Milyen oxigéntartalmú savakat képezhet a nitrogén. A nitrogén és vegyületei. Salétromsav és nitrát ipari előállítása

Az oxigéntartalmú nitrogénvegyületek szerkezete és kémiai tulajdonságai.

Nitrogén-oxid (én) N2 O- nevető gáz. Színtelen gáz, édes ízű. Vízzel kémiailag nem reagál. Kémiailag inaktív. Sem vízzel, sem savakkal, sem lúgokkal, sem halogénekkel, sem ózonnal nem reagál.

Magasabb hőmérsékleten bomlik: 2N2O = 2 N2 + O2 Magasabb hőmérsékleten erős oxidálószer.

Oxidál Me P, C, S. Ni + N2O = NiO + N2 .N2O + Cu = CuО + N2

Nitrogén -oxid (I) és ammónia keverékének meggyújtásakor robbanás történik 3N2O + 2NH3 = 4N2 + 3H2O

2NO + O2 = 2NO2-második szakasz salétromsav

Erős oxidálószerekkel kölcsönhatásba lépve az N2O redukálószer tulajdonságait mutathatja: 5N2O + 8KMnO4 + 7H2SO4 = 5Mn (NO3) 2 + 3MnSO4 + 4K2SO4 + 7H2O

Nitrogén-oxid (II) NEM- színtelen gáz tipikus redukálószer. Az egyetlen gáz, amely 3000 ° C -on előállítható, az N2 + O2 = 2NO Nem képez savat. Nem reagál vízzel

1000 C feletti hőmérsékleten bomlik: NO = N2 + O2

A NO addíciós reakciók is jellemzőek, ebben a reakcióban a NO nitrozil -klorid képződésével redukálószer tulajdonságait mutatja: 2NO + Cl2 = 2NOCl

Erősebb redukálószerek jelenlétében a NO oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik: 2NO + 2H2S = N2 + 2S + 2H2O 2NO + 2CO = N2 + CO2

Egyidejűleg ugyanolyan mennyiségű NO és H2 keveréke robban fel hevítéskor: 2NO + 2H2 = N2 + 2H2O

Salétromoxid (3)N2 O3 instabil, csak alacsony T. -nél létezik. Világoskék. 0 ° C -on bomlik: N2O3 = NO + NO2 N2O3 + H2O = 2HNO3 N2O3 + 2KOH = 2KNO2 + H2O

nitrogén -monoxid (4)NEM2 -barna gáz vagy N2O4 színtelen. NO2 (fúrás hevítéskor) = N2O4 (hűtéskor)

Reagál vízzel: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO, Na2O4 + H2O = HNO3 + HNO2.

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3-3 a salétromsav-előállítási szakasz a redukálószer tulajdonságait mutatja

Amikor a NO2 feloldódik lúgokban, nitrátok és nitritek is keletkeznek: 2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O

Folyékony NO2 -t használnak vízmentes nitrátok előállításához: Zn + 2N2O4 = Zn (NO3) 2 + 2NO

kölcsönhatásba lép a nemfémekkel (foszfor, kén és szén ég benne). Ezekben a reakciókban az NO2 oxidálószer: 2NO2 + C = CO2 + 2NO, 2NO2 + 4HCl = NOCl + H2O + Cl2

Nitrogén-oxid (V) N2 O5 illékony, higroszkópos, színtelen instabil.

Már szobahőmérsékleten fokozatosan bomlik: N2O5 = NO2 + O2

Nagyon erős oxidálószer: N2O5 + I2 = I2O5 + N2. Sok szerves anyag meggyullad, ha érintkezik vele.

Vízben oldva salétromsav képződik: N2O5 + H2O = HNO3

Lúgokban oldódik nitrátok képződésével: N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O

Oxosavak:

SalétromsavHNO2

A gyenge savak csoportjába tartozik, és csak erősen híg vizes oldatokban ismert.

2 HNO2 + 2 HI = I2 + 2 NO + 2 H2O

3 HNO2↔HNO3 + 2 NO + H2O

Amikor az oldatot töményítik vagy hevítik, bomlik: 2HNO2 = NO + NO2 + H2O

A redox kettősségét mutatja. A redukálószerek hatására redukálódik, és oxidálószerekkel való reakcióban HNO3 -ra oxidálódik: HNO2 + Cl2 + H2O = HNO3 + 2HCI
2HNO2 + 2KI + H2SO4 = 2NO + I2 + K2SO4 + 2H2O

5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Aránytalanságra hajlamos reakciók: 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

SalétromsavHNO3 már fény hatására lebomlik: HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O

a legerősebb savak közé tartozik.

A salétromsav szinte minden fémre hat (kivéve az aranyat, platinát, tantált, ródiumot, irídiumot), nitrátokká, egyes fémeket oxidokká alakítva.

Cu + HNO3 (conc) = Cu (NO3) 2 + NO2 + H2O. Cu + HNO3 (hígítva) = Cu (NO3) 2 + NO + H2O

Mg + HNO3 (hígítva) = Mg (NO3) 2 + N2O + H2O. Zn + HNO3 (nagyon kicsi) = Zn (NO3) 2 + NH4NO3 + H2O

Általános tulajdonságok w Mint minden nemfém, nitrogénforma oxigenizált savak w Savakban a nitrogénatom oxidációs állapota egybeesik a megfelelő oxid oxidációs állapotával w Specifikus tulajdonság-savat képez, amelynek anhidridjét formailag nem sóképző oxidnak kell tekinteni

Molekulaszerkezet w N + 1 - nincs anhidrid, formálisan - N 2 O, a valóságban - nem sóképző w Az anyag létezik, van infravörös spektrum w Képlet - H 2 N 2 O 2 w Molekulaszerkezet: HO - N = N - OH Mely elektronok vesznek részt az oktatásban kémiai kötések? Mennyi a vegyérték és az oxidációs állapot értéke az egyes nitrogénatomoknál?

Fizikai tulajdonságok w Н 2 N 2 О 2 - fehér anyag, levelek formájában kristályosodik w Könnyen oldódik vízben, alkoholban, éterben w Tiszta formájában a következő reakcióval nyerik: Н NO 2 + NH 2 ОН = Н 2 N 2 О 2 + Н 2 О w Oldatban stabil

Kémiai tulajdonságok w Gyenge sav, 1000 -szer gyengébb a nitrogénnél 2 N 2 О 2 + 2 Ag NO 3 = Ag 2 N 2 O 2 + 2 НNO 3 Ag 2 N 2 O 2 + НCl = Ag. Cl + Н 2 N 2 О 2 w Nincs oxidáló tulajdonság w A redukáló tulajdonságok nyilvánulnak meg: 2 Н 2 N 2 О 2 + 3 О 2 = 2 Н NO 2 + 2 Н NO 3

Molekulaszerkezet w w N + 3, anhidrid - N 2 O 3 Létezik a gázfázisban és az oldatban. Képlet - H NO 2 A molekula szerkezetét két típus képviselheti: О Н - О - N = О Н - N О

Fizikai tulajdonságok w H NO 2 - gáz halmazállapotú anyag, oldatokban stabil w Könnyen oldódik vízben, fenntartva az egyensúlyt: NO + NO 2 + H 2 O = 2 H NO 2 w Tiszta formájában a reakció útján nyerik: Ba (NO 2) 2 + H 2 SO 4 = 2 H NO 2 + Ba. SO 4

Kémiai tulajdonságok w Gyenge sav, valamivel erősebb, mint az ecetsav w Hevítésre bomlik: 3 H NO 2 = H NO 3 + 2 NO + H 2 O, anhidrid nem képződik gyakorlati használat, kettős tulajdonságok, például sav w Oxidáló tulajdonságok: 2 H NO 2 + 2 KI + H 2 SO 4 = 2 NO + K 2 SO 4 + I 2 + 2 H 2 O w Redukáló tulajdonságok: 5 H NO 2 + KMn. О 4+ 3 H 2 SO 4 = 5 H NO 3 + 2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O

Molekulaszerkezet w w N + 5, anhidrid - N 2 О 5 Létezik a folyékony fázisban és az oldatban Képlet - Н NO 3 A molekula szerkezete ábrázolható: О Н - О - N О

XIV. Század, Geber "Vegyen egy font ciprusi vitriolt, másfél kiló salétromot és negyed font timsót, mindent desztilláljon le, és olyan folyadékot kap, amely nagy oldó hatású" Salétromsav

Fizikai tulajdonságok w Н NO 3 - színtelen, vízhez hasonló, csípős szagú folyadék w Vízzel mohón felszívódik, bármilyen arányban elegyedik w Tiszta formájában - 41, 50 С -ra hűtve, színtelen kristályokig nyerik. С forral, felszabadítva a NO 2 -t

Kémiai tulajdonságok w Négy szempontból kell figyelembe venni: 1. Oldatokban savként viselkedik a fémek kivételével minden anyaggal 2. Koncentráltan - erős oxidálószerrel 3. Fémekkel bármilyen koncentrációban oxidálószerként viselkedik 4. az alap tulajdonságai

Kémiai tulajdonságok w 1. H NO 3 - sav Módosítja az indikátorok színét: lakmusz -metil -narancs 2. Reagál fém -oxidokkal sót és vizet képezve 3. Reagál bázisokkal sót és vizet képezve 4. Tömény kénsav és réz, NO 2 szabadul fel - bizonyítja a salétromsavat

Kémiai tulajdonságok Sav H H 3 konc. H NO 3 oszt. Alkáli és alkáliföldfémek Nehézfémek Megjegyzés N 2 O NO 2 Nem reagál a Fe, Cr, Al, Au, Pt, Ir, Ta Nb NO 2 Fe és Sn -vel NH3 -at ad (NH 4 NO 3)

Kémiai tulajdonságok w H NO 3 - oxidálószer 1. A nemfémeket savakká oxidálja: 2 H NO 3 + S = 2 NO + H 2 SO 4 2. Sósavval készült keverékben erős oxidáló környezet: Au + HNO 3 + 3 HCl = Au. Cl 3 + NO + 2 H 2 O HCl + Au. Cl 3 = H HNO 3 + 3 HCl = Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl 2 NOCl = 2 NO + Cl 2

Kémiai tulajdonságok w Н NO 3 - bázis (!), HO - NO 2 + 2 НCl. О 4 = Н 3 О + + NO 2+ + 2 Cl. О 4 HO - NO 2 + 2 HF = Н 3 О + + NO 2+ + 2 FНО - NO 2 + 2 H 2 SO 4 = Н 3 О + + NO 2+ + 2 HSO 4 -

Nitrátok w Mindegyik vízben oldódik w Difenil -amin oldattal ( kék szín) w A könnyűfémek nitrátjai hevítésre bomlanak oxigén felszabadulásával: K NO 3 = K NO 2 + O 2 w A nehézfémek nitrátai bomlanak hevítésre oxigén és NO 2 kibocsátásával: 2 Cu (NO 3) 2 = 2 Cu. O + NO 2 + O 2 w Legkevesebb nitrát aktív fémek bomlik szabad fémre: 2 Ag. NO 3 = 2 Ag + NO 2 + O 2

Salétromsav előállítása Az ammónia katalitikus oxidációja 1. 4 NH 3 + 5 O 2 = 6 H 2 O + 4 NO; 2.2 NO + O 2 = 2 NO 2 3.3 NO 2 + H 2 O = 2 HNO 3 + NO

Salétromsav Salétromsav Salétromsav és sói

2. dia: Általános jellemzők

Mint minden nemfém, a nitrogén oxigéntartalmú savakat képez Savakban a nitrogénatom oxidációs állapota egybeesik a megfelelő oxid oxidációs állapotával Specifikus tulajdonság-savat képez, amelynek anhidridjét formálisan nem sónak kell tekinteni -képző oxid

3. dia: Salétromsav

4. dia: Molekulaszerkezet

N +1 - nincs anhidrid, formálisan - N 2 O, a valóságban - nem sóképző anyag létezik, van infravörös spektrum Képlet - Н 2 N 2 О 2 Molekuláris szerkezet: HO - N = N - OH Milyen elektronok részt vesz a kémiai kötések kialakításában? Mennyi a vegyérték és az oxidációs állapot értéke az egyes nitrogénatomoknál?

5. dia: Fizikai tulajdonságok

Н 2 N 2 О 2 - fehér anyag, levelek formájában kristályosodik Könnyen oldódik vízben, alkoholban, éterben Tiszta formában a következő reakcióval nyerik: Н N О 2 + N Н 2 ОН = Н 2 N 2 О 2 + Н 2 О Oldatban stabil

6. dia: Kémiai tulajdonságok

Gyenge sav, 1000 -szer gyengébb a nitrogénnél Robbanással bomlik: Н 2 N 2 О 2 = N 2 О + Н 2 О, a fordított folyamat nem lehetséges Só Ag 2 N 2 O 2 vízben oldhatatlan, sárga csapadék Н 2 N 2 О 2 + 2 Ag NO 3 = Ag 2 N 2 O 2 + 2Н NO 3 Ag 2 N 2 O 2 + Н Cl = AgCl + Н 2 N 2 О 2 Nincs oxidáló tulajdonság Redukáló tulajdonságok nyilvánulnak meg: 2 Н 2 N 2 О 2 + 3О 2 = 2H N O 2 + 2H N O 3

7. dia: Salétromsav

Molekulaszerkezet Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok

8. dia: Molekulaszerkezet

N +3, anhidrid - N 2 О 3 Létezik a gázfázisban és az oldatban. Képlet - Н N О 2 A molekula szerkezetét két típus képviselheti: О Н - О - N = О Н - N О

9. dia: Fizikai tulajdonságok

H N O 2 - gáz halmazállapotú anyag, oldatokban stabil Könnyen oldódik vízben, fenntartva az egyensúlyt: N O + N O 2 + H 2 O = 2H N O 2 Tiszta formában a reakció útján nyerik: Ba (N O 2) 2 + H 2 S О 4 = 2Н N О 2 + Ba S О 4

10

10. dia: Kémiai tulajdonságok

Gyenge sav, valamivel erősebb, mint az ecetsav Bomlik hevítésre: 3Н N О 2 = Н N О 3 + 2 N О + Н 2 О, anhidrid nem képződik Sók - nitritek, stabilak, gyakorlati alkalmazásuk van, kettős tulajdonságaik, mint a sav tulajdonságok: 2Н N О 2 + 2 KI + H 2 SO 4 = 2 N О + K 2 SO 4 + I 2 + 2Н 2 О Redukáló tulajdonságok: 5Н N О 2 + К Mn О 4 + 3 H 2 SO 4 = 5Н N О 3 + 2 MnSO 4 + К 2 SO 4 + 3Н 2 О

11

11. dia: salétromsav

Molekulaszerkezet Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Nitrátok

12

12. dia: Molekulaszerkezet

N +5, anhidrid - N 2 О 5 Létezik a folyékony fázisban és az oldatban. Képlet - Н N О 3 A molekula szerkezete ábrázolható: О Н - О - N О

13

13. dia: XIV. Század, Geber

„Vegyen egy font ciprusi vitriolt, másfél font salétromot és negyed font timsót, desztilláljon le mindent, és olyan folyadékot kap, amely nagy oldó hatású” „A tökéletességek összege” erős vodka - aqua fortis aqua regis salétromsav

14

14. dia: Fizikai tulajdonságok

Н N О 3 - színtelen, vízhez hasonló, csípős szagú folyadék Vízzel mohón felszívódik, bármilyen arányban elegyedik. Tiszta formájában –41,5 0 С -ra hűtve nyerik, színtelen kristályok 84 0 С -on forr, felszabadítva N О 2

15

15. dia: Kémiai tulajdonságok

Négy szempontból kell figyelembe venni: 1. Oldatokban savként viselkedik a fémek kivételével minden anyaggal 2. Koncentráltan - erős oxidálószerrel 3. Fémekkel bármilyen koncentrációban oxidálószerként viselkedik 4. Kifejezi a egy bázis

16

16. dia: Kémiai tulajdonságok

Н N О 3 - sav Megváltoztatja az indikátorok színét: lakmusz -metilnarancs 2. Kölcsönhatásba lép a fém -oxidokkal sót és vizet képezve 3. Kölcsönhatásba lép bázisokkal sót és vizet képezve 4. Tömény kénsav és réz jelenlétében, N О 2 felszabadul - a salétromsav jelenlétének bizonyítéka

17

17. dia: Kémiai tulajdonságok

Savak Alkáli és alkáliföldfémek Nehézfémek Megjegyzés Н N О 3 konc. N 2 О N О 2 Nem reagál Fe, Cr, Al, Au, Pt, Ir, Ta Nb Н N О 3 dil. N H 3 (N H 4 N O 3) N O 2 C Fe és Sn N H 3 (N H 4 N O 3)

Az ammónia piramisszerű molekulákból álló kovalens vegyület (lásd a 2.2. Szakaszt). Fullasztó szaga van, és normál körülmények között színtelen gáz, amelynek sűrűsége kisebb, mint a levegőé.

Az ammónia laboratóriumi körülmények között történő előállításához általában ammónium -klorid és kalcium -hidroxid keverékét hevítik, ami a reakcióhoz vezet

Az így kapott ammóniát először kalcium -oxidon átvezetve szárítják, majd felborított edénybe gyűjtik.

Az ammóniamolekula magányos elektronpárral rendelkezik a nitrogénatomon, ezért képes szocializálni bármely elektron-akceptor részecskével, koordinációs (donor-akceptor) kötést képezve vele. Így az ammónia Lewis bázis tulajdonságaival rendelkezik. Például

Ezt a reakciót használjuk az ammónia egyik analitikai vizsgálatának elvégzésére. Ha ammóniát gáznemű hidrogén -kloriddal kevernek össze, fehér ammónium -klorid "füst" képződik:

Az ammónia a legmagasabb vízoldékonyságú minden gáz közül. Vizes oldatában a következő egyensúly jön létre:

A vizes ammóniaoldatot néha ammónium -hidroxid oldatnak nevezik. A szilárd ammónium -hidroxidot azonban nem lehet izolálni. Az oldat az egyensúlyi egyenletben feltüntetett mind a négy típus részecskéit tartalmazza. Az oldat ammóniamolekulái megkötve vannak hidrogénkötések vízmolekulákkal. Ezenkívül az ammónia Lewis -bázisként működik, és egy protont köt össze a vízmolekulákból, hogy ammóniumiont képezzen. Ezért az ammóniaoldat gyenge lúgos tulajdonságokkal rendelkezik. Neki van .

Hozzáadás ammónia oldat fémsók oldatához vezet

oldhatatlan fém -hidroxidok kicsapódása. Például

Egyes fémek hidroxidjai felesleges mennyiségű ammóniaoldatban oldódnak fel, például komplex anionokat képezve

Az ammónia redukálószer tulajdonságokkal rendelkezik, amint az a klórral és a fűtött fém -oxidokkal való reakcióiból is látható:

Az ammónia nem ég a levegőben, hanem tiszta oxigénben halványsárga-zöld lánggal ég:

Fűtött platina katalizátor jelenlétében a következő reakció lép fel:

Ezt a reakciót salétromsav ipari előállítására használják az Ostwald -eljárásban (lásd alább).

Az ammónia lehűlés és nyomás alatt könnyen cseppfolyósodik. A folyékony ammónia olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek sok közös vonást mutatnak a vízzel. A folyékony ammóniában lévő molekulák hidrogénkötésűek, ezért forráspontja magasabb, mint az várható (lásd 2. fejezet). Az ammónia és a víz egyaránt rossz elektromos vezetők, de kiváló ionizáló oldószerek.

A nátrium, a kálium, a bárium és a kalcium ammóniában oldódik, jellegzetes kék színű oldatokat képezve. Ezek a fémek az ammóniaoldatból elpárologtatva nyerhetők ki. Ezen oldatok hosszú távú tárolása során azonban fokozatosan elszíneződnek, mivel a megfelelő fémek amidjai képződnek bennük, például a fém-amidok ionos szerkezetűek:

Ammóniumsók. Az ammónia és vizes oldatai könnyen reagálnak a savakkal, és ammóniumsókat képeznek. Ezek a sók ionos jellegűek és ammónium -ionokat tartalmaznak. Általában vízben oldódnak és hidrolízisnek vetik alá, hogy gyengén savas oldatokat képezzenek:

Minden ammóniumsó termikusan instabil. Az ammónium -halogenidek szublimálódnak (szublimát) hevítéskor:

Az oxigéntartalmú savak (oxosavak) ammóniumsói hevítésre bomlanak, nitrogén- vagy dinitrogén-oxidot képezve:

Mindhárom reakció robbanással járhat, és az utolsót "vulkáni reakciónak" is nevezik.

Nitrogén-oxidok

A nitrogén hat oxidot képez (15.12. Táblázat), amelyben oxidációs állapotokat mutat, és az alábbi dimer). Minden más oxid meglehetősen stabil, kivételével könnyen bomlik NO -ra és

Minden nitrogén -oxid az endoterm vegyületekhez tartozik (lásd az 5. fejezetet).

15.12. Táblázat Nitrogén-oxidok

Dinitrogén -oxid Ennek a vegyületnek más nevei a dinitrogén -oxid, nevetőgáz. Ez utóbbi név annak a ténynek köszönhető, hogy a kis adagokban történő belélegzés görcsös nevetést okoz. érzéstelenítőnek találták az alkalmazást. Laboratóriumi és ipari gyártáshoz az ammónium -nitrát gondosan ellenőrzött termikus bomlása alkalmazható:

Mivel ez a reakció robbanásveszélyes lehet, az ammónium -nitrát legjobban közvetlenül a felhasználás helyén nyerhető. Ebből a célból nátrium -nitrát és ammónium -szulfát keverékét melegítjük. Ez ammónium -nitrát képződéséhez vezet, amely ugyanolyan sebességgel bomlik le, mint ahogy keletkezik.

A molekula elektronikus szerkezettel rendelkezik, amelyet két aszimmetrikus forma lineáris szerkezetű rezonancia hibridjének tekintünk:

Édes illata van, és nagyon könnyen oldódik vízben semleges oldat... Oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik, és támogatja például a szén, a kén és a foszfor égését:

Nitrogén -monoxid NO. Ennek a vegyületnek egy másik neve a nitrogén -oxid. Laboratóriumi és ipari körülmények között a salétromsav vizes oldatának réz hatására nyerik:

A légkörben fellépő villámcsapások során keletkezik, valamint amikor elektromos kisülést vezetnek át nitrogén és oxigén gáznemű keverékén:

Ezenkívül NO képződik köztitermékként az ammónia katalitikus oxidációjában a salétromsav előállítására használt Ostwald -eljárásban.

A NO molekula elektronikus szerkezete a következő két forma rezonancia hibridjének tekinthető:

Megjegyezzük, hogy mindkét rezonanciaformának van párosítatlan elektronja. Ez magyarázza a nitrogén -monoxid paramagnetikus tulajdonságait (lásd az előző fejezetet).

A nitrogén -monoxid normál körülmények között színtelen, vízben gyakorlatilag oldhatatlan gáz. Szilárd és folyékony állapotok A NO hajlamos dimerizálódni, hogy kialakuljon redukáló tulajdonságokés a levegő jelenlétében barnul a nitrogén -dioxid képződése miatt:

A vas (II) -szulfáttal kombinálva az NO barna komplexet képez, és ennek a komplexnek a képződését használják az analitikus barna nitrátgyűrű vizsgálatban (lásd 15.18. Ábra).

Nitrogén -dioxid A nitrogén -dioxidot laboratóriumi körülmények között nyerik ólom (II) -nitrát hevítésével (lásd 6. fejezet):

Általában a dimerével is egyensúlyban van. 7.1):

Halványsárga színű, barna. Amikor ezt a gázt lehűtjük, páralecsapódás következik be, és zöld folyadék képződik.

A molekula elektronikus szerkezete két forma rezonáns hibridjének tekinthető, ívelt szerkezetű:

A dimerizáció során a két molekula párosítatlan elektronjai szocializálódnak, gyenge kötést képezve. elektronikus szerkezet két lapos szerkezetű rezonancia hibridként tekinthető:

A nitrogén -dioxid rendkívül mérgező gáz. Vízben oldódik, salétromsavat és salétromsavat képezve:

Ez a gáz a lakmuszpapír kék színét vörösre változtatja, ami eltér a brómtól, amely szintén barna gáz, de elszínezi a lakmuszpapírt.

Hevítés közben bomlik nitrogén -monoxid képződése közben:

Környezetszennyezés nitrogén -oxidokkal

A nitrogén -oxidokat tekintik az elsődleges légszennyezőknek. A levegőbe kerülnek, amikor különféle tüzelőanyagokat - fosszilis tüzelőanyagokat - égetnek el. Az ilyen légszennyezést hőerőművek, olajfinomítók, ipari füstgázok és gépjárművek kipufogógázai okozzák. A nitrogén -oxidok (mindegyiket együtt az általános képlet jelöli) kétféle szennyezést okozhatnak környezet.

Először vízben oldódva salétromsavat és salétromsavat képeznek. Ezek a savak másodlagos szennyező anyagok, és a kén- és kénsavak mellett savas esőhöz vezetnek (lásd 12.2. Szakasz).

Másodszor, a nitrogén -oxidok szénhidrogénekkel kombinálódhatnak, ami fotokémiai szmogot eredményez. A szénhidrogének a fosszilis tüzelőanyagok elégetése következtében kerülnek a légkörbe is, ezért elsődleges szennyező anyagok. A fotokémiai szmog a gyököket érintő reakciók bonyolult sorozatából ered (lásd a 17. fejezetet). Ennek az összetett folyamatnak az első szakaszában ultraibolya napsugárzás szükséges. Az ilyen sugárzás a következő fotokémiai reakciót okozza:

Rizs. 15.16. Fotokémiai szmogképződés.

Az oxigéngyök ezután reagál az oxigénmolekulákkal, és Shona -molekulákat képez:

Az ózon mérgező mind az állatokra, mind a növényekre. Ez egy másodlagos légszennyező anyag. Ha nincsenek benne szénhidrogének, az ózon nitrogén -monoxiddal egyesül, és ismét nitrogén -dioxid képződik:

Így a meghatározott "zárt ciklusban" a nitrogén -dioxid -tartalom a légkörben ugyanazon a szinten marad.

Azonban a szénhidrogének jelenlétében a légkörben ez a ciklus megszakad. Az ózon, amely ennek a ciklusnak az egyik része, telítetlen szénhidrogénekkel reagál, aminek eredményeként szerves gyökök képződnek, pl.

Ezek a gyökök nitrogén -oxidokkal egyesülnek, ami aldehidek és nitrátok képződéséhez vezet szerves vegyületek a következő típusból:

Rizs. 15.17. A fotokémiai szmog kialakulásához kedvező légköri feltételek, a - az inverziós réteg hiánya, b - az inverziós réteg jelenléte.

Az ózon mellett az ilyen vegyületek másodlagos légköri szennyezők, amelyek fotokémiai szmoghoz vezetnek (15.16. Ábra).

A világ számos városában ezt a problémát tetézi, hogy a légkörben úgynevezett inverziós réteg képződik (15.17. Ábra). Ez egy fűtött levegőréteg, amely a város felett helyezkedik el, és nem engedi el az alsó, hidegebb levegő réteget. Ez a fűtött réteg általában nedvességmentes és maximálisan átlátszó a napsugárzással szemben. Az eredmény az alsó légrétegben rekedt másodlagos szennyező anyagok felhalmozódása. Az ilyen körülmények között keletkező fotokémiai szmog gyakran megfigyelhető ködként, amely forró időben a város felett függ. Ezt a ködöt szmogrészecskék okozzák.

Salétromsav és nitritek

A salétromsav vizes oldata laboratóriumi körülmények között hígított oldat hozzáadásával állítható elő sósav hideg híg nátrium -nitrit oldathoz:

(A salétromsav oldat kék színű.) A nátrium -nitritet erős nátrium -nitrát hevítéssel nyerhetjük; jobb, ha ez a reakció valamilyen redukálószer, például ólom jelenlétében megy végbe:

A kapott keverékből a nátrium -nitritet vízben oldva nyerik ki.

A salétromsav gyenge és instabil. Szobahőmérsékleten aránytalan a salétromsavval és a nitrogén -monoxiddal:

A salétromsav és a savas nitritoldatok oxidálószerek, de erősebb oxidálószerek, például savanyított kálium jelenlétében redukálószerként viselkednek. Különösen fontosak a savanyított nátrium -nitrit oldatok szerves kémia, ahol diazóniumsók előállítására használják őket (lásd 19. fejezet).

Salétromsav és nitrátok

A tiszta salétromsav színtelen, levegőben gőzölgő folyadék. Ennek laboratóriumi körülmények között történő előállításához nátrium -nitrátot vagy kálium -nitrátot tömény kénsavval melegítenek:

Ennek a reakciónak a terméke általában sárga színű az oldott nitrogén -dioxid jelenléte miatt, amely a salétromsav termikus bomlása következtében keletkezik:

A salétromsav vizes oldata tipikus tulajdonságokkal rendelkezik erős sav... Például bázisokkal reagálva nitrátokat, karbonátokkal pedig szén -dioxidot képez.

A hígított és tömény salétromsav oxidálószerek. A tömény salétromsav oxidálja a nemfémeket, például a szenet és a kénet:

A salétromsav reakciói fémekkel különbözőek. A kalcium és a magnézium nagyon híg salétromsavval reagál, és kiszorítja a hidrogént. A cink a híg salétromsavat redukálva dinitrogén -oxidot képez. A legtöbb fém esetében azonban a reakció híg salétromsavval és nitrogén -monoxid képződése és a reakció tömény

salétromsav, ami nitrogén -dioxid képződéséhez vezet. Vegyük példaként a rezet.

A jodidionokat salétromsavval jóddá oxidálják:

A hidrogén -szulfid és más szervetlen kovalens vegyületek szintén salétromsavval oxidálódnak:

A szerves kémiában salétromsavat használnak nitrálószerként. Erre a célra tömény salétromsav és kénsav keverékét használják.

Nitrátok. Különböző fémek nitrátjainak előállításához a salétromsav reakciója a megfelelő fémekkel, azok oxidjaival, hidridjeivel vagy karbonátjaival használható. A nitrátok analitikai kimutatását barna gyűrűs mintával végezzük (15.18. Ábra).

Barna nitrát gyűrű teszt. A vizsgált anyagot vízben feloldjuk és szulfát -oldatba öntjük. Ezután óvatosan, cseppenként tömény kénsavat adunk a kémcsőhöz ezen oldatok keverékével úgy, hogy lefolyjon a kémcső falán és két rétegben folyadék képződne (15.18. ábra). Ha a vizsgált anyag nitrátot tartalmaz, kénsavval reagálva salétromsavat képez. A salétromsav viszont vas (II) -szulfáttal reagál, és komplexet képez. Ez barna gyűrűt eredményez a kémcsőben lévő két folyadékréteg között, és így jelzi a nitrát jelenlétét a vizsgált anyagban.

Minden szervetlen nitrát vízben oldódó és termikusan instabil. A fém -nitrátok bomlanak, nitritet, oxidot vagy szabadfémet képeznek, az elektrokémiai sorozat egy adott fémének pozíciójától függően:

Hevítéskor az ammónium -nitrát dinitrogén -oxidot és vizet képez:

Rizs. 15.18. Barna nitrát gyűrű teszt.

Salétromsav és nitrát ipari előállítása

Ipari termelés a salétromsav az Ostwald -eljáráson alapul. Ez a folyamat három szakaszból áll.

1. Az ammónia katalitikus oxidációja

A Haber-eljárással nyert ammóniát (lásd a 7.2. Szakaszt) levegővel keverik, és gyorsan átvezetik egy platina-ródium katalizátor felületén, amely 900 ° C-ra melegszik, ami a reakcióhoz vezet

Ez a reakció annyira exoterm, hogy fenntartja a 900 ° C hőmérsékletet.

2. Nitrogén -dioxid beszerzése

Az 1. lépésben kapott gázokat lehűtjük és levegővel keverjük. Ez a nitrogén -monoxid nitrogén -dioxiddá oxidálásához vezet:

3. Híg salétromsav megszerzése

A 2. lépésben nyert nitrogén -dioxidot egy acél abszorpciós toronyba küldik, ahol a vízsugarak felé vezetik. Itt megy végbe a reakció

A nitrogén -monoxidot a második szakaszba visszavezetik. Az így kapott salétromsav koncentrációja körülbelül 50%. Desztillációval 68% salétromsavat nyernek belőle (azeotróp keverék, amely desztillációval nem koncentrálható tovább).

Az így kapott salétromsav körülbelül 80% -át felesleges vizes ammóniaoldatban semlegesítik, hogy ammónium -nitrátot kapjanak:

Az ammónium -nitrátot műtrágyaként használják (lásd fent).

Ide tartoznak az oxigénnel savak is hidroxidok... Ezek olyan elektrolitok, amelyek a pozitív töltésű ionokból vizes oldatokban való disszociáció során csak H + hidrogénionokat, vagy pontosabban H 3 O + hidrogénionokat képeznek - hidratált hidrogénionokat. Egy általánosabb meghatározás: sav Olyan anyagok, amelyek H + proton donorok. A sav disszociációja során keletkező hidrogén -kationok mennyiségétől függően a savakat bázisként is osztályozzák, bázikus jellegük szerint. Van egy-, kettő-, három- és tetrabázos sav. Például salétromsav HNO 3, salétromsav HNO 2 - egybázisú savak, szénsav H 2 CO 3, kénsav A H 2 SO 4 kétbázisú savak, a foszforsav H 3 PO 4 egy hárombázisú sav, és az ortoszilinsav H 4 SiO 4 egy tetrabázasav.

Oxigénezett savak nómenklatúrája: tovább nemzetközi szisztematikus nómenklatúra oxigéntartalmú savak nevei keletkeznek, amint azt korábban jeleztük, figyelembe véve a sav részét képező aniont. Például:

H 3 PO 4 - trihidrogén -tetraoxofoszfát (V) vagy trihidrogén -ortofoszfát

H 2 CO 3 - dihidrogén -trioxokarbonát (IV)

HNO 3 - hidrogén -trioxonitrát (V)

H 2 SiO 3 - dihidrogén -trioxoszilikát (IV) vagy dihidrogén -metaszilikát

H 2 SO 4 - dihidrogén -tetraoxoszulfát (VI) (a savak hidrogénatomjainak száma elhagyható)

A szisztematikus nómenklatúra szerint a savak nevét ritkán használják, leggyakrabban a hagyományosan megállapított neveket használják, amelyek Az elem orosz neve (orosz nómenklatúra) bizonyos szabályok szerint (lásd a táblázatot). A táblázat tartalmazza az oxigéntartalmú savak listáját, amelyek sói a természetben a leggyakoribbak. Felhívjuk figyelmét, hogy a név savmaradék meghatározza a só nevét, és leggyakrabban építi félig szisztematikus (nemzetközi) elnevezéstan az elem latin nevéből. Ebben a tekintetben emlékeztetni kell a savakban leggyakrabban előforduló elemek latin nevére, például N - nitrogén, a latin név orosz átiratában [nitrogenium], C - szén - [karbonium] , S - kén - [kén], Si- szilícium - [szilícium], ón - [stannum], ólom - [plumbum], arzén - [arzénum] stb. A táblázat azokat az általános szabályokat mutatja be, amelyek szerint más elemek szervetlen oxigéntartalmú savainak, azok savmaradékainak és sóinak többsége megnevezhető.

A leggyakoribb oxigenizált savak táblázata

Képlet sav	Sav név oroszul elnevezéstan	Sav maradék	A savmaradék és a só neve
		ÍGY 4 2- Hso 4 -	szulfát ion, szulfátok, hidrogén -szulfát ion, hidroszulfátok
H 2 ÍGY 3	kénes	ÍGY 3 2- Hso 4 -	szulfit ion, szulfitok, hidroszulfit -ion, hidroszulfitok
HNO 3		NEM 3 -	nitrát -ion;
HNO 2	nitrogéntartalmú	NEM 2 -	nitrit ion,
HPO 3	metafoszforikus	PO 3 -	metafoszfát -ion, metafoszfátok
H 3 PO 4	ortofoszforikus	PO 4 3- H 2 PO 4 - HPO 4 2	ortofoszfát -ion, ortofoszfátok, dihidro (orto) -foszfát -ion, dihidro (orto) foszfátok, hidro (orto) -foszfát -ion, hidro (orto) foszfátok
H 4 P 2 O 7	bifoszforikus (pirofoszforsav)	P 2 O 7 4-	pirofoszfát -ion, pirofoszfátok
HPO 2	foszfortartalmú	PO 2 -	foszfit -ion,
H 2 CO 3	szén	CO 3 2- HCO 3 -	karbonát ion, karbonátok, bikarbonát -ion, bikarbonátok
H 2 SiO 3	metaszilícium	SiO 3 2- HSiO 3 -	metaszilikát ion, metaszilikátok, hidrometaszilikát -ion, hidrometasikátok
H 4 SiO 4	ortoszilícium	SiO 4 4- H 3 SiO 4 - H 2 SiO 4 2- HSiO 4 3-	ortoszilikát ion; ortoszilikátok, trihidro (orto) szilikát -ion, trihidro (orto) szilikátok, dihidro (orto) szilikát ion dihidro (orto) szilikátok, hidroortoszilikát -ion, hidroortoszilikátok
H 2 CrO 4	króm	CrO 4 -	kromát -ion,
H 2 Cr 2 O 7	két króm	Cr 2 O 7 2-	dikromát -ion, dikromátok
HClO	hipoklóros	ClO -	hipoklorit -ion, hipokloritok
HClO 2	klorid	ClO 2 -	klorit -ion, kloritok
HClO 3	klóros	ClO 3 -	klorát -ion, klorátok
HClO 4		ClO 4 -	perklorát -ion, perklorátok

A hidrosókat és savas maradékaik nevét a "sók" fejezetben tárgyaljuk. Az oxigéntartalmú savak és savmaradékok elnevezésére vonatkozó szabályok (kivéve azokat, amelyek triviális nevekkel rendelkeznek, vagy amelyeket a szisztematikus nómenklatúra szerint kell megnevezni):

magasabb s. O. elem (egyenlő a csoport számával periodikus rendszer) - az elem orosz nevének gyökere + a vég " a i "vagy" s aÉn vagyok"

H

val vel. O. - oxidációs állapot

cím

oxigenizált

sav

Így. elem< max – корень русского названия элемента +

a vége " és nyáj "vagy" s és nyáj "

magasabb s.o. elem - az elem latin nevének gyökere +

Név utótag " a T "

savas

a maradék

így. elem< max – латинское название элемента + суффикс «és T "

A fenti szabályok ismeretében könnyű levezetni a savképleteket a különböző elemekre (figyelembe véve a periódusos rendszerben elfoglalt helyzetet) és megnevezni őket. Például fém Sn - ón (1V gr.) Latin név - stannum ("stannum"):

Max s.d. = +4 perc s.o. = +2

Oxidok: SnO 2 SnO

amfóták. amfóták.

+ H 2 O + H 2 O

H 2 SnO 3 H 2 SnO 2

ón- és énón sav igaz sav

SnO 3 2- SnO 2 2-

stann nál nél- ion, Stann azt-és ő,

Na 2 SnO 3 - sztannát Na Na 2 SnO 2 - sztannit Na

Néhány elem oxidjai két savnak felelnek meg: meta- és orto sav, formailag egy H2O molekulánként különböznek egymástól.

Képlet levezetése meta és ortosavak(ha léteznek egy adott elemre vonatkozóan): egy molekula H2O formális hozzáadásával az oxidhoz megkapjuk a metatsav képletét, majd egy további vízmolekula hozzáadása a metatsav képletéhez lehetővé teszi a képlet levezetését az orto savból. Vegyük például a P (V) oxidnak megfelelő meta- és orto-sav képletét:

+ H 2 O + H 2 O

H 2 P 2 O 6  HPO 3 - metafoszforsav H 3 PO 4 - ortofoszforsav

Mondjunk egy példát az inverz feladatra: nevezze el a sókat NaBO 2 és K 3 BO 3. Ezekben a sókban a bóratom oxidációs állapota +3 (ellenőrizze a számítást), ezért a sók a savas В 2 О 3 oxidból képződnek. Ha mindkét sóban a bór oxidációs állapota azonos, és a savmaradékok típusai eltérőek, akkor ezek a meta- és az ortoborsav sói. Vegyük le ezeknek a savaknak a képleteit:

В 2 О 3 НВО 2

+ H 2 O + H 2 O

HBO 2 - metabórsav, H 3 VO 3 - ortoborsav,

sók - só -metaborátok - ortoborátok

Sónevek: NaBO 2 - nátrium -metaborát; Na 3 BO 3 - nátrium -ortoborát.