نیتروژن - عنصر دوره 2 گروه V A سیستم دوره ای ، شماره ترتیب 7. فرمول الکترونیکی اتم [2 He] 2s 2 2p 3 ، حالت های اکسیداسیون مشخصه 0 ، -3 ، +3 و +5 ، کمتر از 2 + و 4 و حالت دیگر N v نسبتاً پایدار در نظر گرفته می شود.
مقیاس اکسیداسیون نیتروژن:
+5 - N 2 O 5 ، NO 3 ، NaNO 3 ، AgNO 3
3 - N 2 O 3 ، NO 2 ، HNO 2 ، NaNO 2 ، NF 3
3 - NH 3 ، NH 4 ، NH 3 * H 2 O ، NH 2 Cl ، Li 3 N ، Cl 3 N.
نیتروژن دارای قدرت الکترونگاتیوی بالا (3.07) ، سومین مورد پس از F و O است. این عناصر ویژگی های غیر فلزی (اسیدی) معمولی را نشان می دهد ، در حالی که اسیدهای مختلف حاوی اکسیژن ، نمک ها و ترکیبات دودویی و همچنین کاتیون آمونیوم NH 4 و نمک های آن را تشکیل می دهد.
در طبیعت - هفدهم توسط عنصر فراوانی شیمیایی (نهمین در میان غیر فلزات). یک عنصر حیاتی برای همه موجودات.
N 2
ماده ساده این ماده از مولکولهای غیر قطبی با پیوند ˚σππ پیوند N stableN بسیار پایدار تشکیل شده است ، این بی اثر بودن شیمیایی عنصر در شرایط عادی را توضیح می دهد.
گازی بی رنگ ، بی مزه و بی بو که به صورت مایع بی رنگ متراکم می شود (بر خلاف O 2).
سازنده اصلی هوا 09/78 درصد حجمی ، 52/75 درصد جرم است. نیتروژن زودتر از اکسیژن از هوای مایع می جوشد. این ماده در آب کمی محلول است (15.4 میلی لیتر در هر لیتر H 2 O در دمای 20 درجه سانتیگراد) ، حلالیت نیتروژن کمتر از اکسیژن است.
در دمای اتاق ، N 2 با فلوئور و تا حد بسیار کمی با اکسیژن واکنش می دهد:
N 2 + 3F 2 \u003d 2NF 3 ، N 2 + O 2 ↔ 2NO
واکنش برگشت پذیر آمونیاک در دمای 200 درجه سانتیگراد ، تحت فشار تا 350 اتمسفر و همیشه در حضور یک کاتالیزور انجام می شود (Fe ، F 2 O 3 ، FeO ، در آزمایشگاه در Pt)
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 کیلوژول
مطابق با اصل لو Chatelier ، افزایش عملکرد آمونیاک باید با افزایش فشار و کاهش دما رخ دهد. با این حال ، سرعت واکنش در دمای پایین بسیار کم است ، بنابراین این فرایند در دمای C5-500 انجام می شود و به 15 درصد عملکرد آمونیاک می رسد. N 2 و H 2 بدون واکنش به راکتور بازگردانده می شوند و در نتیجه سرعت واکنش را افزایش می دهند.
نیتروژن از نظر شیمیایی نسبت به اسیدها و مواد قلیایی منفعل است و از احتراق پشتیبانی نمی کند.
دریافت کردندر صنعت - تقطیر کسری هوای مایع یا حذف اکسیژن از هوا با استفاده از مواد شیمیایی ، به عنوان مثال ، با واکنش 2C (کک) + O 2 \u003d 2CO هنگام گرم شدن. در این موارد ، نیتروژن بدست می آید که حاوی ناخالصی های گازهای نجیب (به طور عمده آرگون) است.
در آزمایشگاه ، مقدار کمی نیتروژن خالص شیمیایی را می توان با واکنش آلودگی با حرارت متوسط \u200b\u200bبدست آورد:
N -3 H 4 N 3 O 2 (T) \u003d N 2 0 + 2H 2 O (60-70)
NH 4 Cl (p) + KNO 2 (p) \u003d N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100 ˚C)
برای سنتز آمونیاک استفاده می شود. اسید نیتریک و سایر محصولات حاوی نیتروژن به عنوان یک محیط بی اثر برای فرآیندهای شیمیایی و متالورژی و ذخیره مواد قابل اشتعال.
NH 3
یک ترکیب دودویی ، حالت اکسیداسیون نیتروژن - 3 - گاز بی رنگ با بوی مشخص تند. این مولکول دارای ساختار یک چهار ضلعی ناقص است: [N (H) 3] (ترکیبی از sp3-hybridization). وجود یک جفت الکترون دهنده در مولکول NH 3 در نیتروژن در مدار ترکیبی -3 sp ، واکنش مشخصه افزودن یک کاتیون هیدروژن را با تشکیل یک کاتیون تعیین می کند آمونیوم NH 4 تحت فشار بیش از حد در دمای اتاق مایع می شود. در حالت مایع ، به دلیل پیوندهای هیدروژنی مرتبط است. از نظر حرارتی بی ثبات است. بیایید به خوبی در آب حل کنیم (بیش از 700 لیتر در هر لیتر H 2 O در دمای 20 درجه سانتیگراد). نسبت در محلول اشباع 34٪ از نظر وزنی و 99٪ از نظر حجم ، pH \u003d 8/11 است.
بسیار واکنش پذیر ، مستعد واکنش های اضافی. در اکسیژن می سوزد ، با اسیدها واکنش می دهد. خواص کاهنده (به دلیل N-3) و اکسید کننده (به دلیل H +1) را نشان می دهد. فقط با اکسید کلسیم خشک می شود.
واکنش های کیفی -تشکیل "دود" سفید در تماس با HCl گازی ، سیاه شدن کاغذ مرطوب با محلول Hg 2 (NO3) 2.
یک محصول میانی در سنتز HNO 3 و نمکهای آمونیوم. این در تولید سودا ، کودهای ازته ، رنگ ، مواد منفجره استفاده می شود. آمونیاک مایع مبرد است. سمی
معادلات مهمترین واکنشها:
2NH 3 (g) ↔ N 2 + 3H 2
NH 3 (g) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH -
NH 3 (g) + HCl (g) H NH 4 Cl (g) سفید "دود"
4NH 3 + 3O 2 (هوا) \u003d 2N 2 + 6 H 2 O (احتراق)
4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6 H 2 O (800 درجه سانتیگراد ، گربه Pt / Rh)
2 NH 3 + 3CuO \u003d 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500 درجه سانتیگراد)
2 NH 3 + 3Mg \u003d Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O \u003d NH 4 HCO 3 (دمای اتاق ، فشار)
دریافت کردن در آزمایشگاه ها- جابجایی آمونیاک از نمکهای آمونیوم در صورت گرم شدن با آهک سودا: Ca (OH) 2 + 2NH 4 Cl \u003d CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
یا جوشاندن محلول آبی آمونیاک و پس از خشک شدن گاز.
در صنعت آمونیاک از نیتروژن با هیدروژن بدست می آید. توسط صنعت یا به صورت مایع یا به صورت محلول آبی غلیظ تحت نام فنی تولید می شود آب آمونیاک.
هیدرات آمونیاکNH 3
*
ح 2
ای.
ترکیب بین مولکولی. سفید ، در شبکه کریستالی مولکول های NH3 و H2O وجود دارد که توسط پیوند هیدروژن ضعیف متصل می شوند. موجود در محلول آبی آمونیاک ، پایه ضعیف (محصولات تفکیک - کاتیون NH 4 و آنیون OH). کاتیون آمونیوم دارای ساختار چهار ضلعی منظم (ترکیبی از sp3-hybridization) است. از نظر حرارتی ناپایدار است ، وقتی محلول جوشانده کاملاً تجزیه می شود. خنثی شده با اسیدهای قوی. خواص کاهنده (به دلیل N-3) را در یک محلول غلیظ نشان می دهد. وارد واکنش تبادل یونی و کمپلکس می شود.
واکنش کیفی- تشکیل "دود" سفید در تماس با HCl گازی. در هنگام رسوب هیدروکسیدهای آمفوتریک برای ایجاد یک محیط کمی قلیایی در محلول استفاده می شود.
یک محلول آمونیاک 1 میلی متری عمدتا حاوی هیدرات NH 3 * H 2 O و تنها 0.4٪ از یون های NH4 OH است (به دلیل تفکیک هیدرات). بنابراین ، "هیدروکسید آمونیوم NH 4 OH" یونی عملا در محلول موجود نیست ، چنین ترکیبی در هیدرات جامد وجود ندارد.
معادلات مهمترین واکنشها:
NH 3 H 2 O (موافق) \u003d NH 3 + H 2 O (در حال جوشیدن با NaOH)
NH 3 H 2 O + HCl (رقیق) \u003d NH 4 Cl + H 2 O
3 (NH 3 H 2 O) (موافق) + CrCl 3 \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8 (NH 3 H 2 O) (معادل) + 3Br 2 (p) \u003d N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50 ˚C)
2 (NH 3 H 2 O) (معادل) + 2KMnO 4 \u003d N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4 (NH 3 H 2 O) (موافق) + Ag 2 O \u003d 2OH + 3H 2 O
4 (NH 3 H 2 O) (معادل) + Cu (OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6 (NH 3 H 2 O) (معادل) + NiCl2 \u003d Cl 2 + 6H 2 O
محلول رقیق شده آمونیاک (3-10٪) اغلب نامیده می شود آمونیاک (این نام توسط کیمیاگران اختراع شده است) ، و محلول غلیظ (5/18 - 25٪) یک محلول آمونیاک (تولید شده توسط صنعت) است.
اکسیدهای نیتروژن
مونوکسید نیتروژننه
اکسید نمک ساز. گاز بی رنگ. رادیکال حاوی پیوند σβ کووالانسی (N2O) است ، در حالت جامد یک دیمر N2O2 با پیوند N-N وجود دارد. بسیار گرمایی پایدار است. حساس به اکسیژن هوا (قهوه ای می شود). این ماده در آب کمی محلول است و با آن واکنشی نشان نمی دهد. از نظر شیمیایی نسبت به اسیدها و مواد قلیایی منفعل است. هنگام گرم شدن با فلزات و غیر فلزات واکنش نشان می دهد. مخلوط بسیار واکنش پذیر NO و NO 2 ("گازهای نیتروژن"). واسطه ای در سنتز اسید نیتریک.
معادلات مهمترین واکنشها:
2NO + O 2 (گاز) \u003d 2NO 2 (20˚C)
2NO + C (گرافیت) \u003d N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P (قرمز) \u003d 5N 2 + 2P 2 O 5 (150 تا 200 درجه سانتیگراد)
2NO + 4Cu \u003d N 2 + 2 Cu 2 O (500 - 600˚C)
واکنش به مخلوط NO و NO 2:
NO + NO 2 + H 2 O \u003d 2HNO 2 (p)
NO + NO 2 + 2KOH (رقیق) \u003d 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + Na 2 CO 3 \u003d 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450- 500˚C)
دریافت کردن در صنعت: اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن روی کاتالیزور ، در آزمایشگاه ها - تعامل اسید نیتریک رقیق با عوامل احیا کننده:
8HNO 3 + 6Hg \u003d 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 نه + 4 H 2 O
یا کاهش نیترات ها:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI \u003d 2 نه +
I 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4
دی اکسید نیتروژننه 2
اکسید اسید ، به طور معمول با دو اسید مطابقت دارد - HNO 2 و HNO 3 (هیچ اسیدی برای N4 وجود ندارد). گاز قهوه ای ، مونومر NO 2 در دمای اتاق ، در دیمر بی رنگ مایع سرد N 2 О 4 (تتروکسید دی نیتروژن). کاملاً با آب ، مواد قلیایی واکنش نشان می دهد. ماده اکسید کننده بسیار قوی ، خورنده فلزات. این ماده برای سنتز اسید نیتریک و نیترات بدون آب ، به عنوان اکسید کننده سوخت موشک ، تصفیه کننده روغن از گوگرد و کاتالیزور برای اکسیداسیون ترکیبات آلی استفاده می شود. سمی
معادله مهمترین واکنشها:
2NO 2 ↔ 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O \u003d 2HNO 3 + N 2 O 3 (syn.) (در سرما)
3 NO 2 + H 2 O \u003d 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH (رقیق) \u003d NaNO2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH \u003d KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 \u003d 2NH 3 + 4 H 2 O (گربه ، Pt ، Ni)
NO 2 + 2HI (p) \u003d NO + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 \u003d H 2 SO 4 + NO (50- 60 ˚C)
NO 2 + K \u003d KNO 2
6NO 2 + Bi (NO 3) 3 + 3NO (70-110 ˚C)
دریافت: در صنعت - اکسیداسیون NO با اکسیژن جوی ، در آزمایشگاه ها - تعامل اسید نیتریک غلیظ با عوامل احیا کننده:
6HNO 3 (متغیر ، افقی) + S \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (متمرکز ، افقی) + P (قرمز) \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (موافق ، داغ) + SO 2 \u003d H 2 SO 4 + 2 NO 2
اکسید دینیتروژنN 2 ای
یک گاز بی رنگ با بوی مطبوع ("گاز خنده") ، N꞊N꞊O ، حالت اکسیداسیون رسمی نیتروژن 1+ است ، در آب محلول کم است. از احتراق گرافیت و منیزیم پشتیبانی می کند:
2N 2 O + C \u003d CO 2 + 2N 2 (450 درجه سانتیگراد)
N 2 O + Mg \u003d N 2 + MgO (500 درجه سانتیگراد)
دریافت شده توسط تجزیه حرارتی نیترات آمونیوم:
NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2 H 2 O (195 - 245 درجه سانتیگراد)
در پزشکی به عنوان بی حس کننده استفاده می شود.
تری اکسید دینیتروژنN 2 ای 3
در دماهای پایین - مایع آبی ، ON꞊NO 2 ، حالت اکسیداسیون نیتروژن رسمی +3. در دمای 20 درجه سانتیگراد ، 90٪ به مخلوط NO بی رنگ و NO 2 قهوه ای ("گازهای نیتروژن دار" ، دود صنعتی - "دم روباه") تجزیه می شود. N 2 O 3 - اکسید اسیدی ، در سرما و آب HNO 2 را تشکیل می دهد ، در صورت گرم شدن واکنش متفاوتی نشان می دهد:
3N 2 O 3 + H 2 O \u003d 2HNO 3 + 4NO
با قلیایی ها نمک HNO 2 می دهد ، به عنوان مثال NaNO2.
با تعامل NO با O 2 (4NO + 3O 2 \u003d 2N 2 O 3) یا با NO 2 (NO 2 + NO \u003d N 2 O 3) بدست می آید
با خنک کننده قوی "گازهای نیتروژن" و زیست محیطی خطرناک ، به عنوان کاتالیزور برای از بین بردن لایه ازن جو عمل می کنند.
پنتا اکسید دینیتروژن N 2 ای 5
بی رنگ ، جامد ، O 2 N - O - NO 2 ، حالت اکسیداسیون نیتروژن 5+ است. در دمای اتاق ، در عرض 10 ساعت به NO 2 و O 2 تجزیه می شود. با آب و مواد قلیایی به عنوان اکسید اسیدی واکنش نشان می دهد:
N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3
N 2 O 5 + 2NaOH \u003d 2NaNO 3 + H 2
دریافت شده توسط کمبود آب اسید نیتریک بخور:
2HNO 3 + P 2 O 5 \u003d N 2 O 5 + 2HPO 3
یا اکسیداسیون NO 2 با ازن در -78˚C:
2NO 2 + O 3 \u003d N 2 O 5 + O 2
نیتریت و نیترات
نیتریت پتاسیمKNO 2
... سفید ، نمناک. بدون تجزیه ذوب می شود. مقاوم در برابر هوای خشک. بیایید به خوبی در آب (تشکیل یک محلول بی رنگ) ، که توسط آنیون هیدرولیز می شود ، حل شود. ماده اکسید کننده و کاهنده معمولی در محیط اسیدی ، در محیط قلیایی بسیار کند واکنش نشان می دهد. وارد واکنشهای تبادل یونی می شود. واکنش های کیفی برای یون NO 2 - تغییر رنگ محلول بنفشه MnO4 و هنگام رساندن یونهای I به حالت رسوب سیاه ظاهر می شود. این ماده در تولید رنگها به عنوان یک واکنش تحلیلی برای اسیدهای آمینه و یدیدها ، یکی از اجزای معرفهای عکاسی استفاده می شود.
معادله مهمترین واکنشها:
2KNO 2 (ها) + 2HNO 3 (موافق) \u003d NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (رقیق) + O 2 (گاز) K 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 \u003d KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (فیول) \u003d 5NO 3 - + 2Mn 2+ (قبل از میلاد) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- \u003d 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (sat.) + NH 4 + (sat.) \u003d N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (bts.) \u003d 2NO + I 2 (سیاه) ↓ \u003d 2H 2 O
NO 2 - (رقیق) + Ag + \u003d AgNO 2 (زرد روشن)
دریافت کردن درصنعت - بازیابی نیترات پتاسیم در فرآیند ها:
KNO 3 + Pb \u003d KNO 2 + PbO (350-400˚C)
KNO 3 (مقیاس) + Pb (اسفنج) + H 2 O \u003d KNO 2+ سرب (OH) 2
3 KNO 3 + CaO + SO 2 \u003d 2 KNO 2 + CaSO 4 (300 درجه سانتیگراد)
ح
تکرار
پتاسیم
KNO 3
نام فنی پتاس ، یا هندینمک ، نمکدان.سفید ، بدون تجزیه و تجزیه بیشتر گرم می شود. مقاوم در برابر هوا بیایید خوب در آب حل کنیم (با مقدار زیاد اندو کردناثر ، \u003d -36 کیلوژول) ، بدون هیدرولیز. عامل اکسید کننده قوی در هنگام همجوشی (به دلیل آزاد شدن اکسیژن اتمی). در محلول ، فقط با هیدروژن اتمی کاهش می یابد (در یک محیط اسیدی به KNO2 ، در یک محیط قلیایی به NH3). این ماده در تولید شیشه به عنوان نگهدارنده غذا ، جز component مخلوط های تولید مواد شیمیایی و کودهای معدنی استفاده می شود.
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 (400-500 درجه سانتیگراد)
KNO 3 + 2H 0 (Zn ، dil. HCl) \u003d KNO 2 + H 2 O
KNO 3 + 8H 0 (Al ، Conc. KOH) \u003d NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)
KNO 3 + NH 4 Cl \u003d N 2 O + 2H 2 O + KCl (230 - 300 ˚C)
2 KNO 3 + 3C (گرافیت) + S \u003d N 2 + 3CO 2 + K 2 S (احتراق)
KNO 3 + Pb \u003d KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)
KNO 3 + 2KOH + MnO 2 \u003d K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)
دریافت کردن: در صنعت
4KOH (داغ) + 4NO 2 + O 2 \u003d 4KNO 3 + 2H 2 O
و در آزمایشگاه:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl
عنصر شیمیایی نیتروژن فقط یک ماده ساده را تشکیل می دهد. این ماده گازی است و توسط مولکول های دیاتومیک ، یعنی تشکیل می شود. فرمول N 2 دارد. علیرغم این واقعیت که عنصر شیمیایی نیتروژن دارای الکترون منفی است ، نیتروژن مولکولی N 2 ماده ای بسیار بی اثر است. این واقعیت به این دلیل است که یک پیوند سه گانه بسیار قوی (N≡N) در مولکول نیتروژن اتفاق می افتد. به همین دلیل ، تقریباً همه واکنشها با نیتروژن فقط در دمای بالا ادامه می یابد.
اثر متقابل نیتروژن با فلزات
تنها ماده ای که در شرایط عادی با نیتروژن واکنش می دهد لیتیوم است:
یک واقعیت جالب این است که با بقیه فلزات فعال ، یعنی زمین قلیایی و قلیایی ، نیتروژن فقط در صورت گرم شدن واکنش نشان می دهد:
اثر متقابل نیتروژن با فلزات با فعالیت متوسط \u200b\u200bو کم (به جز Pt و Au) نیز ممکن است ، اما به دمای بالاتر و غیر قابل مقایسه ای نیاز دارد.
نیتریدهای فلزات فعال به راحتی با آب هیدرولیز می شوند:
و همچنین با محلول های اسیدی ، به عنوان مثال:
اثر متقابل نیتروژن با غیر فلزات
نیتروژن با گرم شدن در حضور کاتالیزورها با هیدروژن واکنش می دهد. واکنش برگشت پذیر است ، بنابراین ، برای افزایش عملکرد آمونیاک در صنعت ، فرآیند با فشار بالا انجام می شود:
به عنوان یک عامل کاهش دهنده ، نیتروژن با فلوئور و اکسیژن واکنش می دهد. واکنش با فلوئور تحت عمل تخلیه الکتریکی رخ می دهد:
با اکسیژن ، واکنش تحت عمل تخلیه الکتریکی یا در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد انجام می شود و برگشت پذیر است:
از بین فلزات ، نیتروژن با هالوژن ها و گوگرد واکنش نمی دهد.
اثر متقابل نیتروژن با مواد پیچیده
خواص شیمیایی فسفر
چندین تغییر آلوتروپیک فسفر ، به ویژه فسفر سفید ، فسفر قرمز و فسفر سیاه وجود دارد.
فسفر سفید توسط مولکولهای تتراتومی P4 تشکیل می شود و یک تغییر فسفر پایدار نیست. سمی در دمای اتاق نرم و موم مانند است که به راحتی با چاقو بریده می شود. این به آرامی در هوا اکسید می شود ، و به دلیل ویژگی های مکانیسم چنین اکسیداسیون ، در تاریکی می درخشد (پدیده شیمی لومینسانس). حتی با حرارت کم ، احتراق خود به خود فسفر سفید امکان پذیر است.
از بین همه تغییرات آلوتروپیک ، فسفر سفید فعال ترین است.
فسفر قرمز از مولکولهای طولانی با ترکیب متغیر P n تشکیل شده است. برخی منابع نشان می دهند که ساختار اتمی دارد ، اما در نظر گرفتن ساختار آن به صورت مولکولی صحیح تر است. به دلیل ویژگی های ساختاری ، این ماده در مقایسه با فسفر سفید ماده کمتری است ، به ویژه برخلاف فسفر سفید در هوا ، بسیار کندتر اکسید می شود و برای احتراق آن نیاز به احتراق دارد.
فسفر سیاه از زنجیره های پیوسته P n تشکیل شده و ساختاری لایه ای شبیه به ساختار گرافیت دارد ، به همین دلیل به نظر می رسد. این اصلاح آلوتروپی دارای ساختار اتمی است. پایدارترین در میان تمام تغییرات فسفر آلوتروپیک ، غیرفعال ترین از نظر شیمیایی. به همین دلیل ، خصوصیات شیمیایی فسفر که در زیر بحث می شود باید در درجه اول به فسفر سفید و قرمز نسبت داده شود.
اثر متقابل فسفر با غیر فلزات
واکنش فسفر از نیتروژن بیشتر است. بنابراین ، فسفر می تواند پس از اشتعال در شرایط عادی بسوزد ، و یک اکسید اسیدی Р 2 O 5 ایجاد کند:
و با کمبود اکسیژن ، اکسید فسفر (III):
واکنش با هالوژن ها نیز شدید است. بنابراین ، در طول کلرزنی و برم سازی فسفر ، بسته به نسبت معرف ها ، تری هالیدهای فسفر یا پنتالیدها تشکیل می شوند:
به دلیل خاصیت اکسید کننده قابل توجهی ضعیف ید در مقایسه با سایر هالوژن ها ، امکان اکسید شدن فسفر با ید فقط تا حالت اکسیداسیون 3+ وجود دارد:
بر خلاف نیتروژن فسفر با هیدروژن واکنش نمی دهد.
برهم کنش فسفر با فلزات
فسفر هنگام گرم شدن با فلزات فعال و فلزات با فعالیت متوسط \u200b\u200bواکنش داده و فسفر ایجاد می کند:
فسفیدهای فلزات فعال ، مانند نیتریدها ، توسط آب هیدرولیز می شوند:
و همچنین با محلول های آبی اسیدهای غیر اکسید کننده:
برهم کنش فسفر با مواد پیچیده
فسفر توسط اسیدهای اکسید کننده ، به ویژه اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ ، اکسید می شود:
باید توجه داشته باشید که فسفر سفید با محلول های آبی قلیایی واکنش نشان می دهد. با این حال ، به دلیل ویژگی ، توانایی نوشتن معادلات چنین فعل و انفعالات در USE در شیمی هنوز لازم نیست.
با این وجود ، برای کسانی که ادعا می کنند 100 امتیاز دارند ، برای آرامش خاطر خود ، می توانید ویژگی های زیر را در تعامل فسفر با محلول های قلیایی در سرما و هنگام گرم شدن بخاطر بسپارید.
در سرما تعامل فسفر سفید با محلول های قلیایی به آرامی پیش می رود. این واکنش با تشکیل گاز با بوی ماهی پوسیده - فسفین و ترکیبی با حالت اکسیداسیون نادر فسفر +1 همراه است:
هنگامی که فسفر سفید با یک محلول قلیایی غلیظ تعامل می کند ، هیدروژن هنگام جوش آزاد می شود و فسفیت تشکیل می شود:
بودن در طبیعت.
نیتروژن به طور عمده در حالت آزاد در طبیعت یافت می شود. در هوا ، کسر حجمی آن 09/78 درصد و کسر جرمی آن 6/75 درصد است. ترکیبات ازت در خاک به مقدار کم یافت می شود. نیتروژن جز component مواد پروتئینی و بسیاری از ترکیبات آلی طبیعی است. مقدار کل نیتروژن در پوسته زمین 01/0٪ است.
دریافت کردن
در فناوری ، نیتروژن از هوای مایع بدست می آید. همانطور که می دانید هوا مخلوطی از گازها ، عمدتا ازت و اکسیژن است. هوای خشک نزدیک به سطح زمین حاوی (در کسر حجمی): نیتروژن 09/78٪ ، اکسیژن 95/20٪ ، گازهای نجیب 0.93٪ ، مونوکسیدکربن (IV) 0.03٪ و همچنین ناخالصی های گاه به گاه ، سولفید هیدروژن ، اکسید گوگرد (IV) و ... برای به دست آوردن نیتروژن ، هوا به حالت مایع تبدیل می شود و سپس نیتروژن با تبخیر از اکسیژن فرار کمتر جدا می شود (p.p. ازت -195.8 درجه سانتیگراد ، اکسیژن -183 درجه سانتیگراد). نیتروژن بدست آمده حاوی ترکیبات گازهای نجیب (به طور عمده آرگون) است. نیتروژن خالص را می توان در شرایط آزمایشگاهی با تجزیه نیتریت آمونیوم هنگام گرم شدن بدست آورد:
NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O
مشخصات فیزیکی.نیتروژن گازی بی رنگ ، بی بو و بی مزه است و از هوا سبک تر است. حلالیت در آب کمتر از اکسیژن است: در دمای 20 درجه سانتیگراد ، 15.4 میلی لیتر ازت (اکسیژن 31 میلی لیتر) در 1 لیتر آب حل می شود. بنابراین ، در هوای محلول در آب ، میزان اکسیژن در رابطه با نیتروژن بیشتر از جو است. انحلال کم نیتروژن در آب و همچنین نقطه جوش بسیار پایین آن ، با فعل و انفعالات بین مولکولی بسیار ضعیف هم بین نیتروژن و مولکول های آب و هم بین مولکول های نیتروژن توضیح داده می شود.
نیتروژن طبیعی از دو ایزوتوپ پایدار با تعداد جرم 14 (64/99 درصد) و 15 (36/0 درصد) تشکیل شده است.
خواص شیمیایی.
در دمای اتاق ، نیتروژن فقط مستقیماً به لیتیوم متصل می شود:
6Li + N 2 \u003d 2Li 3 N
فقط در دماهای بالا با فلزات دیگر واکنش می دهد و نیترید تشکیل می دهد. برای مثال:
3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2 ، 2Al + N 2 \u003d 2AlN
نیتروژن با هیدروژن در حضور کاتالیزور در فشار و دما بالا ترکیب می شود:
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3
در دمای قوس الکتریکی (3000-4000 درجه) ، نیتروژن با اکسیژن ترکیب می شود:
کاربرد. برای به دست آوردن آمونیاک از نیتروژن به مقدار زیاد استفاده می شود. این به طور گسترده ای برای ایجاد یک محیط بی اثر استفاده می شود - پر کردن لامپ های رشته ای الکتریکی و فضای آزاد در دماسنجهای جیوه هنگام پمپاژ مایعات قابل اشتعال. این برای نیتریک کردن سطح محصولات فولادی ، به عنوان مثال استفاده می شود. در دمای بالا سطح آنها را با نیتروژن اشباع کنید. در نتیجه ، نیتریدهای آهن در لایه سطحی تشکیل می شوند که به فولاد سختی بیشتری می دهند. چنین فولادی می تواند تا 500 درجه سانتیگراد بدون از دست دادن سختی خود مقاومت کند.
نیتروژن از آنجا که بخشی از مواد پروتئینی است برای زندگی گیاهان و حیوانات مهم است. از ترکیبات ازت در تولید کودهای معدنی ، مواد منفجره و در بسیاری از صنایع استفاده می شود.
سوال شماره 48
آمونیاک ، خواص آن ، روش های تولید. استفاده از آمونیاک در اقتصاد ملی. آمونیوم هیدروکسید. نمکهای آمونیوم ، خصوصیات و کاربردهای آنها. کودهای ازت با نیتروژن آمونیوم. واکنش کیفی به یون آمونیوم.
آمونیاک -گاز بی رنگ با بوی مشخص ، تقریباً دو برابر سبک تر از هوا. با افزایش فشار یا خنک شدن ، به راحتی به مایع بی رنگ تبدیل می شود. آمونیاک در آب بسیار محلول است. به محلول آمونیاک در آب گفته می شود آب آمونیاکیا آمونیاک وقتی جوشانده می شود ، آمونیاک محلول از محلول فرار می شود.
خواص شیمیایی.
برهم کنش با اسیدها:
NH 3 + HCl \u003d NH 4 Cl ، NH 3 + H 3 PO 4 \u003d NH 4 H 2 PO 4
تعامل با اکسیژن:
4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O
بازیابی مس:
3CuO + 2NH 3 \u003d 3Cu + N 2 + 3H 2 O
دریافت کردن
2NH 4 Cl + Ca (OH) 2 \u003d CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3
کاربرد.
آمونیاک مایع و محلول های آبی آن به عنوان کود مایع استفاده می شود.
هیدروکسید آمونیوم (هیدروکسید آمونیوم) - NH 4 اوه
نمکهای آمونیوم و خواص آنها. نمک های آمونیوم از یک کاتیون آمونیوم و یک آنیون اسید تشکیل شده است. از نظر ساختار ، آنها شبیه نمکهای مربوط به یونهای فلزی منفرد هستند. نمکهای آمونیوم از اثر متقابل آمونیاک یا محلولهای آبی آن با اسیدها بدست می آیند. برای مثال:
NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
آنها خواص عمومی نمک ها را نشان می دهند ، به عنوان مثال با محلولهای قلیایی ، اسیدها و سایر نمکها ارتباط برقرار می کنند:
NH 4 Cl + NaOH \u003d NaCl + H 2 O + NH 3
2NH 4 Cl + H 2 SO 4 \u003d (NH 4) 2 SO 4 + 2HCl
(NH 4) 2 SO 4 + BaCl 2 \u003d BaSO 4 + 2NH 4 Cl
کاربرد. نیترات آمونیوم (نیترات آمونیوم) NH4NO3 به عنوان کود ازت و برای تولید مواد منفجره - آمونیت ها استفاده می شود.
سولفات آمونیوم (NH4) 2SO4 - به عنوان کود نیتروژن ارزان قیمت ؛
بی کربنات آمونیوم NH4HCO3 و کربنات آمونیوم (NH4) 2CO3 - در صنایع غذایی در تولید شیرینی آرد به عنوان پودر شیمیایی ، در رنگرزی پارچه ، در تولید ویتامین ها ، در دارو ؛
کلرید آمونیوم (آمونیاک) NH4Cl - در سلولهای گالوانیک (باتری خشک) ، در لحیم کاری و قلع ، در صنعت نساجی ، به عنوان کود ، در دامپزشکی.
کودهای آمونیوم (آمونیاک) حاوی نیتروژن به شکل یون آمونیوم بوده و دارای اثر اسیدی بر روی خاک است که منجر به زوال در خصوصیات آن و کارایی کمتر کودها می شود ، خصوصاً با استفاده منظم روی خاکهای حاشیه ای بدون پوشش. اما این کودها مزایای خود را نیز دارند: آمونیوم بسیار کمتر در معرض شستشو قرار می گیرد ، زیرا توسط ذرات خاک ثابت می شود و توسط میکروارگانیسم ها جذب می شود و علاوه بر این ، فرآیند نیتروفیکاسیون با آن در خاک اتفاق می افتد ، یعنی تبدیل توسط میکروارگانیسم ها به نیترات. از بین کودهای آمونیوم ، کلرید آمونیوم برای محصولات گیاهی حداقل مناسب است زیرا کلر زیادی دارد.
واکنش کیفی به یون آمونیوم.
خاصیت بسیار مهم نمکهای آمونیوم تعامل آنها با محلولهای قلیایی است. این واکنش توسط نمکهای آمونیوم (یون آمونیوم) با بوی آمونیاک آزاد شده یا با رنگ آمیزی آبی کاغذ لیموس قرمز مرطوب شناسایی می شود:
NH 4 + + OH - \u003d NH 3 + H 2 O
| " |
