Большая часть азота находится в природе в свободном состоянии, в атмосфере его 78.2 % (об.). и только в Чили обнаружена натриевая селитра NaNO3. В виде сложных органических соединений-белков — азот входит в состав всех живых организмов. Молекула азота характеризуется очень низкой реакционной способностью, так как в ней атомы азота связаны тройной связью NºN, которую необходимо разорвать, чтобы атомы азота могли образовать соединение с другими элементами. Для разрыва этой тройной связи требуются большие затраты энергии. Так, с углеродом азот соединяется при пропускании электрического разряда между угольными электродами в атмосфере азота
N2 + 2C = (CN)2
в результате образуется газообразное соединение дициан NºC-CºN.
С некоторыми металлами азот образует соединения, называемые нитридами. Нитриды магния
3Mg + N2 = Mg3N2
и других металлов II группы образуются при относительно низких температурах, нитрид лития LiN3 — даже при комнатной температуре, а остальные нитриды- при 100-5000 . Нитриды алюминия AlN, некоторых других металлов, а также бора BN и кремния Si3N4 образуются лишь при красно-белом калении. Нитриды бора и кремния очень тугоплавки (т. пл. 3000 и 19000). Нитриды лития и щелочноземельных металлов (II группы) разлагаются водой с выделением аммиака
Mg2N3 + H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
Может быть в атмосфере планет-гигантов нашей Солнечной системы аммиак возник в результате подобных реакций?
Аммиак может быть получен также в результате двух последовательных реакций: сначала при температуре 800-9000 в присутствии CaCl2 в качестве катализатора проводят синтез цианамида кальция из карбида кальция
CaC2 + N2 = CaCN2 + C
который затем разлагают парами воды
CaCN2 + H2O = CaCO3 + NH3
В настоящее время в промышленности аммиак получают прямым синтезом из азота и водорода при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора (железа)
N2 + 3H2 = 2NH3
С кислородом азот образует ряд оксидов, в которых азот имеет валентность от 1 до 5. Так, при нагревании аммиачной селитры образуется оксид азота (I) -закись азота (веселящий газ)
NH4NO3 = N2O + 3H2O
При взаимодействии разбавленной (30% ) азотной кислоты с медью в лаборатории получают бесцветный газ оксид азота (II)
3Сu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
На воздухе бесцветный оксид азота NO превращается в бурый газ-двуокись азота
2NO + O2 = 2NO2
где азот имеет валентность IV.
Взаимодействием оксидов азота (II) и (IV) можно получить оксид промежуточной валентности (III)
NO + NO2 = N2O3
Высший оксид азота (V) получают в результате реакции
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
Азотная кислота получается в результате окисления диоксида азота кислородом воздуха в присутствии воды
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
Азотная кислота-очень сильный окислитель. При ее действии на металлы водород не выделяется. В зависимости от концентрации азотной кислоты получаются различные продукты реакции
Cu + HNO3 (конц.)® Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
Cu + HNO3 (разб.)® Cu(NO3)2 + NO + H2O
Mg + HNO3 (разб.)® Mg(NO3)2 + N2O + H2O
Zn + HNO3 (очень разб.)® Zn(NO3)2 + NH4 NO3 + H2O
Такие неметаллы, как фосфор, мышьяк и сера окисляются концентрированной кислотой до соответствующих кислородных кислот (H3PO4, H3AsO4, H2SO4). В качестве окислителя концентрированная азотная кислота используется в ракетной технике (топливом является керосин). Азотная кислота широко применяется в органической химии для получения различных нитросоединений, например, нитрокрасок, взрывчатых веществ и т.д.
Натриевая, калиевая соли азотной кислоты (натриевая и калиевая селитры NaNO3, KNO3) широко применяются в качестве удобрений в сельском хозяйстве. К важнейшим удобрениям относится также аммиачная селитра NH4NO3.
Ваша оценка?
