Степень окисления n2o: Одну и ту же степень окисления азот имеет в соединениях.с пояснением.1) NH3 и N2O32)NO2 и…

Азот — степени окисления, свойства и реакции

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

В этой статье мы рассмотрим характеристики азота в химии, узнаем, какие степени окисления может иметь азот и поговорим о важнейших соединениях, в состав которых входит этот химический элемент.

Азот (N₂) — первый представитель V группы главной подгруппы и 2 периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Если рассматривать местоположение азота в длиннопериодной таблице Менделеева, то там он занимает лидирующее место в 15 группе. Для представителей этой группы было предложено название пниктогены (от греческого корня πνῑ́γω — удушливый, плохо пахнущий). Явно это относится к водородным соединениям представителей данной группы.

Электронное строение азота

Рассмотрим строение атома и электронную конфигурацию азота, а затем сделаем некоторые заключения.

Атомный или порядковый номер азота равен 7, что соответствует количеству электронов и протонов в ядре. Молярная масса равна 14,00728 г/моль, а количество нейтронов в атоме этого изотопа равно семи.

Теперь перейдем к электронному строению. В основном состоянии электронная формула азота: 1s² 2s² 2p³, в сокращенном виде — [He]2s² 2p³. На внешнем энергетическом уровне 5 валентных электронов, среди которых 3 неспаренных p-электрона.

Исходя из такой конфигурации, азот может образовывать только 3 связи по обменному механизму и еще одну по донорно-акцепторному механизму. Это связано с тем, что на втором подуровне у азота больше нет вакантных орбиталей, куда могли бы распариться электроны с 2s-подуровня. Отсюда вытекает максимальная валентность азота IV.

Важно

Валентности азота V нет!

Для азота характерен весь спектр возможных степеней окисления от −3 до +5.

Давайте рассмотрим шкалу, где отражены соединения азота в различных веществах.

Полезные подарки для родителей

В колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!

Строение молекулы азота

Азот — двухатомная молекула, атомы которой связаны между собой прочной тройной связью. Длина связи — 0,110 нм.

Почему именно тройная связь и из чего она состоит?

Напомним, что у каждого атома в молекуле азота 3 неспаренных электрона, которые и образуют впоследствии тройную связь, которая, в свою очередь, состоит из одной сигма-связи и двух пи-связей.

Физические свойства азота

Азот как простое вещество — бесцветный газ, который не имеет запаха и плохо растворяется в воде. По своей молярной массе азот легче, чем воздух. Благодаря наличию тройной неполярной связи и относительно маленьким радиусам атомов азот имеет низкие температуры кипения и плавления: t_пл = −210 °С и t_кип = −196 °С. Аллотропных модификаций азот не имеет. Несмотря на то, что основное состояние азота — газообразное, он бывает еще и жидким. Например, 1 литр жидкого азота при нагревании до 20 °С превращается в 700 литров газообразного азота. Более подробную информацию можно узнать в нашем видео:

Химические свойства азота

Азот химически малоактивен из-за наличия все той же тройной связи. Она же обуславливает малую термическую устойчивость соединений азота при нагревании. В химических реакциях азот может проявлять себя и как окислитель, и как восстановитель благодаря широкому спектру возможных степеней окисления.

Как восстановитель азот реагирует:

• с фтором
  N₂ + F₂ = 2NF₃

• с кислородом
  N₂ + O₂ = 2NO

Эти реакции проходят при температуре выше 1000 градусов Цельсия либо в электрическом заряде.

Как окислитель азот реагирует:

• с металлами
  N₂ + 6Li = 2Li₃

  N

  азот реагирует при обычных условиях только с литием, а с щелочноземельными металлами — только при нагревании;

• с водородом
  N₂ +3H₂ = 2NH₃

  реакция протекает обратимо в присутствии металлического железа в качестве катализатора.

Рассмотрим способы получения азота. В промышленности его получают фракционной перегонкой жидкого воздуха, а вот в лаборатории азот получают иначе. Вот лишь некоторые способы:

• реакция взаимодействия хлорида аммония и нитрита натрия
  NaNO₂ + NH₄Cl = N₂ + NaCl + 2H₂O

• разложение некоторых солей аммония (на примере нитрита аммония)
  NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O

Азот — основной компонент любого белка в организме человека.

Давайте рассмотрим способы получения исходных компонентов для синтеза собственных белков.

Важнейшие соединения азота

Аммиак

В первую очередь поговорим о водородном соединении азота — аммиаке. Аммиак — бесцветный газ с характерным резким запахом. Давайте рассмотрим строение молекулы аммиака:

Аммиак имеет форму тригональной пирамиды. Этот газ очень ядовит и способен вызывать химический ожог глаз, а пары сильно раздражают слизистые оболочки органов дыхания. В то же время аммиак обладает достаточно высокой растворимостью в воде из-за образования водородных связей с молекулами воды. Вас когда-нибудь приводили в чувства после потери сознания ваткой, смоченной чем-то гадко пахнущим? Поздравляю, это было ваше первое знакомство с раствором аммиака в воде.

Поговорим теперь о химических свойствах этого газа.

В отличие от самого азота, аммиак является крайне реакционноспособным соединением. Так как азот находится в аммиаке в своей низшей степени окисления (−3), то аммиак проявляет только восстановительные свойства.

Например, аммиак реагирует с кислородом (при нагревании):

Как видно из уравнений, аммиак вступает в реакции окисления, а продукты его окисления напрямую зависят от силы окислителя и условий проведения реакций.

Со сложными веществами — окислителями аммиак реагирует следующим образом:

• 6NH₃ + 8KClO₃ + 6NaOH = 6NaNO₃ + 8KCl + 12H₂O

• 10NH₃ + 6KMnO

  4 + 9H₂SO₄ = 5N₂ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 24H₂O

С кислотами аммиак реагирует благодаря своим оснóвным свойствам, что приводит к образованию различных солей:

А теперь рассмотрим получение аммиака. Различают два типа способов: промышленный и лабораторный.

1. Промышленный способ — синтез из простых веществ:

2. Лабораторный способ:

   В данном способе аммиак собирают в перевернутую вверх дном колбу, так как аммиак легче воздуха.

Азотная кислота

Азотная кислота — одна из важнейших неорганических кислот. Это летучая бесцветная жидкость с резким запахом, которая способна смешиваться с водой в любых пропорциях.

Получают ее в промышленности в несколько этапов. Рассмотрим подробнее каждый из них:

1. Окисление аммиака кислородом воздуха на платиновом катализаторе
   4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

2. Окисление оксида азота (II)
   2NO + O₂ = 2NO₂

3. Поглощение образующегося оксида азота (IV) водой в избытке воздуха
   4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

Для азотной кислоты характерны особые химические свойства исходя из ее концентрации.

Например, с металлами данная кислота никогда не будет реагировать с выделением газообразного водорода. Рассмотрим таблицу с примерами металлов с различными концентрациями азотной кислоты:

Также азотная кислота как сильный окислитель способна окислять некоторые неметаллы до их кислот. Давайте рассмотрим примеры:

Азотная кислота в соотношении 1:3 с соляной кислотой образуют смесь под названием царская водка. Это желтовато-оранжевая дымящаяся жидкость, которая получила свое название от алхимиков благодаря способности растворять «царские» металлы — золото и платину.

Оксиды азота

В отличие от других химических элементов, азот образует большое число оксидов: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄ и N₂O₅, каждый из которых является кислотным. В таблице показали, какой оксид какой кислоте соответствует:

Оксид азота (I) N₂O. Несолеобразующий оксид, представляет собой бесцветный газ с приятным запахом и сладковатым привкусом. По своей молярной массе тяжелее воздуха и растворим в воде. У этого оксида есть и другие названия, самое распространенное из них — закись азота. Оксид азота (I) применяли в медицине в качестве наркоза более 200 лет назад. При вдыхании этого газа человека охватывает радость и безудержный смех, отчего оксид получил еще одно название — веселящий газ.

Оксид азота (II) NO. Несолеобразующий оксид, который при нормальный условиях является бесцветным газом, плохо растворяется в воде и в больших концентрациях ядовит для человека.

Оксид азота (III) N₂O₃. Соединение очень неустойчивое и существует только при низких температурах. В твердом и жидком состоянии оксид азота (III) окрашен в ярко-синий цвет. При температуре выше 0 градусов разлагается до оксида азота (II) и оксида азота (IV).

Оксиды азота (IV) NO₂ и N₂O₄. Твердый оксид азота (IV) бесцветный, так как состоит из молекул N2O4. При нагревании появляется коричневая окраска, которая усиливается с повышением температуры по мере увеличения NO₂ в смеси. Эти оксиды хорошо растворимы в воде и взаимодействуют с ней.

Оксид азота (V) N₂O₅. Азотный ангидрид, который образуется в виде летучих бесцветных гигроскопичных кристаллов. Это крайне неустойчивое вещество, которое распадается в течение нескольких часов. При нагревании распадается со взрывом на оксид азота (IV) и газообразный кислород.

Вопросы для самопроверки

1. Какую связь образуют между собой атомы азота?

   1. Одинарную.

   2. Двойную.

   3. Тройную.

2. Выберите высшую и низшую степени окисления азота:

   1. −3 и +5,

   2. −5 и +3,

   3. 0 и +4,

   4. −3 и +3.

3. Максимальная валентность азота равна:

   1. V,

   2. III,

   3. IV,

   4. II.

4. В каком качестве выступает аммиак в окислительно-восстановительных реакциях?

   1. Только окислитель.

   2. Только восстановитель.

   3. И окислитель, и восстановитель.

   4. Не участвует в реакциях с изменением степеней окисления.

5. Выберите формулу веселящего газа:

   1. NO,

   2. N₂O₃,

   3. N₂O,

   4. N₂

      O₄.

Ответы

1. c

2. a

3. c

4. b

5. c

Ксения Боброва

К предыдущей статье

Теория электролитической диссоциации

К следующей статье

Электролиз расплавов и растворов

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

степень окисления N2O, Nh5F, HNO2, BA(NO3)2 — вопрос №1283965 — Учеба и наука

Ответы

Степень окисления азота? +1, -3, +3, +5 соответственно 07. 12.14

Михаил Александров Читать ответы

Ольга Читать ответы

Владимир Читать ответы

Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Химия

Похожие вопросы

CaC2->C2h3->C6H6->C6H6-NO2->C6H6-Nh3

Гидролиз NA3PO4

Mg h3SO4 ->MgSO4 S h3O

электронный баланс Nh4+O2=NO+h3O

идет ли гидролиз у Bi(NO3)3. ..

Пользуйтесь нашим приложением

Закись азота — структура, свойства, применение и эффекты

•

Просмотров сегодня: 2.34k

Закись азота — это неорганическая молекула, состоящая из двух элементов азота и одного элемента кислорода. Закись азота является одним из переменных оксидов, связанных с азотом. Однако он не относится к газам NOₓ, ответственным за загрязнение воздуха. Этот газ был первоначально обнаружен химиком по имени Джозеф Пристли.

Химическое название и формула закиси азота

Химическое название закиси азота называется оксидом азота (I) или монооксидом азота. Химическая формула закиси азота: N ₂ O, и эта формула представляет собой один атом кислорода и два атома азота. Это нереакционноспособный газ, а степень окисления азота в закиси азота равна +1.

Структура закиси азота

Закись азота представляет собой линейную неорганическую молекулу. Пи-связь, присутствующая внутри молекулы, проявляет резонанс. Комплексная структура закиси азота имеет длину связи 119пикометров связей N-O и 113 пикометров связей N-N.

Свойства закиси азота

Физические свойства закиси азота следующие.

• Закись азота существует в газообразном состоянии.

• По своей природе бесцветен.

• Имеет нейтральную молекулу.

• Имеет сладкий вкус и приятный запах.

• Молекулярная масса закиси азота составляет 44 г/моль.

• Хорошо растворим в воде.

• Закись азота негорючая по своей природе, и ее пары значительно плотнее воздуха.

Химические свойства закиси азота следующие.

• Закись азота является одним из газов, вызывающих глобальное потепление.

• Закись азота бурно разлагается при воздействии высоких температур.

• Закись азота в небольших количествах действует как анестетик, используемый при небольших хирургических вмешательствах.

• Разлагается на кислород и азот при 873 К. Поэтому поддерживает реакцию горения в присутствии источника кислорода.

• Степень окисления азота +1 в закиси азота.

Использование закиси азота

• Закись азота используется в качестве ветеринарного и человеческого анестезирующего вещества.

• Закись азота используется для производства химикатов, используемых в ракетном топливе.

• Также используется в качестве пенообразователя.

• Используется как окислитель, а также в стоматологии.

• Закись азота используется в хирургии в качестве анестезирующего средства, а также в качестве средства от аэрозолей.

Воздействие закиси азота

• Закись азота вызывает психические расстройства и мутации, повреждая ДНК.

• Он также вызывает кислородное голодание, а хроническое воздействие закиси азота приводит к дефициту витамина B₁₂.

• Закись азота оказывает анксиолитическое действие.

• Также проявляет эйфорический эффект.

Чтобы узнать больше об этом газе и укрепить свои концептуальные основы, войдите в Веданту и найдите лучший учебный материал. Узнайте, что говорят эксперты об этом газе. Найдите более глубокую и концептуальную информацию и соответствующим образом подготовьте свои заметки к экзаменам.

Получение закиси азота

Закись азота получают реакцией нагревания. Нитрат аммония нагревается при высокой температуре, и в качестве продукта образуется закись азота, а в качестве побочного продукта — молекула воды. Нитрат аммония представляет собой термически нестабильную молекулу. Поэтому он разлагается при высоких температурах.

 

\[NH_{4}NO_{3} \rightarrow  N_{2}O + 2H_{2}O\] 

 

Азот соединяется с кислородом при различных условиях с образованием ряда бинарных оксидов, различающихся по степени окисления атома азота. Они варьируются от закиси азота (степень окисления азота +1) до оксида азота (степень окисления азота +2), триоксида азота (степень окисления азота +3), тетраоксида азота (степень окисления азота +4). до пентаоксида азота (степень окисления азота +5). Формула оксида азота представляет собой количество атомов азота и атомов кислорода в молекуле.

 

Формула оксида азота

Формула оксида азота	901	Внешний вид, Кислотный или нейтральный характер	Свойства
Монооксид азота (N 2 O)	+1	Бесцветный газ и нейтральный	Инертный газ
Оксид азота (NO)	+2	Бесцветный и нейтральный газ 16 9001 16 9001 Парамагнитные, реактивные и термодинамически неустойчивые
Триоксид азота ( N 2 O 3 )	+3	Бледно-голубое твердое и кислое	Неустойчиво в газовой фазе
Тетраоксид диазота (N 2 O 4 )	+4	9001ic Бесцветная жидкость	Находится в равновесии с NO 2 как в газовой фазе и жидкая фаза
Двуокись азота (NO 2 )	+4	Коричневая кислота 1 Реактивные и парамагнитные
Пятиокись азота	+5	Бесцветное твердое или газообразное и кислотное 2 ) + (№ 3 ) —

Недавно обновленные страницы

Использование вискозы — значение, свойства, источники и часто задаваемые вопросы

Разница между атомом и молекулой

Реверберационная печь — история, конструкция, работа, преимущества и недостатки

Химические реакции — описание, понятия, типы, примеры и часто задаваемые вопросы

Отжиг — объяснение, типы, моделирование и часто задаваемые вопросы

Классификация лекарств на основе фармакологического эффекта, действие препарата

Использование искусственного шелка — значение, свойства, источники и часто задаваемые вопросы

Разница между атомом и молекулой

Отражательная печь — история, конструкция, эксплуатация, преимущества и недостатки

Актуальные темы

неорганическая химия — степень окисления азота в N2010 90 90 Задавать вопрос

спросил 2 года, 2 месяца назад

Изменено 2 года, 2 месяца назад

Просмотрено 3к раз

$\begingroup$

Если мы попытаемся рассчитать степень окисления азота в $\ce{N2O}$, используя знакомый алгебраический метод, мы получим степень окисления $+1$ для обоих атомов азота, и это то, что я нашел, когда искал его на Интернет.

Я пытался сделать это со структурой и тут запутался:

$$\ce{\overset{-}{N}=\overset{+}{N}=O}$$

Связь $\ce{N=N}$ является координационной связью, поэтому она должна давать степень окисления $-1$ для левой $\ce{N}$ и $+1$ для средней. Поскольку средний имеет двойную связь с кислородом, он получает дополнительные $+2$, что в сумме составляет $+3.$

Но если учесть эту резонансную структуру:

$$\ce{N#\overset{+ }{N}-\overset{-}{O}}$$

Левый $\ce{N}$ получает степень окисления $0$, а средний получает $+2.$ Так что я запутался, поскольку к тому, что на самом деле правильно.

Могут ли атомы существовать в суперпозициях степеней окисления? Или, может быть, я упускаю из виду какую-то основную концепцию?

• неорганическая химия
• резонанс
• степень окисления
• структура Льюиса
• пниктоген

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Если мы попытаемся рассчитать степень окисления азота в $\ce{N2O}$, используя знакомый алгебраический метод, мы получим степень окисления $+1$ для обоих атомов азота, что я и нашел, когда искал в Интернете. .

Ну… вы получаете среднюю степень окисления . Этот расчет, возможно, неявно предполагает, что все атомы азота эквивалентны. В некоторых случаях (например, гидразин) это так, и результат, который вы получаете алгебраически, такой, как вы ожидаете от изображения Льюиса. В других случаях (например, здесь) это не так, поскольку азоты не эквивалентны (только один из них связан с кислородом). Таким образом, очевидно, что простой алгебраический подход не работает.

А как же «настоящий» результат? А как насчет резонансных структур? Ну, тут все становится действительно сложно. По сути, у вас есть две π-системы, ортогональные друг другу, каждая из которых занята четырьмя электронами, которые могут проявляться как неподеленная пара на любом конце и множественная связь с другим атомом. Если вы действительно хотите поиграть в эту игру, вы можете включить другую резонансную структуру, как показано ниже, где все π неподеленные пары сосредоточены на концевом атоме азота:0011

$$\ce{N#\overset{+}{N}-\overset{-}{O} <-> \overset{-}{N}=\overset{+}{N}=O <- > \overset{2-}{N}-\overset{+}{N}#\overset{+}{O}}$$

(Ясно, что эта третья резонансная структура дает наименьший вклад в общую картину, поскольку она имеет большее разделение зарядов, и заряды разделены противоположно тому, что предсказывает электроотрицательность. )

Экспериментальная структура показывает, что расстояние $\ce{N-N}$ немного короче, чем расстояние $\ce{N-O}$, которое можно было бы использовать предположить, что связь $\ce{N-N}$ имеет несколько больший порядок связи, чем связь $\ce{N-O}$. Но в конечном счете, они по-прежнему очень похожи (разница всего лишь в $\pu{4pm}$), так что одинаковые порядки облигаций также могут быть вариантом. Короче говоря: если не считать электронного распределения (то есть решения уравнения Шредингера), вы не сможете прийти к однозначному ответу для «настоящих» степеней окисления.

Так что можно сделать на бумаге? Сравнивая резонансные структуры, самая левая, как я их упорядочил, немного лучше, чем центральная, поскольку формальные заряды распределены в соответствии с различной электроотрицательностью. Таким образом, я был бы склонен придать ему немного больший вес и — в условиях классной комнаты — использовать его для определения степеней окисления. Тем не менее, это слишком двусмысленный пример, чтобы его можно было серьезно использовать в каком-либо экзамене, если только его цель не состоит в том, чтобы разработать цепочку аргументов, которые сформировали этот ответ.