أدنى درجة ممكنة من أكسدة النيتروجين. مركبات النيتروجين

حالات أكسدة النيتروجين في المركبات هي −3، −2، −1، 0، +1، +2، +3، +4، +5.

يتم تمثيل مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة −3 بواسطة النتريدات، والتي تعتبر الأمونيا الأكثر أهمية منها؛

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة −2 أقل نموذجية ويتم تمثيلها بالبيرنيتريدات، وأهمها بيرنيتريد الهيدروجين N2H4 أو الهيدرازين (يوجد أيضًا بيرنيتريد الهيدروجين N2H2 غير المستقر للغاية، ثنائي إيميد)؛

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة −1 NH2OH (هيدروكسيل أمين) - قاعدة غير مستقرة تستخدم، جنبا إلى جنب مع أملاح هيدروكسيلامونيوم، في التوليف العضوي;

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة +1 أكسيد النيتريك (I) N2O (أكسيد النيتروز، غاز الضحك)؛

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة +2 أكسيد النيتريك (II) NO (أول أكسيد النيتروجين)؛

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة +3 أكسيد النيتروجين (III) N2O3، حمض النيتروز، مشتقات أنيون NO2−، ثلاثي فلوريد النيتروجين (NF3)؛

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة +4 أكسيد النيتروجين (IV) NO2 (ثاني أكسيد النيتروجين، الغاز البني)؛

مركبات النيتروجين في حالة الأكسدة +5 أكسيد النيتريك (V) N2O5 وحمض النيتريك وأملاحه - النترات ومشتقاته الأخرى وكذلك رباعي فلور الأمونيوم NF4+ وأملاحه.

الأمونيا هي مركب من النيتروجين والهيدروجين. لقد مهمالخامس الصناعة الكيميائية. صيغة الأمونيا هي NH 3.

غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة مميزة. الأمونيا أخف بكثير من الهواء؛ إذ تبلغ كتلة اللتر الواحد من هذا الغاز 0.77 جم روابط هيدروجينيةالأمونيا لديها درجة غليان عالية بشكل غير طبيعي لا تتوافق مع انخفاضها الوزن الجزيئي الغرامي، شديد الذوبان في الماء.

أملاح الأمونيوم. معظم أملاح الأمونيوم عديمة اللون وقابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء. في بعض الخصائص تشبه الأملاح الفلزات القلويةوخاصة البوتاسيوم. أملاح الأمونيوم غير مستقرة حرارياً. عند تسخينها تتحلل. يمكن أن يحدث هذا التحلل بشكل عكسي أو لا رجعة فيه.

تستخدم أملاح الأمونيوم على نطاق واسع. معظموتستخدم (كبريتات الأمونيوم ونترات الأمونيوم) كأسمدة. يستخدم كلوريد الأمونيوم أو الأمونيا في صناعات الصباغة والنسيج، وفي اللحام والتعليب، وفي الخلايا الكلفانية.

حمض النيتريك هو حمض أحادي القاعدة قوي. في المحاليل المخففة، يتحلل تمامًا إلى أيونات H +1 وNO-1 3.

حمض النيتريك النقي هو سائل عديم اللون ذو رائحة نفاذة. يغلي عند 86 درجة مئوية. استرطابي. تحت تأثير الضوء يتحلل تدريجيا.

حمض النيتريك هو عامل مؤكسد قوي. تتأكسد العديد من المعادن غير المعدنية بسهولة وتتحول إلى أحماض.

يعمل حمض النيتريك على جميع المعادن تقريبًا باستثناء الذهب والبلاتين والتنتالوم والروديوم والإيريديوم. يتسبب حمض النيتريك المركز في أن تصبح بعض المعادن (الحديد والألومنيوم والكروم) سلبية. حالة أكسدة النيتروجين في حمض النيتريك هي +5. كلما زاد تركيز HNO 3، قل عمقه. التفاعلات مع حمض النيتريك المركز عادة ما تطلق NO 2 . عندما يتفاعل حمض النيتريك المخفف مع معادن منخفضة النشاط، مثل النحاس، يتم تحرير NO.

طلب. في كميات كبيرةيتم استخدامه لإنتاج الأسمدة النيتروجينية والأصباغ والمتفجرات، الأدوية. يستخدم حمض النيتريك في إنتاج حامض الكبريتيك بطريقة النيتروز ويستخدم لإنتاج ورنيش السليلوز والأفلام.

أملاح حمض النيتريك. يشكل حمض النيتريك أحادي القاعدة أملاحًا متوسطة فقط تسمى النترات. جميع النترات شديدة الذوبان في الماء، وعند تسخينها تتحلل وتطلق الأكسجين.

النترات هي الأكثر المعادن النشطة، والتي هي من بين المعايير إمكانات القطبتقع على يسار المغنيسيوم، وتتحول إلى النتريت.

ومن بين أملاح حامض النيتريك أهمها نترات الصوديوم والبوتاسيوم والأمونيوم والكالسيوم، والتي تسمى عمليا بالنترات. يستخدم النترات بشكل رئيسي كسماد.

الأسمدة النيتروجينية نترات الأمونيوم (نترات الأمونيوم) هذا هو الأسمدة الغنية بالنيتروجين الأكثر فعالية. يحتوي على 33-35% نيتروجين على شكل نترات وأمونيا. يذوب بسهولة في الماء، ويعمل بشكل جيد في العديد من أنواع التربة. كبريتات الأمونيوم تحتوي على حوالي 21٪ نيتروجين. إنها بلورة عديمة اللون ومعينية. هذا الأسمدة أقل استرطابًا من نترات الأمونيوم، ولا تتكتل، وغير قابل للاشتعال. وهذا هو الأسمدة الأكثر قيمة التي تحتوي على النيتروجين. يحتوي على اليوريا أكبر عددالنيتروجين (حوالي 46%) في شكل يسهل امتصاصه بواسطة النباتات. يظهر على شكل بلورات عديمة اللون أو صفراء وقابل للذوبان بدرجة عالية في الماء. اليوريا ليست قابلة للانفجار، وهي استرطابية قليلا، ولا تتكتل نترات البوتاسيوم (نترات البوتاسيوم) تحتوي نترات البوتاسيوم على ما يقرب من 3 مرات أكثر من البوتاسيوم من النيتروجين. لذلك، يتم استخدامه مع الأسمدة الأخرى. نترات الكالسيوم (الملح الصخري النرويجي) سماد نيتروجيني قيم. يحتوي على حوالي 13% نيتروجين يمثل كلوريد الأمونيوم بودرة بيضاءيحتوي على حوالي 25% نيتروجين

الخيار 1.

1. عدد النيوترونات في ذرة 4N14:
أ.7.

ب. النيتروجين.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +5 عند دمجه مع الصيغة:
جي.HN03.

4. الحد الأدنى لحالة الأكسدة للنيتروجين في مركب (مذكور أدناه) بالصيغة:
أ.ن2.

ب- الفوسفور.

6. أصغر نصف قطر للذرة:
ج.ف.

ب. Ca3P2.

8. حمض النيتروز يتوافق مع أكسيد بالصيغة:
ب.N203.

10. معامل وجود العامل المؤكسد في التفاعل ومخططه
Ag + HN03(KOHC) -> AgN03 + N02 + H20:
ب.4.

11. المكياج المعادلات الجزيئيةتفاعلات التحولات التالية:
ف -> P205 -> H3P04 -> Na3P04.

1. 4P + 5O2 = 2P2O5
P0 -5e → P+5 عامل اختزال
O20 + 2*2e→2O-2 عامل مؤكسد
2. P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
3. H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
3H+ + 3OH- = 3H2O

12. أكمل العبارة: "التآصل هو..."
وجود مادتين بسيطتين أو أكثر متشابهتين عنصر كيميائي، مختلفة في البنية والخصائص.

13. أي من المواد التي صيغها هي: KOH، CO2، Zn، CuO، HC1، CaCO3 يتفاعل معها حمض النيتريك المخفف؟ اكتب المعادلات ردود الفعل المحتملةفي شكل جزيئي.
HNO3 + كوه → KNO3 + H2O
3CuO + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3H2O
10HNO3 مخفف + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2

14. قم بإنهاء الدائرة التحلل الحرارينترات النحاس الثنائي:
Cu(N03)2 --> CuO + X + 02.

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
معامل المجموع = 9

15. عندما تفاعل 37 جم من هيدروكسيد الكالسيوم مع كبريتات الأمونيوم، تم الحصول على 15 جم من الأمونيا. احسب جزء الشاملإنتاج الأمونيا من الممكن نظريا.
Ca(OH) 2 +(NH4)2 SO4 =CaSO4+2NH3*H2O
M Ca(OH)2=40+32+2=74 جم/مول.
ن Ca(OH)2 =37: 74=0.5 مول
1 مول Ca(OH)2: 2 مول NH3
0.5:1 مول
M NH3 = 17 جم \ مول
الوزن 17*1=17 جرام.
العائد (NH3) = 15: 17 = 0.88 = 88٪

الخيار 2.

الجزء أ. مهام الاختبارمتعدد الخيارات

1. عدد النيوترونات في ذرة 7N15:
أ.8.

خامسا الفوسفور.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +4 عند دمجه مع الصيغة:
ب.ن02.

4. الحد الأدنى من حالة أكسدة الفوسفور مع الصيغة:
ب.PH3.

5. من بين العناصر الكيميائية المدرجة، فإن أكبر السالبية الكهربية في المركبات هي:
في سيرا

6. أصغر نصف قطر للذرة ورمزه :
ز.C1.

7. فقط العامل المختزل هو الذي يمكن أن يكون مادة بالصيغة:
ب. NH3.

8. حمض الفوسفور H3P03 يتوافق مع أكسيد بالصيغة:
ب.P2O3

النحاس + HN03(KOHC) -> النحاس (N03)2 + N02 + H20:
ب.4.

الجزء ب. أسئلة ذات إجابات حرة

11. قم بتكوين المعادلات الجزيئية للتفاعلات التالية للمخطط
لا → N02 → HN03 → NaN03.

1. 2NO + O2 = 2NO2
N+2 -2e→N+4 عامل اختزال
O20 +2*2e→2O-2 عامل مؤكسد
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
ح + + أوه - = H2O

12. أكمل العبارة التالية: "الملح الصخري هو..."
ملح نترات البوتاسيوم والصوديوم والأمونيوم، يستخدم في تكنولوجيا المتفجرات وفي الهندسة الزراعية للأسمدة.

13. أي من المواد التي صيغها: Mg, Ag, AgN03, BaO, C02, KN03, NaOH يتفاعل معها حمض الأرثوفوسفوريك؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 ملغ + 2H3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3H2
2H3PO4 +3BaO = Ba3(PO4)2 + 3H2O
Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات الصوديوم
NaN03 → NaN02 + X.
أوجد مجموع المعاملات في المعادلة.
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
مجموع الاحتمالات - 5

15. ما حجم الأمونيا (n.a.) الذي يمكن الحصول عليه من تفاعل 15 م3 من النيتروجين مع الهيدروجين الزائد، إذا كان ناتج الأمونيا 10% من الممكن نظريًا؟
N2 + 3H2 = 2NH3
ن (N2) = 15000 /22.4 = 669 (مول)
ن(NH3) = 2*669 = 1339.28 (مول)
Vtheor.(NH3) = 1339.28*22.4= 29999 (dm3)
Vpract. (NH3) = 29999*0.9 = 26999 (dm3) = 26,999 م3

الخيار 3.

الجزء أ. اختبارات الاختيار من متعدد

1. عدد النيوترونات في ذرة 20Ca40:
ب 20.

2. توزيع الإلكترونات مستويات الطاقةفي ذرة العنصر 2e، 5e يتوافق مع:
أ. أزوت.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +2 عند دمجه مع الصيغة:
ب. لا.

4. الدرجة القصوىأكسدة النيتروجين بالاشتراك مع الصيغة:
جي.HN03.

أ. بور.

مثل.

جي.N3P04.

8. حمض النيتريك يتوافق مع أكسيد بالصيغة:
جي.ن205.

10. المعامل قبل المؤكسد في الدائرة
Ag + HN03 (مخفف) -> AgN03 + NO + H20:
ب.4.

الجزء ب. أسئلة ذات إجابات حرة

11. قم بتكوين معادلات التفاعل الجزيئي حسب الرسم التخطيطي
N2 → NH3 → NH3 H20 → (NH4)2S04.
خذ بعين الاعتبار المعادلة 1 من وجهة نظر نظرية ORR، واكتب المعادلة 3 في الصورة الأيونية.
1. N2 + 3H2 = 2NH3
N20 +2*3e→2N-3 عامل مؤكسد
H20 -2*1е→2H+1 عامل اختزال
2. NH3 + H2O = NH3*H20
3. 2NH3*H20 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +2H2O
2NH3*H20 + 2H+= 2NH4+ +2H2O

12. أكمل العبارة: "عدد الذرات الموجودة في كاتيون الأمونيوم..."
يساوي 5.

13. أي من المواد التي صيغتها: S03، KOH، CaO، Mg، N205، Na2C03 يتفاعل معها حمض النيتريك المخفف؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
HNO3 (ديل.) + KOH = KNO3 + H2O
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O
10HNO3 مخفف + 4 ملغ = 4 ملغ (NO3)2 + N2O + 3H2O
2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات الفضة
AgNOg → Ag + X + 02.
اكتب مجموع المعاملات في المعادلة.
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
7

15. تفاعل النيتروجين بحجم 56 لتر مع الهيدروجين الزائد. الجزء الحجمي من إنتاج الأمونيا هو 50% من الممكن نظريًا. احسب حجم الأمونيا المنتجة.
N2 + 3H2 = 2NH3
ن(N2) = 56 /22.4 = 2.5 (مول)
n(النظري)(NH3) = 2*2.5 = 5 (مول)
Vpract. (NH3) = 5*22.4*0.5 = 56 لتر

الخيار 4.

الجزء أ. اختبارات الاختيار من متعدد

1. عدد النيوترونات في النظير 19K39:
في 20.

2. توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة في ذرة العنصر 2e، 8e، 5e يتوافق مع:
ب- الفوسفور.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة تساوي 0 عند دمجه مع الصيغة:
أ.ن2.

4. حالة الأكسدة القصوى للفوسفور مع الصيغة:
جي.N3P04.

5. من بين العناصر الكيميائية المدرجة، فإن أقل المركبات سالبية كهربية هي:
أ. البريليوم.

6. أكبر نصف قطر لذرة العنصر الكيميائي ورمزه:
أ. سي.

7. فقط المادة التي لها الصيغة يمكن أن تكون عاملاً مؤكسدًا:
جي.HN03.

8. يتوافق حمض الأرثوفوسفوريك مع أكسيد بالصيغة:
ز.P2O5.

10. المعامل قبل المؤكسد في الدائرة
النحاس + HN03(ديل) -> النحاس (N03)2 + NO + H20:
ز.8.

الجزء ب. أسئلة ذات إجابات حرة

11. قم بتكوين معادلات التفاعل الجزيئي حسب المخطط:
لا → N02 → HN03 → NH4N03.
خذ المعادلة 1 من وجهة نظر ORR، واكتب المعادلة 3 في الصورة الأيونية.
1. 2NO + O2 = 2NO2
N+2 -2e→N+4 عامل اختزال
O20 +2*2e→2O-2 عامل مؤكسد
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. NH3 + HNO3 = NH4NO3
NH3 + H+ = NH4+

12. أكمل العبارة: "التعديلات المتآصلة للفوسفور هي..."
الفوسفور الأبيض والأحمر والأسود

13. أي من المواد التي صيغها هي: Zn, CuO, Cu, NaOH, S02, NaN03, K2C03 يتفاعل معها حمض الأرثوفوسفوريك؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 الزنك + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2↓ + 3H2
3CuO + 2H3PO4 = Cu3(PO4)2 + 3H2O
3K2CO3 + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O + 3CO2

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات الحديد (II):
Fe(N03)2 → FeO + N02 + X.
أوجد مجموع المعاملات في المعادلة.
2Fe(NO3)2 = 2FeO + 4NO2 + O2

15. عندما تم حرق 62 جم من الفوسفور في الأكسجين، تم الحصول على 130 جم من أكسيد الفوسفور (V) من الكمية الممكنة نظريًا. احسب الجزء الكتلي من محصول أكسيد الفوسفور (V).
4P + 5O2 = 2P2O5
ن(ف) = 62/31 = 2 مول
نثور.(P2O5) = 0.5*2 = 1 مول
مثيور (P2O5) = 1*142 = 142 جم
الإخراج = mpract./mtheor. = 130/142=0.92 = 92%

1) النتريدات- مركبات النيتروجين التي تحتوي على عناصر أقل سالبية كهربية، على سبيل المثال، مع المعادن وعدد من اللافلزات.

الحصول على النتريدات

هناك عدة طرق معروفة لإنتاج النتريدات.

1) طريقة التركيب من مواد بسيطة. في درجات حرارة عاليةآه يتأكسد النيتروجين

العديد من المعادن واللافلزات، وتشكل النتريدات، والتي تظهر فيها درجة

الأكسدة-3:

3ملغ + ن 2 = ملغم 3 ن 2

3سي + ن 2 = سي 3 ن 2

من النتريدات التساهمية أعلى قيمةلديه نيتريد الهيدروجين H3N

(الأمونيا) يتم الحصول عليها صناعيا عن طريق التخليق من مواد بسيطة:

3ح 2 + ن 2 = 2 ح 3 ن

يتم استخدام الجزء الأكبر من الأمونيا المنتجة لإنتاج حمض النيتريك.

2) طريقة الاختزال من الأكاسيد في وجود النيتروجين. لا يتم استخدام الكربون فحسب، بل أيضًا المعادن أو هيدريداتها كعامل اختزال في هذه العمليات:

TiO 2 + CH 2 + N 2 = TiN + CaO + H 2 O

3) طريقة التفكك الحراري. يتم تنفيذ هذه الطريقة باستخدام مركبات تحتوي على كل من المعدن والنيتروجين، على سبيل المثال الكلوريدات الأمينية:

TiCl 4 · 4NH 3 = TiN + NH 3 + حمض الهيدروكلوريك

وبهذه الطريقة، يتم الحصول على نيتريدات AlN، VN، NbN، Ta 3 N 5، CrN، U 3 N، Fe 2 N.

4) طريقة ترسيب النتريدات من الطور الغازي. مثال على هذه الطريقة هو تفاعل كلوريدات المعادن وأوكسيكلوريدات الأمونيا. تحدث هذه التفاعلات عادة عند درجات حرارة حوالي 800 درجة مئوية

MeCl 4 + NH 3 →MeN + حمض الهيدروكلوريك

MeOCl 3 + NH3→MeN + H2O + HCl

الخواص الكيميائيةالنتريدات

تتغير خصائص النتريدات بشكل أو بآخر بشكل منتظم حسب الفترات والمجموعات الجدول الدوري. على سبيل المثال، في فترات قصيرة هناك انتقال من النتريدات الأساسية إلى الحمضية:

نا 3 ن ملغ 3 ن 2 آلن سي 3 ن 4 ف 3 ن 5 ق 3 ن 4 كلور 3 ن

الحمضية الأمفوتيرية الأساسية

نيتريدات عناصر المجموعة الأولى والثانية، على سبيل المثال Na3N، Mn3N2، هي المواد البلورية. كيميائيا فهي نشطة جدا.

على سبيل المثال، تتحلل بسهولة مع الماء، وتشكل القلويات والأمونيا:

نا 3 ن + 3 ح 2 يا = 3 هيدروكسيد الصوديوم + ح 3 ن

تتحلل نيتريدات الحمض، على سبيل المثال Cl3N، لتكوين الأحماض والأمونيا:

Cl 3 N + 3H 2 O = 3HClO + H 3 N

تتفاعل النتريدات الأساسية مع الأحماض:

Mg3N2 + HCl = MgCl2 + H3N

وفي الوقت نفسه، تكون نيتريدات الحمض عرضة للتفاعل مع القلويات:

BN + H2O + NaOH→BO2Na + H3N

يمكن أن تتفاعل النتريدات المذبذبة، وخاصة AlN، مع كل من الأحماض والقلويات:

2ALN + H2 SO 4 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + (NH4) 2 SO 4

AlN + 3H2O + KOH→Al(OH)4K+H3N

تدخل النتريدات الأساسية والحمضية في التفاعلات المعقدة لتكوين نيتريدات مختلطة مثل Li 5 TiN 3 و Li 5 GeN 3 وغيرها

5LI 3 N + Ge 3 N 4 = 3Li 5 GeN 3

أساسي حامِض

نيتريدات الفلزات القلوية هي مركبات غير مستقرة. في درجات الحرارة العادية لا تتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء. عند درجات حرارة الانصهار تبدأ في التحلل إلى عناصر.

جميع النتريدات التساهمية مستقرة تمامًا. تعتبر نيتريدات الألومنيوم والبورون والسيليكون مستقرة بشكل خاص، والتي تبدأ في التحلل بشكل ضعيف إلى عناصر فقط عند درجات حرارة 1000-1200 درجة مئوية. إنها مقاومة للغاية للأكسدة وعمل المعادن المنصهرة والأحماض الساخنة والغازات العدوانية المختلفة.

تتمتع النتريدات الشبيهة بالمعادن بمقاومة كيميائية عالية، خاصة ضد عمل الأحماض الباردة والغليان، والعديد من المعادن المنصهرة، وكذلك ضد الأكسدة في الهواء. في المحاليل القلوية، تكون النتريدات الشبيهة بالمعادن أقل استقرارًا. تتحلل بسرعة عند اندماجها مع القلويات والأملاح المعدنية القلوية.

الهيدرازين

الهيدرازين (NH 2 NH 2) هو سائل شديد الاسترطاب وله قدرة ملحوظة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون والأكسجين من الهواء. يتجمد الهيدرازين عند درجة حرارة تزيد عن 1.5 درجة، ويغلي عند درجة حرارة 113.5 درجة (ضغط 760 ملم زئبق). يختلف الوزن النوعي للمادة باختلافها حالة التجميعودرجة الحرارة بيئة. عند درجة حرارة ناقص 5 درجات، تكون كثافة الهيدرازين الصلب 1.146، والسائل عند درجة حرارة 0 درجة - 1.0253، وعند درجة حرارة +15 درجة - 1.0114. كلما زادت درجة الحرارة جاذبية معينةيتناقص الاتصال. الهيدرازين قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء والكحول والأمونيا والأمينات. وهو غير قابل للذوبان في الهيدروكربونات ومشتقاتها الهالوجينية. المحاليل المائية لها خصائص أساسية. الهيدرازين هو عامل تخفيض قوي. ونتيجة لهذا، فهو غير مستقر من الناحية الديناميكية الحرارية ويتحلل بسهولة تحت تأثير المحفزات، عند تسخينه إلى درجات حرارة عالية، وتحت تأثير الإشعاع. في الهواء يحترق بلهب أزرق. وهذا يطلق كمية كبيرة من الطاقة.

في الصناعة، يتم الحصول على الهيدرازين باستخدام طريقة راشيكج، والتي تتكون مرحلتها الأولى من تأثير الكلور على الأمونيا، مما يؤدي إلى تكوين الكلورامين الهش:

NH 2 Cl + NH 3 + NaOH = NH 2 -NH 2 + NaCl + H 2 O

يتم تحديد الخواص الكيميائية للهيدرازين، أولاً، من خلال حقيقة أن جزيئه يتكون من مجموعتين أمينيتين لهما خصائص أساسية ضعيفة. وفقًا لهذا، يمكن أن يتفاعل الهيدرازين كقاعدة ضعيفة مع جزيء واحد أو جزيئين من حمض أحادي القاعدة، على سبيل المثال حمض الهيدروكلوريك:

N2H4 + حمض الهيدروكلوريك = N2H5Cl

N2H4 + 2HCl = N2H6Cl2

ويؤدي تفاعله مع حامض الكبريتيك إلى تكوين كبريتات الهيدرازين (N2H6SO4) والتي تكون مثل أي ملح. صلب، شديد الذوبان في الماء. وقد وجد استخدام كبريتات الهيدرازين، والتي تسمى سيجرازين، طبيًا في علاج مرضى السرطان. يعاني مرضى السرطان عادة من الإرهاق الشديد وفقدان الوزن والشهية بسرعة. هذه الظواهر ناجمة عن اضطرابات استقلاب الكربوهيدرات.

ميزة أخرى للهيدرازين هي خواصه المختزلة القوية، والتي تنتج عن وجود رابطة نيتروجين-نيتروجين ضعيفة في جزيئه وعن طريق درجة الأكسدة الشاذة لذرات النيتروجين (-2). كمثال تقليل الخصائصيمكن أن يتفاعل الهيدرازين مع برمنجنات البوتاسيوم، والذي يمكن استخدامه ل تعريف تحليليالهيدرازين وكذلك التفاعلات مع بعض العوامل المؤكسدة الأخرى:

5(NH2 -NH2) + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5N2 + 2K2SO4 + 4MnSO4 + 16H2O

يحترق الهيدرازين في الهواء، وهذا التفاعل طارد للحرارة بدرجة كبيرة ويؤدي إلى تكونه المنتجات الغازية:

NH 2 -NH 2 + O 2 = N 2 + 2H 2 O + 149.5 سعرة حرارية / مول

هيدروكسيلامين

في جزيء الهيدروكسيلامين، تحتوي ذرة النيتروجين على زوج غير مشغول من الإلكترونات. لذلك، مثل الأمونيا والهيدرازين، فهو قادر على إضافة تفاعلات لتكوين روابط وفقًا لطريقة المانح والمتقبل. الهيدروكسيلامين شديد الذوبان في الماء، ومع الأحماض يعطي أملاح، على سبيل المثال هيدروكسيل كلوريد الأمونيوم. درجة أكسدة النيتروجين في الهيدروكسيلامين هي -1. لذلك، فإنه يظهر على حد سواء التصالحية و خصائص الأكسدة. ومع ذلك، فإن القدرة على الحد من الهيدروكسيلامين هي أكثر مميزة. على وجه الخصوص، يتم استخدامه كعامل اختزال (أساسا في شكل أملاح) في الممارسة المعملية.

الخواص الكيميائية:

في محلول مائيينفصل وفقا للنوع الرئيسي، يجري أساس ضعيف:

NH 2 OH + H 2 O = + + OH -

ويمكن أيضا أن تنفصل بطريقة حمضية

NH 2 OH + H 2 O = NH 2 O - + H 3 O +

مثل NH 3، يتفاعل الهيدروكسيلامين مع الأحماض لتكوين أملاح الهيدروكسيلامين:

NH 2 OH + حمض الهيدروكلوريك = Cl

في الهواء الاتصال غير مستقر:

3NH 2 OH = N 2 + NH 3 + 3H 2 O

ولكن عند ضغط 3 كيلو باسكال (2.25 مم زئبق) يذوب عند 32 درجة مئوية ويغلي عند 57 درجة مئوية دون تحلل.

في الهواء يتأكسد بسهولة بواسطة الأكسجين الجوي:

4NH2OH + O2 = 6H2O + 2N2

يُظهر الهيدروكسيلامين خصائص عامل الاختزال؛ عند تعرضه للعوامل المؤكسدة، يتم إطلاق N 2 أو N 2 O:

في بعض التفاعلات، يظهر NH 2 OH خصائص مؤكسدة، ويتم اختزاله إلى NH 3 أو NH 4 +

إيصال

ويتم الحصول عليه في المختبر عن طريق تحلل أملاح الهيدروكسيلامين في الفراغ: (NH 3 OH) 3 PO 4 أو (ClO 4) 2.

يمكن تحضير محلول كحولي من الهيدروكسيلامين عن طريق عمل الإيثانول على NH 3 OHCl.

في الصناعة، يتم الحصول على أملاح الهيدروكسيلامين عن طريق اختزال NO مع الهيدروجين في وجود محفز البلاتين أو عن طريق هدرجة حمض النيتريك، وكذلك عن طريق العمل على حمض النيتريكالهيدروجين الذري.

لوضع بشكل صحيح الأكسدة، عليك أن تضع أربع قواعد في الاعتبار.

1) في المادة البسيطة تكون حالة الأكسدة لأي عنصر هي 0. أمثلة: Na 0، H 0 2، P 0 4.

2) يجب أن تتذكر العناصر المميزة حالات الأكسدة الثابتة. كل منهم مدرج في الجدول.

3) أعلى درجةتتزامن أكسدة العنصر، كقاعدة عامة، مع عدد المجموعة التي يقع فيها العنصر (على سبيل المثال، الفسفور موجود في المجموعة V، أعلى sd للفوسفور هو +5). استثناءات مهمة: F، O.

4) يعتمد البحث عن حالات الأكسدة للعناصر الأخرى قاعدة بسيطة:

في الجزيء المحايد، يكون مجموع حالات الأكسدة لجميع العناصر صفرًا، وفي الأيون - شحنة الأيون.

بعض الأمثلة البسيطة لتحديد حالات الأكسدة

مثال 1. من الضروري إيجاد حالات أكسدة العناصر في الأمونيا (NH3).

حل. نحن نعلم بالفعل (انظر 2) أن الفن. نعم. الهيدروجين هو +1. يبقى أن نجد هذه الخاصية للنيتروجين. دع x تكون حالة الأكسدة المطلوبة. قمنا بإنشاء أبسط معادلة: x + 3 (+1) = 0. الحل واضح: x = -3. الجواب: ن -3 ح 3 +1.

مثال 2. وضح حالات الأكسدة لجميع الذرات في جزيء H 2 SO 4.

حل. حالات أكسدة الهيدروجين والأكسجين معروفة بالفعل: H(+1) وO(-2). ننشئ معادلة لتحديد حالة أكسدة الكبريت: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. الحل معادلة معينةفنجد: x = +6. الجواب: ح +1 2 ق +6 يا -2 4.

مثال 3. احسب حالات الأكسدة لجميع العناصر الموجودة في جزيء Al(NO 3) 3.

حل. تبقى الخوارزمية دون تغيير. يتضمن تكوين "جزيء" نترات الألومنيوم ذرة Al (+3) و9 ذرات أكسجين (-2) و3 ذرات نيتروجين، والتي يتعين علينا حساب حالة الأكسدة فيها. المعادلة المقابلة هي: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. الجواب: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

مثال 4. تحديد حالات الأكسدة لجميع الذرات في أيون (AsO 4) 3-.

حل. في في هذه الحالةلن يكون مجموع حالات الأكسدة مساويًا للصفر، بل لشحنة الأيون، أي -3. المعادلة: س + 4 (-2) = -3. الجواب: ك(+5)، يا(-2).

ماذا تفعل إذا كانت حالات الأكسدة لعنصرين غير معروفة

هل من الممكن تحديد حالات الأكسدة لعدة عناصر في وقت واحد باستخدام معادلة مماثلة؟ إذا اعتبرنا هذه المهمةمن وجهة نظر رياضية، الجواب هو لا. معادلة خط مستقيممع متغيرين لا يمكن أن يكون لها حل فريد. لكننا نحل أكثر من مجرد معادلة!

مثال 5. تحديد حالات الأكسدة لجميع العناصر في (NH 4) 2 SO 4.

حل. حالات أكسدة الهيدروجين والأكسجين معروفة، لكن الكبريت والنيتروجين ليست معروفة. مثال كلاسيكيمشاكل مع اثنين من المجهولين! لن نعتبر كبريتات الأمونيوم "جزيءًا" واحدًا، بل كمزيج من أيونين: NH 4 + وSO 4 2-. وشحنات الأيونات معروفة لدينا، فكل منها يحتوي على ذرة واحدة فقط ذات حالة أكسدة غير معروفة. استخدام الخبرة المكتسبة في حلها المهام السابقة، يمكننا بسهولة العثور على حالات أكسدة النيتروجين والكبريت. الجواب : (ن -3 ح 4 +1) 2 ق +6 يا 4 -2.

الخلاصة: إذا كان الجزيء يحتوي على عدة ذرات درجات غير معروفةالأكسدة، حاول "تقسيم" الجزيء إلى عدة أجزاء.

كيفية ترتيب حالات الأكسدة في المركبات العضوية

مثال 6. أشر إلى حالات الأكسدة لجميع العناصر في CH 3 CH 2 OH.

حل. العثور على حالات الأكسدة في مركبات العضويةلها تفاصيلها الخاصة. على وجه الخصوص، من الضروري العثور على حالات الأكسدة لكل ذرة كربون بشكل منفصل. يمكنك السبب بالطريقة الآتية. خذ على سبيل المثال ذرة الكربون في مجموعة الميثيل. ترتبط ذرة C هذه بثلاث ذرات هيدروجين وذرة كربون مجاورة. بواسطة اتصالات S-Nهناك تحول كثافة الإلكتروناتنحو ذرة الكربون (نظرًا لأن السالبية الكهربية لـ C تتجاوز EO للهيدروجين). إذا كانت هذه الإزاحة كاملة، فإن ذرة الكربون سوف تكتسب شحنة قدرها -3.

ترتبط ذرة C في مجموعة -CH 2 OH بذرتي هيدروجين (تحول في كثافة الإلكترون نحو C)، وذرة أكسجين واحدة (تحول في كثافة الإلكترون نحو O) وذرة كربون واحدة (يمكن افتراض أن التحول في كثافة الإلكترون في هذه الحالة لا يحدث). حالة أكسدة الكربون هي -2 +1 +0 = -1.

الجواب: ج -3 ح +1 3 ج -1 ح +1 2 س -2 ح +1.

لا تخلط بين مفهومي "التكافؤ" و"حالة الأكسدة"!

غالبًا ما يتم الخلط بين رقم الأكسدة والتكافؤ. لا ترتكب هذا الخطأ. سأدرج الاختلافات الرئيسية:

• حالة الأكسدة لديها علامة (+ أو -)، والتكافؤ لا؛
• يمكن أن تكون حالة الأكسدة صفرًا حتى في مادة معقدة، التكافؤ يساوي الصفر يعني، كقاعدة عامة، أن الذرة من هذا العنصرغير متصلة بذرات أخرى (لن نناقش أي نوع من المركبات المتضمنة وغيرها من "المركبات الغريبة" هنا)؛
• حالة الأكسدة هي مفهوم رسمي يكتسب معنى حقيقيًا فقط فيما يتعلق بـ الرابطة الأيونية، على العكس من ذلك، يتم تطبيق مفهوم "التكافؤ" بشكل ملائم فيما يتعلق بالمركبات التساهمية.

غالبًا ما تكون حالة الأكسدة (بتعبير أدق، معاملها) رقمية يساوي التكافؤولكن في كثير من الأحيان لا تتطابق هذه القيم. على سبيل المثال، حالة أكسدة الكربون في ثاني أكسيد الكربون هي +4؛ التكافؤ C يساوي أيضًا IV. لكن في الميثانول (CH 3 OH)، يبقى تكافؤ الكربون كما هو، وحالة أكسدة C تساوي -1.

اختبار قصير حول موضوع "حالة الأكسدة"

خذ بضع دقائق للتحقق من فهمك لهذا الموضوع. تحتاج إلى الإجابة على خمسة أسئلة بسيطة. حظ سعيد!