Оксиды азота
При описании свойств азота отмечалось, что при непосредственном взаимодействии азота с кислородом образуется только оксид азота (II) NO. Однако существуют оксиды азота со всеми возможными степенями окисления (от +1 до +5).
N2O - оксид азота (I), «веселящий газ»
При обычной температуре N2O - бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом; обладает наркотическим действием, вызывая сначала судорожный смех, затем - потерю сознания.
Способы получения
1. Разложение нитрата аммония при небольшом нагревании:
NH4NO3 = N2O↑ + 2Н2О
2. Действие HNO3 на активные металлы
10HNO3(конц.) + 4Са = N2O↑ + 4Ca(NO3)2 + 5Н2О
Химические свойства
N2O не проявляет ни кислотных, ни основных свойств, т. е. не взаимодействует с основаниями, с кислотами, с водой (несолеобразующий оксид).
При Т > 500'С разлагается на простые вещества. N2O - очень сильный окислитель. Например, способен в водном растворе окислить диоксид серы до серной кислоты:
N2O + SO2 + Н2О = N2↑ + H2SO4
NO - оксид азота (II), монооксид азота.
При обычной температуре NO - бесцветный газ без запаха, малорастворимый в воде, очень токсичный (в больших концентрациях изменяет структуру гемоглобина).
Способы получения
1. Прямой синтез из простых веществ может быть осуществлен только при очень высокой Т:
N2 + O2 = 2NО - Q
2. Получение в промышленности (1-я стадия производства HNO3).
4NH3 + 5O2 = 4NО + 6Н2О
3. Лабораторный способ - действие разб. HNO3 на тяжелые металлы:
8HNO3 + 3Cu = 2NO + 3Cu(NO3)2 + 4Н2О
Химические свойства
NO - несолеобразующий оксид (подобно N2О). Обладает окислительно-восстановительной двойственностью.
I. NO - окислитель
2NO + SO2 + Н2О = N2O↑ + H2SO4
2NO + 2H2 = N2 + 2Н2О (со взрывом)
II. NO - восстановитель
2NO + O2 = 2NO2
10NO + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 10HNO3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 4Н2О
NO2 - оксид азота (IV), диоксид азота
При обычной температуре NO2 - красно-бурый ядовитый газ с резким запахом. Представляет собой смесь NO2 и его димера N2O4 в соотношении -1:4. Диоксид азота хорошо растворяется в воде.
Способы получения
I. Промышленный - окисление NO: 2NO + O2 = 2NO2
II. Лабораторные:
действие конц. HNO3 на тяжелые металлы: 4HNO3 + Сu = 2NO2↑ + Cu(NO3)2 + 2Н2О
разложение нитратов: 2Pb(NO3)2 = 4NO2↑ + O2↑ + 2РbО
Химические свойства
NO2 - кислотный оксид, смешанный ангидрид 2-х кислот
NO2 взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. Но реакции протекают не так, как с обычными оксидами - они всегда окислительно - восстановительные. Объясняется это тем, что не существует кислоты со С.О. (N) = +4, поэтому NO2 при растворении в воде диспропорционирует с образованием 2-х кислот - азотной и азотистой:
2NO2 + Н2О = HNO3 + HNO2
Если растворение происходит в присутствии O2, то образуется одна кислота - азотная:
4NO2 + 2Н2О + O2 = 4HNO3
Аналогичным образом происходит взаимодействие NO2 со щелочами:
в отсутствие O2: 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + Н2О
в присутствии O2: 4NO2 + 4NaOH + O2 = 4NaNO3 + 2Н2О
NO2 - очень сильный окислитель
По окислительной способности NO2 превосходит азотную кислоту. В его атмосфере горят С, S, Р, металлы и некоторые органические вещества. При этом NO2 восстанавливается до свободного азота:
10NO2 + 8P = 5N2 + 4P2O5
2NO2 + 8HI = N2 + 4I2 + 4Н2О (возникает фиолетовое пламя)
В присутствии Pt или Ni диоксид азота восстанавливается водородом до аммиака:
2NO2 + 7Н2 = 2NH3 + 4Н2О
Как окислитель NO2 используется в ракетных топливах. При его взаимодействии с гидразином и его производными выделяется большое количество энергии:
2NO2 + 2N2H4 = 3N2 + 4Н2О + Q
N2O3 и N2O5 - неустойчивые вещества
Оба оксида имеют ярко выраженный кислотный характер, являются соответственно ангидридами азотистой и азотной кислот.
N2O3 как индивидуальное вещество существует только в твердом состоянии ниже Т пл. (-100С).
С повышением температуры разлагается: N2O3 → NO + NO2
N2O5 при комнатной температуре и особенно на свету разлагается так энергично, что иногда самопроизвольно взрывается:
2N2O5 = 4NO2 + O2