Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Молекулы аммиака и воды связаны в крнсталлогидра д р тах во о одной связью. Так, ХНз НгО имеет структуру, в которой основой являются ц являются цепи из молекул воды, объединенных водородными связями. Цепи хъединяют Жъе тся межд собой в у трехмерную решетку мелек у мол,купами аммиака также посредством водородных связей: ХН1 ! В ХНз в Н 1 Н-О.
° . Н-0 .. 1 Н ХНз Н ! Н О...Н-О Н ХНз Ионы ХНв значительно легче образуются при взаимодействии аммиака с кислотами, например: ХНд + НС10в — ХН4С10в 4ХНз + ЗОг — 2Хг + 6НгО, Кгы — 10ггд Эта реакция необратима (ЬН « О, ЬЯ > О). На восстановительной способности ХНз основано применение ХНвС (нашапгыря) для очистки от оксидов поверхности металлов при пайке: ЗСнО + 2ХНвС! = ЗСп + ЗНгО + 2НС1 +Хг 380 При атом чем сильнее кислоты, тем устойчивее их аммоиийные произ- . устойчивость солей возрастает. Почти все соли аммония хорошо растворимы и полностью диссоциируют в воде.
При их гидролизе ионы ХНв и ОН связываются в гидрат аммиака и возникает кислая среда: ХНв + 2НОН ХНз ' ' ' НгО + ОНз Кгдв = 5,5'10 'в П и нагревании аммиак проявляет восстановительные свойства, ри окисляясь обычно до свободного азота: где вго и ХН 'l Р и с. 158. Диаграмма состоя- ния системы НгΠ— ХНз «; ео Х ж оо ;ДУ фо г(одлеиое, 10еоо Р н с.
159. Равновесная концентрация аммиака в азотоводородной смеси (ЗНг + Хг) как функция давления и темпера- туры В промышленности аммиак получают синтезом из простых веществ: г/гХг(г) + з/гНг(г) ХНз(г) ЬН дв: 46 19 кДж Абгдв = -103 Дж/К Поскольку знтальпия образования аммиака невелика, а его синтез сопровождается уменьшением энтропии в соответствии с принципом Ле Ш ателье, процесс проводят (рис. 159) при высоком давлении (10г — 10в Па). Для Нп ускорения реакции применяют катализа- 08 тор. В качестве катализатора наиболь- ю Ге шую активность проявляют простые $ вещества злементов подгруппы железа ф , (рис. 160). В технике обычно применяют и железный катализатор (с добавлением активаторов).
Процесс ведут при 450 — $ ' 500'С. рЙ й Аммиак выделяется также при коксо- 4 ! нанни каменного угля. В лаборатории его /Ооогинвго нонерзленеиога получают действием щелочей на аммонийные соли. Основная масса произ- Р н с. 180. Зависимость ката- водимого аммиака и о ч использчется литической активности ряда длл металлов в реакции 2ХНз полУчениЯ азотной кислоты и азотистых = Хг -К ЗНг (800 Г, 1 ° 10в Па) : удобрений — жидкого аммиака и его от атомного номера элемента 381 Хг=-Хг — Х вЂ” Х ~с 0,125 О, 145 0,110 ,нм....
гидразин Н + Н вЂ” Х вЂ” Х: 1! Н Н Н вЂ” Х вЂ” Х вЂ” Н ХгН„ХгНз Н Н гидразид-ион гидразонии-иоп НХОз + 6Н = ХНгОН + 2НгО 383 382 водных растворов, Х 4 и з г з Н ХО, (ХН ) 80 и др. Водный раствор аммиака (а.и ипачная ео а) — важны р зг )— й еактив для проведения различных реакций. Соединения азота (-П). Азот, как и кислород, образует соединения и д ы. Последние можно рассматриперекисного типа — п е р н и т р и об аз ющихся при последователь- вать как производные радикалов, р у ном разрыве связей в молекуле Хг: П остейшим представителем пернитридов яв в является пернитрид росте шим алидол. Молек ла водорода г „, н Х Н, азываемый гидразино и или диал .
у гидразина полярна (д = — 0,62 10 гз' Кл м), ее структура может быть представлена схемой Гидразин — бесцветная жидкость (т. пл. ' ' . пл. 2'С т. ки~. 113,5'С), молекулы которой соединены водородной связью. Собстве " бственная ионизация жидкого гидразина ХгНе.,ХгНз ХгНз + ХгНз незначительна. ь. С водой и Гидразин — хороший ионизирующий растворитель. водой и спиртом он смешивается в любых соотношениях. Водные растворы его показывают щелочную среду: ХгНз.
° НОН вЂ” ХгНз + ОН Х,Нз ° НОН вЂ” ХгНз + ОН Являясь донором двух шзектронных пар, гидразин с кислотами образует два ряда гидразоний-производных, представляющих собой соли, например (ХгНз]С1, 1ХгНз1С!г, (ХгНз)804. Растворы гидразина получают осторожным окислением аммиака гипохлоритом: -з -з 2ХНз + ХаС!О = ХгНз + ХаС! + НгО Гидразин — эндотермическое соединение (г3Н~ — — 56 кДж/моль, гУС~ — — 149 кДж/моль). Гидразин и производные гидразоний-ионов значительно менее устойчивы, чем аммиак и производные аммония. Гидразин — сильный восстановительп -г о ~Оз + 5ХгН4 + 6НгНОз = 5Хг 1- 4Мп80 + 21г чО На воздухе ХгНз может гореть с большим выделением теплоты: ХгНз(ж) + Ог(г) = Хг(г) + 2НгО(ж), /гН' = -622 кДж Пернитрид водорода состава ХгНг (диилид) очень неустойчив, но известны его многочисленные органические производные. Соединения азота ( — 1).
Промежуточное положение между пероксидом и пернитридом водорода по составу и структуре занимает гидроксилалин: Н Н Н .Н 0 — 0 0 — Х Х Х Н Н ~ ~Н Н ~Н пероксид водорода гидроксиламин Гидроксиламин — зто белое кристаллическое вещество (т. пл. 33'С, з5С' = — 17 кДж/моль), образуется при восстановлении раствора НХОз атомным водородом в процессе электролиза: ХНгОН вЂ” донор электронной пары; образует водородные связи, с водой смешивается в любых отношениях. Подобно ХНз и ХгНз в воде ХНгОН вЂ” слабое основание (Кь = 8,9 10 з): + ОН гидроксиламмонии-ион С кислотами дает соли гидроксиламмония [ХНзОН]', например [ХНзОН]С1 [ХНЗОН]ХОз [Хнзон]зно< ХН,ОН+ НС! = [ХН,ОН]С! Соли гидроксиламмония — устойчивые бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде.
В ряду Нзоз — ХНзОН вЂ” Хзнз окислительная активность падает, а восстановительная возрастает. Так, если для Нзоз наиболее характерны окислительные свойства, а для Хзнз — восстановительные, то ХНзОН в щелочной среде является сильным восстановителем, а в кислой среде отчетливо проявляет окислительные свойства: -1 з 2ХНгОН + 1з + 2КОН = Хз+ 2К1+ 4Нго восстановнтель -1 -з 2ХНзОН + 4реноз + ЗнзВ04 —— 2нсг(504)з + (Хна)зВО< + 2Нго окислитель Как и пероксид водорода, ХНзОН легко разлагается (в особенности при нагревании) по механизму диспропорционирования.
-1 -з о ЗХНзОН = НзХ + Хз + ЗНзо окислитель- восстановитель Н ! НΠ— Хх..НОН ! Н Н 1 НО Х Н ! Н фтором. Молекула ХЕз имеет пирамидальное строение (см. рис. 55). В отличие от ХНз электрический момент диполя ХЕз очень мал (всего 0,07 10 зз Кл ° м). ЭлектРонодоноРных свойств Хрз пРактически не проявляет. По отношению к нагревания< и различным химическим воздействиям трифторид весьма устойчив, вступает в реакции только вьппе 100 С. В воде он практически нерастворим, гидролнз начинает протекать лишь при пропусканин электрической искры через смесь его с водяным паром. 0 к с и д азота (Ш) Хзоз (триоксид диазота) существует только в твердом состоянии при низких температурах.
В виде жидкости и пара в значительной степени диссоциировая: Хзоз Хоз + ХО. <3С;,з = — 14 кДж Его получают охлаждением смеси Хоз с ХО. Согласно данным инфракрасной спектроскопии, кристаллы Хзоз состоят из молекул 0 О=Х вЂ” Х[- хо снидкий Хзоз синего цвета, замерзает (при — !00'С), образуя кристаллы <ветло-синей окраски. Оксид азота (Ш) — кислотный оксид, легко поглощает<я щелочами, образуя нитраты (1П) (нтпрптм): Хзоз + 2ХаОН = 2ХаХОз + Нзо Молекулы о к с о г а л о г е н и д о в азота (П1) (галогениды нитрозила) имеют угловую форму: о,пз хэ' Х вЂ” Оз Гидроксиламин и соли гидроксиламмоння применяются главным образом в органическом синтезе.
Будучи донорами электронных пар, ХНзОН и ХзН„, как и ХНз, могут входить в качестве лигандов в комплексные соединения. Например: [Со(ХНз)з]С!з, [Со(ХНзОН)з]С!з, [Со(Хзнз)а]С!з. Соединения азота (Ш). Для азота в степени окисления +3 известны фторид ХГз, оксид Хзоз, оксогалогениды ХОНа|; а также производ- ные аниона ХО .
Т р и ф т о р н д азота Хрз в обычных условиях — бесцветный га;< (т. кип. -129'С, т. пл. -209'С). Получают его при окислении аммиака 384 В обычных условиях это относительно малостоикие газообразные вещества. В ряду ХОà — ХОС! — ХОВг устойчивость соединений падает, а ХО! получить не удалось. По химической природе фторид, оксогзлогениды, как и оксид азота (1П), — кислотные соединения, о чем свидетельствует, например, их отношение к воде ХОС! + Нзо = НХОз + НС1 Хзоз + Нзо = 2НХОг Дноксонитрат (П!) водорода НХОз известен лишь в водном растворе, который является кислотой (К.„= 4 10 4), называемой азотистой 385 ХН»ХОз = Х20 + 2Н20 восстановитель » 5 ЗНХ02 НХОз + 2ХО + Н20 Примеры соединений Характер гибридизации орбиталей Х+ Π— Х( 22 2р +5 ХОз + ++-',— т... +5 +5 ХХ,, ХОХ зр + + + + Линейная 387 Диоксонитрат (П1), или в»»трап»-4»ок Х02 имеет угловую форму; Нитраты (П1) щелочных металлов получают при растворении Х202 в щелочах.
Производные азота (П1) проявляют и восстановительные, и окислительные свойства: +з +2 2ХаХ02 + 2К! + 2Н2804 — 12 + 2ХО + К2804 + Ха2804 + 2Н20 окислитель ° з 5 2КМпО» + 5ХаХ02 + ЗН2804 — — 2Мп804 + 5ХаХОз + К2804 + ЗН20 Кроме того, они склонны к реакциям диспропорционирования: Соединения азота (Ч).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
