Підготовка до ЗНО з хімії

Нітроген (лат. nitrogen – утворює селітру) – перший елемент VА групи Періодичної системи. На зовнішньому електронному рівні містить 5 електронів – 2s²2p³:

Завдяки наявності трьох неспарених р-електронів, атом Нітрогену може утворювати три ковалентні хімічні зв’язки за обмінним механізмом і ще один – за донорно-акцепторним, за рахунок неподіленої пари 2s-електронів. Тому максимальна валентність Нітрогену дорівнює 4. Ступені окиснення Нітрогену змінюються від –3 (приймає 3 електрони) до +5 (віддає 5 електронів).

Проста речовина – азот (гр. безжиттєвий) – двоатомний газ N₂, атоми у молекулі якого сполучені трьома ковалентними неполярними зв’язками: N≡N. Завдяки такому зв’язку молекула азоту міцна і хімічно інертна. Механізм утворення ковалентного зв’язку у молекулі азоту розглянуто в розд. Ковалентний зв’язок.

Поширення у природі.

Основна маса азоту зосереджена в атмосферному повітрі (78% за об’ємом). У великій кількості зв’язаний азот міститься в чилійській селітрі NaNO₃.

Зв’язаний азот міститься в усіх живих організмах у складі білків та нуклеїнових кислот.

Загальний вміст азоту в земній корі (включаючи атмосферу і гідросферу) становить 0,04% за масою.

Одержання.

У лабораторії азот одержують нагріванням амоній нітриту NH₄NO₂:

NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O,

або дією газоподібного амоніаку NH₃ на розпечений CuO:

3CuO + 2NH₃ = N₂ + Cu + 3H₂O.

У промисловості азот одержують з повітря шляхом глибокого охолодження і наступною фракційною перегонкою.

Фізичні властивості.

За н. у. азот – безбарвний газ без запаху і смаку, легший за повітря. При –195,8 ⁰С зріджується. Малорозчинний у воді (при 20 ⁰С у 100 г води розчиняється 15,4 мл азоту).

Хімічні властивості.

1. За звичайних умов азот реагує з літієм, а при нагріванні і з іншими металами, утворюючи нітриди:

6Li + N₂ = 2Li₃N,                    3Mg + N₂ = Mg₃N₂.

Нітриди – солеподібні сполуки, які можна розглядати як продукти повного заміщення атомів Гідрогену у молекулі амоніаку на атоми металу. При дії води нітриди розкладаються на гідроксид відповідного металу та амоніак:

AlN + 3H₂O = Al(OH₃)¯ + NH₃­.

2. При високій температурі і тиску азот сполучається з воднем з утворенням амоніаку:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃­.

3. При температурі вищій 3000 ⁰С або під дією електричного розряду азот реагує з киснем з утворенням NO:

N₂ + O₂ ↔ 2NO,

який на повітрі окиснюється до NO₂:

2NO + O₂ ↔ NO₂.

Застосування.

Основну масу азоту використовують у промисловості для синтезу амоніаку за процесом Габера (див. Амоніак).

Азотом заповнюють електролампи, використовують для створення інертної атмосфери при зварювальних роботах. Рідкий азот використовують у холодильних установках для одержання низьких температур.