Окислы азота

Окислы азота (оксиды азота) это соединения азота с кислородом, например диоксид азота NO₂ — это химическое соединение, образующееся из азота и кислорода.

Это один из немногих оксидов азота, таких как монооксид азота, закись азота и т.д. Химическая формула любого соединения может быть либо эмпирической формулой, либо молекулярной формулой.

Эмпирическая формула — это простейшее отношение целого числа атомов в соединении, тогда как молекулярная формула — это та, которая определяет количество атомов каждого элемента в одной молекуле.

Эмпирическая и молекулярная формула диоксида азота — NO₂ потому что он определяет количество каждого элемента, а также простейшее соотношение целых чисел, которое составляет 1 : 2 для азота и кислорода в диоксиде азота.

ОКИСЛЫ АЗОТА ЧТО ЭТО

Азот образует с кислородом шесть окислов: закись азота N₂O, окись азота NO, двуокись азота NO₂, четырехокись азота N₂O₄, азотистый ангидрид N₂O₃ и азотный ангидрид N₂O₅.

Все окислы азота могут быть получены из азотной кислоты и ее солей.

Оксид азота (NO) и диоксид азота(NO₂) являются двумя наиболее значимыми токсикологически важными соединениями.

Оксиды азота проявляют различные степени окисления, варьирующиеся от + 1 до + 5 в его оксидных формах.

Оксиды азота, содержащие азот в более высокой степени окисления, являются более кислыми, чем оксиды в более низкой степени окисления.

Диоксид азота образуется в процессе производства азотной кислоты.

Большая часть азотной кислоты используется в производстве удобрений, в то время как некоторые из них используются в производстве взрывчатых веществ как для военных, так и для горнодобывающих целей.

Другими газами этой группы являются монооксид азота (или N₂O) и пятиокись азота (N₂O₅). Ряд оксидов азота образуется в результате реакции азота с кислородом.

Закись азота N₂O

Закись азота, монооксид азота, оксид азота имеет формулу N₂O (веселящий газ). Закись азота получается при нагревании нитрата аммония:

 NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

При этой реакции один из атомов азота, входящих в состав NH₄NO₃, теряет электроны, а другой — приобретает их, причем оба атома азота становятся положительно одновалентными.

Монооксид азота представляет собой бесцветный газ. Его структура связи включает валентный электрон и он относится к классу двухатомных молекул.

Монооксид азота может быть получен путем восстановления разбавленной азотной кислоты медью.

3H₂SO₄ + 2NaNO₂ + 2FeSO₄ → 2NaHSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O + 2NO

Закись азота что такое

Закись азота представляет собой бесцветный, не имеющий запаха газ, сгущающийся в жидкость при 0° под давлением 30 ат.

Она довольно хорошо растворима в воде: при 0° один объем воды растворяет 1,3, а при 25° — 0,6 объема N₂O. При растворении закись азота никакого соединения с водой не образует.

Закись азота — эндотермическое соединение, легко разлагающееся при нагревании на азот и кислород:

2N₂O = 2N₂+ O₂ + 19,5 ккал

поэтому она хорошо поддерживает горение.

Тлеющая лучинка, опущенная в закись азота, вспыхивает в ней, как в чистом кислороде; фосфор, сера и другие вещества также энергично сгорают в закиси азота, освобождая азот.

Закись азота для чего

Вдыхание небольших количеств закиси азота приводит к притуплению болевой чувствительности, вследствие чего этот газ иногда применяют в смеси с кислородом для наркоза при легких операциях.

Большие количества закиси азота возбуждающе действуют на нервную систему; поэтому раньше ее называли «веселящим газом».

Азот оксид

Окись азота (оксид азота) NO это газ. При обыкновенных условиях азот и кислород не вступают в реакцию друг с другом.

Но при очень высокой температуре, например при пропускании электрических искр через воздух, азот может непосредственно соединяться с кислородом, давая окись азота.

Поэтому окись азота всегда образуется в атмосфере при грозовых разрядах.

NO это несолеобразующий оксид азота, бесцветный газ, молярная масса 30,0061 г/моль. NO строение состоит из одной молекулы азота и одной молекулы кислорода.

Как получить оксид азота

NO получение зависит от зависит от условий. Образование окиси азота при электрическом разряде может быть иллюстрировано следующим опытом.

В большую колбу (рис.) через боковые горла вставляют на пробках две толстые медные проволоки и соединяют их с полюсами большой индукционной катушки.

При пропускании через катушку тока между концами проволок образуется непрерывная искра, а над ней появляется желтоватое пламя «горящего» в кислороде азота.

Реакция образования окиси азота из азота и кислорода обратима и сопровождается поглощением большого количества тепла:

N₂ + О₂ ⇄ 2NO — 43,2 ккал .

При низкой температуре равновесие этой реакции практически полностью сдвинуто влево, т. е, количество образующейся окиси азота ничтожно мало.

С повышением температуры равновесие начинает смещаться вправо, и о так медленно, что даже при 1000° в смеси газов содержится всего лишь около 1% окиси азота.

При понижении температуры окись азота снова разлагается на азот и кислород.

Но если очень быстро охладить газовую смесь, то равновесие не успевает сразу сместиться, а потом уже не смещается вследствие крайне малой скорости реакции при низкой температуре.

Таким образом, в смеси остается почти то же количество NO, которое образовалось при высокой температуре.

В лаборатории no получение сводиться к взаимодействию разбавленной азотной кислоты с медью:

3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4Н₂O

или в ионной форме

3Cu + 2NO₃‘ + 8H^• = 3Cu^•• + 2NO + 4H₂O

Химические физические свойства оксида азота no

Газ no или окись азота представляет собой бесцветный газ, очень трудно сжижаемый. Жидкая окись азота кипит при —151,8° и затвердевает при —163,7°

В воде она растворима лишь незначительно один объем воды растворяет при 0° всего 0,07 объема NO газа.

По химическим свойствам окись азота относится к числу безразличных окислов, так как не образует никакой кислоты.

Окись азота труднее других окислов азота отдает свой кислород. Поэтому в ней могут гореть лишь такие вещества, которые особенно энергично соединяются с кислородом, как, например, фосфор.

Но зажженная свеча, лучинка, сера гаснут при внесении их в окись азота.

Наиболее характерным свойством окиси азота является ее способность легко, без всякого нагревания, соединяться с кислородом с образованием бурой двуокиси азота:

2NO + О₂ = 2NO₂ — 27 ккал.

Если, например, открыть цилиндр, наполненный окисью азота, то у отверстия его тотчас же появляется бурое облако двуокиси азота.

Двуокись азота

Диоксид азота представляет собой красновато-коричневый ядовитый газ с резким запахом.

Строение NO₂ молекулы.

Бурый ядовитый газ, обладающий характерным запахом. Он легко сгущается в красноватую жидкость (темп. кип. 21,3°), который в значительной степени способствует загрязнению воздуха во всем мире.

Он кислый по своей природе со степенью окисления азота +4. Диоксид азота образуется в результате термического разложения нитрата металла.

2Pb(NO₃)₂ → 4NO₂ + 2PbO + O₂

При охлаждении постепенно светлеет и при —10° замерзает, образуя бесцветную кристаллическую массу.

Наоборот, при нагревании газообразной двуокиси азота ее окраска усиливается, а при 140° становится почти черной.

Изменение окраски двуокиси азота при повышении температуры сопровождается и изменением плотности ее пара.

При низкой температуре плотность пара приблизительно отвечает удвоенной формуле N₂O₄. С повышением температуры плотность пара уменьшается и при 140° в точности соответствует формуле NО₂.

Отсюда следует, что бесцветные кристаллы, существующие при —10° и ниже, состоят, вероятно, целиком из молекул N₂О₄ и могут быть названы четырехокисью азота.

По мере нагревания бесцветная четырехокись азота постепенно диссоциирует с образованием молекул темно-бурой двуокиси азота NО₂ полная диссоциация происходит при 140°.

Поэтому при температурах от —10° до +140° всегда имеется смесь молекул NO₂ и N₂О₄, находящихся в равновесии друг с другом:

N₂О₄ ⇄ 2NО₂ — 13,6 ккал

Выше 140° начинается диссоциация NО₂ на NO и кислород.

Химические свойства двуокиси азота

Двуокись азота очень энергичный окислитель. Многие вещества могут гореть в двуокиси азота, отнимая от нее кислород.

Сернистый газ окисляется ею в серный ангидрид, на чем основан нитрозный метод получения серной кислоты.

Пары двуокиси азота довольно ядовиты. Вдыхание их вызывает сильное раздражение дыхательных путей и может привести к серьезному отравлению.

При растворении в воде двуокись или, вернее, четырехокись азота вступает в реакцию с водой, образуя азотную и азотистую кислоты:

N₂O₄ + Н₂O = HNO₃ + HNО₂

Но азотистая кислота очень неустойчива и быстро разлагается на азотную кислоту, окись азота и воду:

3HNO₂ = HNO₃ + 2NO + Н₂O

Поэтому практически взаимодействие двуокиси (четырех окиси) азота с водой, особенно с теплой, идет по уравнению

3N₂O₄ + 2Н₂O = 4HNO₃ + 2NO

которое легко может быть получено сложением двух предыдущих уравнений, если предварительно первое из них умножить на 3.

В присутствии воздуха образующаяся окись азота немедленно окисляется в двуокись азота, так что в этом случае NO₂ полностью переходит в азотную кислоту.

Эта реакция имеет важное техническое значение и используется в современных способах получения азотной кислоты.

Если растворять двуокись (четырехокись) азота в щелочах, то образуется смесь солей азотной и азотистой кислот:

N₂O₄ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

Приведенные выше реакции взаимодействия четырехокиси азота с водой и щелочами показывают, что в молекуле этого вещества один атом азота имеет валентность +5, а другой — валентность +3.

Поэтому четырехокись азота часто называют смешанным ангидридом азотистой и азотной кислот и изображают ее структурную формулу следующим образом:

Если мы подсчитаем общее число валентных электронов у всех атомов в молекулах NO и NO₂, то найдем, что оно равно соответственно 11 (5 + 6) и 17 (5 + 2 • 6), т. е. выражается нечетными числами.

Окись и двуокись азота относятся к ограниченному числу молекул с нечетным числом электронов.

Такие молекулы ведут себя в химическом отношении, как свободные атомы, тоже имеющие неспаренные электроны.

Молекулы с неспаренными электронами называются свободными радикалами.

Применение двуокиси азота

Газообразный диоксид азота используется в качестве катализатора в некоторых процессах окисления.

Он используется в качестве ингибитора полимеризации акрилатов в процессе дистилляции. Он используется в качестве нитрующего агента и ведет себя как органическое соединение.

Другие области применения включают его использование в качестве окислителя, ракетного топлива и отбеливателя муки.

Для получения азотной кислоты, которая в свою очередь используется в производстве взрывчатых веществ.

Четырехокись азота

Четырехокись азота представляет собой бесцветное твердое вещество, находящееся в равновесии с диоксидом азота.

Это эффективный окислитель, который используется в качестве растворителя для производства многих химических веществ.

В смеси с легко воспламеняющимися веществами взрывоопасен.

N₂O₄ ⇄ 2NO₂

Азотистый ангидрид N₂O₃

Азотистый ангидрид или триоксид азота имеет формулу NO₃. Представляет собой темно-синюю жидкость, кипящую при +4° и разлагающуюся при этом на окись и двуокись азота.

Он может быть нерастворимым только при низких температурах, то есть в жидкой и твердой фазах.

При повышении температуры равновесие приводит к образованию составляющих газов.

Триоксид азота N₂O₃ получают путем смешивания равных частей оксида азота и диоксида азота и дальнейшего охлаждения смеси.

Смесь равных объемов окиси и двуокиси азота при охлаждении вновь образует азотистый ангидрид:

N₂O₃ ⇄ NO + NO₂

Азотистому ангидриду соответствует азотистая кислота HNO₂.

Триоксид азота представляет собой темно-синее кислотное твердое вещество.

Азотный ангидрид

Азотный ангидрид N₂O₅ (пентоксид динитрогена) — твердое кристаллическое вещество, плавящееся при 30°. Он может быть получен действием фосфорного ангидрида на азотную кислоту:

2HNO₃ + Р₂O₅ = N₂O₅ + 2НРО₃

Азотный ангидрид является очень сильным окислителем. Многие органические вещества при соприкосновении с ним воспламеняются.

Он подвергается сублимации при незначительной температуре выше комнатной. Это неустойчивый и потенциально опасный окислитель.

Его использовали в качестве растворителя, разбавленного хлороформом для нитрования.

В воде азотный ангидрид легко растворяется с образованием азотной кислоты.

Вопросы от ответы по оксидам азота?

Каковы промышленные и природные источники выбросов оксидов азота?

Промышленные источники азота включают добычу нефти и газа, электроснабжение, горнодобывающую промышленность, обрабатывающую промышленность и производство нефти.

К естественным источникам выбросов азота относятся:

Биологическая переработка азота включает процессы, в ходе которых в качестве промежуточных продуктов образуются оксид азота и закись азота.

Тепловые процессы в атмосфере, происходящие во время молний или лесных пожаров, также приводят к образованию оксидов азота.

Каковы способы сокращения выбросов оксидов азота для устранения загрязнения воздуха?

Использование ограниченного количества азотных удобрений.

Использование каталитических нейтрализаторов в автомобилях для снижения выбросов

Это можно сделать двумя способами:

1. Восстановление: Удаление кислорода из оксида азота.
2. Окисление: добавление кислорода к окиси углерода с образованием углекислого газа, который менее вреден, чем окись углерода.

Каковы некоторые области применения закиси азота?

Некоторые области применения закиси азота следующие:

Используется для успокоения в стоматологии.

Используется в качестве обезболивающего средства для контроля боли.

Он чрезвычайно безопасен не вступает в реакцию с жидкостями организма. Уменьшает беспокойство, быстрое выздоровление

Каково воздействие азотной кислоты на здоровье?

Низкий уровень оксидов азота может вызвать раздражение глаз, носа, горла и легких, что, вероятно, приводит к кашлю, одышке, усталости и тошноте.

Воздействие может также привести к накоплению жидкости в легких через 1-2 дня после воздействия.

Вдыхание высоких концентраций оксидов азота может вызвать быстрое жжение, судороги и отек тканей в горле и верхних дыхательных путях, снижение насыщения кислородом и в некоторых случаях может даже привести к смерти.

Роль оксида азота в истончении кровеносных сосудов делает его важным регулятором артериального давления.

Оксид азота также вырабатывается нервными клетками и используется нервной системой для нейро-трансмиссии. Она включает в себя контрольные функции, начиная от пищеварения, кровотока, памяти и зрения.

139 140 141

Статья на тему Окислы азота