§ 37.1. Аксіды азоту(II) і (IV)

Азот утварае з кіслародам рад аксідаў: , , , , . Два з гэтых аксідаў — N₂O, NO — адносяцца да нясолеўтваральных, астатнія — да кіслотных. 

Аксід азоту(II). Атрыманне і хімічныя ўласцівасці

Аксід азоту(II) NO у звычайных умовах уяўляе сабой бясколерны газ (T_кіп. −151,7 °С, T_пл. −163,7 °С).

У прыродзе ён утвараецца ў выніку ўзаемадзеяння простых рэчываў пры навальнічных разрадах (каля 3000 °С):

N₂ + O₂ 2NO – Q,

у прамысловасці — як прамежкавы прадукт ператварэння аміяку ў азотную кіслату:

4NH₃ + 5O₂ 4NО + 6H₂O.

У лабараторыі яго атрымліваюць уздзеяннем разбаўленай азотнай кіслаты на медзь:

3Cu + 8HNO_3(разб) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.

Аксід азоту(II) утвараецца пры працы рухавікоў унутранага згарання з азоту і кіслароду пад дзеяннем высокай тэмпературы і ціску.

Аксід азоту(II) не рэагуе ні з кіслотамі, ні са шчолачамі. Аднак лёгка ўступае ў акісляльна-аднаўленчыя рэакцыі. Так, аксід азоту(II) хутка акісляецца кіслародам з утварэннем аксіду азоту(IV):

.

Аксід азоту(IV). Атрыманне і хімічныя ўласцівасці

Малекула NO₂ мае вуглавую форму (мал. 94.1). Мяркуецца, што атам азоту знаходзіцца ў стане sp²-гібрыдызацыі, даўжыня сувязі N—O роўная 0,119 нм, што адпавядае паўтарачнай сувязі.

Аксід азоту(IV) NO₂, дыаксід азоту — газ бурага колеру (Т_пл. −11,2 °С, T_кіп. 21 °С), у вадкім і цвёрдым стане бясколерны і складаецца з малекул N₂O₄ у выніку дымерызацыі:

2NO₂ N₂O₄ + Q.

Дымерызацыя лёгка адбываецца з-за наяўнасці няспаранага электрона. У газападобным стане аксід азоту(IV) дымерызаваны часткова.

У лабараторыі звычайна яго атрымліваюць вядомай вам рэакцыяй канцэнтраванай азотнай кіслаты з меддзю:

Cu + 4HNO_3(канц) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

або раскладаннем некаторых нітратаў (§ 38).

Аксід азоту(IV) узаемадзейнічае з вадой. У залежнасці ад умоваў утвараюцца розныя прадукты. Так, пры пакаёвай тэмпературы ўтвараюцца азотная і азоцістая кіслоты:

.

Пры растварэнні NO₂ у вадзе пры павышанай тэмпературы ў лішку кіслароду ўтвараецца азотная кіслата:

.

Раўнавагу гэтай абарачальнай рэакцыі пры прамысловым атрыманні азотнай кіслаты зрушваюць управа, павялічваючы ціск.

Пры растварэнні NO₂ у шчолачах утвараюцца нітраты разам з нітрытамі:

Недастатковая ачыстка газаў, што вылучаюцца ў навакольнае асяроддзе прадпрыемствамі, якія вырабляюць азотную кіслату, катламі электрастанцый, газатурбіннымі ўстаноўкамі, рухавікамі аўтамабіляў і самалётаў, прыводзіць да забруджвання атмасферы аксідамі азоту. Пад дзеяннем кіслароду NO ператвараецца ў NO₂. У вільготнай атмасферы ўтвараецца азотная кіслата, і на зямлю выпадаюць кіслотныя дажджы, шкодныя не толькі для чалавека і жывёл, але і для раслін. Пад дзеяннем кіслотных дажджоў разбураюцца збудаванні.

Газападобны аксід азоту(I) N₂O пры ўдыханні прыводзіць да зніжэння болевай адчувальнасці, таму яго часам ужываюць у сумесі з кіслародам для наркозу.

Аксід N₂O₃ устойлівы толькі пры нізкіх тэмпературах (Т_пл. −102 °С, Т_кіп. 4 °С, Т_раскл. 4,5 °С) і ўяўляе сабой вадкасць блакітнага колеру. Пры ўзаемадзеянні з вадой утварае азоцістую кіслату:

.

Аксід азоту(V) N₂O₅ — цвёрдае рэчыва белага колеру. Рэагуючы з вадой, утварае азотную кіслату:

.

Пытанні, заданні, задачы

1. Выпішыце формулы солеўтваральных аксідаў: N₂O₅, NO₂, N₂O₃, NO, N₂O.

2. Запішыце формулы аксідаў, якія адпавядаюць кіслотам HNO₂ і HNO₃.

3. Якія з аксідаў азоту можна збіраць метадам выцяснення вады?

4. Якія з аксідаў азоту могуць рэагаваць са шчолачамі? Запішыце формулы гэтых аксідаў.

5. Запішыце ўраўненні рэакцый, адпаведных узаемадзеянню аксіду азоту(IV) з вадой у розных умовах.

6. Вызначце суму электронаў у малекуле:

• а) аксіду азоту(II);
• б) аксіду азоту(IV).

7. Укажыце, у які бок зрушыцца раўнавага ў рэакцыі: 2NO_2(г) N₂O_4(г) + Q: 

а) пры павелічэнні ціску;

б) пры паніжэнні тэмпературы. 

Як зменіцца афарбоўка рэакцыйнай сумесі ў кожным з выпадкаў?

8. Расстаўце каэфіцыенты метадам электроннага балансу:

NaOH + O₂ + NO₂ = NaNO₃ + H₂O.

9. Складзіце ўраўненні рэакцый паводле схемы:

.

10. Вызначце масавую долю (%) солі, якая ўтварылася ў растворы пры прапусканні аксіду азоту(IV) аб’ёмам 1,12 дм³ (н. у.) у сумесі з лішкам кіслароду праз раствор гідраксіду кальцыю масай 300 г з масавай доляй шчолачы 0,166 %.

Самакантроль

1. Нясолеўтваральнымі аксідамі з’яўляюцца:

• а) NO;
• б) N₂O₅;
• в) N₂O₃;
• г) N₂O.

2. Як акісляльнікам, так і адноўнікам у хімічных рэакцыях могуць быць:

• а) NН₃;
• б) NO;
• в) N₂O₃;
• г) N₂O₅.

3. Прадуктамі ўзаемадзеяння NO₂ з вадой могуць быць:

• а) HNO₃;
• б) HNO₂;
• в) NO;
• г) N₂O₅.

4. Аксід азоту NO₂ утварае солі, рэагуючы з:

• а) вадой;
• б) гідраксідам барыю;
• в) гідраксідам кальцыю;
• г) вуглевадародамі.

5. Аб’ём газу (н. у.), атрыманага ў рэакцыі медзі масай 3,2 г з канцэнтраванай азотнай кіслатой пры выхадзе прадукту 85 %, роўны:

• а) 1,9 дм³;
• б) 2,24 дм³;
• в) 2,56 дм³;
• г) 2,64 дм³.