածը պայթուցիկ կերպով քայքայվում է հարվածի կամ տաքացման ժամանակ: Կապարի ազիդը օգտագործվում է պայթուցիչների արտադրության մեջ.
Pb(N 3) 2 = Pb + 3N 2 0
Ազիդների պատրաստման մեկնարկային արտադրանքը NaN 3 է, որը ձևավորվում է նատրիումի ամիդի և ազոտի օքսիդի (I) ռեակցիայի արդյունքում.
NaNH 2 + N 2 O = NaN 3 + H 2 O
4.2.Ֆոսֆոր
Ֆոսֆորը բնության մեջ ներկայացված է մեկ իզոտոպով՝ 31 P, ֆոսֆորի կլարքը 0,05 մոլ.% է։ Այն հանդիպում է ֆոսֆատային միներալների տեսքով՝ Ca 3 (PO 4) 2 - ֆոսֆորիտ, Ca 5 (PO 4) 3 X (X = F,Cl,OH) - ապատիտներ։ Այն կենդանիների և մարդկանց ոսկորների և ատամների, ինչպես նաև նուկլեինաթթուների (ԴՆԹ և ՌՆԹ) և ադենոզին ֆոսֆորաթթուների (ATP, ADP և AMP) կազմի մի մասն է։
Ֆոսֆորը ստացվում է սիլիցիումի երկօքսիդի առկայության դեպքում ֆոսֆորիտը կոքսով վերականգնելով։
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO
Պարզ նյութը` ֆոսֆորը, ձևավորում է մի քանի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ, որոնցից հիմնականը սպիտակ, կարմիր և սև ֆոսֆորն է: Սպիտակ ֆոսֆորը ձևավորվում է ֆոսֆորի գոլորշիների խտացումից և սպիտակ մոմանման նյութ է (մպ 44 °C), ջրում չլուծվող, որոշ օրգանական լուծիչներում լուծվող։ Սպիտակ ֆոսֆորն ունի մոլեկուլային կառուցվածք և բաղկացած է քառաեզրային P4 մոլեկուլներից։
Կապի լարվածությունը (P-P-P կապի անկյունը ընդամենը 60° է) առաջացնում է սպիտակ ֆոսֆորի բարձր ռեակտիվություն և թունավորություն (մահացու դոզան մոտ 0,1 գ): Քանի որ սպիտակ ֆոսֆորը շատ լուծելի է ճարպերում, կաթը չի կարող օգտագործվել որպես թունավորման հակաթույն: Օդում սպիտակ ֆոսֆորը ինքնաբուխ բռնկվում է, ուստի այն պահվում է հերմետիկորեն փակված քիմիական տարաներում ջրի շերտի տակ։
Կարմիր ֆոսֆորն ունի պոլիմերային կառուցվածք։ Ստացվում է սպիտակ ֆոսֆորի տաքացման կամ լույսի ճառագայթման միջոցով։ Ի տարբերություն սպիտակ ֆոսֆորի, այն ցածր ռեակտիվ է և ոչ թունավոր: Այնուամենայնիվ, սպիտակ ֆոսֆորի մնացորդային քանակությունը կարող է կարմիր ֆոսֆորը թունավոր դարձնել:
Սև ֆոսֆորը ստացվում է սպիտակ ֆոսֆորը տաքացնելով 120 հազար ատմ ճնշման տակ։ Այն ունի պոլիմերային կառուցվածք, ունի կիսահաղորդչային հատկություններ, քիմիապես կայուն է և ոչ թունավոր։
Քիմիական հատկություններ. Սպիտակ ֆոսֆորը սենյակային ջերմաստիճանում ինքնաբերաբար օքսիդանում է մթնոլորտային թթվածնով (կարմիր և սև ֆոսֆորի օքսիդացում տեղի է ունենում տաքացման ժամանակ): Ռեակցիան տեղի է ունենում երկու փուլով և ուղեկցվում է լյումինեսցենտով (քիմիլյումինեսցենցիա):
2P + 3O 2 = 2P 2 O 3; P 2 O 3 + O 2 = P 2 O 5
Ֆոսֆորը նաև աստիճանաբար փոխազդում է ծծմբի և հալոգենների հետ։
2P + 3Cl 2 = 2PCl 3; PCl 3 + Cl 2 = PCl 5
Ակտիվ մետաղների հետ փոխազդեցության ժամանակ ֆոսֆորը հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ՝ առաջացնելով ֆոսֆիդներ՝ ֆոսֆորի միացություններ -3 օքսիդացման վիճակում։
3Ca + 2P = Ca 3 P 2
Օքսիդացնող թթուները (ազոտային և խտացված ծծմբաթթուները) ֆոսֆորը օքսիդացնում են ֆոսֆորաթթու:
P + 5HNO 3 (conc) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
Ալկալիների լուծույթներով եփելիս սպիտակ ֆոսֆորը անհամաչափ է.
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O = P -3 H 3 + 3KH 2 P +1 O 2
ֆոսֆին կալիումի հիպոֆոսֆիտ