Азот

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Табиғатта кездесуі .

Азот табиғатта негізінде бос күйінде кездеседі. Ауадағы азоттың көлемдік үлесі 78, 09 %, ал массалық үлесі 75, 6%. Азот қосылыстары аз мөлшерде топырақта болады. Ол белоктық заттардың және көптеген табиғи органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Жер қыртысындағы азоттың жалпы мөлшері 0, 01%.

Алынуы.

Техникада азотты сұйық ауадан алады . Ауа -бұл газдардың, негізінде азот пен оттегінің қоспасы. Жер бетіндегі құрғақ ауада (көлемдік үлеспен ) 78, 09% азот, 20, 95% оттегі, 0, 93%асыл газдар, 0. 03% көміртегі (IV) оксиді және де кездейсоқ қоспалар -шаң, микроорганизимдер, күкіртсутек, күкірт оксиді

( IV) бар.

Азот алу үшін ауаны сұйық күйге айналдырып, ал одан кейін оны буландыру арқылы ұшқыштағы төмендеу оттегінен азотты бөліп алады (азоттың қайнау Т-195, 8 ⁰ С, оттегінікі -183 ⁰ С) Осылайша алынатын азоттың құрамында асыл газдардың қоспасы, көбінесе аргон, болады. Лабораториялық жағдайда азотты аммоний нитритін қыздырып ыдырату арқылы алуға болады:

NH4NO2=N2 +2H2O

Негізгі бөлім

Сигма- және пи- байланыстары .

Жай зат азоттың физикалық және химиялық қасиеттерін түсіндіру үшін оның молекуласының құрылысын толық қарастыру керек . Азот атомының сыртқы деңгейінің электрондық құрылысынан ондағы химиялық байланыстар әрбір атомның үш жұптаспаған p -электрондарымен түзілетіндігі белгілі, p -орбиталының пішіні гантель тәрізді, кеңістік координаттарының осі бойында бағытталған. Бұл px-, py-, және pz- орбитальдары. Химиялық байланыстардың түзілуі - бұл атом орбитальдарының қаптасуының нәтижесі.

N ₂ -молекуцласындағы химиялық байланыс орбитальдары х, у, z, остерінің бойымен бағытталған үш жалпы р -электрондарының жұбымен түзіледі.

Жеке байланыстардың барлығы сигма байланыстар болып есептеледі . Қалған р _у - және р - орбитальдары атомдардың центрін қосатын сызықтың екі жағында қаптасады.

Сонымен, азот молекуласында бір сигма байланыс, барлығы үш байланыс бар, оны мынадай етіп өрнектеуге болады :

Физикалық қасиеттері.

Азот -түссіз, иіссіз және дәмсіз, ауадан жеңіл газ. Суда ерігіштігі оттегіге қарағанда төмен :20 ⁰ С-та 1л суда 15, 4мл азот ериді. Сондықтан суда еріген ауадағы азотқа қарағанда оттегінің мөлшері атмосфера дағымен салыстырғанда көп болады. Азоттығ суда аз еруі, сол сияқты оның қайнау температурасының өте төмен болуы -азот және су молекулаларының әрі азот молекуларының өз арасындағы молекулааралық әсерлесудің тым әлсіздігімен түсіндіріледі .

Табиғм азот массалық сандары 14(99, 64%) және 15(0, 36%) болатын екі тұрақты изотоптан тұрады.

Химиялық қасиеттері .

Азот молекуласы екі атомнан тұрады . Олардың арасындағы байланыстың ұзындығы тым кіші -0, 109 нм . Үшбайланыс пен оның аралығының қысқалығы молекуланы өте берік етеді (байланыс энергиясы 946 кДж/моль ) .

Азоттың қалыпты температурада реакциялық қабілетінің аздығы осымен түсіндіріледі .

Бөлме температурасында азот тек қана литиймен тікелей әрекеттеседі.

6Li+N ₂ =2Li ₃ N

Литий нитриді

Басқа металдармен ол тек қана жоғарғы температураларда әрекеттесіп, нитридтер түзеді. Мәселен:

2Al+N ₂ =2AlN 3Ca+N ₂ =Ca ₃ N ₂

Алюминий нитриді Калций нитриді

Катализатор қатысқанда жоғарғы қысым мен температурада азот сутегімен қосылады:

N ₂ +3H ₂ =2NH ₃

Электр доғасының температурасы 3000-4000 ⁰ С болғанда азот оттегімен қосылады :

N ₂ +O ₂ =2NO

Азот атомының сыртқы энергетикалық деңгейінде 5 электрон бар болғандықтан, азот-3 пен+5 және +4, +3, +2, +1, -1 және -2 тотығу дәрежелерін көрсетеді.

Қолданылуы

Азот көп мөлшерде аммиак алу үшін жұмсалады. Ол инертті ортаны жасауға - қыздыру электр шамдарымен сынап термометрлеріндегі бос кеңістікті толтыруға және жаңғыш сұйық заттарды айдағанда кең қолданылады . Олармен болаттан жасалған бұйымдардың беттерін азоттандырады, яғни оның бетін жоғарғы температурамен азотпен қанықтандырады . Осының нәтижесінде беткі қабатта болатқа үлкен қаттылық беретін темір нитридтері түзіледі. Мұндай болатты 500 ⁰ С дейін қыздырса да, ол өзінің қаттылығын жоғалтпайды.

Азот белокты заттардың құрамына кіретін болғандықтан, оның өсімдіктер мен жануарлардың өмірі үшін үлкен маңызы бар. Азот қосылыстары минералды тыңайтқыштар мен қопарылғыш заттар өндірісінде және өнеркәсіптің басқа көптеген салаларында қолданылады.

Азот оксидтері.

Азот алты оттекті қосылыс түзеді, олардағы тотығу дәрежесі +1-ден +5-ке дейін өзгереді. N ₂ O, NO, N ₂ O _3, NO _2, N ₂ O ₄ , N ₂ O ₅ . Азот тікелей оттегімен әрекеттескенде тек қана азот (II) оксиді NO түзіледі, қалған оксидтері жанама жолмен түзіледі. N ₂ O мен NO -тұз түзбейтін, қалғандары - тұз түзетін оксидтер. Азот оксидтерінің ішінде азот қышқылы өндірісінде аралық өнім болып саналатын азот (II) және азот(IV) оксидтерінің маңызы зор .

Азот (II) оксиді (NO - суда нашар еритін (оны судың үстінде цилиндрге жинауға болады) түссіз газ. Азот (II) оксидіне тамаша қасиет тән -ауадағы оттегімен тікелей әректтесіп қоңыр газ-азот(IV) оксидін түзеді:

2NO+O ₂ =2NO ₂

Лабораториялық жағдайда азот(II) оксидін сұйытылған азот қышқылы мен мыстың әрекеттесуі арқылы алады:

3Cu+8HNO ₃ =3Cu(NO ₃ ) ₂ +2NO +4H ₂ O

Cu-2e ^- =Cu ²⁺ 2

N+3e ^- =N 3

Азот (II) оксидін және де платина катализаторымен аммиактағы ауадағы оттегімен тотықтыру арқылы алады. Ол әрдайым нажағай кезінде электр зарядының әсерінен ауада түзіледі.

Азот (IV) оксиді NO ₂ -ерекше иісі бар қоңыр түсті газ, ауадан ауырлау, улы, тыныс жолдарын тітіркендіреді.

Лабораториялық жағдайда NO ₂ -ні концентрлі азот қышқылы мен мыс әрекеттескенде :

Cu+4HNO ₃ =Cu(NO ₃ ) ₂ +2NO ₂ +2H ₂ O

Cu-2e ^- =Cu ²⁺ 2

N+e ^- =N 3

немесе крисстал қорғасын нитратын қатты қыздыру арқылы алады:

2Pb(NO ₃ ) ₂ =2PbO+4NO ₂ +O ₂

Азот (II) оксидімен оттегі әрекеттескенде азот (IV) оксидінің түзілетіндігі жоғарыда айтылған болатын.

Азот (IV) оксиді түссіз сұйықтық -азот оксидініңдимерін түзіп димеризациялануға ұшырайды.

2NO ₂ =N ₂ O ₄

Реакция қайтымды. -11 ⁰ С-де тепе-теңдік іс жүзінде толығымен N ₂ O ₄

(NO ₂ димеризация), түзілу бағытына, ал 140 С-те NO ₂ (N ₂ O ₄ термиялық диссоциациясы ) түзілу бағытына ығысады. Аралық температураларға

NO ₂ менN ₂ O ₄ молекулаларының арасында тепе-теңдік қалып тән болады.

Осы жағдайда екі NO ₂ -молекуласынан ірілеу N ₂ O ₄ молекуласының түзілуі -димеризациялануы іске асты . Полимеризациялау процесінің органикалық химияда өте үлкен ролі бар .

Азот (IV) оксиді сумен әрекеттескенде азот және азотты қышқыл түзіледі.

+4 +5 +3

2NO ₂ +H ₂ O=HNO ₃ +HNO ₂

_{+4 +5}

N-e ^- =N

+4 +3

N+e ⁺ =N

+4 +5 +3

2N = N+ N

HNO ₂ -әсіресе қыздырғанда тұрақсыз. Сондықтан NO ₂ -ні жылы суда еріткенде азот қышқылы мен азот оксиді түзіледі.

+4 +5 +2

4 NO ₂ + H ₂ O= 2HNO ₃ + NO

+4 +5

N-e ^- =N

+4 +2

N+2e ^- =N

+4 +5 +2

3N+O ₂ = 2N+ N

Оттегі артық болғанда тек қана азот қышқылы түзіледі

+4 0 +5 -2

4NO ₂ +2H ₂ O+O ₂ =4HNO ₃

+4 +5

N-e ^- =N

0 -2

O ₂ +4e ^- =2O

+4 +0 +5 -2

4N+O ₂ = 4N+2O

Азот оксиді күшті тотықтырғыш, онда көмір, фосфор, күкірт жанады, ал күкірт (IV) оксиді күкірт(VI) оксидіне дейін тотығады.

Азот қышқылы

Алынуы.

Лабораториялық жағдайда азот қышқылын өз тұздарына концентрлі күкірт қышқылымен әсер етіп алады:

KNO ₃ +H ₂ SO ₄ =HNO ₃ +KHSO ₄

Реакция әлсіз қыздырғанда жүреді.

Өндірісте азот қышқылын, сутегі мен ауадағы азотты қосу арқылы алған аммиякты каталитикалық тотықтыру арқылы алады. Аммиякты азот қышқылына өндірістік жолмен тотықтыруды, Россиядағы азот өндірісінің негізін қалаған инженер-химик И. И. Андреев ашты. Андреев аммиакты ауадағы оттегімен тотықтырғанда катализатор -платин -торын қолдануды ұсынады да бұл әдісті басында Макеевкіден тәжірибелік қондырғыда , ал одан кейін Донцкідегі зауытта жүзеге асырады.

Азотты қышқылын алу процесін үш сатыға бөлуге болады:

Аммиакты платина катализаторы қатысуында NO-ға дейін тотықтыру:

4NH ₃ +5O ₂ =4NO+6H ₂ O

NO-ны ауадағы оттегімен NO ₂ -ге дейін тотықтыру:

2NO+O ₂ =2NO ₂

Артық оттегі қатысуында NO _2-ні суға сіңіру.

4 NO ₂ +2H ₂ O+O ₂ =4HNO ₃

Бастапқы өнімдер - аммиакты пен ауа катализаторды уландыратын зиянды қоспалардан ұқыптап тазартылады.

Бұдан (40-60%) сұйытылған қышқыл алынады. Сұйытылған қышқыл мен концентрлі қышқыл қоспасын қайта айдау арқылы концентрлі азот қышқылын алады. Мұнда тек азот қышқылы ғана буға айналып ұшады.

Сұйытылған азот қышқылын хромдалған болаттан жасалған ыдыста, концентрліні - алюминийден жасалған ыдыста сақтап және тасымалдайды. Аз мөлшерде болса шыны шөлмектерде сақтайды.

Физикалық қасиеті.

Азот қышқылы - өткір иісті, түссіз сұйықтық . Ол өте су тартқыш. Сумен ауада түтінделеді, себебі сумен туман тамшыларын түзеді. Сумен кез-келген қатынаста араласады. 86 ⁰ С-та қайнайды.

Химиялық қасиеті.

Азот қышқылы күшті қышқылдарға жатады . Сулы ерітіндіде диссоциацияланады:

HNO ₃ =H ⁺ +NO ^- ₃

Жылу мен жарықтың әсерінен аздап ыдырайды

4 HNO ₃ =4NO ₂ +2H ₂ O+O ₂

Сондықтан оны салқын және қараңғы жерде сақтайды.

Азот қышқылдың маңызды химиялық қасиеті-ол күшті тотықтырғыш болып саналады, сондықтан барлық металдармен түгелдей әрекеттеседі.

Қолдануы.

Азот қышқылы-негігі химиялық өндірісінің қажетті өнімдерінің бірі.

Оның көп мөлшері азот тыңайтқыштарын, қопарғыш, дәрі-дәрмек заттарды, боялар, пластмасса жасанды талшық және басқа да материялдарды дайындауға жұмсалады. Түтінденетін азот қышқылы ракета техникасында ракета отынын тотықтыратын зат ретінде қолданылады.

Азот қышқылының тұздары

Бір негізді азот қышқылы нитраттар деп аталатын тек қана орта тұздарды түзеді. Олар металдарға, олардың оксидтері мен гидроксидтеріне қышқылмен әсер еткенде түзіледі. Натрий, кальций, аммоний және кальций нитратын селитралар деп атайды:NaNO ₃ -натрий селитрасы.

Селитралар негізінде минералдық азот тыңайтқыштары ретінде қолданылады. Одан басқа KNO ₃ қара оқ дәрісін дайындауға қолданылады. (75% KNO ₃ , 15% Сж2не 10%S-тің қоспасы) . NH ₄ NO ₃ , алюминий мен көмір ұнтағынан қопарғыш зат-аммонал дайындалады.

Қыздырғанда аммоний тұздары ыдырайды, ыдырау өнімі тұз түзетін металдардың стандартты электрондық потенциялдар қатарындағы орнына байланысты, әртүрлі болуы мүмкін.

Mg сол жағы MeNO ₂ +O ₂

MeNO ₃ Mg - Cu MeO+NO ₂ +O ₂

Cu оң жағы Me+NO ₂ +O ₂

Яғни кернеу қатары Mg-дің сол жағында орналасқан металдардың тұздары ыдырағанда нитриттер мен оттегі түзіледі, Mg мен Cu арасында орналасқан металдардың тұздары ыдырағанда металдың оксидтері, NO ₂ және O ₂ береді, Си-нан кейін келетін металдардың тұздары - бос метал, NO ₂ және O ₂ түзеді. Қыздырғанда термияляқ ыдырау - бұл азот қышқылының тұздарының маңызды қасиеті.

Азот қышқылының тұздары көбі суда ериді.

Аммоний

Молекула құрылысы .

Азот сутегімен бірнеше қосылыс түзеді, олардың ішіндегі ең маңыздысы аммиак болып саналады. Аммиактың молекуласының электрондық формуласы мынадай:

N:H

Азоттағы төрт электрондық жұптың үшеуі жалпы, ал біреу бөлінбеген екндігі көрініп тұр.

NH ₃ молекуласының құрылысы пішіні пирамида тәрізді. Химиялық байланыс

N-H полюсті оң заряд сутегі атомында, теріс - азот атомында топтасқан. Осының нәтижесінде аммиак молекулаларының арасында сутектік байланыс түзіледі, оны мына түрде бейнелеуге болады:

H H

H - N: …. . H - N:

H H

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.