Stopnie utlenienia azotu w związkach to -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
Związki azotu na stopniu utlenienia -3 reprezentują azotki, z których praktycznie najważniejszy jest amoniak;
Związki azotu na stopniu utlenienia –2 są mniej typowe i reprezentowane są przez nadazotki, z których najważniejszy to nadazotek wodoru N2H4 lub hydrazyna (istnieje też wyjątkowo niestabilny nadazotek wodoru N2H2, diimid);
Związki azotu na stopniu utlenienia –1 NH2OH (hydroksyloamina) – niestabilna zasada stosowana wraz z solami hydroksyloamoniowymi w synteza organiczna;
Związki azotu na stopniu utlenienia +1 tlenek azotu (I) N2O (podtlenek azotu, gaz rozweselający);
Związki azotu na stopniu utlenienia +2 tlenek azotu (II) NO (tlenek azotu);
Związki azotu na stopniu utlenienia +3 tlenek azotu (III) N2O3, kwas azotawy, pochodne anionu NO2−, trifluorek azotu (NF3);
Związki azotu na stopniu utlenienia +4 tlenek azotu (IV) NO2 (dwutlenek azotu, gaz brunatny);
Związki azotu na stopniu utlenienia +5 tlenek azotu (V) N2O5, kwas azotowy, jego sole – azotany i inne pochodne, a także tetrafluoroamoniowy NF4+ i jego sole.
Amoniak jest związkiem azotu i wodoru. To ma ważny V przemysł chemiczny. Wzór amoniaku to NH3.
Bezbarwny gaz o charakterystycznym ostrym zapachu. Amoniak jest znacznie lżejszy od powietrza, masa jednego litra tego gazu wynosi 0,77 g. Dzięki wiązania wodorowe amoniak ma nienormalnie wysoką temperaturę wrzenia, która nie odpowiada jego niskiej temperaturze waga molekularna, dobrze rozpuszczalny w wodzie.
Sole amonowe. Większość soli amonowych jest bezbarwna i dobrze rozpuszczalna w wodzie. Pod pewnymi właściwościami przypominają sole metale alkaliczne, zwłaszcza potasu. Sole amonowe są niestabilne termicznie. Po podgrzaniu rozkładają się. Rozkład ten może zachodzić odwracalnie lub nieodwracalnie.
Sole amonowe są szeroko stosowane. Większość je (siarczan amonu, azotan amonu) stosuje się jako nawozy. Chlorek amonu lub amoniak stosuje się w przemyśle farbiarskim i tekstylnym, przy lutowaniu i cynowaniu oraz w ogniwach galwanicznych.
Kwas azotowy jest mocnym kwasem jednozasadowym. W rozcieńczonych roztworach całkowicie rozkłada się na jony H +1 i NO -1 3.
Czysty kwas azotowy jest bezbarwną cieczą o ostrym zapachu. Wrze w temperaturze 86°C. Higroskopijny. Pod wpływem światła stopniowo ulega rozkładowi.
Kwas azotowy jest silnym utleniaczem. Wiele niemetali łatwo się przez niego utlenia, zamieniając się w kwasy.
Kwas azotowy działa na prawie wszystkie metale z wyjątkiem złota, platyny, tantalu, rodu i irydu. Stężony kwas azotowy powoduje, że niektóre metale (żelazo, aluminium, chrom) stają się pasywne. Stopień utlenienia azotu w kwasie azotowym wynosi +5. Im wyższe stężenie HNO 3, tym mniej głęboko ulega on redukcji. Reakcje ze stężonym kwasem azotowym zwykle uwalniają NO2. Kiedy rozcieńczony kwas azotowy reaguje z metalami o niskiej aktywności, takimi jak miedź, uwalniany jest NO.
Aplikacja. W duże ilości służy do produkcji nawozów azotowych, barwników, materiałów wybuchowych, leki. Kwas azotowy wykorzystywany jest do produkcji kwasu siarkowego metodą azotawą oraz do produkcji lakierów i folii celulozowych.
Sole kwasu azotowego. Jednozasadowy kwas azotowy tworzy tylko średnie sole, które nazywane są azotanami. Wszystkie azotany są dobrze rozpuszczalne w wodzie, a po podgrzaniu rozkładają się, uwalniając tlen.
Najwięcej jest azotanów metale aktywne, które należą do standardów potencjały elektrod znajdujące się na lewo od magnezu, zamieniają się w azotyny.
Wśród soli kwasu azotowego najważniejsze są azotany sodu, potasu, amonu i wapnia, które w praktyce nazywane są azotanami. Azotan stosowany jest głównie jako nawóz.
Nawozy azotowe Saletra amonowa (saletra amonowa) Jest to najskuteczniejszy nawóz azotowy. Zawiera 33-35% azotu w postaci azotanów i amoniaku. Łatwo rozpuszcza się w wodzie, dobrze radzi sobie na wielu glebach Siarczan amonu Zawiera około 21% azotu. Jest to bezbarwny, rombowy kryształ. Nawóz ten jest mniej higroskopijny niż saletra amonowa, nie zbryla się i nie jest palny Mocznik Jest to najcenniejszy nawóz zawierający azot. Mocznik zawiera największa liczba azot (ok. 46%) w formie łatwo przyswajalnej przez rośliny. Występuje w postaci bezbarwnych lub żółtawych kryształów i jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Mocznik nie jest wybuchowy, jest lekko higroskopijny i nie zbryla się. Azotan potasu (azotan potasu) Azotan potasu zawiera około 3 razy więcej potasu niż azotu. Dlatego stosuje się go w połączeniu z innymi nawozami.Saletra wapnia (saletra norweska) Cenny nawóz azotowy. Zawiera około 13% azotu. Chlorek amonu. Reprezentuje biały proszek, zawiera około 25% azotu
Opcja 1.
1. Liczba neutronów w atomie 4N14:
A. 7.
B. Azot.
3. Azot ma stopień utlenienia +5 w połączeniu ze wzorem:
G. HN03.
4. Minimalny stopień utlenienia azotu w związku (wymienionym poniżej) o wzorze:
A. N2.
B. Fosfor.
6. Najmniejszy promień atomu:
G. F.
B. Ca3P2.
8. Kwas azotawy odpowiada tlenkowi o wzorze:
B.N203.
10. Współczynnik przed utleniaczem w reakcji, którego schemat
Ag + HN03(KOHC) -> AgN03 + N02 + H20:
B. 4.
11. Makijaż równania molekularne reakcje następujących przekształceń:
P -> P205 -> H3P04 -> Na3P04.
1. 4P + 5O2 = 2P2O5
P0 -5e →P+5 środek redukujący
O20 + 2*2e → 2O-2 utleniacz
2. P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
3. H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
3H+ + 3OH- = 3H2O
12. Dokończ zdanie: „Alotropia to…”
istnienie dwóch lub więcej prostych substancji tego samego pierwiastek chemiczny różniących się budową i właściwościami.
13. Z którymi substancjami, których wzory to: KOH, CO2, Zn, CuO, HC1, CaCO3, reaguje rozcieńczony kwas azotowy? Zapisz równania możliwe reakcje w formie molekularnej.
HNO3 + KOH → KNO3 + H2O
3CuO + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3H2O
Rozcieńczony 10HNO3 + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2
14. Zakończ obwód Rozkład termiczny azotan miedzi(II):
Cu(N03)2 --> CuO + X + 02.
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
Współczynnik sumy = 9
15. Po reakcji 37 g wodorotlenku wapnia z siarczanem amonu otrzymano 15 g amoniaku. Oblicz ułamek masowy wydajność amoniaku od teoretycznie możliwej.
Ca(OH) 2 +(NH4)2 SO4 =CaSO4+2NH3*H2O
M Ca(OH)2=40+32+2=74g/mol.
n Ca(OH)2 =37: 74=0,5 mol
1 mol Ca(OH)2: 2 mole NH3
0,5:1 mol
M NH3 = 17 g \ mol
waga 17*1=17g.
wydajność (NH3)=15: 17=0,88=88%
Opcja 2.
CZĘŚĆ A. Zadania testowe wielokrotny wybór
1. Liczba neutronów w atomie 7N15:
A. 8.
B. Fosfor.
3. Azot ma stopień utlenienia +4 w połączeniu ze wzorem:
B. N02.
4. Minimalny stopień utlenienia fosforu w połączeniu ze wzorem:
B.PH3.
5. Spośród wymienionych pierwiastków chemicznych największą elektroujemnością w związkach jest:
V. Sera
6. Najmniejszy promień atomu, którego symbol to:
G.C1.
7. Substancją o wzorze może być wyłącznie środek redukujący:
B. NH3.
8. Kwas fosforawy H3P03 odpowiada tlenkowi o wzorze:
B. P2O3
Cu + HN03(KOHC) -> CU(N03)2 + N02 + H20:
B. 4.
CZĘŚĆ B. Pytania z możliwością swobodnej odpowiedzi
11. Ułóż równania molekularne reakcji według schematu
NO → N02 → HN03 → NaN03.
1. 2NO + O2 = 2NO2
N+2 -2e → N+4 środek redukujący
O20 +2*2e →2O-2 utleniacz
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
H+ + OH- = H2O
12. Dokończ zdanie: „Saletra jest...”
Sól azotanowa potasu, sodu, amonu, stosowana w technologii materiałów wybuchowych oraz w rolnictwie do nawozów.
13. Z którymi substancjami o wzorach: Mg, Ag, AgN03, BaO, C02, KN03, NaOH wchodzi kwas ortofosforowy? Zapisz równania możliwych reakcji w postaci molekularnej.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 Mg + 2H3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3H2
2H3PO4 +3BaO = Ba3(PO4)2 + 3H2O
Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3
14. Uzupełnij schemat termicznego rozkładu azotanu sodu
NaN03 → NaN02 + X.
Znajdź sumę współczynników w równaniu.
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
Suma szans – 5
15. Jaką objętość amoniaku (nie dotyczy) można otrzymać w reakcji 15 m3 azotu z nadmiarem wodoru, jeśli wydajność amoniaku wynosi 10% teoretycznie możliwej?
N2 + 3H2 = 2NH3
n(N2) = 15 000 /22,4 = 669 (mol)
n(NH3) = 2*669 = 1339,28 (mol)
Vteor.(NH3) = 1339,28*22,4= 29999 (dm3)
Praktyka (NH3) = 29999*0,9 = 26999 (dm3) = 26 999 m3
Opcja 3.
CZĘŚĆ A. Testy wielokrotnego wyboru
1. Liczba neutronów w atomie 20Ca40:
B. 20.
2. Rozkład elektronów poziomy energii w atomie pierwiastka 2e, 5e odpowiada:
A. Azot.
3. Azot ma stopień utlenienia +2 w połączeniu ze wzorem:
B. NIE.
4. Maksymalny stopień utlenianie azotu w połączeniu ze wzorem:
G. HN03.
A. Bor.
JAK.
G. N3P04.
8. Kwas azotowy odpowiada tlenkowi o wzorze:
G.N205.
10. Współczynnik przed utleniaczem w obwodzie
Ag + HN03 (rozcieńczony) -> AgN03 + NO + H20:
B. 4.
CZĘŚĆ B. Pytania z możliwością swobodnej odpowiedzi
11. Ułóż równania reakcji molekularnych zgodnie ze schematem
N2 → NH3 → NH3 H20 → (NH4)2S04.
Rozważ równanie 1 z punktu widzenia teorii ORR, zapisz równanie 3 w postaci jonowej.
1. N2 + 3H2 = 2NH3
N20 +2*3е →2N-3 utleniacz
H20 -2*1е →2H+1 środek redukujący
2. NH3 + H2O = NH3*H2O
3. 2NH3*H20 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +2H2O
2NH3*H2O + 2H+= 2NH4+ +2H2O
12. Uzupełnij zdanie: „Liczba atomów wchodzących w skład kationu amonowego…”
równa się 5.
13. Z jaką substancją o wzorach: SO3, KOH, CaO, Mg, N205, Na2C03 reaguje rozcieńczony kwas azotowy? Zapisz równania możliwych reakcji w postaci molekularnej.
HNO3 (rozcieńczony) + KOH = KNO3 + H2O
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O
Rozcieńczony 10HNO3 + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 3H2O
2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2
14. Uzupełnij schemat termicznego rozkładu azotanu srebra
AgNOg → Ag + X + 02.
Zapisz sumę współczynników w równaniu.
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
7
15. Azot o objętości 56 litrów (n.o.) przereagował z nadmiarem wodoru. Udział objętościowy uzysku amoniaku wynosi 50% teoretycznie możliwego. Oblicz objętość wydzielonego amoniaku.
N2 + 3H2 = 2NH3
n(N2) = 56 /22,4 = 2,5 (mol)
n(teor.)(NH3) = 2*2,5 = 5 (mol)
Praktyka (NH3) = 5*22,4*0,5 = 56 litrów
Opcja 4.
CZĘŚĆ A. Testy wielokrotnego wyboru
1. Liczba neutronów w izotopie 19K39:
W 20.
2. Rozkład elektronów na poziomach energii w atomie pierwiastka 2e, 8e, 5e odpowiada:
B. Fosfor.
3. Azot ma stopień utlenienia 0 w połączeniu ze wzorem:
A. N2.
4. Maksymalny stopień utlenienia fosforu w połączeniu ze wzorem:
G. N3P04.
5. Spośród wymienionych pierwiastków chemicznych najniższą elektroujemność w związkach mają:
A. Beryl.
6. Największy promień atomu pierwiastka chemicznego, którego symbol to:
A. Si.
7. Utleniaczem może być wyłącznie substancja o wzorze:
G. HN03.
8. Kwas ortofosforowy odpowiada tlenkowi o wzorze:
G. P2O5.
10. Współczynnik przed utleniaczem w obwodzie
Cu + HN03(dil) -> CU(N03)2 + NO + H20:
G. 8.
CZĘŚĆ B. Pytania z możliwością swobodnej odpowiedzi
11. Ułóż równania reakcji molekularnych według schematu:
NIE → N02 → HN03 → NH4N03.
Rozważ równanie 1 z punktu widzenia ORR, zapisz równanie 3 w postaci jonowej.
1. 2NO + O2 = 2NO2
N+2 -2e → N+4 środek redukujący
O20 +2*2e →2O-2 utleniacz
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. NH3 + HNO3 = NH4NO3
NH3 + H+ = NH4+
12. Dokończ zdanie: „Alotropowe modyfikacje fosforu to…”
fosfor biały, czerwony i czarny
13. Z którymi substancjami o wzorach: Zn, CuO, Cu, NaOH, S02, NaN03, K2C03 oddziałuje kwas ortofosforowy? Zapisz równania możliwych reakcji w postaci molekularnej.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 Zn + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2↓ + 3H2
3CuO + 2H3PO4 = Cu3(PO4)2 + 3H2O
3K2CO3 + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O + 3CO2
14. Uzupełnij schemat termicznego rozkładu azotanu żelaza (II):
Fe(N03)2 → FeO + N02 + X.
Znajdź sumę współczynników w równaniu.
2Fe(NO3)2 = 2FeO + 4NO2 + O2
15. Po spaleniu w tlenie 62 g fosforu z teoretycznie możliwej ilości otrzymano 130 g tlenku fosforu (V). Oblicz ułamek masowy uzysku tlenku fosforu (V).
4P + 5O2 = 2P2O5
n(P) = 62/31 = 2 mole
nteor.(P2O5) = 0,5*2 = 1 mol
mteor.(P2O5) = 1*142 = 142 g
wynik = mpract./mtheor. = 130/142=0,92 = 92%
1) Azotki- związki azotu z pierwiastkami mniej elektroujemnymi, na przykład z metalami i wieloma niemetalami.
Otrzymywanie azotków
Znanych jest kilka metod wytwarzania azotków.
1) Metoda syntezy z substancji prostych. Na wysokie temperatury ach, azot się utlenia
wiele metali i niemetali, tworząc azotki, w których wykazuje stopień
utlenianie-3:
3Mg + N2 = Mg3N2
3Si + N 2 = Si 3 N 2
Z azotków kowalencyjnych najwyższa wartość zawiera azotek wodoru H3N
(amoniak), otrzymywany przemysłowo w drodze syntezy z prostych substancji:
3H 2 + N 2 = 2H 3 N
Większość wytworzonego amoniaku wykorzystywana jest do produkcji kwasu azotowego.
2) Metoda redukcji z tlenków w obecności azotu. W procesach tych jako środek redukujący stosuje się nie tylko węgiel, ale także metale lub ich wodorki:
TiO 2 + CH 2 + N 2 = TiN + CaO + H 2 O
3) Metoda dysocjacji termicznej. Metodę tę przeprowadza się przy użyciu związków zawierających zarówno metal, jak i azot, na przykład chlorki aminowe:
TiCl 4 4NH 3 = TiN + NH 3 + HCl
W ten sposób otrzymuje się azotki AlN, VN, NbN, Ta3N5, CrN, U3N, Fe2N.
4) Metoda osadzania azotków z fazy gazowej. Przykładem tej metody jest oddziaływanie chlorków i tlenochlorków metali z amoniakiem. Reakcje te zwykle zachodzą w temperaturach około 800oC
MeCl 4 + NH 3 →MeN + HCl
MeOCl 3 + NH3 → MeN + H 2 O + HCl
Właściwości chemiczne azotki
Właściwości azotków zmieniają się mniej lub bardziej regularnie w zależności od okresów i grup układ okresowy. Na przykład w krótkich okresach następuje przejście od azotków zasadowych do kwasowych:
Na 3 N Mg 3 N 2 AlN Si 3 N 4 P 3 N 5 S 3 N 4 Cl 3 N
zasadowy kwas amfoteryczny
Azotki pierwiastków s pierwszej i drugiej grupy, na przykład Na3N, Mn 3 N 2, są substancje krystaliczne. Chemicznie są dość aktywne.
Na przykład łatwo rozkładają się z wodą, tworząc zasady i amoniak:
Na3N + 3H2O = 3NaOH + H3N
Azotki kwasowe, na przykład Cl3N, hydrolizują tworząc kwasy i amoniak:
Cl 3 N + 3H 2 O = 3HClO + H 3 N
Zasadowe azotki reagują z kwasami:
Mg3N2 + HCl = MgCl2 + H3N
Jednocześnie azotki kwasowe są podatne na interakcję z zasadami:
BN + H 2 O + NaOH → BO 2 Na + H 3 N
Azotki amfoteryczne, w szczególności AlN, mogą reagować zarówno z kwasami, jak i zasadami:
2ALN + H 2 SO 4 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + (NH 4) 2 SO 4
AlN + 3H 2O + KOH → Al(OH) 4 K+ H 3 N
Azotki zasadowe i kwasowe wchodzą w reakcje kompleksowania, tworząc azotki mieszane, na przykład Li 5 TiN 3, Li 5 GeN 3 i inne
5LI 3 N + Ge 3 N 4 = 3Li 5 Gen 3
podstawowy kwaśny
Azotki metali alkalicznych są związkami niestabilnymi. W zwykłych temperaturach nie wchodzą w interakcję z tlenem zawartym w powietrzu. W temperaturach topnienia zaczynają rozkładać się na pierwiastki.
Wszystkie azotki kowalencyjne są dość stabilne. Szczególnie stabilne są azotki glinu, boru i krzemu, które zaczynają słabo rozkładać się na pierwiastki dopiero w temperaturach 1000-1200°C. Są bardzo odporne na utlenianie, działanie stopionych metali, gorących kwasów i różnych agresywnych gazów.
Azotki metalopodobne charakteryzują się dużą odpornością chemiczną, szczególnie na działanie zimnych i wrzących kwasów, wielu stopionych metali, a także na utlenianie w powietrzu. W roztworach alkalicznych azotki metalopodobne są mniej stabilne. Szybko rozkładają się po stopieniu z zasadami i solami metali alkalicznych.
Hydrazyna
Hydrazyna (NH 2 NH 2) jest wysoce higroskopijną cieczą o zauważalnej zdolności pochłaniania dwutlenku węgla i tlenu z powietrza. Hydrazyna zamarza w temperaturze plus 1,5°, wrze w temperaturze 113,5° (ciśnienie 760 mm Hg). Ciężar właściwy substancji zmienia się w zależności od jej stan skupienia i temperatura środowisko. W temperaturze minus 5° gęstość hydrazyny stałej wynosi 1,146, cieczy w temperaturze 0° – 1,0253, a w temperaturze +15° – 1,0114. W miarę dalszego wzrostu temperatury środek ciężkości połączenie maleje. Hydrazyna jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, alkoholach, amoniaku i aminach. Jest nierozpuszczalny w węglowodorach i ich pochodnych halogenowych. Roztwory wodne mają podstawowe właściwości. Hydrazyna jest silny środek redukujący. Z tego powodu jest niestabilny termodynamicznie i łatwo rozkłada się pod wpływem katalizatorów, po podgrzaniu do wysokich temperatur i pod wpływem promieniowania. W powietrzu pali się niebieskim płomieniem. To uwalnia znaczną ilość energii.
W przemyśle hydrazynę otrzymuje się metodą Raschiga, której pierwszy etap polega na działaniu chloru na amoniak, w wyniku czego powstaje krucha chloramina:
NH2Cl + NH3 + NaOH = NH2-NH2 + NaCl + H2O
O właściwościach chemicznych hydrazyny decyduje przede wszystkim fakt, że jej cząsteczka składa się z dwóch grup aminowych o właściwościach słabo zasadowych. Zgodnie z tym hydrazyna jako słaba zasada może reagować z jedną lub dwiema cząsteczkami kwasu jednozasadowego, na przykład kwasu solnego:
N2H4 + HCl = N2H5Cl
N 2 H 4 + 2 HCl = N 2 H 6 Cl 2
Jego reakcja z kwasem siarkowym prowadzi do siarczanu hydrazyny (N 2 H 6 SO 4), który jak każda sól jest solidny, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Siarczan hydrazyny, zwany Sigrazyną, znalazł zastosowanie medyczne w leczeniu pacjentów chorych na raka. Pacjenci chorzy na raka zazwyczaj doświadczają silnego wyczerpania oraz szybkiej utraty wagi i apetytu. Zjawiska te spowodowane są zaburzeniami metabolizmu węglowodanów.
Kolejną cechą hydrazyny są jej silne właściwości redukujące, które spowodowane są zarówno obecnością w jej cząsteczce słabego wiązania azot-azot, jak i nietypowym stopniem utlenienia atomów azotu (-2). Jako przykład właściwości redukujące Hydrazynę można poddać reakcji z nadmanganianem potasu, do czego można zastosować definicja analityczna hydrazyna, a także reakcje z niektórymi innymi utleniaczami:
5(NH 2 -NH 2) + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5N 2 + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 16H 2 O
Hydrazyna spala się na powietrzu, a reakcja ta jest silnie egzotermiczna i prowadzi do powstawania produkty gazowe:
NH2-NH2 + O2 = N2 + 2H2O + 149,5 kcal/mol
Hydroksyloamina
W cząsteczce hydroksyloaminy atom azotu ma wolną parę elektronów. Dlatego, podobnie jak amoniak i hydrazyna, jest zdolny do reakcji addycji, tworząc wiązania zgodnie z metodą donor-akceptor. Hydroksyloamina jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, a z kwasami daje sole, na przykład chlorek hydroksyloamonu. Stopień utlenienia azotu w hydroksyloaminie wynosi -1. Dlatego wykazuje zarówno działanie regenerujące, jak i właściwości utleniające. Jednak zdolność redukcyjna hydroksyloaminy jest bardziej charakterystyczna. W szczególności stosowany jest w praktyce laboratoryjnej jako środek redukujący (głównie w postaci soli).
Właściwości chemiczne:
W roztwór wodny dysocjuje według głównego typu, bycia słaby fundament:
NH2OH + H2O = + + OH -
Może również dysocjować w sposób kwaśny
NH 2OH + H 2 O = NH 2 O - + H 3 O +
Podobnie jak NH3, hydroksyloamina reaguje z kwasami, tworząc sole hydroksyloaminy:
NH2OH + HCl = Cl
W powietrzu połączenie jest niestabilne:
3NH2OH = N2 + NH3 + 3H2O
ale pod ciśnieniem 3 kPa (2,25 mm Hg) topi się w temperaturze 32 ° C i wrze w temperaturze 57 ° C bez rozkładu.
W powietrzu łatwo ulega utlenieniu pod wpływem tlenu atmosferycznego:
4NH2OH + O2 = 6H2O + 2N2
Hydroksyloamina wykazuje właściwości reduktora, pod wpływem utleniaczy wydziela się N 2 lub N 2 O:
W niektórych reakcjach NH 2 OH wykazuje właściwości utleniające i ulega redukcji do NH 3 lub NH 4 +
Paragon
W laboratorium otrzymuje się go przez rozkład soli hydroksyloaminy w próżni: (NH 3 OH) 3 PO 4 lub (ClO 4) 2.
Alkoholowy roztwór hydroksyloaminy można wytworzyć przez działanie etanolu na NH3OHCl.
W przemyśle sole hydroksyloaminy otrzymuje się przez redukcję NO wodorem w obecności katalizatora platynowego lub przez uwodornienie kwasu azotowego, a także działając na kwas azotowy wodór atomowy.
Aby umieścić prawidłowo stany utlenienia, musisz pamiętać o czterech zasadach.
1) W prostej substancji stopień utlenienia dowolnego pierwiastka wynosi 0. Przykłady: Na 0, H 0 2, P 0 4.
2) Należy pamiętać o elementach charakterystycznych stałe stany utlenienia. Wszystkie są wymienione w tabeli.
3) Najwyższy stopień Utlenianie pierwiastka z reguły pokrywa się z numerem grupy, w której znajduje się pierwiastek (na przykład fosfor znajduje się w grupie V, najwyższe s.d. fosforu wynosi +5). Ważne wyjątki: F, O.
4) Na podstawie poszukiwania stopni utlenienia innych pierwiastków prosta zasada:
W cząsteczce obojętnej suma stopni utlenienia wszystkich pierwiastków wynosi zero, a w jonie - ładunek jonu.
Kilka prostych przykładów określania stopni utlenienia
Przykład 1. Konieczne jest znalezienie stopni utlenienia pierwiastków w amoniaku (NH 3).
Rozwiązanie. Wiemy już (patrz 2), że art. OK. wodór wynosi +1. Pozostaje znaleźć tę cechę dla azotu. Niech x będzie pożądanym stopniem utlenienia. Tworzymy najprostsze równanie: x + 3 (+1) = 0. Rozwiązanie jest oczywiste: x = -3. Odpowiedź: N -3 H 3 +1.
Przykład 2. Wskaż stopnie utlenienia wszystkich atomów cząsteczki H 2 SO 4.
Rozwiązanie. Znane są już stopnie utlenienia wodoru i tlenu: H(+1) i O(-2). Tworzymy równanie określające stopień utlenienia siarki: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Rozwiązanie dane równanie, znajdujemy: x = +6. Odpowiedź: H +1 2 S +6 O -2 4.
Przykład 3. Oblicz stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w cząsteczce Al(NO 3) 3.
Rozwiązanie. Algorytm pozostaje niezmieniony. Skład „cząsteczki” azotanu glinu obejmuje jeden atom Al (+3), 9 atomów tlenu (-2) i 3 atomy azotu, którego stopień utlenienia musimy obliczyć. Odpowiednie równanie to: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odpowiedź: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.
Przykład 4. Określ stopień utlenienia wszystkich atomów jonu (AsO 4) 3-.
Rozwiązanie. W w tym przypadku suma stopni utlenienia nie będzie już równa zeru, ale ładunkowi jonu, tj. -3. Równanie: x + 4 (-2) = -3. Odpowiedź: As(+5), O(-2).
Co zrobić, jeśli nieznane są stopnie utlenienia dwóch pierwiastków
Czy za pomocą podobnego równania można określić stopnie utlenienia kilku pierwiastków jednocześnie? Jeśli weźmiemy pod uwagę to zadanie Z matematycznego punktu widzenia odpowiedź brzmi: nie. Równanie liniowe z dwiema zmiennymi nie może mieć jednoznacznego rozwiązania. Ale rozwiązujemy coś więcej niż tylko równanie!
Przykład 5. Określ stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w (NH 4) 2 SO 4.
Rozwiązanie. Znane są stopnie utlenienia wodoru i tlenu, ale siarki i azotu nie. Klasyczny przykład zadania z dwiema niewiadomymi! Rozważymy siarczan amonu nie jako pojedynczą „cząsteczkę”, ale jako połączenie dwóch jonów: NH 4 + i SO 4 2-. Ładunki jonów są nam znane, każdy z nich zawiera tylko jeden atom o nieznanym stopniu utlenienia. Korzystanie z doświadczeń zdobytych przy rozwiązywaniu poprzednie zadania, łatwo znajdujemy stopnie utlenienia azotu i siarki. Odpowiedź: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.
Wniosek: jeśli cząsteczka zawiera kilka atomów z nieznane stopnie utlenianie, spróbuj „podzielić” cząsteczkę na kilka części.
Jak uporządkować stopnie utlenienia w związkach organicznych
Przykład 6. Wskaż stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w CH 3 CH 2 OH.
Rozwiązanie. Znalezienie stopni utlenienia w związki organiczne ma swoją specyfikę. W szczególności konieczne jest osobne znalezienie stopni utlenienia dla każdego atomu węgla. Można rozumować w następujący sposób. Rozważmy na przykład atom węgla w grupie metylowej. Ten atom C jest połączony z 3 atomami wodoru i sąsiednim atomem węgla. Przez Połączenia S-N jest przesunięcie gęstość elektronów w kierunku atomu węgla (ponieważ elektroujemność C przekracza EO wodoru). Gdyby to przemieszczenie było całkowite, atom węgla uzyskałby ładunek -3.
Atom C w grupie -CH 2OH jest związany z dwoma atomami wodoru (przesunięcie gęstości elektronowej w stronę C), jednym atomem tlenu (przesunięcie gęstości elektronowej w stronę O) i jednym atomem węgla (można założyć, że przesunięcie w gęstości elektronowej w tym przypadku nie ma miejsca). Stopień utlenienia węgla wynosi -2 +1 +0 = -1.
Odpowiedź: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.
Nie należy mylić pojęć „wartościowość” i „stan utlenienia”!
Stopień utlenienia jest często mylony z wartościowością. Nie popełniaj tego błędu. Wymienię główne różnice:
- stopień utlenienia ma znak (+ lub -), wartościowość nie;
- stopień utlenienia może wynosić zero nawet w złożona substancja, wartościowość równa zero oznacza z reguły, że atom tego elementu niepołączone z innymi atomami (nie będziemy tu omawiać żadnych związków inkluzyjnych i innych „egzotycznych”);
- stopień utlenienia jest pojęciem formalnym, które nabiera prawdziwego znaczenia dopiero w połączeniu z wiązania jonowe Przeciwnie, pojęcie „wartościowości” jest najwygodniej stosowane w odniesieniu do związków kowalencyjnych.
Stopień utlenienia (dokładniej jego moduł) jest często liczbowy równa wartościowości, ale jeszcze częściej wartości te NIE pokrywają się. Na przykład stopień utlenienia węgla w CO2 wynosi +4; wartościowość C jest również równa IV. Ale w metanolu (CH3OH) wartościowość węgla pozostaje taka sama, a stopień utlenienia C jest równy -1.
Krótki test na temat „Stan utlenienia”
Poświęć kilka minut, aby sprawdzić, czy rozumiesz ten temat. Musisz odpowiedzieć na pięć prostych pytań. Powodzenia!