Химия - 8-9 класс

Состав высших оксидов соответствует высшей степени окисления, равной номеру группы. Тип высших оксидов в каждой из групп с увеличением порядкового номера постепенно меняется от кислотного к амфотерному или основному.

Кислотно-основный характер гидроксидов весьма разнообразен. Так, HNO ₃ – сильная кислота, а TlOH – щелочь.

1.Составьте сокращенные электронные формулы и энергетические диаграммы атомов элементов IIIA, IVA и VA групп. Укажите внешние и валентные электроны.

16.2. Азот

У атома азота есть три неспаренных электрона, поэтому по обменному механизму он может образовать три ковалентных связи. Еще одну ковалентную связь он может образовать по донорно-акцепторному механизму, при этом атом азота приобретает положительный формальный заряд +1 е . Таким образом, максимально азот пятивалентен, но его максимальная ковалентность равна четырем.(Именно этим объясняется часто свтречающееся утверждение о том, что азот не может быть пятивалентным)

Почти весь земной азот находится в атмосфере нашей планеты. Существенно меньшая часть азота присутствует в литосфере в виде нитратов. Азот входит в состав органических соединений, содержащихся во всех организмах и в продуктах их разложения.

Азот образует единственное простое молекулярное вещество N ₂ с тройной связью двухатомной в молекуле (рис. 16.2). Энергия этой связи равна 945 кДж/моль, что превышает значения других энергий связи (см. таблицу 21). Этим объясняется инертность азота при обычных температурах. По физическим характеристикам азот – бесцветный газ без запаха, хорошо знакомый нам с рождения (земная атмосфера на три четверти состоит из азота). В воде азот малорастворим.

Азот образует два водородных соединения : аммиак NH ₃ и гидразин N ₂ H ₆ :

Аммиак – бесцветный газ с резким удушающим запахом. Неосторожное вдыхание концентрированных паров аммиака может привести к спазму и удушью. Аммиак очень хорошо растворим в воде, что объясняется образованием каждой молекулой аммиака четырех водородных связей с молекулами воды.

Молекула аммиака – частица-основание (см. приложение 14). Принимая протон она превращается в ион аммония. Реакция может протекать как в водном растворе, так и в газовой фазе:

NH ₃ + H ₂ O NH ₄ + OH (в растворе);

NH ₃ + H ₃ O ^B = NH ₄ + H ₂ O (в растворе);

NH _3г + HCl _г = NH ₄ Cl _кр (в газовой фазе).

Водные растворы аммиака достаточно щелочные для осаждения нерастворимых гидроксидов, но недостаточно щелочные для того, чтобы амфотерные гидроксиды растворялись в них с образованием гидроксокомплексов. Поэтому раствор аммиака удобно использовать для получения амфотерных гидроксидов p -элементов: Al(OH) ₃ , Be(OH) ₂ , Pb(OH) ₂ и т. п., например:

Pb ² + 2NH ₃ + 2H ₂ O = Pb(OH) ₂ + 2NH ₄ .

При поджигании на воздухе аммиак сгорает, образуя азот и воду; при взаимодействии с кислородом в присутствии катализатора (Pt) обратимо окисляется до монооксида азота:

4NH ₃ + 3O ₂ = 2N ₂ + 6H ₂ O (без катализатора),

4NH ₃ + 5O ₂ 4NO + 6H ₂ O (с катализатором).

При нагревании аммиак может восстанавливать оксиды не очень активных металлов, например, меди:

3CuO + 2NH ₃ = 3Cu + N ₂ + 3H ₂ O

Соли аммония по своим свойствам (кроме термической устойчивости) похожи на соли щелочных металлов. как и последние, почти все они растворимы в воде, но, так как ион аммония является слабой кислотой, гидролизованы по катиону. При нагревании соли аммония разлагаются:

NH ₄ Cl = NH ₃ + HCl ;

(NH ₄ ) ₂ SO ₄ = NH ₄ HSO ₄ + NH ₃ ;

(NH ₄ ) ₂ CO ₃ = 2NH ₃ + CO ₂ + H ₂ O ;

NH ₄ HS = NH ₃ + H ₂ S ;

NH ₄ NO ₃ = N ₂ O + 2H ₂ O ;

NH ₄ NO ₂ = N ₂ + 2H ₂ O ;

(NH ₄ ) ₂ HPO ₄ = NH ₃ + (NH ₄ )H ₂ PO ₄ ;

(NH ₄ )H ₂ PO ₄ = NH ₄ PO ₃ + H ₂ O .

Азот в различных степенях окисления образует с кислородом пять оксидов : N ₂ O, NO, N ₂ O ₃ , NO ₂ и N ₂ O ₅ .

Наиболее устойчив из них диоксид азота. Это бурый ядовитый газ с неприятным запахом. Реагирует с водой:

2NO ₂ + H ₂ O = HNO ₂ + HNO ₃ .

С раствором щелочи реакция идет с образованием нитрата и нитрита.

N ₂ O и NO – несолеобразующие оксиды.

N ₂ O ₃ и N ₂ O ₅ – кислотные оксиды. Реагируя с водой, они соответственно образуют растворы азотистой и азотной кислот.

Оксокислота азота в степени окисления +III – азотистая кислота HNO ₂ . Это слабая кислота, молекулы которой существуют только в водном растворе. Ее соли – нитриты. Азот в азотистой кислоте и нитритах легко окисляется до степени окисления +V.

В отличие от азотистой, азотная кислота HNO ₃ – сильная кислота. Строение ее молекулы может быть выражено двумя способами:

С водой азотная кислота смешивается во всех отношениях, в разбавленных растворах нацело с ней реагируя:

HNO ₃ + H ₂ O = H ₃ O + NO ₃