"Азот.Свойства. Применение."

АЗОТ

1. Сведения о химическом элементе

1.1. Химический знак – N

1.2. Относительная атомная масса – 14

1.3 В периодической системе химических элементов находится во 2 периоде VA группы

1.4. Строение атома

1.5. Степени окисления: -3, 0, +1,+2,+3,+4,+5

N

+ 7

NH 3 NH 4 Сl

-3

N 2

0

+1

N 2 О

2

5

+2

NО

2p 3

2s 2

+3

N 2 О 3 HNO 2

1s 2

NО 2

+4

+5

N 2 О 5 HNO 3

Электронная формула азота 1S 2 2S 2 2P 3

1.6. Распространение в природе, наиболее важные соединения

• В воздухе- 78,08%по объёму и 75,6% по массе.
• Соединения азота в небольших количествах содержаться в почве.
• Входит в состав белка.
• Общее содержание в земной коре - 0,03%

К наиболее важным соединениям

азота относятся:

• 1. Закись азота - NO 2
• 2. Окись азота - NO
• 3. Азотистый ангидрид - N 2 O 3
• 4. Двуокись азота - NO 2
• 5. Оксид азота - N 2 O 5
• 6 . Аммиак- NH3

2. Сведения о простом веществе

МОЛЕКУЛА:

-ОЧЕНЬ УСТОЙЧИВАЯ

-НИЗКАЯ РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

2.1. Формула простого вещества, вид химической связи

N

N

N

N

СВЯЗЬ:

-КОВАЛЕНТНАЯ НЕПОЛЯРНАЯ

-ТРОЙНАЯ

-ПРОЧНАЯ

2.2. Тип кристаллической решетки

• Кристаллическая решетка азота  молекулярная , но взаимное притяжение молекул азота настолько слабо, что он сжижается и кристаллизуется лишь при очень низких температурах.

2.3. Физические свойства азота

• При −209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.

Аллотропных модификаций азот не имеет.

2.3. Физические свойства азота

• При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде.

• В жидком состоянии (при температуре −195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.

2.4. Химические свойства азота

При обычных условиях азот малоактивен, при высоких температурах связи ослабевают и он становится реакционноспособным.

С металлами:

6Li + N 2 → 2Li 3 N + 39кДж

3Ca + N 2 → Ca 3 N 2

2Al + N 2 → 2AlN

2.4. Химические свойства азота

Образующиеся нитриды полностью гидролизуются водой:

Сa 3 N 2 + 6H 2 O → 3Ca(OH) 2 + 2NH 3 ↑

Li 3 N + 3H 2 O ⟶ 3LiOH + NH 3 ↑

2.4. Химические свойства азота

С кислородом азот взаимодействует при очень сильном нагревании:

N 2 + O 2 ↔ 2NO↑ - Q

При определенных условиях азот реагирует с водородом:

N 2 + Н 2 ↔ 2NН 3 ↑ + Q

C фтором:

N 2 + F 2 = 2NF 3

воздух

2.5. Получение

В промышленности – из жидкого воздуха

O 2

N 2

Разделение жидкого воздуха на кислород и азот основано на разнице температур их кипения

-183

-196

Получение в лаборатории

2. Разложение нитрита аммония

NH 4 NO 2  N 2 + 2H 2 O

3. Взаимодействие аммиака с оксидом меди (II)

2NH 3 + 3CuO  N 2 + 3Cu + 3H 2 O

4. Горение аммиака

4NH 3 + 3O 2  2N 2 + 6H 2 O

2.6. Сведения о наиболее важных соединениях

N -3

N +2

N +3

N +1

аммиак

N 0

оксид азота(II)

азот

Оксид азота(III)

оксид азота(I)

N +5

N +4

Оксид азота(IV)

Оксид азота (V)

3.1. Формула высшего оксида и его характеристика

Оксид азота (V) - N2O5 — высший оксид азота

Представляет собой бесцветные, очень летучие кристаллы (t пл.- 41 о С)

Взаимодействует с органическими веществами и полимерами, проявляет кислотные свойства

Продуктом реакции между кислотным оксидом и водой является кислота

3.2. Формула высшего гидроксида и его свойства

Азотная кислота - бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C с частичным разложением

Растворимость азотной кислоты в воде не ограничена

O

O

H

N

O

Химические свойства азотной кислоты

Типичные свойства:

а) с основными и амфотерными оксидами:

CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O

ZnO+ 2HNO 3 = Zn(NO 3 ) 2 + H 2 O

б) с основаниями:

KOH + HNO 3 = KNO 3 +H 2 O

в) вытесняет слабые кислоты из их солей:

CaCO 3 + 2HNO 3 = Ca(NO 3 ) 2 + H 2 O + CO 2 ↑

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается:

4HNO 3 = 2H 2 O + 4NO 2 ↑ + O 2 ↑

разбавленная

концентрированная

Химические свойства азотной кислоты

1. С металлами до Н

Zn+4HNO 3 =Zn(NO 3 ) 2 +2H 2 O+2NO↑

2. С металлами после Н

Cu+4HNO 3 =Cu(NO 3 ) 2 +2H 2 O+2NO 2

3. С неметаллами

S+6HNO 3 = H 2 SO 4 +6NO 2 ↑+2H 2 O

4 . Пассивирует железо, алюминий, хром

1. С металлами до Н

3Zn+8HNO 3 =3Zn(NO 3 ) 2 +4H 2 O+2NO↑

2. С металлами после Н

3Cu+8HNO 3 =3Cu(NO 3 ) 2 +4H 2 O+2NO↑

3. С неметаллами

S+2HNO 3 = H 2 SO 4 +2NO↑

4 . С органическими веществами

C 2 H 6 +HNO 3 =C 2 H 5 NO 2

3.3 Летучее водородное соединение Аммиак

Аммиак – бесцветный газ с резким запахом, почти в два раза легче воздуха. Аммиак нельзя вдыхать продолжительное время, т.к. он ядовит. Аммиак очень хорошо растворяется в воде.

В молекуле аммиака NH 3 три ковалентные полярные связи, между атомом азота и атомами водорода.

N

H

H

H

H

N

N

H

H

H

или

H

H

Химические свойства аммиака

Реакции протекающие

с изменением степени окисления NH 3 – сильное основание

без изменения степени окисления

NH 3 – сильный восстановитель

  1. Горение аммиака

4NH 3 + 3O 2 = t = 2N 2 + 6H 2 О

2. Каталитическое окисление аммиака

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

3. С оксидами металлов

2NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3H 2 O

4. С сильными окислителями

2NH 3 + 3Cl 2 = t = N 2 + 6HCl

5. Аммиак – непрочное соединение, при нагревании разлагается

2NH 3 = t = N 2 + 3H 2

1. С водой образуется аммиачная вода (нашатырный спирт) :

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 OH ↔ NH 3 •H 2 O ↔ NH 4 + + OH -

2. С кислотами:

NH 3 +HCl = NH 4 Cl

NH 3 +H 2 SO 4 = NH 4 HSO 4 – гидросульфат аммония

2NH 3 +H 2 SO 4 = (NH 4 ) 2 SO 4 – сульфат аммония

4. Биологическое значение азота и применение

• Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь.
• Число атомов  азота  во всем  теле   человека  9,1х 1025, а в одной клетке – 9,1 х 1011. В  организме   человека  массой 70 кг содержится примерно 1,8 кг  азота . Содержание  азота   в  крови составляет 3077 мг/л, в волосах – 140 000–157 000 мг/кг, а в ногтях – 146 000–148 000 мг/кг.

Жидкий азот в медицине

N2

Синтез аммиака

Производство удобрений

Синтез азотной кислоты

Создание инертной среды

Фармация

Азот используется в медицинской упаковке с целью стерилизации, защиты и увеличения срока годности

Применяется для удаления кислорода и устранения возможной образующейся влаги

Косметология

.

• Криомассаж лица жидким азотом
• Применяется для чистки лица
• Используется для удаления бородавок

Медицина

Применяют для проведения операций процедур омоложения, хранения биоматериала, проведения научных опытов, транспортировки медицинских препаратов