HNO3 исэлдэлтийн төлөв. Азотын нэгдлүүд Редокс урвалын ерөнхий зүй тогтол
Химийн бодисыг хувааж болно ердийн исэлдүүлэгчид, ердийн бууруулагч бодисууд, илэрч болох бодисууд исэлдүүлэх, багасгах шинж чанартай. Зарим бодисууд нь исэлдэлтийн идэвхийг бараг харуулдаггүй.
TO ердийн исэлдүүлэгчид Үүнд:
- энгийн бодисууд - металл бус хамгийн хүчтэй исэлдүүлэх шинж чанартай (фтор F 2, хүчилтөрөгч O 2, хлор Cl 2);
- ионуудметалл эсвэл металл бус-тай өндөр эерэг (ихэвчлэн өндөр) исэлдэлтийн төлөв : хүчил (HN +5 O 3, HCl +7 O 4), давс (KN +5 O 3, KMn +7 O 4), исэл (S +6 O 3, Cr +6 O 3)
- заримыг агуулсан нэгдлүүд металлын катионуудбайх өндөр исэлдэлтийн төлөв: Pb 4+, Fe 3+, Au 3+ гэх мэт.
Ердийн бууруулагч бодисууд ихэвчлэн:
- энгийн бодисууд - металлууд(металлыг бууруулах чадварыг хэд хэдэн цахилгаан химийн үйл ажиллагаанаас тодорхойлдог);
- агуулсан цогц бодисууд сөрөг (ихэвчлэн бага) исэлдэлтийн төлөвтэй металл бус атомууд эсвэл ионууд: хоёртын устөрөгчийн нэгдлүүд (H 2 S, HBr), хүчилтөрөгчгүй хүчлүүдийн давс (K 2 S, NaI);
- агуулсан зарим нэгдлүүд хамгийн бага эерэг исэлдэлтийн төлөвтэй катионууд(Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+), электрон хандивлаж, Тэдний исэлдэлтийн түвшинг нэмэгдүүлэх боломжтой;
- -аас бүрдэх нийлмэл ион агуулсан нэгдлүүд завсрын эерэг исэлдэлтийн төлөвтэй металл бус(S +4 O 3) 2–, (НР +3 O 3) 2– , үүнд элементүүд электрон өгснөөр, түүний эерэг исэлдэлтийн төлөвийг нэмэгдүүлэх.
Бусад ихэнх бодисууд илэрч болно исэлдүүлэх, багасгах шинж чанартай.
Ердийн исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодисыг хүснэгтэд үзүүлэв.
Лабораторийн практикт хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь дараах исэлдүүлэгчид :
калийн перманганат (KMnO 4);
калийн бихромат (K 2 Cr 2 O 7);
азотын хүчил (HNO 3);
төвлөрсөн хүхрийн хүчил (H 2 SO 4);
устөрөгчийн хэт исэл (H 2 O 2);
манганы исэл (IV) ба хар тугалга (IV) (MnO 2, PbO 2);
хайлсан калийн нитрат (KNO 3) болон бусад нитратуудын хайлмал.
TO бууруулагч хамааралтай В лабораторийн практик холбогдох:
- магни (Mg), хөнгөн цагаан (Al), цайр (Zn) болон бусад идэвхтэй металлууд;
- устөрөгч (H 2) ба нүүрстөрөгч (C);
- калийн иодид (KI);
- натрийн сульфид (Na 2 S) ба устөрөгчийн сульфид (H 2 S);
- натрийн сульфит (Na 2 SO 3);
- цагаан тугалга хлорид (SnCl 2).
Редокс урвалын ангилал
Редокс урвалыг ихэвчлэн молекул хоорондын, молекул доторх, диспропорциональ урвал (өөрийгөө исэлдэх-өөрийгөө бууруулах) болон диспропорцын эсрэг урвал гэж дөрвөн төрөлд хуваадаг.
Молекул хоорондын урвал исэлдэлтийн түвшний өөрчлөлтийг үргэлжлүүлнэ өөр өөр элементүүд-аас янз бүрийн урвалжууд. Үүний зэрэгцээ тэд үүсдэг исэлдэлт ба бууралтын төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн .
2Al0 + Fe +3 2 O 3 → Al +3 2 O 3 + 2Fe 0,
C 0 + 4HN +5 O 3 (conc) = C +4 O 2 + 4N +4 O 2 + 2H 2 O.
Молекулын дотоод урвал нь хариу үйлдэл юм өөр өөр элементүүд-аас нэг урвалжруу шилжих зэрэг төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн:
(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 .
Пропорциональ бус урвал (өөрөө исэлдэх-өөрийгөө эдгээх) - эдгээр нь исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагч бодисоор явагдах урвалууд юм. ижил урвалжийн ижил элемент,үүнд ордог янз бүрийн бүтээгдэхүүн:
3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O,
Хувь хэмжээ (пропорц, эсрэг харьцаа ) нь исэлдүүлэгч болон бууруулагч бодис байх урвалууд юм ижил элемент, Аль нь янз бүрийн урвалжуудордог нэг бүтээгдэхүүн. Пропорциональ байдлын эсрэг хариу үйлдэл.
2H 2 S -2 + S + 4 O 2 \u003d 3S + 2H 2 O
Редокс урвалыг эмхэтгэх үндсэн дүрмүүд
Редокс урвалыг исэлдүүлэх, багасгах үйл явц дагалддаг.
Исэлдэлтнь бууруулагч бодисоор электрон өгөх үйл явц юм.
Сэргээх исэлдүүлэгч бодис руу электрон нэмэх үйл явц юм.
Исэлдүүлэгч сэргэж байна, мөн бууруулагч бодис исэлдсэн .
Редокс урвалд цахим баланс: Бууруулах бодисын өгч буй электронуудын тоо нь исэлдүүлэгчийн хүлээн авсан электронуудын тоотой тэнцүү байна. Хэрэв үлдэгдэл буруу хийгдсэн бол та нарийн төвөгтэй OVR хийх боломжгүй болно.
Редокс урвалыг (ORRs) бүрдүүлэх хэд хэдэн аргыг ашигладаг: электрон балансын арга, электрон-ионы тэнцвэрийн арга (хагас урвалын арга) болон бусад.
Нарийвчилж авч үзье электрон балансын арга .
OVR-ийг "таних" нь маш амархан - бүх нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөвийг цэгцэлж, атомууд исэлдэлтийн төлөвийг өөрчилдөг болохыг тодорхойлоход хангалттай.
K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0
Бид исэлдэлтийн төлөвийг өөрчилдөг элементүүдийн атомуудыг урвалын өмнөх ба дараа нь тус тусад нь бичдэг.
Исэлдэлтийн төлөвийг манган ба хүхрийн атомууд өөрчилдөг.
S -2 -2e = S 0
Mn +7 + 1e = Mn +6
Манган 1 электроныг шингээж, хүхэр 2 электроныг өгдөг. Үүний зэрэгцээ дагаж мөрдөх шаардлагатай цахим баланс. Тиймээс манганы атомын тоог хоёр дахин нэмэгдүүлж, хүхрийн атомын тоог өөрчлөхгүй байх шаардлагатай. Бид урвалжаас өмнө болон бүтээгдэхүүний өмнө тэнцвэрийн коэффициентийг зааж өгдөг!
Цахим балансын аргыг ашиглан OVR тэгшитгэлийг бүрдүүлэх схем:
Анхаар!Урвалд хэд хэдэн исэлдүүлэгч эсвэл бууруулагч бодис байж болно. Өгөгдсөн болон хүлээн авсан электронуудын нийт тоо ижил байхаар балансыг гаргах ёстой.
Редокс урвалын ерөнхий загвар
Редокс урвалын бүтээгдэхүүнүүд нь ихэвчлэн хамаардаг үйл явцын нөхцөл. Санаж үз исэлдэлтийн урвалын явцад нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд.
Хамгийн тодорхой тодорхойлох хүчин зүйл бол урвалын уусмалын орчин - . Дүрмээр бол (гэхдээ заавал биш) орчинг тодорхойлох бодисыг урвалжуудын жагсаалтад оруулсан болно. Дараах сонголтууд боломжтой.
- исэлдэлтийн үйл ажиллагаа илүү хүчиллэг орчинд эрчимжиж, исэлдүүлэгч нь илүү гүн буурдаг(жишээлбэл, калийн перманганат, KMnO 4, хүчиллэг орчинд Mn +7 Mn +2, шүлтлэг орчинд Mn +6 хүртэл буурдаг);
- исэлдэлтийн үйл ажиллагаа илүү шүлтлэг орчинд эрчимждэг, мөн исэлдүүлэгч бодис илүү гүн буурдаг (жишээлбэл, калийн нитрат KNO 3, шүлтлэг орчинд бууруулах бодистой харилцан үйлчлэхэд N +5 нь N -3 хүртэл буурдаг);
- эсвэл исэлдүүлэгч бодис нь хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд бараг өртдөггүй.
Урвалын орчин нь OVR-ийн үлдсэн бүтээгдэхүүний найрлага, орших хэлбэрийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Үндсэн зарчим бол урвалжтай харьцдаггүй бүтээгдэхүүн үүсдэг!
Анхаар! ЭХэрэв уусмалын орчин нь хүчиллэг байвал урвалын бүтээгдэхүүнд суурь ба үндсэн исэл агуулагдах боломжгүй Тэд хүчилтэй харилцан үйлчилдэг. Үүний эсрэгээр шүлтлэг орчинд хүчил ба хүчиллэг исэл үүсэхийг үгүйсгэдэг. Энэ бол хамгийн нийтлэг, хамгийн бүдүүлэг алдаануудын нэг юм.
Мөн OVR урсгалын чиглэл нөлөөлдөг урвалд орох бодисын мөн чанар. Жишээлбэл, азотын хүчил HNO 3 нь бууруулагч бодисуудтай харилцан үйлчлэх үед хэв маяг ажиглагдаж байна - бууруулагчийн идэвхжил их байх тусам азот N + 5 багасна.
Өсөлттэй хамт температур ихэнх OVR нь илүү хүчтэй, гүнзгий байх хандлагатай байдаг.
Гетероген урвалын үед бүтээгдэхүүний найрлагад ихэвчлэн нөлөөлдөг хатуу бодисын нарийн чанар . Жишээлбэл, азотын хүчилтэй нунтаг цайр нь нэг бүтээгдэхүүн үүсгэдэг бол мөхлөгт цайр нь огт өөр бүтээгдэхүүн үүсгэдэг. Урвалжийн нунтаглалтын хэмжээ их байх тусам түүний идэвхжил нэмэгдэнэ. ихэвчлэн.
Лабораторийн хамгийн ердийн исэлдүүлэгчийг авч үзье.
Редокс урвалын үндсэн схемүүд
Перманганатыг нөхөн сэргээх схем
Перманганатууд нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис агуулдаг. манганисэлдэлтийн төлөвт +7. Манганы давс +7 уусмалыг будна ягаанөнгө.
Урвалын уусмалын орчноос хамааран перманганатыг янз бүрийн аргаар багасгадаг.
IN хүчиллэг орчин сэргэлт илүү гүнзгий байдаг Mn2+. +2 исэлдэлтийн төлөвт байгаа манганы исэл нь үндсэн шинж чанарыг харуулдаг, тиймээс in хүчиллэг орчин давс үүсдэг. Манганы давс +2 өнгөгүй. IN төвийг сахисан шийдэл манган сэргээгддэг исэлдэлтийн зэрэг хүртэл +4 , боловсролтой амфотерийн исэл MnO 2 — бор хүчил, шүлтлэгт уусдаггүй тунадас. IN шүлтлэгхүрээлэн буй орчинд манганы хамгийн бага хэмжээгээр буурдаг - хамгийн ойр хүртэл исэлдэлтийн төлөв +6 . Манганы нэгдлүүд +6 хүчиллэг шинж чанартай, шүлтлэг орчинд давс үүсгэдэг - манганатууд. Манганатууд шийдлийг өгдөг ногоон өнгө .
Хүчиллэг, төвийг сахисан, шүлтлэг орчинд калийн сульфидтай KMnO 4 калийн перманганатын харилцан үйлчлэлийг авч үзье. Эдгээр урвалуудад сульфидын ионы исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн нь S 0 байна.
5 K 2 S + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 \u003d 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,
Энэ урвалын нийтлэг алдаа нь урвалын бүтээгдэхүүн дэх хүхэр ба шүлтийн харилцан үйлчлэлийн шинж тэмдэг юм. Гэсэн хэдий ч хүхэр нь нэлээд хатуу ширүүн нөхцөлд (өндөр температур) шүлттэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь энэ урвалын нөхцөлд тохирохгүй байна. Хэвийн нөхцөлд молекул хүхэр ба шүлтийг тусад нь зааж өгөх нь зөв бөгөөд тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүнийг биш юм.
K 2 S + 2 KMnO 4 - (KOH) \u003d 2 K 2 MnO 4 + S ↓
Энэ урвалыг эмхэтгэх үед бас хүндрэл гардаг. Энэ тохиолдолд урвалыг тэнцүүлэхийн тулд урвалж дахь орчны молекулыг (KOH эсвэл бусад шүлт) бичих шаардлагагүй болно. Шүлт нь урвалд оролцож, калийн перманганатын бууралтын бүтээгдэхүүнийг тодорхойлдог боловч түүний оролцоогүйгээр урвалд орж буй бодисууд болон бүтээгдэхүүнүүд тэнцүү болдог. Химийн урвал бол үргэлжилж буй үйл явц бүрийг заадаггүй, харин бүх үйл явцын нийлбэрийн тусгал гэдгийг зөвхөн нөхцөлт тэмдэглэгээ гэдгийг санах юм бол энэ мэт санагдах парадоксыг хялбархан шийдэж болно. Үүнийг өөрөө хэрхэн тодорхойлох вэ? Хэрэв та сонгодог схемийн дагуу - тэнцвэрийн тэнцвэрийн коэффициент - металлын тэгшитгэлийн дагуу ажиллавал металлыг тэнцвэрийн коэффициентээр тэнцүүлж, урвалын тэгшитгэлийн зүүн талд шүлт байгаа нь илүүц байх болно.
Перманганатуудисэлдүүлэх:
- металл буссөрөг исэлдэлтийн төлөвтэй энгийн бодисууд руу (исэлдэлтийн төлөв 0) үл хамаарах зүйл — фосфор, хүнцэл - +5 хүртэл ;
- металл бусзавсрын исэлдэлтийн төлөвтэй исэлдэлтийн хамгийн өндөр түвшинд;
- идэвхтэй металлууд тогтвортой эерэг металлын исэлдэлтийн зэрэг.
KMnO 4 + NeMe (хамгийн бага d.d.) = NeMe 0 + бусад бүтээгдэхүүн
KMnO 4 + NeMe (завсрын s.o.) = NeMe (дээд s.o.) + бусад бүтээгдэхүүн
KMnO 4 + Me 0 = Me (тогтвортой s.d.) + бусад бүтээгдэхүүн
KMnO 4 + P -3, As -3 = P +5, As +5 + бусад бүтээгдэхүүн
Хромат/Бихроматыг сэргээх схем
VI валенттай хромын онцлог нь усан уусмалд уусмалын орчноос хамааран хромат ба бихромат гэсэн 2 төрлийн давс үүсгэдэг. Идэвхтэй металл хроматууд (жишээлбэл, K 2 CrO 4) нь тогтвортой давс юм шүлтлэгорчин. Идэвхтэй металлын дихроматууд (бихроматууд). (жишээлбэл, K 2 Cr 2 O 7) - давс, тогтвортой хүчиллэг орчинд .
Chromium(VI)-ийн нэгдлүүдийг багасгасан хромын (III) нэгдлүүд . Хромын нэгдлүүд Cr +3 нь амфотер шинж чанартай бөгөөд уусмалын орчноос хамааран уусмалд янз бүрийн хэлбэрээр байдаг: хүчиллэг орчинд хэлбэрээр байдаг. давс(амфотерийн нэгдлүүд нь хүчилтэй харилцан үйлчлэхэд давс үүсгэдэг), төвийг сахисан орчинд - уусдаггүй амфотерийн хромын (III) гидроксид Cr(OH) 3 , шүлтлэг орчинд хромын (III) нэгдлүүд үүсдэг нарийн төвөгтэй давс, Жишээлбэл, калийн гексагидроксохромат (III) K 3 .
Chromium VI нэгдлүүдисэлдүүлэх:
- металл буссөрөг исэлдэлтийн төлөвт энгийн бодисууд руу (исэлдэлтийн төлөв 0) үл хамаарах зүйл — фосфор, хүнцэл - +5 хүртэл;
- металл бусзавсрын исэлдэлтийн төлөвт исэлдэлтийн хамгийн өндөр түвшинд;
- идэвхтэй металлууд энгийн бодисоос (исэлдэлтийн цэг 0) нэгдлүүд хүртэл тогтвортой эерэг металлын исэлдэлтийн зэрэг.
Хромат/бихромат + neMe (сөрөг d.d.) = neMe 0 + бусад бүтээгдэхүүн
Хромат/бихромат + NeMe (завсрын эерэг s.d.) = NeMe (хамгийн өндөр s.d.) + бусад бүтээгдэхүүн
Хромат / бихромат + Me 0 \u003d Me (тогтвортой s.d.) + бусад бүтээгдэхүүн
Хромат/дихромат + P, As (сөрөг d.d.) = P, As +5 + бусад бүтээгдэхүүн
Нитратуудын задрал
Нитратын давс агуулдаг исэлдэлтийн төлөвт азот +5 - хүчтэй исэлдүүлэгч. Ийм азот нь хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэх чадвартай (O -2). Энэ нь нитратыг халаах үед тохиолддог. Энэ тохиолдолд ихэнх тохиолдолд хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвт 0, i.e. өмнө молекул хүчилтөрөгч O2 .
Давс үүсгэдэг металлын төрлөөс хамааран нитратуудын дулааны (температурын) задралын явцад янз бүрийн бүтээгдэхүүн үүсдэг. металл идэвхтэй(цахилгаан химийн үйл ажиллагааны цувралд магни хүртэл), дараа нь азотыг исэлдэлтийн төлөвт +3 хүртэл бууруулж, задрах үед нитритийн давс, молекулын хүчилтөрөгч үүсдэг .
Жишээлбэл:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2 .
Идэвхтэй металлууд нь байгальд давс (KCl, NaCl) хэлбэрээр байдаг.
Хэрэв метал нь цахилгаан химийн үйл ажиллагааны цувралд байгаа бол магнийн баруун талд, зэсийн зүүн талд (магни ба зэс орно) , дараа нь задрал үүсдэг металлын исэлтогтвортой исэлдэлтийн төлөвт, азотын исэл (IV)(бор хий) ба хүчилтөрөгч. Мөн задралын явцад металлын исэл үүсдэг литийн нитрат .
Жишээлбэл, задрал цайрын нитрат:
2Zn(NO 3) 2 → 2ZnO + 4NO 2 + O 2.
Дунд зэргийн идэвхтэй металлууд нь ихэвчлэн исэл (Fe 2 O 3, Al 2 O 3 гэх мэт) хэлбэрээр байгальд байдаг.
ионууд металлууд, цахилгаан химийн үйл ажиллагааны цувралд байрладаг зэсийн баруун талдхүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. At нитратуудын задралтэдгээр нь N +5 шиг хүчилтөрөгчийн исэлдэлтэнд оролцдог бөгөөд энгийн бодисууд болж буурдаг. металл үүсдэг мөн хий ялгардаг азотын исэл (IV) ба хүчилтөрөгч .
Жишээлбэл, задрал мөнгөний нитрат:
2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2.
Идэвхгүй металлууд байгальд энгийн бодис хэлбэрээр байдаг.
Зарим үл хамаарах зүйл!
Задаргаа аммонийн нитрат :
Аммонийн нитратын молекулд исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодис хоёулаа байдаг: -3 исэлдэлтийн төлөвт азот нь зөвхөн бууруулах шинж чанартай, +5 исэлдэлтийн төлөвт байгаа азот нь зөвхөн исэлдүүлдэг.
Халах үед аммонийн нитрат задрах. 270 хэм хүртэл температурт, азотын исэл (I)("инээх хий") ба ус:
NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O
Энэ бол хариу үйлдэл үзүүлэх жишээ юм эсрэг харьцаа .
Үүссэн азотын исэлдэлтийн төлөв нь анхны молекул дахь азотын атомуудын исэлдэлтийн төлөвийн арифметик дундаж юм.
Илүү өндөр температурт азотын исэл (I) нь энгийн бодисуудад задардаг. азотынТэгээд хүчилтөрөгч:
2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O
At задрал аммонийн нитрит NH4NO2Эсрэг пропорциональ байдал бас үүсдэг.
Үүссэн азотын исэлдэлтийн төлөв нь мөн анхны азотын атомуудын исэлдэлтийн төлөвийн арифметик дундажтай тэнцүү байна - исэлдүүлэгч N +3 ба бууруулагч N -3
NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O
Дулааны задрал манганы (II) нитрат металлын исэлдэлт дагалддаг:
Mn(NO 3) 2 \u003d MnO 2 + 2NO 2
Төмрийн (II) нитрат бага температурт төмрийн исэл (II) болж задардаг, халах үед төмрийг +3 исэлдэлтийн төлөвт исэлдүүлдэг.
2Fe(NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 60°C-д
4Fe(NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 >60°C-д
Никель (II) нитрат
халах үед нитрит болж задардаг.
Азотын хүчлийн исэлдүүлэх шинж чанар
Азотын хүчил Металлуудтай харьцахдаа HNO 3 нь практикт байдаг хэзээ ч устөрөгч үүсгэдэггүй , ихэнх эрдэс хүчлүүдээс ялгаатай.
Энэ нь хүчил нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис - +5 исэлдэлтийн төлөвт азот агуулдагтай холбоотой юм. Бууруулах бодисууд - металлуудтай харилцан үйлчлэхэд азотыг бууруулах янз бүрийн бүтээгдэхүүн үүсдэг.
Азотын хүчил + металл \u003d металлын давс + азотыг бууруулах бүтээгдэхүүн + H 2 O
Азотын хүчлийг хувиргаж болно азотын исэл (IV) NO 2 (N +4); азотын исэл (II) NO (N +2); азотын исэл (I) N 2 O ("инээх хий"); молекул азот N 2; аммонийн нитрат NH 4 NO 3. Дүрмээр бол тэдгээрийн аль нэг нь давамгайлсан бүтээгдэхүүнүүдийн холимог үүсдэг. Энэ тохиолдолд азотыг +4-ээс -3 хүртэл исэлдэлтийн төлөвт бууруулна. Сэргээх гүн нь юуны түрүүнд хамаарна байгалийн бууруулагч бодисТэгээд азотын хүчлийн концентрацаас . Дүрэм ингэж ажилладаг: хүчлийн концентраци бага байх тусам металлын идэвхжил өндөр байх тусам азот илүү их электрон хүлээн авч, багассан бүтээгдэхүүн үүсдэг..
Зарим загварууд нь азотын хүчлийг металлаар бууруулах гол бүтээгдэхүүнийг урвалын явцад зөв тодорхойлох боломжийг танд олгоно.
- үйл ажиллагаа явуулж байна маш шингэрүүлсэн азотын хүчил дээр металлуудихэвчлэн үүсдэг аммонийн нитрат NH 4 NO 3;
Жишээлбэл, цайрын маш шингэрүүлсэн азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэл:
4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
- төвлөрсөн азотын хүчилхүйтэнд идэвхгүй болгодог зарим металл - хром Cr, хөнгөн цагаан Al, төмөр Fe . Уусмалыг халаах эсвэл шингэлэх үед урвал явагдана;
металл идэвхгүйжүүлэх - энэ нь металлын гадаргуу дээр инертийн нэгдлүүдийн нимгэн давхарга үүссэний улмаас металлын гадаргууг идэвхгүй байдалд шилжүүлэх явдал юм, энэ тохиолдолд төвлөрсөн азотын хүчилтэй урвалд ордоггүй металлын исэл голчлон үүсдэг.
- Азотын хүчил цагаан алтны дэд бүлгийн металлуудтай урвалд ордоггүй — алтАу, цагаан алт Pt, ба палладий Pd;
- харилцах үед идэвхгүй металл бүхий төвлөрсөн хүчил ба дунд зэргийн идэвхтэй металлуудазотхүчил болж буурдаг азотын исэл (IV) ҮГҮЙ 2 ;
Жишээлбэл, баяжуулсан азотын хүчилтэй зэсийг исэлдүүлэх:
Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
- харилцах үед идэвхтэй металл бүхий төвлөрсөн азотын хүчил үүссэн Азотын исэл (I) N 2 O ;
Жишээлбэл, исэлдэлт натритөвлөрсөн азотын хүчил:
Na + 10HNO 3 \u003d 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O
- харилцах үед идэвхгүй металлаар азотын хүчлийг шингэлэх (устөрөгчийн баруун талд байгаа үйл ажиллагааны цувралд) хүчил нь буурдаг азотын исэл (II) NO ;
- харилцах үед азотын хүчлийг завсрын үйл ажиллагаатай металлаар шингэлнэ аль аль нь азотын исэл (II) NO, эсвэл азотын исэл N 2 O, эсвэл молекул азот N 2 - нэмэлт хүчин зүйлээс хамаарч (металлын идэвхжил, металлын нунтаглалтын зэрэг, хүчил шингэлэх зэрэг, температур).
- харилцах үед азотын хүчлийг идэвхтэй металлаар шингэлнэ үүссэн молекул азот N 2 .
Янз бүрийн металлуудтай харилцан үйлчлэхэд азотын хүчлийн бууралтын бүтээгдэхүүнийг ойролцоогоор тодорхойлохын тулд би дүүжин зарчмыг ашиглахыг санал болгож байна. Савлуурын байрлалыг өөрчилдөг гол хүчин зүйлүүд нь хүчлийн концентраци ба металлын идэвхжил юм. Хялбаршуулахын тулд бид 3 төрлийн хүчиллэг концентрацийг ашигладаг: төвлөрсөн (30% -иас дээш), шингэрүүлсэн (30% ба түүнээс бага), маш шингэрүүлсэн (5% -иас бага). Бид металлыг идэвхтэй (хөнгөн цагаанаас өмнө), дунд идэвхтэй (хөнгөн цагаанаас устөрөгч хүртэл) болон идэвхгүй (устөрөгчийн дараа) гэж хуваадаг. Азотын хүчлийг бууруулах бүтээгдэхүүнийг исэлдэлтийн зэрэг буурах дарааллаар байрлуулна.
NO2; ҮГҮЙ; N 2 O; N 2; NH4NO3
Металл илүү идэвхтэй байх тусам бид баруун тийшээ шилжинэ. Хүчлийн концентраци их байх тусам шингэрүүлэлт бага байх тусам бид зүүн тийш шилжинэ.
Жишээлбэл , төвлөрсөн хүчил ба идэвхгүй металл зэс Cu харилцан үйлчилдэг. Тиймээс бид туйлын зүүн байрлал руу шилжиж, азотын исэл (IV), зэсийн нитрат, ус үүсдэг.
Хүхрийн хүчилтэй металлын харилцан үйлчлэл
Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчил ердийн эрдэс хүчил шиг металуудтай харилцан үйлчилдэг. Тэдгээр. устөрөгч хүртэл хэд хэдэн цахилгаан химийн хүчдэлд байрладаг металлуудтай харилцан үйлчилдэг. Энд исэлдүүлэгч бодис нь молекул устөрөгч H 2 болж буурдаг H + ионууд юм. Энэ тохиолдолд металыг дүрмээр исэлдүүлдэг хамгийн бага исэлдэлтийн зэрэг.
Жишээлбэл:
Fe + H 2 SO 4 (razb) \u003d FeSO 4 + H 2
устөрөгчийн өмнө болон дараа нь хэд хэдэн хүчдэлтэй металлуудтай харилцан үйлчилдэг.
H 2 SO 4 (conc) + металл \u003d металлын давс + хүхрийг бууруулах бүтээгдэхүүн (SO 2, S, H 2 S) + ус
Төвлөрсөн хүхрийн хүчил нь металуудтай харилцан үйлчлэхэд металлын давс (тогтвортой исэлдэлтийн төлөвт), ус, хүхрийг бууруулах бүтээгдэхүүн үүсдэг. хүхрийн давхар исэл S +4 O 2, молекул хүхэр S эсвэл устөрөгчийн сульфид H 2 S -2, металлын концентрацийн зэрэг, идэвхжил, нунтаглалтын зэрэг, температур гэх мэт. Төвлөрсөн хүхрийн хүчил нь металуудтай харилцан үйлчлэхэд молекулын устөрөгч үүсдэггүй!
Төвлөрсөн хүхрийн хүчлийн металтай харилцан үйлчлэх үндсэн зарчим:
1. төвлөрсөн хүхрийн хүчил идэвхгүй болгодог хөнгөн цагаан, хром, төмөр өрөөний температурт эсвэл хүйтэнд;
2. төвлөрсөн хүхрийн хүчил харьцдаггүй -тай алт, цагаан алт, палладий ;
3. ХАМТ идэвхгүй металлуудтөвлөрсөн хүхрийн хүчилхүртэл сэргэдэг хүхрийн исэл (IV).
Жишээлбэл, зэсийг баяжуулсан хүхрийн хүчлээр исэлдүүлдэг:
Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
4. Харьцаж байхдаа идэвхтэй металл, цайртайтөвлөрсөн хүхрийн хүчлийн хэлбэрүүдхүхэр S эсвэл устөрөгчийн сульфид H 2 S 2- (температур, нунтаглалтын зэрэг, металлын үйл ажиллагаанаас хамаарна).
Жишээлбэл , төвлөрсөн хүхрийн хүчлийн цайртай харилцан үйлчлэл:
8Na 0 + 5H 2 S +6 O 4(conc) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H2O
Устөрөгчийн хэт исэл
Устөрөгчийн хэт исэл H 2 O 2 нь -1 исэлдэлтийн төлөвт хүчилтөрөгч агуулдаг. Ийм хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвийг нэмэгдүүлж, бууруулж чаддаг. Тиймээс устөрөгчийн хэт исэл илэрдэг исэлдүүлэх, багасгах шинж чанартай.
Устөрөгчийн хэт исэл нь исэлдүүлэгч бодистой харьцахдаа исэлдүүлэгч шинж чанарыг харуулдаг бөгөөд исэлдэлтийн төлөвийг -2 хүртэл бууруулдаг. Дүрмээр бол устөрөгчийн хэт ислийг бууруулах бүтээгдэхүүн нь урвалын нөхцлөөс хамааран ус эсвэл гидроксидын ион юм. Жишээлбэл:
S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S +6 O 4 -2
Исэлдүүлэгч бодисуудтай харилцан үйлчлэх үед хэт исэл нь молекулын хүчилтөрөгч хүртэл исэлддэг (исэлдэлтийн төлөв 0): O 2 . Жишээлбэл :
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. Кальцийн карбонат дахь нүүрстөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь:
A. -4 B.+2 C.+4
3. Фосфорын исэлдэлтийн төлөв 0 байх бодис:
A. P4 B.PH3 C.P2O5
4. Редокс нь урвалын тэгшитгэл юм.
A.2Al(OH)3=Al2O3+3H2O B.H2+Cl2=2HCl C.NaOH+HNO3=NaNO3+H2O
5. Химийн урвалын исэлдүүлэгч бодис болох CuO+H2=Cu+H2O нь:
A.H20 B.Cu2+ C.O2- D.Cu0
6. Хлорын исэлдэлтийн төлөв дараах дарааллаар буурна.
A.Cl2– HCl–HClO B.NaCl–Cl2–KClO3 C.HClO4–NaClO2–BaCl2
7. Шилжилтийн процесс, схем нь N-3→N+2:
A. Сэргээх
B. Исэлдэлт
B. Редокс процесс биш.
8. S + O2 → SO2 урвалын тэгшитгэлд исэлдүүлэгчийн өгсөн электронуудын тоо:
A.2 B.4 C.6
9. Исэлдэлтийн 0 төлөвт байгаа фосфор нь:
A. Зөвхөн бууруулагч
B. Зөвхөн исэлдүүлэгч
B. Исэлдүүлэгч ба ангижруулагч бодис
10. Энгийн бодис нь хамгийн хүчтэй исэлдүүлэх шинж чанартай металл бус бодис юм.
A. Br2
B. Cl2
B. F2
Б хэсэг.
11. Азотын исэл (III) ба азотын исэл (V)-ийн томъёог бич.
12. Цахим балансын аргыг ашиглан урвалын схемд коэффициентүүдийг байрлуул.
Ca + O2 = CaO
Исэлдүүлэх, ангижруулах процессуудыг нэрлэж, исэлдүүлэгч ба ангижруулагчийг заана уу.
13. Химийн нэгдлүүдийн томьёог CH4, CO2, CO - нүүрстөрөгчийн атомын исэлдэлтийн түвшинг бууруулах дарааллаар байрлуул.
14. Cu + 2 + 2ē → Cu0 схемийн дагуу химийн урвалын тэгшитгэлийг үүсгэж, OVR-ийн үүднээс авч үзье.
15. "Сэргээх нь ..." гэсэн өгүүлбэрийг гүйцээнэ үү.
элемент тус бүрийн исэлдэлтийн төлөвийг тодорхойлох, электрон балансын аргыг ашиглан коэффициентүүдийг цэгцлэх: KCIO3 + S -> KCI + SO2. 3) Дараах нэгдлүүдийн хүхрийн исэлдэлтийн төлөвийг тодорхойлно уу: H2SO4, SO2, H2S, SO2, H2SO3. 4 H2O, HI, PCI3, H3N, H2S, CO2 нэгдлүүдийн молекулуудад нийтлэг электрон хосууд аль химийн элементийн атомууд руу шилжих вэ? зөв хариулт өгнө үү! 5) надад хэлээч, устөрөгч ба хүчилтөрөгчөөс ус үүсэх үед атомын исэлдэлтийн төлөв өөрчлөгддөг үү? 6) электролитийн диссоциацийн тэгшитгэлийг бичнэ үү: зэсийн нитрат, давсны хүчил, хөнгөн цагаан сульфат, барийн гидроксид, цайрын сульфат. 7) литийн гидроксид ба азотын хүчил, зэсийн нитрат ба натрийн гидроксид, калийн карбонат ба фосфорын хүчил зэрэг уусмалуудын хоорондох урвалын молекул ба ионы тэгшитгэлийг бичнэ үү. 8) ямар бодисын уусмалын харилцан үйлчлэлд урвалын бүтээгдэхүүнүүдийн нэг нь ус вэ? K2CO3 ба HCI: Ca(OH)2 ба HNO3: NaOH ба H2SO4: NaNO3 ба H2SO4? Урвалын тэгшитгэлийг молекул ба ионы томъёогоор бичнэ үү. 9) Дараах давсуудын аль нь усанд ууссан үед гидролизд ордог: хөнгөн цагаан хлорид, калийн сульфид, натрийн хлорид? Гидролизийн тэгшитгэлийг бич.
мөн чанар электрон балансын аргаҮүнд:
- Химийн урвалын тэгшитгэлд орсон элемент бүрийн исэлдэлтийн төлөвийн өөрчлөлтийг тооцоолох
- Үүссэн урвалын үр дүнд исэлдэлтийн төлөв өөрчлөгддөггүй элементүүдийг тооцохгүй.
- Исэлдэлтийн төлөв өөрчлөгдсөн үлдсэн элементүүдээс олж авсан эсвэл алдагдсан электронуудын тоог тоолохоос бүрдэх балансыг гаргадаг.
- Электроноо алдсан эсвэл авсан бүх элементүүдийн хувьд (элемент бүрийн тоо өөр өөр байдаг) хамгийн бага нийтлэг үржвэрийг ол.
- Олдсон утга нь тэгшитгэлийг бүрдүүлэх үндсэн коэффициентүүд юм.
Харааны хувьд асуудлыг шийдэх алгоритмыг ашиглана электрон балансын аргадиаграммд үзүүлэв.
Практик дээр яаж харагддаг вэ даалгаврын жишээн дээр алхам алхмаар.
Даалгавар.Цахим балансын аргыг ашиглан металуудтай холбоотой дараах исэлдэлтийн урвалын схемд коэффициентийг сонгоно уу.
A) Ag + HNO 3 → AgNO 3 + NO + H 2 O
б) Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 S + H 2 O
в) Be + HNO 3 → Be(NO 3) 2 + NO + H 2 O
Шийдэл.
Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд бид исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох дүрмийг ашигладаг.
Цахим балансын аргыг алхам алхмаар ашиглах. Жишээ "a"
Зохиоцгооё цахим балансисэлдэлтийн урвалын элемент бүрийн хувьд Ag + HNO 3 → AgNO 3 + NO + H 2 O.
1-р алхам. Химийн урвалд орсон элемент бүрийн исэлдэлтийн төлөвийг тооцоолъё.
Аг. Мөнгө нь эхлээд төвийг сахисан, өөрөөр хэлбэл исэлдэлтийн төлөв нь тэг юм.
HNO 3-ийн хувьд бид исэлдэлтийн төлөвийг тодорхойлно элемент бүрийн исэлдэлтийн төлөвийн нийлбэр.
Устөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь +1, хүчилтөрөгч -2, тиймээс азотын исэлдэлтийн төлөв нь:
0 - (+1) - (-2)*3 = +5
(нийлбэр дүнгээр бид тэг байх ёстой)
Одоо Хоёр дахь хэсэг рүүгээ орцгооётэгшитгэл.
AgNO 3-ийн хувьд мөнгөний исэлдэлтийн төлөв +1 хүчилтөрөгч -2 тул азотын исэлдэлтийн төлөв нь:
0 - (+1) - (-2)*3 = +5
NO-ийн хувьд хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв -2, тиймээс азот нь +2 байна
H 2 O-ийн хувьд устөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв +1, хүчилтөрөгч -2 байна
Алхам 2. Тэгшитгэлийг шинэ хэлбэрээр бич, химийн урвалд оролцдог элемент бүрийн исэлдэлтийн зэргийг заана.
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
Заасан исэлдэлтийн төлөвтэй үүссэн тэгшитгэлээс бид эерэг ба сөрөг исэлдэлтийн төлөвийн нийлбэрийн тэнцвэргүй байдлыг харж байна. бие даасан элементүүд.
Алхам 3. Бид тэдгээрийг тусад нь хэлбэрээр бичдэг цахим баланс- аль элемент хэдэн электроноо алдаж эсвэл авдаг вэ?
(Исэлдэлтийн төлөв өөрчлөгдөөгүй элементүүдийг энэ тооцоонд оруулаагүй гэдгийг анхаарах хэрэгтэй.)
Ag 0 - 1e = Ag +1
N+5+3e = N+2
Мөнгө нэг электроноо алдаж, азот гурван электроноо алддаг. Тиймээс тэнцвэржүүлэхийн тулд мөнгөний хувьд 3, азотын хувьд 1 коэффициент хэрэглэх шаардлагатай байгааг бид харж байна. Дараа нь алдсан ба олж авсан электронуудын тоо тэнцүү болно.
Алхам 4. Одоо мөнгөний хувьд олж авсан "3" коэффициент дээр үндэслэн бид химийн урвалд оролцдог атомын тоог харгалзан бүхэл тэгшитгэлийг тэнцвэржүүлж эхэлнэ.
- Анхны тэгшитгэлд бид гурвыг Ag-ийн өмнө тавьсан бөгөөд энэ нь AgNO 3-ийн өмнө ижил коэффициент шаарддаг.
- Одоо бид азотын атомын тооны тэнцвэргүй байдалд байна. Баруун талд дөрөв, зүүн талд нэг байна. Тиймээс бид HNO 3-ийн өмнө 4 коэффициентийг тавьдаг
- Одоо зүүн талд 4, баруун талд хоёр устөрөгчийн атомыг тэнцүүлэх хэвээр байна. Үүнийг бид H 2 O-ийн өмнө 2-ын хүчин зүйлийг ашиглан шийддэг
Хариулт:
3Ag + 4HNO 3 \u003d 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O
Жишээ "b"
Зохиоцгооё цахим балансисэлдэлтийн урвалын элемент бүрийн хувьд Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 S + H 2 O
H 2 SO 4-ийн хувьд устөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв +1 хүчилтөрөгч -2, үүнээс хүхрийн исэлдэлтийн байдал 0 - (+1) * 2 - (-2) * 4 \u003d +6 байна.
CaSO 4-ийн хувьд кальцийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 хүчилтөрөгч -2 тул хүхрийн исэлдэлтийн төлөв 0 - (+2) - (-2) * 4 \u003d +6 байна.
H 2 S-ийн хувьд устөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв +1, хүхэр -2 байна.
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 \u003d Ca +2 (коэффицент 4)
S+6 + 8e = S-2
4Ca + 5H 2 SO 4 \u003d 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
-3 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд.-3 исэлдэлтийн төлөвт байгаа азотын нэгдлүүдийг аммиак ба металлын нитридээр төлөөлдөг.
Аммиак- NH 3 нь өвөрмөц хурц үнэртэй өнгөгүй хий юм. Аммиакийн молекул нь дээд талдаа азотын атом бүхий гурвалжин пирамид шиг геометртэй. Азотын атомын орбиталууд дотор байна sp 3- эрлийз төлөв. Гурван орбитал нь азот-устөрөгчийн холбоо үүсэхэд оролцдог бөгөөд дөрөв дэх орбитал нь хуваагдаагүй электрон хосыг агуулдаг бөгөөд молекул нь пирамид хэлбэртэй байдаг. Ганц хос электронуудын түлхэх үйлдэл нь бондын өнцгийг хүлээгдэж буй 109.5-аас 107.3° хүртэл бууруулахад хүргэдэг.
-33.4°С-ийн температурт аммиак нь өтгөрч, ууршилтын маш өндөр дулаантай шингэнийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн хөргөлтийн системд хөргөлтийн бодис болгон ашиглах боломжийг олгодог.
Азотын атомд хуваагдаагүй электрон хос байгаа нь донор-хүлээн авагч механизмын дагуу өөр ковалент холбоо үүсгэх боломжийг олгодог. Тиймээс хүчиллэг орчинд аммонийн молекул катион - NH 4 + үүсдэг. Дөрөв дэх ковалент холбоо үүсэх нь устөрөгчийн атомуудын жигд түлхэлтээс болж бондын өнцгийг (109.5 °) тэгшлэхэд хүргэдэг.
Шингэн аммиак нь өөрөө ионжуулдаг сайн уусгагч юм.
2NH 3 NH 4 + + NH 2 -
амидын анион
Энэ нь шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металыг уусгаж, өнгөт дамжуулагч уусмал үүсгэдэг. Катализатор (FeCl 3) байгаа тохиолдолд ууссан металл аммиактай урвалд орж устөрөгчийг ялгаруулж амид үүсгэдэг, жишээлбэл:
2Na + 2NH 3 \u003d 2NaNH 2 + H 2
натрийн амид
Аммиак усанд маш сайн уусдаг (20 0С-т нэг эзлэхүүн усанд 700 орчим аммиак уусдаг). Усан уусмалд энэ нь сул суурийн шинж чанарыг харуулдаг.
NH 3 + H 2 O ® NH 3 × H 2 O NH 4 + + OH -
= 1.85 10 -5
Хүчилтөрөгчийн агаар мандалд аммиак нь азот үүсэх замаар шатдаг; цагаан алтны катализатор дээр аммиак нь азотын исэл (II) болж исэлддэг.
4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O; 4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O
Суурь болгон аммиак нь хүчилтэй урвалд орж аммонийн катионы давс үүсгэдэг, жишээлбэл:
NH 3 + HCl = NH 4 Cl
Аммонийн давс нь усанд маш сайн уусдаг бөгөөд бага зэрэг гидролизд ордог. Кристал төлөвт тэдгээр нь дулааны хувьд тогтворгүй байдаг. Термолизийн бүтээгдэхүүний найрлага нь давс үүсгэдэг хүчлийн шинж чанараас хамаарна.
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
Аммонийн давсны усан уусмалд шүлтлэг нөлөө үзүүлэх үед аммиак нь халах үед ялгардаг бөгөөд энэ нь аммонийн давсны чанарын урвал, аммиак авах лабораторийн арга болгон ашиглах боломжийг олгодог.
NH 4 Cl + NaOH \u003d NaCl + NH 3 + H 2 O
Аж үйлдвэрт аммиакийг шууд синтезээр гаргаж авдаг.
N 2 + 3H 2 2NH 3
Урвал нь маш их буцах чадвартай тул синтезийг өндөр даралтанд (100 МПа хүртэл) гүйцэтгэдэг. Үйл явцыг хурдасгахын тулд процессыг катализатор (нэмэлтүүдээр дэмжигддэг хөвөн төмрийн) байлцуулан, ойролцоогоор 500 ° C температурт явуулдаг.
Нитридолон металл ба металл бусын азоттой урвалд орсны үр дүнд үүсдэг. Нитридын шинж чанар тодорхой хугацаанд өөрчлөгддөг. Жишээлбэл, гурав дахь үеийн элементүүдийн хувьд:
I ба II бүлгийн s-элементийн нитридүүд нь усанд амархан задарч аммиак үүсгэдэг талст давс төст бодисууд юм.
Li 3 N + 3H 2 O \u003d 3LiOH + NH 3
Чөлөөт төлөвт байгаа галоген нитридүүдээс зөвхөн Cl 3 N тусгаарлагдсан бөгөөд хүчиллэг шинж чанар нь устай урвалд ороход илэрдэг.
Cl 3 N + 3H 2 O \u003d 3HClO + NH 3
Өөр өөр шинж чанартай нитридын харилцан үйлчлэл нь холимог нитрид үүсэхэд хүргэдэг.
Li 3 N + AlN \u003d Li 3 AlN 2; 5Li 3 N + Ge 3 N 4 = 3Li 5 GeN 3
литийн нитридоалюминат нитридогерманат (IV) литийн
BN, AlN, Si 3 N 4, Ge 3 N 4 нитридүүд нь өндөр хайлах цэг (2000-3000 ° C) бүхий хатуу полимер бодисууд бөгөөд тэдгээр нь хагас дамжуулагч буюу диэлектрик юм. d-металлын нитридүүд - хувьсах найрлагатай талст нэгдлүүд (бертолидууд), маш хатуу, галд тэсвэртэй, химийн хувьд тогтвортой, металлын шинж чанарыг харуулдаг: металл гялбаа, цахилгаан дамжуулах чанар.
-2 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд.Гидразин - N 2 H 4 - -2 исэлдэлтийн төлөвт хамгийн чухал органик бус азотын нэгдэл.
Гидразин нь 113.5 ° C буцлах температуртай, агаарт утаа үүсгэдэг өнгөгүй шингэн юм. Гидразины уур нь маш хортой бөгөөд агаартай тэсрэх хольц үүсгэдэг. Гидразиныг аммиакийг натрийн гипохлоритоор исэлдүүлэх замаар гаргаж авдаг.
2N -3 H 3 + NaCl +1 O \u003d N 2 -2 H 4 + NaCl -1 + H 2 O
Гидразин нь устай ямар ч харьцаатай холилдож, уусмалд сул диацидийн суурь болж, хоёр цуврал давс үүсгэдэг.
N 2 H 4 + H 2 O N 2 H 5 + + OH -, K b = 9.3×10 -7;
гидросоны катион
N 2 H 5 + + H 2 O N 2 H 6 2+ + OH - , K b = 8.5×10 -15;
дигидросоны катион
N 2 H 4 + HCl N 2 H 5 Cl; N 2 H 5 Cl + HCl N 2 H 6 Cl 2
гидросонийн хлорид дигидросонийн дихлорид
Гидразин бол хамгийн хүчтэй бууруулагч бодис юм.
4KMn +7 O 4 + 5N 2 -2 H 4 + 6H 2 SO 4 \u003d 5N 2 0 + 4Mn +2 SO 4 + 2K 2 SO 4 + 16H 2 O
Тэгш хэмтэй бус диметилгидразин (гептил) нь пуужингийн түлш болгон өргөн хэрэглэгддэг.
-1 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд.Гидроксиламин - NH 2 OH - исэлдэлтийн төлөвт байгаа органик бус азотын үндсэн нэгдэл -1.
Гидроксиламиныг электролизийн үед тусгаарлах үед азотын хүчлийг устөрөгчөөр бууруулснаар гаргаж авдаг.
HNO 3 + 6H \u003d NH 2 OH + 2H 2 O
Энэ нь өнгөгүй талст бодис (mp. 33 ° C), усанд сайн уусдаг, сул суурийн шинж чанарыг харуулдаг. Хүчиллэгээр энэ нь гидроксиламмонийн давсыг өгдөг - усанд уусдаг тогтвортой өнгөгүй бодис.
NH 2 OH + H 2 O + + OH - , K b = 2×10 -8
гидроксиламмонийн ион
NH 2 OH молекул дахь азотын атом нь завсрын исэлдэлтийн төлөвийг (-3 ба +5 хооронд) харуулдаг тул гидроксиламин нь бууруулагч бодис болон исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
2N -1 H 2 OH + I 2 + 2KOH = N 0 2 + 2KI + 4H 2 O;
бууруулах бодис
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
исэлдүүлэгч
NH 2 OH нь халах үед амархан задардаг бөгөөд пропорциональ бус байдалд ордог.
3N -1 H 2 OH \u003d N 0 2 + N -3 H 3 + 3H 2 O;
+1 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд. Азотын исэл (I) - N 2 O (азотын исэл, инээх хий). Түүний молекулын бүтцийг хоёр валентын схемийн резонансаар дамжуулж болох бөгөөд энэ нэгдлийг зөвхөн албан ёсоор азотын исэл (I) гэж үзэж болно, бодит байдал дээр энэ нь азот (V) оксинитрид - ON +5 N -3 юм.
N 2 O нь бага зэрэг тааламжтай үнэртэй өнгөгүй хий юм. Бага хэмжээний концентрацитай үед энэ нь хязгааргүй баяр баясгаланг үүсгэдэг бол их тунгаар хэрэглэхэд ерөнхий мэдээ алдуулах нөлөөтэй байдаг. Анагаах ухаанд азотын исэл (80%) ба хүчилтөрөгчийн (20%) холимогийг мэдээ алдуулалтанд ашигласан.
Лабораторийн нөхцөлд азотын ислийг (I) аммонийн нитратын задралаар олж авч болно. Энэ аргаар олж авсан N 2 O нь маш хортой өндөр азотын ислийн хольцыг агуулдаг!
NH 4 NO 3 ¾® N 2 O + 2H 2 O
Химийн шинж чанараараа азотын исэл (I) нь давс үүсгэдэггүй ердийн исэл бөгөөд ус, хүчил, шүлттэй урвалд ордоггүй. Халах үед хүчилтөрөгч, азот үүсэхийн тулд задардаг. Ийм учраас N 2 O нь исэлдүүлэгч бодисын үүрэг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл:
N 2 O + H 2 \u003d N 2 + H 2 O
+2 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд. Азотын исэл (II) - NO - өнгөгүй хий, маш хортой. Агаарт хүчилтөрөгчөөр хурдан исэлдэж, багагүй хортой азотын исэл (IV) үүсгэдэг. Аж үйлдвэрт NO-ийг аммиакийг цагаан алтны катализатор дээр исэлдүүлэх эсвэл цахилгаан нумаар (3000-4000 ° C) агаараар дамжуулах замаар үйлдвэрлэдэг.
4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O; N 2 + O 2 \u003d 2NO
Азотын ислийг (II) олж авах лабораторийн арга бол зэсийн шингэрүүлсэн азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэх явдал юм.
3Cu + 8HNO 3 (ялгаа) = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Азотын исэл (II) нь давс үүсгэдэггүй исэл, хүчтэй бууруулагч бодис бөгөөд хүчилтөрөгч, галогентэй амархан урвалд ордог.
2NO + O 2 \u003d 2NO 2; 2NO + Cl 2 = 2NOCl
нитрозил хлорид
Үүний зэрэгцээ, хүчтэй бууруулагч бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд NO нь исэлдүүлэгч бодисоор ажилладаг.
2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O; 10NO + 4Р = 5N 2 + 2Р 2 O 5
+3 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд. Азотын исэл (III) - N 2 O 3 - хүчтэй цэнхэр шингэн (t.cr. -100 ° C). Зөвхөн шингэн ба хатуу төлөвт бага температурт тогтвортой. Энэ нь хоёр хэлбэрээр байдаг бололтой:
Азотын исэл(III)-ийг NO ба NO 2 уурын конденсацаар гаргаж авдаг. Шингэн болон ууранд задардаг.
NO 2 + NO N 2 O 3
Шинж чанар нь ердийн хүчиллэг исэл юм. Энэ нь устай урвалд орж азотын хүчил үүсгэдэг, шүлтүүдтэй давс - нитрит үүсгэдэг.
N 2 O 3 + H 2 O \u003d 2HNO 2; N 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaNO 2 + H 2 O
Азотын хүчил- дунд хүч чадалтай хүчил (K a = 1×10 -4). Энэ нь цэвэр хэлбэрээр тусгаарлагдаагүй, уусмалд хоёр таутомер хэлбэрээр байдаг (таутомерууд нь динамик тэнцвэрт байдалд байгаа изомерууд юм).
нитрит хэлбэрийн нитро хэлбэр
Азотын хүчлийн давс нь тогтвортой байдаг. Нитрит анион нь тодорхой исэлдэлтийн давхар чанарыг харуулдаг. Нөхцөл байдлаас шалтгаалан энэ нь исэлдүүлэгч бодис болон бууруулагчийн үүргийг хоёуланг нь гүйцэтгэж болно, жишээлбэл:
2NaNO 2 + 2KI + 2H 2 SO 4 = I 2 + 2NO + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O
исэлдүүлэгч
KMnO 4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
бууруулах бодис
Азотын хүчил ба нитрит нь тэнцвэргүй байдалд өртөмтгий байдаг.
3HN +3 O 2 \u003d HN +5 O 3 + 2N +2 O + H 2 O
+4 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд. Азотын исэл (IV) - NO 2 - хүрэн хий, хурц эвгүй үнэртэй. Маш хортой! Аж үйлдвэрт NO 2 нь NO-ийн исэлдэлтээр үүсдэг. NO 2-ыг олж авах лабораторийн арга нь зэсийн төвлөрсөн азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэх, түүнчлэн хар тугалганы нитратын дулааны задрал юм.
Cu + 4HNO 3 (конц.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
2Pb(NO 3) 2 \u003d 2PbO + 4NO 2 + O 2
NO 2 молекул нь нэг хосгүй электронтой бөгөөд тогтвортой чөлөөт радикал тул азотын исэл амархан димерждэг.
Димеризацийн процесс нь буцах боломжтой бөгөөд температурт маш мэдрэмтгий байдаг.
парамагнит, диамагнит,
бор өнгөгүй
Азотын давхар исэл нь устай урвалд орж азотын болон азотын хүчлийн холимог (холимог ангидрид) үүсгэдэг хүчиллэг исэл юм.
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 2 + HNO 3; 2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
+5 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд. Азотын исэл (V) - N 2 O 5 - цагаан талст бодис. Азотын хүчлийг усгүйжүүлэх эсвэл азотын ислийг (IV) озоноор исэлдүүлэх замаар олж авна.
2HNO 3 + P 2 O 5 \u003d N 2 O 5 + 2HPO 3; 2NO 2 + O 3 \u003d N 2 O 5 + O 2
Талст төлөвт N 2 O 5 нь давстай төстэй бүтэцтэй - + -, ууранд (т. vozg 33 ° C) - молекул.
N 2 O 5 - хүчиллэг исэл - азотын хүчлийн ангидрид:
N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3
Азотын хүчил- HNO 3 - 84.1 ° C буцалгах температуртай өнгөгүй шингэн, халааж, гэрэлд задардаг.
4HNO 3 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
Азотын давхар ислийн хольц нь төвлөрсөн азотын хүчлийг шар хүрэн өнгөтэй болгодог. Азотын хүчил нь устай ямар ч харьцаатай холилдох чадвартай бөгөөд хамгийн хүчтэй эрдэс хүчлүүдийн нэг бөгөөд уусмалд бүрэн задардаг.
Азотын хүчлийн молекулын бүтцийг дараах бүтцийн томъёогоор тодорхойлно.
HNO 3-ийн бүтцийн томъёог бичихэд бэрхшээлтэй тулгардаг нь энэ нэгдэлд исэлдэлтийн төлөвийг +5, азот нь хоёр дахь үеийн элемент болох нь зөвхөн дөрвөн ковалент холбоо үүсгэж чаддагтай холбоотой юм.
Азотын хүчил нь хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч бодисуудын нэг юм. Түүний нөхөн сэргээх гүн нь олон хүчин зүйлээс хамаарна: концентраци, температур, бууруулагч бодис. Ихэвчлэн азотын хүчлээр исэлдүүлэх үед ангижруулах бүтээгдэхүүний холимог үүсдэг.
HN +5 O 3 ® N +4 O 2 ® N +2 O ® N +1 2 O ® N 0 2 ® +
Төвлөрсөн азотын хүчилтэй металл бус ба идэвхгүй металлын исэлдэлтийн зонхилох бүтээгдэхүүн нь азотын исэл (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
Төвлөрсөн азотын хүчил нь төмөр, хөнгөн цагааныг идэвхгүй болгодог. Хөнгөн цагаан нь шингэрүүлсэн азотын хүчлээр ч идэвхгүй болдог. Ямар ч концентрацитай азотын хүчил нь алт, цагаан алт, тантал, родий, иридиумд нөлөөлдөггүй. Алт, цагаан алт нь усан бүсэд уусдаг - 1: 3 харьцаатай төвлөрсөн азот ба давсны хүчлийн холимог.
Au + HNO 3 + 4HCl \u003d H + NO + 2H 2 O
Aqua regia-ийн хүчтэй исэлдүүлэгч нөлөө нь азотын хүчлийн устөрөгчийн хлоридтой харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн болох нитрозил хлоридын задралын явцад атомын хлор үүсдэгтэй холбоотой юм.
HNO 3 + 3HCl \u003d Cl 2 + NOCl + 2H 2 O;
NOCl = NO + Cl×
Бага идэвхтэй металлын үр дүнтэй уусгагч нь төвлөрсөн азотын ба гидрофторын хүчлүүдийн холимог юм.
3Ta + 5HNO 3 + 21HF = 3H 2 + 5NO + 10H 2 O
Шингэрүүлсэн азотын хүчил нь металл бус ба идэвхгүй металлуудтай харилцан үйлчлэхэд голчлон азотын исэл (II) болж буурдаг, жишээлбэл:
3P + 5HNO 3 (razb) + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO;
3Pb + 8HNO 3 (razb) \u003d 3Pb (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Идэвхтэй металлууд нь шингэрүүлсэн азотын хүчлийг N 2 O, N 2 эсвэл NH 4 NO 3 болгон бууруулж, жишээ нь:
4Zn + 10HNO 3 (razb) \u003d 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Азотын хүчлийн дийлэнх хэсэг нь бордоо, тэсрэх бодис үйлдвэрлэхэд зарцуулагддаг.
Азотын хүчлийг үйлдвэрлэлийн аргаар контакт эсвэл нумын аргаар үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь эхний үе шатанд ялгаатай байдаг - азотын ислийн үйлдвэрлэл (II). Нумын арга нь агаарыг цахилгаан нумаар дамжуулж NO үйлдвэрлэхэд суурилдаг. Холбоо барих явцад NO нь аммиакийг хүчилтөрөгчтэй цагаан алтны катализатороор исэлдүүлэх замаар үүсдэг. Дараа нь азотын исэл (II) нь агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр азотын исэл (IV) болж исэлддэг. Хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор NO 2-ыг усанд уусгаснаар 60-65% -ийн концентрацитай азотын хүчил гарна.
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3
Шаардлагатай бол азотын хүчлийг төвлөрсөн хүхрийн хүчлээр нэрэх замаар баяжуулна. Лабораторид 100% азотын хүчлийг халаах үед натрийн талст нитрат дээр төвлөрсөн хүхрийн хүчлээр үйлчилж болно.
NaNO 3 (cr) + H 2 SO 4 (конк) = HNO 3 + NaHSO 4
Азотын хүчлийн давс- нитратууд - усанд маш сайн уусдаг, дулааны хувьд тогтворгүй. Магнийн зүүн талд стандарт электродын потенциалын цувралд байдаг идэвхтэй металлын нитратуудын (литийг эс тооцвол) задрал нь нитрит үүсэхэд хүргэдэг. Жишээлбэл:
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2
Лити, магнийн нитрат, түүнчлэн металлын нитратуудын задралын явцад магнийн баруун талд, зэс хүртэл стандарт электродын потенциалын цувралд байрлах азотын исэл (IV) ба хүчилтөрөгчийн холимог ялгардаг. Жишээлбэл:
2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + 4NO 2 + O 2
Үйл ажиллагааны цувралын төгсгөлд байрлах металлын нитратууд нь чөлөөт металл болж задардаг.
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2
Натри, кали, аммонийн нитратыг дарь, тэсрэх бодис, азотын бордоо (сальтра) үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Аммонийн сульфат, аммиакийн ус, карбамид (мочевин) - бүрэн нүүрстөрөгчийн хүчлийн амидыг бордоо болгон ашигладаг.
Устөрөгчийн азид(динитридонитрат) - HN 3 (HNN 2) - хурц үнэртэй өнгөгүй дэгдэмхий шингэн (mp -80 ° C, bp 37 ° C). Төвийн азотын атом нь sp эрлийзжүүлэлтэд, исэлдэлтийн төлөв +5, түүнтэй зэргэлдээх атомууд исэлдэлтийн төлөвтэй -3 байна. Молекулын бүтэц:
HN 3 - усны азотын хүчлийн усан уусмал нь цууны хүчилтэй ойролцоо хүч чадалтай, K a \u003d 2.6 × 10 -5. Шингэрүүлсэн уусмалд тогтвортой. Үүнийг гидразин ба азотын хүчлийн харилцан үйлчлэлээр олж авдаг.
N 2 H 4 + HNO 2 \u003d HN 3 + 2H 2 O
Исэлдүүлэх шинж чанарын хувьд HN 3 (HN +5 N 2) нь азотын хүчилтэй төстэй. Тиймээс, азотын хүчилтэй металлын харилцан үйлчлэл нь азотын исэл (II) ба ус үүсгэдэг бол гидразойн хүчилтэй - азот ба аммиак үүсгэдэг. Жишээлбэл,
Cu + 3HN +5 N 2 = Cu(N 3) 2 + N 2 0 + NH 3
HN 3 ба HCl-ийн холимог нь aqua regia шиг ажилладаг. Усны хүчлийн давс - азидууд. Зөвхөн шүлтлэг металлын азидууд харьцангуй тогтвортой байдаг ба 300 ° C-аас дээш температурт тэсрэлтгүйгээр устдаг. Үлдсэн хэсэг нь цохилт эсвэл халалтын үед дэлбэрэлтээр задалдаг. Хар тугалганы азидыг тэслэгч үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Pb(N 3) 2 = Pb + 3N 2 0
Азид үйлдвэрлэх анхны бүтээгдэхүүн нь натрийн амид ба азотын исэл (I) -ийн урвалын үр дүнд үүсдэг NaN 3 юм.
NaNH 2 + N 2 O \u003d NaN 3 + H 2 O
4.2 Фосфор
Фосфорыг байгальд нэг изотопоор төлөөлдөг - 31 P, фосфорын кларк нь 0.05 моль.% байна. Энэ нь фосфатын эрдэс хэлбэрээр үүсдэг: Ca 3 (PO 4) 2 - фосфорит, Ca 5 (PO 4) 3 X (X \u003d F, Cl, OH) - апатит. Энэ нь амьтан, хүний яс, шүдний нэг хэсэг бөгөөд нуклейн хүчлүүд (ДНХ ба РНХ), аденозин фосфорын хүчлүүд (ATP, ADP, AMP) -ийн найрлагад ордог.
Фосфорыг цахиурын давхар ислийн дэргэд фосфоритыг коксоор ангижруулах замаар олж авдаг.
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO
Энгийн бодис болох фосфор нь хэд хэдэн аллотроп өөрчлөлтийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн гол нь цагаан, улаан, хар фосфор юм. Цагаан фосфор нь фосфорын уурын конденсацын явцад үүсдэг бөгөөд цагаан лав хэлбэртэй бодис (mp 44 ° C), усанд уусдаггүй, зарим органик уусгагчид уусдаг. Цагаан фосфор нь молекулын бүтэцтэй бөгөөд тетраэдр молекулуудаас бүрддэг P 4 .
Холболтын бат бэх (валентын өнцөг P-P-P нь зөвхөн 60 °) нь цагаан фосфорын өндөр урвал, хоруу чанарыг тодорхойлдог (үхлийн тун нь ойролцоогоор 0.1 г). Цагаан фосфор нь өөхөнд маш сайн уусдаг тул сүүг хордлогын эсрэг эм болгон ашиглаж болохгүй. Агаарт цагаан фосфор аяндаа гал авалцдаг тул усны давхарга дор битүүмжилсэн химийн саванд хадгалагддаг.
Улаан фосфор нь полимер бүтэцтэй. Энэ нь цагаан фосфорыг халаах эсвэл гэрлээр цацруулах замаар олж авдаг. Цагаан фосфороос ялгаатай нь бага зэрэг урвалд ордог, хоргүй байдаг. Гэсэн хэдий ч цагаан фосфорын үлдэгдэл нь улаан фосфорыг хортой болгодог!
120 мянган атм даралтаар цагаан фосфорыг халааж хар фосфор гаргаж авдаг. Энэ нь полимер бүтэцтэй, хагас дамжуулагч шинж чанартай, химийн хувьд тогтвортой, хоргүй байдаг.
Химийн шинж чанар. Цагаан фосфор нь өрөөний температурт агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр аяндаа исэлддэг (халах үед улаан, хар фосфорын исэлдэлт үүсдэг). Урвал нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг бөгөөд гэрэлтэх (химилюминесценц) дагалддаг.
2P + 3O 2 \u003d 2P 2 O 3; P 2 O 3 + O 2 \u003d P 2 O 5
Фосфор нь хүхэр, галогентэй үе шаттайгаар урвалд ордог.
2P + 3Cl 2 \u003d 2PCl 3; PCl 3 + Cl 2 = PCl 5
Идэвхтэй металлуудтай харилцан үйлчлэхэд фосфор нь исэлдүүлэгч бодис болж, -3 исэлдэлтийн төлөвт фосфид - фосфорын нэгдлүүдийг үүсгэдэг.
3Ca + 2P = Ca 3 P 2
Исэлдүүлэгч хүчлүүд (азотын ба төвлөрсөн хүхрийн хүчил) нь фосфорыг фосфорын хүчилд исэлдүүлдэг.
P + 5HNO 3 (conc) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
Шүлтлэг уусмалаар буцалгах үед цагаан фосфор нь харьцаагүй болно.
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O = P -3 H 3 + 3KH 2 P +1 O 2
фосфины калийн гипофосфит