Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 10. ПОДГРУППА АЗОТА

§ 10.6. Оксиды азота

Нитроген образует шесть кислородных соединений, в которых проявляет степени окисления

+1 +2 +3 +4 +4 +5

от +1 до +5: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅. При непосредственном соединении азота с оксигеном образуется только оксид азота(II) NO, другие оксиды получают косвенным способами. NO и NO - несолетворні оксиды, остальные - солетворні. Из всех оксидов азота больше значение имеют оксиды азота(II) и азота(ИV) как промежуточные продукты в производстве азотной кислоты.

Оксид азота(II) NO - бесцветный газ, плохо растворяется в воде (его можно собирать в цилиндре над водой). Оксид азота(II) имеет замечательное свойство: непосредственно соединяется с кислородом воздуха, образуя бурый газ - оксид азота(ИV):

2NO + O₂ = 2NO₂.

В лабораторных условиях оксид азота(II) получают при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с медью:

3Сu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4Н₂О;

Оксид азота(II) добывают также окисненням аммиака кислородом воздуха при наличии катализатора - платины (см. § 10.3). Он постоянно образуется в воздухе во время грозы под действием электрических разрядов.

Оксид азота(ИV) NO₂ - газ бурого цвета со специфическим запахом, тяжелее воздуха, ядовит, раздражает дыхательные пути. В лабораторных условиях NO₂ добывают при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью:

Cu + 4HNO₃ = Сu(NО₃)₂ + 2NO₂↑ + 2Н₂О;

или прокаливанием кристаллического нитрата свинца:

2Рb(N₃)₂ = 2РbО + 4NO₂ ↑ + В₂ ↑.

Как отмечалось выше, оксид азота(ИV) также образуется из оксида азота(II) при соединении его с кислородом.

Оксид азота(ИV) подвергается димеризацию, образуя бесцветную жидкость - димер оксида азота(ИV):

2NO₂ ⇆ N₂O₄.

Реакция обратима. При - 11С равновесие практически полностью сдвигается в сторону образования N₂O₄ (димеризація NO2), при 140°С - в сторону образования NO₂ (термическая дucоціація N₂O₄). Промежуточным температурам соответствует состояние равновесия между молекулами NO₂ и N₂.

Процесс соединения одинаковых молекул в большие молекулы называется полимеризацией.

В данном случае произошла димеризація - образование большей молекулы N₂O₄ с двух молекул NO₂. Процесс полимеризации играет важную роль в органической химии (см. § 16.7).

При взаимодействии оксида азота (IV) с водой образуются азотная и нітритна кислоты:

+4 +5 +3

2NO₂ + Н₂O = HNO₃ + HNO₂;

HNO₂ малостійка, особенно при нагревании. Поэтому при растворении NO₂ в теплой воде образуются азотная кислота и оксид азота(II):

+4 +5 +2

3NO₂ + Н₂O = 2HNO₃ + NO;

При избытке кислорода образуется только азотная кислота:

+4 0 +5 -2

4NO₂ + 2Н₂О + O₂ = 4HNO₃;

Оксид азота(ИV) - сильный окислитель: уголь, фосфор, сера горят в нем, а оксид серы(ИV) окисляется до оксида серы(VИ).