Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Azot – właściwości i związki -Ogólna charakterystyka azotowców -Występowanie azotu -Otrzymywanie i zastosowanie -Ważniejsze związki azotu.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Azot – właściwości i związki -Ogólna charakterystyka azotowców -Występowanie azotu -Otrzymywanie i zastosowanie -Ważniejsze związki azotu."— Zapis prezentacji:

1 Azot – właściwości i związki -Ogólna charakterystyka azotowców -Występowanie azotu -Otrzymywanie i zastosowanie -Ważniejsze związki azotu

2 Azotowce – ogólna charakterystyka Azot i fosfor są niemetalami, arsen i antymon są półmetalami, natomiast bizmut jest metalem W grupie promień atomowy wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, natomiast energia jonizacji maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej Z Typowe stopnie utlenienia azotu: -III, +III, +V, w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z występuje obniżenie trwałego stopnia utlenienia z +V do +III Azot tworzy cząsteczki dwuatomowe (N 2 ) natomiast fosfor czteroatomowe (P 4 ) w obu przypadkach atomy w cząsteczkach łączą się wiązaniami potrójnymi. Azot jest gazem biernym chemicznie, natomiast fosfor ciałem stałym o dużej aktywności

3 Azot – występowanie i właściwości fizyczne Występowanie: w stanie wolnym w powietrzu atmosferycznym oraz w stanie związanym, główne minerały – saletra chilijska NaNO 3, saletra indyjska KNO 3, saletra norweska Ca(NO 3 ) 2, w związkach organicznych – białka, kwasy nukleinowe, ATP, ADP, NADP Właściwości fizyczne: gaz, bezbarwny, bezwonny, bez smaku, bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie W związkach chemicznych przyjmuje stopnie utlenienia od –III do +V

4 Otrzymywanie i zastosowanie azotu Otrzymywanie : destylacja frakcjonowana skroplonego powietrza, z wykorzystaniem różnic wrzenia gazów stanowiących mieszaninę powietrza (T w(N) = -196 o C, T w(O) = -183 o C) Metody laboratoryjne: termiczny rozkład soli azotanowo- amonowych lub azydków (sole kwasu azotowodorowego HN 3 ): NH 4 NO 2  N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + NaNO 2  NaCl + N 2 + H 2 O 2NaN 3  2Na + 3N 2 Zastosowanie: otrzymywanie niskich temp., utrzymanie atmosfery beztlenowej w procesach chemicznych w spawalniczych, napełniane żarówek i jarzeniówek, napełnianie poduszek bezpieczeństwa (rozkład azydku sodu), produkcja amoniaku, kwasu azotowego i jego soli, nawozów mineralnych

5 Właściwości chemiczne azotu W temp. pokojowej: bierny chemicznie W wysokich temp. lub w obecności katalizatora: reaguje z tlenem, wodorem oraz niektórymi metalami (z litem i berylowcami po niewielkim ogrzaniu, powstają azotki): N 2 + 3H 3  2NH 3 N 2 + O 2  2NO 6Li + N 2  2Li 3 N

6 Związki azotu – amoniak NH 3 Otrzymywanie amoniaku metodą przemysłową Habera – Boscha: mieszaninę azotu i wodoru przepuszcza się nad katalizatorem (Fe z domieszką tlenków Ca, Al i K) w temp o C i ciśnieniu 300 at. N 2 + 3H 2  2NH 3 Metoda laboratoryjna: termiczny rozkład chlorku amonu NH 4 Cl  NH 3 + HCl

7 Amoniak – właściwości fizyczne W warunkach normalnych: jest gazem bezbarwnym, o gęstości mniejszej do gęstości powietrza, o drażniąco- orzeźwiającej woni, toksyczny Ulega łatwo skropleniu pod zwiększonym ciśnieniem, skroplony jest bezbarwną cieczą, w warunkach ciśnienia normalnego T w = -33,4 o C, Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, rozpuszczony w wodzie daje max 25% roztwór wody amoniakalnej ( w temp. 0 o C – 1176dm 3 /1dm 3 wody, w temp. 20 o C – 702dm 3 /1dm 3 wody), bardzo dobra rozpuszczalność amoniaku w wodzie wynika z powstawania wiązań wodorowych z cząsteczkami wody i między cząsteczkami amoniaku: OH … N; NH … O; NH … N

8 Amoniak – właściwości fizyczne - cd Wiązania wodorowe w roztworze wodnym amoniaku H / H 2 N – H … O \ H H 3 N … H \ O / H H 2 N – H … NH 3

9 Amoniak – właściwości fizyczne - cd Wodny roztwór amoniaku – woda amoniakalna (hydrat NH 3. H 2 O) ma odczyn zasadowy, w temp. 25 o C dysocjacji ulga 0,002% cząsteczek amoniaku, jest słabym elektrolitem i słabą zasadą: NH 3. H 2 O ↔ NH OH - Zastosowanie amoniaku: czynnik chłodzący w agregatach chłodniczych (wysokie ciepło parowania), produkcja kwasu azotowego, mocznika, amin, nawozów azotowych

10 Amoniak – właściwości fizyczne - cd Cząsteczka amoniaku NH 3 Piramida trygonalna Kation amonowy NH 4 + Tetraedr (czworościan foremny).. N H H H H +.. N H H H

11 Sole amonowe (NH 4 + ) Właściwości soli amonowych: wszystkie bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie, ponieważ amoniak w roztworze wodnym jest bardzo słabym elektrolitem, ulegają one hydrolizie kationowej lub anionowo – kationowej, odczyn wodnego roztworu soli mocnych kwasów jest kwasowy, natomiast słabych kwasów odczyn ten jest zbliżony do obojętnego: NH 4 Cl + 2H 2 O  NH 3. H 2 O + H 3 O + + Cl - CH 3 COONH 4 + H 2 O  CH 3 COOH + NH 3. H 2 O

12 Sole amonowe (NH 4 + ) - cd Otrzymywanie soli amonowych: rekcje gazowego amoniaku lub jego wodnego roztworu z kwasami, w przypadku otrzymywania chlorku amonu reakcja zachodzi w fazie gazowej między NH 3 i HCl, powstająca sól jest zawiesiną kryształków w powietrzu (biały dym, mgła): NH 3(g) + HCl (g)  NH 4 Cl (s)

13 Sole amonowe (NH 4 + ) - cd Właściwości i zastosowanie chlorku amonu: bezbarwna, krystaliczna substancja, dobrze rozpuszczalna w wodzie, łatwo ulega rozkładowi termicznemu – sublimuje, jest stosowana jak nawóz sztuczny (salmiak), do lutowania, cynowania i cynkowania Sole amonowe (chlorek, węglany) są nietrwałe termicznie, stąd mają zastosowanie jako środki spulchniające w piekarnictwie: NH 4 Cl  NH 3(g) + HCl (g) NH 4 HCO 3  NH 3(g) + CO 2(g) + H 2 O (g) (NH 4 ) 2 CO 3  2NH 3(g) + CO 2(g) + H 2 O (g)

14 Tlenki azotu – N 2 O Azot tworzy następujące tlenki : N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 (N 2 O 4 ), N 2 O 5, tylko NO można otrzymać w syntezie z pierwiastków Tlenek azotu(I) N 2 O : bezbarwny gaz o słabym słodkawym zapachu i smaku, ma właściwości narkotyczne (gaz rozweselający, w przeszłości stosowany w stomatologii jako łagodny środek znieczulający), w wyższych temp. ulega rozkładowi na pierwiastki, jest gazem palnym, w mieszaninie z wodorem jest wybuchowy, tlenek obojętny, nie reaguje z wodą

15 Tlenek azotu: N 2 O – cd Otrzymywanie : termiczny rozkład NH 4 NO 3 NH 4 NO 3  N 2 O + 2H 2 O Cząsteczka liniowa, w której formalnie azot posiada stopień utlenienia (+I), nieformalnie jeden z atomów azotu w cząsteczce posiada stopień utlenienia (–III ) natomiast drugi z atomów (+V): N (-III) ≡ N (+V) → O

16 Tlenek azotu: NO Tlenek azotu(II) NO: bezbarwny, trujący gaz, tlenek obojętny, nie reaguje z wodą, w cząsteczce występuje wiązanie potrójne (jedno wiązanie koordynacyjne) na atomie azotu znajduje się niesparowany elektron, stąd też cząsteczka jest rodnikiem molekularnym reaktywnym chemicznie: |˙ N O |

17 Tlenek azotu(II): NO - cd Otrzymywanie NO : Synteza z pierwiastków - w łuku elektrycznym, powstaje w trakcie wyładowań atmosferycznych, w trakcie spalania paliw płynnych w silnikach samochodowych (2000 o C) N 2 + O 2  2NO Laboratoryjnie - reakcje HNO 3(rozc) z Cu, Ag, redukcja azotanów(III) 8HNO 3(rozc) + 3Cu  3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 2FeSO 4 + 2NaNO 2 + 2H 2 SO 4  2NO + Fe 2 (SO 4 ) 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O Właściwości : utlenienie w powietrzu atmosferycznym 2NO + O 2  2NO 2

18 Tlenek azotu(II): NO - cd Znaczenie NO: Gazowe zanieczyszczenia powietrza, przyczynia się do powstawania kwaśnych deszczy (po utlenieniu do NO 2 ) i smogu W organizmach ssaków bierze udział w przewodzeniu bodźców nerwowych, wspomaga procesy rozwoju pamięci długotrwałej, reguluje wydzielanie hormonu przysadki mózgowej, ciśnienie krwi, rozkurcz mięśni naczyń krwionośnych, rozkurcz jelit, hamuje rozwój komórek nowotworowych, wirusów, bakterii, w nadmiarze jest toksyczny. W organizmach powstaje w wyniku przemian enzymatycznych aminokwasu L-argininy, źródłem zewnętrznym jest nitrogliceryna i inne lekarstwa

19 Tlenek azotu(III) – N 2 O 3 Właściwości fizyczne: - ciało stałe w temp. poniżej -100 o C, w temperaturach wyższych przechodzi ciecz i gaz, w tych stanach skupienia jest nietrwały i ulega rozkładowi N 2 O 3  NO 2 + NO Właściwości chemiczne: tlenek kwasowy, reaguje z wodą, produktem jest kwas azotowy(III) N 2 O 3 + H 2 O  2HNO 2

20 Tlenek azotu(IV) NO 2 (N 2 O 4 ) Tlenek azotu(IV): NO 2 jest gazem barwy brunatnej, trującym o duszącym zapachu, jego dimer N 2 O 4 jest gazem bezbarwnym W temp. poniżej 200 o C NO 2 ulega dimeryzacji w N 2 O 4 i ustala się stan równowagi, im niższa temp. tym bardziej stan równowagi jest przesunięty w kierunku N 2 O 4 2NO 2 ↔ N 2 O 4

21 Tlenek azotu(IV) NO 2 (N 2 O 4 ) - cd Właściwości NO 2 : Cząsteczka NO 2 zawiera jeden elektron niesparowany, jest rodnikiem molekularnym, stąd duża reaktywność chemiczna i tendencja do tworzenia dimeru N 2 O 4 O O O // \\ // 2 ˙N ↔ N.. N \\ // \\ O O O

22 Tlenek azotu(IV) NO 2 (N 2 O 4 ) - cd Właściwości chemiczne: - tlenek ma właściwości kwasowe, reaguje z wodą, dając mieszaninę dwóch kwasów azotowych (III) i (V) 2NO 2 + H 2 O  HNO 2 + HNO 3 N 2 O 4 + H 2 O  HNO 2 + HNO 3 - tlenek reaguje z roztworami wodorotlenków litowców i berylowców, powstaje mieszanina azotanów(III) i (V) odpowiedniego metalu 2NO 2 + 2NaOH  NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O 2N 2 O 4 + 2Ca(OH) 2  Ca(NO 2 ) 2 + Ca(NO 3 ) 2 + 2H 2 O

23 Tlenek azotu(IV) NO 2 (N 2 O 4 ) - cd Właściwości utleniające NO 2 : 4Cu + N 2 O 4  2Cu 2 O + 2NO 2CO + N 2 O 4  2CO 2 + 2NO 2SO 2 + N 2 O 4  2SO 3 + 2NO Otrzymywanie NO 2 : -termiczny rozkład azotanów(V) 2Pb(NO 3 ) 2  2PbO + 4NO 2 + O 2 - reakcja stężonego HNO 3 z metalami, np. Cu, Ag, Hg Cu + 4HNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

24 Tlenek azotu(V) N 2 O 5 Właściwości N 2 O 5 : krystaliczne, bezbarwne ciało stałe, łatwo topliwe, stapiany ulega rozkładowi 2N 2 O 5  4NO 2 (2N 2 O 4 ) + O 2 Tlenek kwasowy, reaguje z wodą: N 2 O 5 + H 2 O  2H 2 NO 3 Otrzymywanie: utlenianie NO 2 w ozonie (O 3 ), odwodnienie HNO 3 tlenkiem fosforu(V) 6NO 2 + O 3  3N 2 O 5 2HNO 3  N 2 O 4 + H 2 O

25 Kwas azotowy(V) HNO 3 Właściwości fizyczne: bezbarwna ciecz, o gęstości większej od gęstości wody, dobrze rozpuszczalna w wodzie (max stężenie 69%), o silnych właściwościach żrących i utleniających, bardzo mocny elektrolit, ulega rozkładowi pod wpływem światła uv, w kontakcie ze skórą wchodzi w reakcję z białkami –barwa żółta (reakcja ksantoproteinowa – nitrowanie pierścieni aromatycznych reszt aminokwasów) 4HNO 3  4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

26 Kwas azotowy(V) HNO 3 - cd Właściwości chemiczne: utlenia wszystkie metale z wyjątkiem Pt i Au, stężony pasywuje Al, Cr i Fe, natomiast rozcieńczony roztwarza te metale, w reakcji z silniejszymi reduktorami (Mg, Zn) kwas redukuje się do amoniaku (powstaje kation amonowy) Cu + 4HNO 3(stęż)  Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O 8HNO 3(rozc) + 3Cu  3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 4Zn + 10HNO 3  4Zn(NO 3 )2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

27 Kwas azotowy(V) HNO 3 - cd Właściwości chemiczne cd: w reakcji z metalami o niższych potencjałach standardowych wypierany jest wodór z kwasu 2Na + 2HNO 3  2NaNO 3 + H 2 Ca + 2HNO 3  Ca(NO 3 ) 2 + H 2 Stężony kwas utlenia również niektóre niemetale: C, S, P C + 4HNO 3  CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O S + 6HNO 3  H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O P + 5HNO 3  H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

28 Kwas azotowy(V) HNO 3 - cd Właściwości chemiczne cd: Stężony w mieszaninie ze stężonym H 2 SO 4 (w stosunku objętościowym 1:2) tworzy mieszaninę nitrującą, powstaje kation nitrowy (nitroilu NO 2 + ) HNO 3 + 2H 2 SO 4  NO HSO H 3 O + Stężony kwas w mieszaninie ze stężonym kwasem HCl (w stosunku objętościowym 1:3) tworzy wodę królewską, która roztwarza Au i Pt, właściwym utleniaczem jest powstający gazowy chlorek nitrozylu NOCl 3HCl + HNO 3  NOCl + Cl 2 + 2H 2 O Au + 4HCl + HNO 3  H[AuCl 4 ] + NO + 2H 2 O

29 Kwas azotowy(V) HNO 3 - cd Otrzymywanie kwasu azotowego(V) na skalę przemysłową w metodzie Ostwalda: Etap I: synteza amoniaku metodą Habera – Boscha 3H 2 + N 2  2NH 3 Etap II: katalityczne utlenienie amoniaku do NO na siatce platynowej 4NH 3 + 5O 2  4NO + 6H 2 O Etap III: utlenienie NO do NO 2 w tlenie atmosferycznym 2NO + O 2  2NO 2 (N 2 O 4 ) Etap IV: pochłanianie mieszaniny NO 2 i N 2 O 4 przez wodę N 2 O4 + H 2 O  HNO 3 + HNO 2 Etap V: rozkład HNO 2 w miarę wzrostu stężenia roztworu 3HNO 2  HNO 3 + 2NO + H 2 O (powstający NO zawracany jest do etapu III)

30 Kwas azotowy(V) HNO 3 - cd Stężony kwas azotowy(V) transportuje się w cysternach aluminiowych (rzadziej stalowych), ponieważ metale te w kontakcie z tym kwasem ulegają pasywacji Zastosowanie kwasu: Otrzymywanie związków nitrowych, Produkcja materiałów wybuchowych i nawozów sztucznych, lekarstw, barwników, tworzyw sztucznych

31 Sole kwasu azotowego(V) – azotany(V) Azotany(V) są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, wodne roztwory litowców i berylowców (z wyjątkiem berylu) mają odczyn obojętny – nie ulegają hydrolizie) Azotany(V) są nietrwałe, łatwo ulegają termicznemu rozkładowi z wydzielaniem tlenu 2KNO 3  2KNO 2 + O 2 2Pb(NO 3 ) 2  2PbO + 4NO 2 + O 2 2AgNO 3  2Ag + 2NO 2 + O 2 Zastosowanie: azotan(V) K, Ca, Mg, amonu stosowane są jako nawozy sztuczne (saletry), azotan K i amonu do produkcji środków wybuchowych, azotan (V) Na i K jako środki konserwujące [azotan(V) sodu - sól peklowa – stosowana była do peklowania mięsa, obecnie nie wolno stosować, ponieważ w trakcie peklowania mogą powstawać toksyczne związki nitrozoaminy], azotan(V) Ag stosowany jest w analizie chemicznej (próba Tollensa, wykrywanie i oznaczanie ilościowe jonów chlorkowych), w medycynie (lapis)

32 Kwas azotowy(III) HNO 2 Właściwości kwasu HNO 2 : jest słabym kwasem (elektrolitem), trwały jest tyko w rozcieńczeniu z wodą, stężony ulga rozkładowi – reakcja dysproporcjonowania 3HNO 2  HNO 3 + 2NO + H 2 O Sole kwasu: azotany(III) są trwałe termicznie, dobrze rozpuszczalne w wodzie (wyjątki Fe 3+, Ag +, Bi 3+, Sn 2+ ), odczyn wodnych roztworów soli litowców i berylowców (wyjątek Be) jest zasadowy – ulegają hydrolizie anionowej

33 Kwas azotowodorowy HN 3 Właściwości kwasu HN 3 : bezbarwna, lotna ciecz, o nieprzyjemnym zapachu, trujący, łatwo wybucha pod wpływem wstrząsu lub po ogrzaniu, rozpuszczalna w wodzie, dając słaby kwas Sole kwasu HN 3 - azydki : ciała stałe, krystaliczne, azydki litowców są rozpuszczalne w wodzie, odczyn wodnych roztworów azydków litowców jest zasadowy, ogrzane ulegają rozkładowi z wydzielaniem azotu (zastosowanie w poduszkach samochodowych w mieszance z KNO 3 i SiO 2 ), pod wpływem impulsu elektrycznego zachodzą następujące reakcje 2NaN 3  2Na + 3N 2 10Na + 2KNO 3  K 2 O + 5Na 2 O + N 2 K 2 O + SiO 2  K 2 SiO 3 Na 2 O + SiO 2  Na 2 SiO 3 Azydki metali ciężkich (Ag, Hg, Pb) rozkładają się wybuchowo, są stosowane jako detonatory w amunicji


Pobierz ppt "Azot – właściwości i związki -Ogólna charakterystyka azotowców -Występowanie azotu -Otrzymywanie i zastosowanie -Ważniejsze związki azotu."

Podobne prezentacje


Reklamy Google