Nano3, степень окисления азота и др элементов

Существуют химические элементы, проявляющие разные степени окисления, что позволяет образовывать в ходе химических реакций большое количество соединений с определенными свойствами. Зная электронное строение атома, можно предположить, какие вещества будут образовываться.

Степени окисления азота могут варьировать от -3 до +5, что указывает на многообразие соединений на его основе.

Характеристика элемента

Азот относится к химическим элементам, расположенным в 15 группе, во втором периоде в периодической системе Менделеева Д. И. Ему присвоены порядковый номер 7 и сокращенное буквенное обозначение N. В нормальных условиях сравнительно инертный элемент, для проведения реакций необходимы специальные условия.

В природе встречается в виде двухатомного бесцветного газа атмосферного воздуха с объемной долей более 75%. Содержится в составе белковых молекул, кислот нуклеиновых и азотсодержащих веществ неорганического происхождения.

Структура атома

Чтобы определить степень окисления азота в соединениях, необходимо знать его ядерную структуру и изучить электронные оболочки.

Природный элемент представлен двумя устойчивыми изотопами, с числом их массы 14 или 15. В первом ядре содержится 7 нейтроновых и 7 протоновых частиц, а во втором − на 1 нейтроновую частицу больше.

При изучении электронной структуры атомарного азота видно, что имеется две электронные оболочки (внутренняя и внешняя). На 1s-орбитали содержится одна пара электронов.

На второй внешней оболочке присутствует всего пять отрицательно заряженных частиц: две на 2s-под­уров­не и три на 2p-орбитале.

Ва­лент­ный энер­ге­ти­че­ский уровень не имеет свободных ячеек, что указывает на невозможность разделения его элек­трон­ной пары.

Орбиталь 2р считается заполненной электронами только наполовину, что позволяет присоединить 3 отрицательно заряженные частицы. В таком случае степень окисления азота равна -3.

Учитывая строение орбиталей, можно сделать вывод, что данный элемент с координационным числом 4 максимально связывается только с четырьмя другими атомами. Для образования трех связей используется об­мен­ный ме­ха­низ­м, еще одна формируется до­нор­но-ак­цеп­тор­ным способом.

Степени окисления азота в разных соединениях

Максимальное количество отрицательных частиц, которое способен присоединить его атом, равняется 3. В таком случае проявляется степень его окисления равная -3, присущая соединениям типа NH3 или аммиаку, NH4+ или аммонию и нитридам Me3N2. Последние вещества формируются при повышении температуры путем взаимодействия азота с атомами металлов.

Наибольшее количество отрицательно заряженных частиц, которое способен отдать элемент, приравнивается к 5.

Два атома азота способны соединяться между собой с образованием устойчивых соединений со степенью окисления -2. Такая связь наблюдается в N2H4 или гидразинах, в азидах различных металлов или MeN3. Атом азота присоединяет на свободные орбитали 2 электрона.

Существует степень окисления -1, когда данный элемент получает только 1 отрицательную частицу. Например, в NH2OH или гидроксиламине он заряжен отрицательно.

Бывают положительного знака степени окисления азота, когда с внешнего энергетического слоя забираются электронные частицы. Варьируют они от +1 до +5.

• Заряд 1+ имеется у азота в N2O (одновалентном оксиде) и в гипонитрите натрия с формулой Na2N2O2.
• В NO (двухвалентном оксиде) элемент отдает два электрона и заряжается положительно (+2).

Существует степень окисления азота 3 (в соединении NaNO2 или нитриде и еще в трехвалентном оксиде). В таком случае отщепляется 3 электрона.

Заряд +4 бывает в оксиде с валентностью IV или его димере (N2O4).

Положительный знак степени окисления (+5) проявляется в N2O5 или в пятивалентном оксиде, в азотной кислоте и ее производных солях.

Соединения из азота с водородом

Природные вещества на основе двух вышеуказанных элементов напоминают органические углеводороды. Только азотоводороды теряют свою устойчивость при увеличении количества атомарного азота.

К наиболее значимым водородным соединениям относят молекулы аммиака, гидразина и азотистоводородной кислоты. Их получают путем взаимодействия водорода с азотом, а в последнем веществе присутствует еще кислород.

Что такое аммиак

Его еще называют нитридом водорода, а его химическая формула обозначается как NH3 с массой 17. В условиях с нормальной температурой и давлением аммиак имеет форму бесцветного газа с резким нашатырным запахом. По плотности он в 2 раза реже воздуха, легко растворяется в водной среде за счет полярного строения его молекулы. Относится к малоопасным веществам.

В промышленных объемах аммиак получают с помощью каталитического синтеза из водородных и азотных молекул. Существуют лабораторные методы получения из аммонийных солей и натрия нитрита.

Строение аммиака

В составе молекулы пирамидальной присутствует один азот и 3 атома водорода. Расположены они по отношению друг к другу под углом 107 градусов. В молекуле, имеющей форму тетраэдра, азот расположен по центру.

За счет трех неспаренных p-электронов он соединяется полярными связями ковалентной природы с 3 атомарными водородами, у которых имеются по 1 s-электрону. Так образуется аммиачная молекула.

В данном случае азот проявляет степень окисления -3.

У данного элемента находится еще неподеленная пара электронов на внешнем уровне, которая создает связь ковалентную с ионом водорода, имеющим положительный заряд. Один элемент является донором отрицательно заряженных частиц, а другой акцептором. Так образуется аммонийный ион NH4+.

Что такое аммоний

Его относят к положительно заряженным полиатомным ионам или катионам.Аммоний еще причисляют к химическим веществам, которые не могут существовать в форме молекулы. Он состоит из аммиака и водорода.

Аммоний с положительным зарядом в присутствии различных анионов с отрицательным знаком способен образовывать аммонийные соли, в которых ведет себя подобно металлам с валентностью I. Также при его участии синтезируются аммониевые соединения.

Многие соли аммония существуют в виде кристаллических бесцветных веществ, которые хорошо растворяются водой. Если соединения иона NH4+ образованы летучими кислотами, то в условиях нагревания происходит их разложение с выделением газообразных веществ. Последующее их охлаждение приводит к обратимому процессу.

Например, стабильный аммония хлорид производится из соляной кислоты. При температуре до 25 градусов такая соль не разлагается, что нельзя сказать о карбонате аммония.

Последнее соединение часто используется в кулинарии для подъема теста, заменяя пищевую соду.

Кондитеры карбонат аммония называют просто аммонием. Такую соль применяют пивовары для улучшения брожения пивных дрожжей.

Качественной реакцией для обнаружения ионов аммония является действие гидроксидов щелочных металлов на его соединения. В присутствие NH4+ происходит высвобождение аммиака.

Химическая структура аммония

Конфигурация его иона напоминает правильный тетраэдр, по центру которого находится азот. Атомы водорода расположены по вершинам фигуры.

Чтобы рассчитать степень окисления азота в аммонии, нужно помнить, что общий заряд катиона равен +1, а у каждого иона водорода отсутствует по одному электрону, а их всего 4. Суммарный водородный потенциал составляет +4.

Если из заряда катиона вычесть заряд всех ионов водорода, то получим: +1 — (+4) = -3. Значит, азот имеет степень окисления -3. В данном случае он присоединяет три электрона.

Что такое нитриды

Азот способен соединяться с более электроположительными атомами металлической и неметаллической природы. В результате образуются соединения схожие с гидридами и карбидами. Такие вещества азотсодержащие называют нитриды. Между металлом и азотным атомом в соединениях выделяют ковалентную, ионную и промежуточную связи. Именно такая характеристика лежит в основе их классификации.

К нитридам ковалентным относят соединения, в химической связи которых электроны не переходят от атомарного азота, а образуют вместе с заряженными отрицательно частицами других атомов общее электронное облако.

Примером таких веществ являются водородные нитриды, типа аммиачных и гидразиновых молекул, а также азотные галогениды, к которым относят трихлориды, трибромиды и трифториды. У них общая электронная пара одинаково принадлежит двум атомам.

К нитридам ионным относят соединения с химической связью, образованной переходом электронов от элемента металла на свободные уровни у азота. В молекулах таких веществ наблюдается полярность. Нитриды имеют степень окисления азота 3-. Соответственно, общий заряд металла будет 3+.

К таким соединениям относят нитриды магния, лития, цинка или меди, за исключением щелочных металлов. Они обладают высокой температурой плавления.

К нитридам с промежуточной связью относятся вещества, у которых распределены равномерно атомы металлов и азота и отсутствует четкое смещение электронного облака. К таким инертным соединениям принадлежат нитриды железа, молибдена, марганца и вольфрама .

Описание оксида трехвалентного азота

Его еще называют ангидридом, полученным из кислоты азотистой, имеющей формулу HNO2. Учитывая степени окисления азота (3+) и кислорода (2-) в триоксиде, получается соотношение атомов элементов 2 к 3 или N2O3.

Жидкая и газообразная форма ангидрида — это весьма неустойчивые соединения, они легко распадаются на 2 разных оксида с валентностью IV и II.

Источник: https://www.syl.ru/article/236207/new_stepeni-okisleniya-azota-v-ammonii

Окисление аммиака

Аммиак или нитрид водорода – активное соединение, вступающее в реакции с простыми и сложными веществами. В присутствии кислорода происходит окисление аммиака. В зависимости от условий протекания реакции аммиак может окислиться до оксида или азота.

Степень окисления аммиака зависит от степени окисления элементов, входящих в его состав. На внешнем энергетическом уровне азота находится пять электронов. В составе аммиака атом азота проявляет валентность III. К трём валентным электронам присоединены атомы водорода. Следовательно, при синтезе аммиака произошло окисление азота водородом:

Рис. 1. Строение молекулы аммиака.

Поэтому азот имеет степень окисления -3, водород – +1.

Аммиак является восстановителем благодаря способности атома азота отдавать оставшиеся электроны и возможности атомов водорода легко отделяться.

За счёт оставшейся свободной пары электронов азот может окисляться водородом и кислородом. Аммиак легко притягивает катион водорода из воды или кислоты, образуя аммоний (NH4). Это производное аммиака, входящее в состав гидроксида и солей:

• NH3 + Н2О → NH4OH (гидроксид аммония);
• NH3 + HCl → NH4Cl (хлорид аммония);
• NH3 + HNO3 → NH4NO3 (нитрат аммония);
• 2NH4OH + H2SO4 → 2H2O + (NH4)2SO4 (сульфат аммония).

Рис. 2. Присоединение водорода.

При взаимодействии с кислородом может образовываться свободный азот, оксид азота (II) или (I). Конечный продукт зависит от количества начальных веществ и условий проведения реакции. На воздухе аммиак не горит.

Если на четыре объёма аммиака взять пять объёмов кислорода, то получится оксид азота (II):

Реакция протекает в присутствии катализатора. Над нагретой до 800°С платиной быстро пропускают смесь аммиака с воздухом. Платиновый катализатор могут использовать по-другому. Из платины с примесью родия, рутения, палладия делают сетку, сквозь которую пропускают аммиак и кислород. Также реакция ускоряется в присутствии оксида хрома (III).

Рис. 3. Платиновый катализатор.

При одинаковом объёме аммиака и кислорода образуется оксид азота (I):

Реакцию окисления проводят для получения разбавленной азотной кислоты. Для этого сначала окисляют NH3 до NO. Затем получившийся газ окисляют до диоксида азота:

Оксид азота (I) для получения кислоты окисляют и пропускают через воду:

4NO2 + О2 + 2Н2О → 4HNO3.

Окисление аммиака – экзотермическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла.

Аммиак является восстановителем и может окисляться водородом или кислородом. В результате взаимодействия с водородом образуется аммоний – NH4. Это соединение входит в состав солей и гидроксида аммиака.

С кислородом аммиак реагирует по-разному, в зависимости от условий.

В присутствии катализатора образуется оксид азота (II), при нагревании, но при разных объёмах начальных веществ образуются азот и оксид азота (I).

Средняя оценка: 3.9. Всего получено оценок: 86.

Источник: https://obrazovaka.ru/himiya/okislenie-ammiaka-stepen.html

ПОИСК

    Соединения фосфора (V). Фосфор проявляет степень окисления +5 в соединениях с галогенами, кислородом, серой и азотом  [c.371]

    Фосфор Р (Is 2s 2/f 3s Зр ) по числу валентных электронов является аналогом азота.

Однако как элемент 3-го периода он существенно отличается от азота — элемента 2-го периода. Это отличие состоит в том, что у фосфора больше размер атома, меньше энергия ионизации, большее сродство к электрону и большая поляризуемость атома, чем у азота.

Максимальное координационное число фосфора шесть. Как и для других элементов 3-го периода, рл — рл-связывание для атома фосфора не характерно и поэтому в отличие от азота sp- и sp -гибридные состоянья орбиталей фосфора неустойчивы.

Фосфор в соединениях проявляет степени окисления от —3 до +5. Наиболее характерна степень окисления +5. [c.365]

    В каком соединении степень окисления атома азота равна +3  [c.395]

    Какую степень окисления имеет азот в указанных его соединениях Ответ поясните. [c.91]

    Отрицательная степень окисления проявляется азотом в соединении  [c.105]

    Какие степени окисления имеет азот в его различных соединениях Приведите примеры этих соединений. [c.45]

    Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы периодической системы. Азот. Строение атома, строение молекулы, степени окисления. Круговорот азота в природе. Получение, физические и химические свойства азота. Аммиак, строение молекулы, получение, физические и химические свойства. Восстановительные свойства аммиака. Аммиачная вода. Соли аммония, их получение.

Термическое разложение солей аммония. Оксиды азота, их получение и основные химические свойства. Азотистая кислота. Окислительно-восстановительные свойства соединений азота со степенью окисления +3. Азотная кислота, ее получение и химические свойства. Окислительные свойства азотной кислоты в реакциях взаимодействия с металлами и неметаллами. Царская водка.

Соли азотной кислоты, их термическое разложение. Азотные удобрения. Фосфор, строение атома, степени окисления. Аллотропия. Физические и химические свойства. Фосфин. Фосфиды, их гидролиз. Оксиды фосфора (III) и (V), их получение, свойства. Ортофосфор-ная кислота, ее получение. Одно-, двух- и трехзамещен-ные фосфаты. Их растворимость и гидролиз.

Метафос-форная кислота, ее общая характеристика. Фосфорные удобрения. [c.7]

    В большинстве соединений хлор как сильно электроотрицательный элемент (ЭО =3,0) выступает в отрицательной степени окисления —1.

В соединениях же с более электроотрицательными фтором, кислородом и азотом он проявляет положительные степени окисления.

Особо разнообразны соединения хлора с кислородом, в которых степени окисления хлора +1, -f3, +5 и +7, а также +4 и Ч-6. [c.286]

    Соединения кремния (IV). Кремний находится в степени окисления +4 в соединениях с галогенами, кислородом и серой, азотом, углеродом, водородом. Рассмотрим некоторые его бинарные соеди- [c.412]

    Таким образом, если атомы находятся в состоянии низших отрицательных степеней окисления (например, азот, мышьяк, сера, селен и теллур в соединениях К Нз, АзНз, Нг5, НгВе, НгТе, [c.101]

    Соединения со степенью окисления азота —1. Промежуточное положение между пероксидом и пернитридом водорода по составу и структуре занимает гидроксиламин  [c.352]

    Какую максимальную ковалентность и какие степени окисления проявляет азот в соединениях Привести примеры. [c.226]

    Степень окисления илидов азота равна 1, а илиды фосфора — соединения со степенью окисления, равной 0. [c.222]

    Назовите степени окисления, проявляемые азотом в соединениях. Какие из них наиболее распространены  [c.262]

    Низшие степени окисления. Соединения Зй-металлов в их низших степенях окисления с водородом, бором, углеродом, азотом, кремнием и фосфором, как правило, обладают необычными стехиометрией и кристаллической структурой.

Их химия представляет интерес в специальных областях, таких, как новая керамика, и здесь рассматриваться не будет. Из бинарных соединений наибольшее общее значение имеют оксиды, сульфиды и галогениды, а также их производные. [c.

527]

    Сложные молекулы и ионы.

К этой группе восстановителей относятся молекулы таких веществ, в которых элементы-восстановители обладают промежуточной степенью окисления моноксид азота, моноксид углерода, моноксиды железа и хрома, диоксиды серы и марганца, сернистая кислота и ее соли, азотистая кислота и ее соли, пероксид водорода и другие. Значительная часть этих соединений (диоксиды серы и марганца, сернистая и азотистая кислоты, пероксид водорода и др.) в зависимости от свойств веществ, с которыми они реагируют, могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Так, диоксид серы или сернистая кислота при взаимодействии с окислителями (кислород, галогены) проявляют восстановительные свойства, а при взаимодействии с сероводородом — окислительные. [c.20]

    Соединения со степенью окисления азота —3. При высоких температурах азот окисляет многие металлы и неметаллы, образуя нитрид ы  [c.345]

    Четные степени окисления для азота сравнительно мало характерны. Однако некоторые из них исключительно интересны и важны в неорганической химии и технологии. К числу таких соединений относится оксид азота (+2) (см. табл. 6).

Молекула N0 содержит нечетное число электронов и по существу представляет собой обладающий малой активностью радикал. Молекула N0 достаточно устойчива и мало склонна к ассоциации.

Только в жидком состоянии оксид азота (+2) незначительно ассоциирован, а его кристаллы состоят из слабо связанных димеров N2O2.

Несмотря на эндотермичность и положительнуго величину энергии Гиббса образования NO из простых веществ, оксид азота (+2) не распадается на элементы и химически довольно инертен. Дело в том, что согласно ММО порядок связи в N0 высок и равен 2,5. Молекула N0 прочнее молекулы [c.257]

    Окисление N0 в окислительной башне происходит в результате соединения окиси азота с содержащимся в газе кислородом. Степень окисления окислов азота в окислительной башне регулируют, пропуская часть газа помимо башни 3 по обводному газопроводу 10 (байпас) количество этого газа изменяют при помощи дросселя 9. [c.238]

Фридмен описал макрометод определения такого галогена путем непрямого использования реакции Фишера (см. раздел ХИ-В этой главы). Образец (3 мг-экв), растворенный в воде или метаноле, обраба-тыва ют иодидом калия в уксуснокислом растворе.

При этом происходит реакция  [c.422]

    Как уже отмечалось, аммиак проявляет свойства очень слабого окислителя и очень медленно окисляет растворенные в нем щелочные и щелочно-земельные металлы с выделением водорода.

Степень окисления азота при этом не изменяется.

Вместе с тем известно большое число реакций, в которых NHg и катион NH проявляют восстановительные свойства и окисляются до соединений с более высокими степенями окисления атома азота. [c.397]

    Соединения азота (V). Степень окисления V азота проявляется в оксиде N2O5, оксонитриде NNO, а также в триоксонитрат (У)-комплексе NO7 и динитридонитрат (V) NN -комплексе. Все эти соединения можно рассматривать как производные четырехковалентного иона N»  [c.369]

    В периодической таблице фтор находится правее азота. Поэтому атом фтора в соединении рассматривается как отрицательно заряженный. Фтору приписывается степень окисления -1, соответствующая иону Р .

Поскольку в молекуле NFз имеются три атома фтора, каждцй со степенью окисления — 1. азот должен иметь степень окисления + 3. чтобы сумма степеней окисления всех атомов молекулы равнялась нулю. [c.

417]

    Таким образом, для того чтобы отыскать учебную проблему, необходимо проанализировать содержание, а для того чтобы это сделать, нужно прежде всего вскрьггь его структуру, т. е.

Например, при изучении свойств аммиака вначале характеризуют строение атомов элементов азота и водорода, строение молекулы аммиака, определяют степени окисления атомов азота и водорода в аммиаке, а затем химические свойства этого соединения. [c.56]

    Химия органических азотсодержащих соединений отли-ется огромным разнообразием, которое связано с боль-м числом степеней окисления атома азота В табл 24-1 поставлены некоторые неорганические и органические динения с подобными условными степенями окисления ота Очевидно генетическое родство соответствующих алогов [c.803]

    ТОМ аммоння-железа(И) (NH4)2Fe(S04)2-6H20. В случае элементного анализа достаточно установить, что это соединение содержит Fe, N, S, Н и О. В самом деле, вы можете обычным пбразом довольно просто установить присутствие Fe, N и S, пользуясь простой химической методикой.

Но, с другой стороны, может потребоваться узнать, что данное соединение содержит железо в степени окисления +2, азот в виде ионов NH4, серу в виде ионов S0 и, кроме того, некоторое количество гидратиой воды.

Более информативный анализ, который показал бы все это, в случае сульфата аммония-железа(II) не потребовал бы больших затрат труда, чем элементный анализ, поскольку ионы NHI и SO He разлагаются при проведении большинства операций качественного анализа и их можно было бы обнарулприсутствие железа, можно было бы с помощью простой пробы с исходным образцом -определить его степень окисления. Ниже приведены уравнения соответствующих реакций. [c.206]

    В простейших ковалентных соединениях значение положительной степени окисления элемента — соответствует числу оттянутых от атома связывающих электронных пар, а величина отрицательной степени окисления — числом притянутых электронных пар.

Например, в молекуле H I хлор и водород одновалентны степень окисления более электроотрицательного хлора (3,0) принимается равной —1, а менее электроотрицательного водорода (2,1) +1. В молекулах аммиака H3N и трифторида азота NF, азот образует три связи, т. е. трехвалентен.

    Азот (15 2з 2р ) — типичный неметаллический элемент, по электро-стрицательности (3,0) уступает лишь фтору и кислороду.

Как и у других р-элементов 2-го периода, у азота четыре валентные орбитали могут находиться в состоянии р , или 5р-гибридизации.

При двух госледних гибридных состояниях возможно образование соответст-Еенно одной и двух л-связей. Степени окисления азота в соединениях [c.344]

Источник: https://www.chem21.info/info/439926/