Общая химия

В настоящее время синтез аммиака является основным способом связывания атмосферного азота.

139. Гидразин. Гидроксиламин. Азидоводород.

Кроме аммиака, азот образует еще несколько соединений с водородом, не имеющих, однако, такого значения, как аммиак. Важнейшие из них следующие.

Гидразин ^^^ — бесцветная жидкость, кипящая при ^^^ , получается при действии гипохлорита натрия ^^^ на концентрированный раствор аммиака.

Структурная формула гидразина:

В молекуле гидразина атомы азота имеют неподеленные пары электронов. Это обусловливает способность гидразина к реакциям присоединения. Гидразин хорошо растворяется в воде, а при взаимодействии с кислотами присоединяет по донорно-акцепторному способу один или два иона водорода, образуя два ряда солей — например хлориды гидразоиня ^^^ и ^^^ . Таким образом, гидразин обладает основными свойствами.

Гидразин — хороший восстановитель. При его горении в атмосфере воздуха или кислорода выделяется очень большое количество теплоты, вследствие чего гидразин нашел применение в качестве составной части топлива ракетных двигателей. Гидрозин и все его производные сильно ядовиты.

Гидроксиламин ^^^ — бесцветные кристаллы (темп. плавл. около ^^^ ). Его структурная формула:

В молекуле гидрокснламнна атом азота имеет неподелспную пару электронов. Поэтому, подобно аммиаку и гидразину, он способен к реакциям присоединения с образованием связен по доиорно-акцепторному способу. Гидроксиламин хорошо растворяется в воде, а с кислотами дает соли, например хлорид гидроксиламмония ^^^ . Степень окислениости азота в гидроксила мине равна —1. Поэтому он проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства. Однако более характерна восстановительная способность гидроксиламина. В частности, он применяется как восстановитель (главным образом в виде солей) в лабораторной практике. Кроме того, его используют в производстве некоторых органических веществ.

Азидоводород, или азотистоводородная кислота, ^^^ может быть получен действием азотистой кислоты ^^^ на водный раствор гидразина; он представляет собой бесцветную жидкость (темп. кип. ^^^ ) с резким запахом.

Азидоводород принадлежит к числу слабых кислот ^^^ . В водном растворе он диссоциирует на ионы ^^^ и ^^^ . Анион азидоводорода ^^^ имеет линейное строение. Его электронную структуру можно выразить схемой:

Как сам азидоводород, так и его соли — азиды — очень взрывчаты. Азид свинца ^^^ применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов.

140. Оксиды азота.

Азот образует с кислородом ряд оксидов; все они могут быть получены из азотной кислоты или ее солей.

Оксид ^^^ , или закись азота, ^^^ получается при нагревании нитрата аммония:

Оксид азота (I) представляет собою бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом. Он мало растворим в воде: один объем воды при ^^^ растворяет 0,63 объема ^^^ .

Оксид азота ^^^ - термодинамически неустойчивое соединение. Стандартная энергия Гиббса его образования положительна ^^^ . Однако вследствие большой прочности связей в молекуле ^^^ энергии активации реакций, протекающих с участием этого вещества, высоки. В частности, высока энергия активации распада ^^^ . Поэтому при комнатной температуре оксид азота (I) устойчив. Однако при повышенных температурах он разлагается на азот и кислород; разложение идет тем быстрее, чем выше температура.

Ни с водой, ни с кислотами, ни со щелочью оксид азота (I) не реагирует.

Электронная структура молекулы ^^^ рассмотрена в § 41.

Вдыхание небольших количеств оксида азота (I) приводит к притуплению болевой чувствительности, вследствие чего этот газ иногда применяют в смеси с кислородом для наркоза.

Большие количества оксида ^^^ действуют на нервную систему возбуждающе; поэтому раньше его называли «веселящим газом».

Оксид ^^^ , или окись азота, ^^^ представляет собой бесцветный трудно сжижаемый газ. Жидкий оксид азота (II) кипит при ^^^ и затвердевает при ^^^ . В воде он мало растворим: 1 объем воды растворяет при ^^^ всего 0,07 объема ^^^ .

По химическим свойствам оксид азота (II) относится к числу безразличных оксидов, так как не образует никакой кислоты.

Подобно ^^^ оксид азота (II) термодинамически ^^^ стандартная энергия Гиббса его образования положительна ( ^^^ ). Но, опять-таки подобно ^^^ , при комнатной температуре ^^^ не разлагается, потому что его молекулы достаточно прочны. Лишь при температурах выше ^^^ его распад на азот и кислород начинает протекать с заметной скоростью. При очень высоких температурах, по причинам, рассмотренным в § 65, распад ^^^ проходит не до конца — в системе ^^^ устанавливается равновесие. Благодаря этому оксид азота (II) можно получить из простых веществ при температурах электрической дуги ^^^ .

В лаборатории оксид азота (II) обычно получают взаимодействием 30—35 %-ной азотной кислоты с медью:

В промышленности он является промежуточным продуктом при производстве азотной кислоты (см. § 143).