§ 37.1. Оксиды азота(II) и (IV)
Оксид азота(IV). Получение и химические свойства
Молекула NO2 имеет угловую форму (рис. 94.1). Предполагается, что атом азота находится в состоянии sp2-гибридизации, длина связи N—O равна 0,119 нм, что соответствует полуторной связи.
Оксид азота(IV) NO2, диоксид азота — газ бурого цвета (tпл. = −11,2 °С, tкип. = 21 °С), в жидком и твёрдом состоянии бесцветен и состоит из молекул N2O4 вследствие димеризации:
2NO2 N2O4 + Q.
Димеризация легко происходит из-за наличия неспаренного электрона. В газообразном состоянии оксид азота(IV) димеризован частично.
В лаборатории обычно его получают известной вам реакцией концентрированной азотной кислоты с медью:
Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
или разложением некоторых нитратов (§ 38, с. 211).
Оксид азота(IV) взаимодействует с водой. В зависимости от условий образуются различные продукты. Так, при комнатной температуре образуются азотная и азотистая кислоты:
.
При растворении NO2 в воде при повышенной температуре в избытке кислорода образуется азотная кислота:
.
Равновесие этой обратимой реакции при промышленном получении азотной кислоты смещают вправо, повышая давление.
При растворении NO2 в щелочах образуются нитраты вместе с нитритами:
Недостаточная очистка газов, выделяемых в окружающую среду предприятиями, производящими азотную кислоту, котлами электростанций, газотурбинными установками, двигателями автомобилей и самолётов, приводит к загрязнению атмосферы оксидами азота. Под действием кислорода NO превращается в NO2. Во влажной атмосфере образуется азотная кислота, и на землю выпадают кислотные дожди, вредные не только для человека и животных, но и для растений. Под действием кислотных дождей разрушаются строительные сооружения.
Газообразный оксид азота(I) N2O при вдыхании приводит к снижению болевой чувствительности, поэтому его иногда применяют в смеси с кислородом для наркоза.
Оксид N2O3 устойчив только при низких температурах (tпл. −102 °С, tкип. 4 °С, tразл. 4,5 °С) и представляет собой жидкость голубого цвета. При взаимодействии с водой образует азотистую кислоту:
.
Оксид азота(V) N2O5 — твёрдое вещество белого цвета. Реагируя с водой, образует азотную кислоту:
.