입구질소의 산화 상태가 가장 높습니다. 암모늄의 질소 산화 상태
1) 질화물- 금속 및 다수의 비금속과 같이 전기음성도가 낮은 원소를 갖는 질소 화합물.
질화물 얻기
질화물을 생산하는 여러 가지 방법이 알려져 있습니다.
1) 단순 물질로부터의 합성 방법. ~에 고온질소는 산화한다
많은 금속과 비금속이 질화물을 형성하며 어느 정도의 정도를 나타냅니다.
산화-3:
3Mg + N2 = Mg3N2
3Si + N 2 = Si 3 N 2
공유 질화물로부터 가장 높은 가치질화수소 H3N을 가지고 있다
(암모니아), 단순 물질로부터 합성하여 산업적으로 얻습니다.
3H 2 +N 2 = 2H 3 N
생산된 암모니아의 대부분은 질산을 생산하는 데 사용됩니다.
2) 질소 존재 하에서 산화물을 환원하는 방법. 탄소뿐만 아니라 금속 또는 그 수소화물도 다음 공정에서 환원제로 사용됩니다.
TiO 2 + CH 2 +N 2 = TiN +CaO +H 2 O
3) 열해리법. 이 방법은 금속과 질소를 모두 포함하는 화합물(예: 염화아미노)을 사용하여 수행됩니다.
TiCl44NH3 = TiN + NH3 + HCl
이러한 방식으로 질화물 AlN, VN, NbN, Ta 3 N 5, CrN, U 3 N, Fe 2 N이 얻어집니다.
4) 기상에서 질화물을 증착하는 방법. 이 방법의 예로는 금속 염화물 및 옥시염화물과 암모니아의 상호 작용이 있습니다. 이러한 반응은 일반적으로 약 800oC의 온도에서 발생합니다.
MeCl4 + NH3 →MeN + HCl
MeOCl3 + NH3→MeN + H2O + HCl
질화물의 화학적 성질
질화물의 특성은 주기율표의 주기와 그룹에 따라 다소 자연스럽게 변합니다. 예를 들어, 짧은 기간에 염기성 질화물에서 산성 질화물로 전환됩니다.
Na 3 N Mg 3 N 2 AlN Si 3 N 4 P 3 N 5 S 3 N 4 Cl 3 N
염기성 양쪽성 산성
첫 번째 및 두 번째 그룹의 s-원소의 질화물(예: Na3N, Mn 3 N 2)은 결정질 물질입니다. 화학적으로 그들은 매우 활동적입니다.
예를 들어, 물과 쉽게 분해되어 알칼리와 암모니아를 형성합니다.
Na 3 N + 3H 2 O = 3NaOH + H 3 N
Cl3N과 같은 산성 질화물은 가수분해되어 산과 암모니아를 형성합니다.
Cl3N + 3H2O = 3HClO + H3N
염기성 질화물은 산과 반응합니다.
Mg 3 N 2 + HCl = MgCl 2 + H 3 N
동시에 산성 질화물은 알칼리와 상호 작용하는 경향이 있습니다.
BN + H 2 O + NaOH→BO 2 Na + H 3 N
양쪽성 질화물, 특히 AlN은 산과 알칼리 모두와 반응할 수 있습니다.
2ALN + H 2 SO 4 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + (NH 4) 2 SO 4
AlN + 3H 2 O + KOH→Al(OH) 4 K+ H 3 N
염기성 및 산성 질화물은 복합화 반응에 들어가 혼합 질화물(예: Li 5 TiN 3, Li 5 GeN 3 등)을 형성합니다.
5LI 3 N + Ge 3 N 4 = 3Li 5 GeN 3
기초적인 시큼한
알칼리 금속 질화물은 불안정한 화합물입니다. 상온에서는 공기 중의 산소와 상호작용하지 않습니다. 녹는 온도에서 원소로 분해되기 시작합니다.
모든 공유 질화물은 매우 안정적입니다. 특히 안정적인 알루미늄, 붕소, 질화규소는 1000~1200°C의 온도에서만 원소로 약하게 분해되기 시작합니다. 그들은 산화, 용융 금속의 작용, 뜨거운 산 및 다양한 공격적인 가스에 대한 저항력이 뛰어납니다.
금속 유사 질화물은 특히 차갑고 끓는 산, 많은 용융 금속의 작용 및 공기 중 산화에 대한 높은 내화학성을 가지고 있습니다. 알칼리 용액에서 금속 같은 질화물은 덜 안정적입니다. 알칼리 및 알칼리 금속염과 융합되면 빠르게 분해됩니다.
히드라진
히드라진(NH 2 NH 2)은 공기 중 이산화탄소와 산소를 흡수하는 능력이 눈에 띄는 흡습성이 높은 액체입니다. 히드라진은 +1.5°의 온도에서 얼고, 113.5°의 온도(압력 760mmHg)에서 끓습니다. 물질의 비중은 응집 상태와 주위 온도에 따라 달라집니다. 영하 5°의 온도에서 고체 히드라진의 밀도는 1.146이고, 온도 0° - 1.0253, 온도 +15° - 1.0114에서 액체입니다. 온도가 더욱 증가할수록 화합물의 비중은 감소합니다. 히드라진은 물, 알코올, 암모니아 및 아민에 잘 녹습니다. 탄화수소 및 할로겐 유도체에 불용성입니다. 수용액은 기본적인 특성을 가지고 있습니다. 히드라진은 강력한 환원제이다. 이로 인해 열역학적으로 불안정하고 촉매의 영향으로 고온으로 가열되거나 방사선에 노출되면 쉽게 분해됩니다. 공기 중에서는 푸른 불꽃으로 타오른다. 동시에 눈에 띄는 것은 상당한 양의에너지.
업계에서는 Raschig 방법을 사용하여 히드라진을 얻습니다. 첫 번째 단계는 암모니아에 대한 염소의 작용으로 구성되어 깨지기 쉬운 클로라민이 형성됩니다.
NH 2 Cl + NH 3 + NaOH = NH 2 -NH 2 + NaCl + H 2 O
히드라진의 화학적 성질은 첫째, 그 분자가 약한 염기성 성질을 갖는 두 개의 아미노 그룹으로 구성되어 있다는 사실에 의해 결정됩니다. 이에 따라 약염기인 히드라진은 염산과 같은 1염기산 분자 1~2개와 반응할 수 있습니다.
N2H4 + HCl = N2H5Cl
N 2 H 4 + 2HCl = N 2 H 6 Cl 2
황산과의 반응으로 히드라진 황산염(N 2 H 6 SO 4)이 생성되는데, 이는 다른 염과 마찬가지로 고체이며 물에 잘 녹습니다. 시그라진(Sigrazine)이라고 불리는 황산히드라진은 암 환자 치료에 의학적 용도로 사용됩니다. 암 환자는 일반적으로 심각한 피로와 급격한 체중 및 식욕 감소를 경험합니다. 이러한 현상은 탄수화물 대사 장애로 인해 발생합니다.
히드라진의 또 다른 특징은 분자 내 약한 질소-질소 결합의 존재와 질소 원자의 변칙적인 산화 정도(-2)로 인해 발생하는 강력한 환원 특성입니다. 히드라진의 환원 특성의 예는 히드라진의 분석 측정에 사용될 수 있는 과망간산칼륨과의 반응 및 기타 산화제와의 반응입니다.
5(NH 2 -NH 2) + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5N 2 + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 16H 2 O
히드라진은 공기 중에서 연소되며, 이 반응은 발열성이 높고 기체 생성물이 형성됩니다.
NH 2 -NH 2 + O 2 = N 2 + 2H 2 O + 149.5 kcal/mol
하이드록실아민
하이드록실아민 분자에서 질소 원자는 비어 있는 전자쌍을 가지고 있습니다. 따라서 암모니아 및 히드라진과 마찬가지로 공여체-수용체 방법에 따라 결합을 형성하는 첨가 반응이 가능합니다. 하이드록실아민은 물에 잘 녹으며, 산과 함께 염(예: 하이드록실 암모늄 클로라이드)을 생성합니다. 하이드록실아민의 질소 산화도는 -1입니다. 따라서 환원성과 산화성을 모두 나타냅니다. 그러나 하이드록실아민의 환원 능력이 더 특징적입니다. 특히 실험실 실습에서는 환원제(주로 염의 형태)로 사용됩니다.
화학적 특성:
수용액에서는 염기성 유형에 따라 해리되며 약한 염기입니다.
NH2OH + H2O = + + OH -
산성 방식으로도 해리될 수 있음
NH 2 OH + H 2 O = NH 2 O - + H 3 O +
NH 3와 마찬가지로 하이드록실아민은 산과 반응하여 하이드록실아민 염을 형성합니다.
NH2OH + HCl = Cl
공중에서는 연결이 불안정합니다.
3NH2OH = N2 + NH3 + 3H2O
그러나 3kPa(2.25mmHg)의 압력에서는 분해되지 않고 32°C에서 녹고 57°C에서 끓습니다.
공기 중에서는 대기 산소에 의해 쉽게 산화됩니다.
4NH2OH + O2 = 6H2O + 2N2
하이드록실아민은 환원제의 특성을 나타내며, 산화제에 노출되면 N 2 또는 N 2 O가 방출됩니다.
일부 반응에서는 NH 2 OH가 산화 특성을 나타내며 NH 3 또는 NH 4 +로 환원됩니다.
영수증
실험실에서는 진공에서 하이드록실아민 염((NH 3 OH) 3 PO 4 또는 (ClO 4) 2)을 분해하여 얻습니다.
NH 3 OHCl에 에탄올을 작용시켜 하이드록실아민의 알코올 용액을 제조할 수 있습니다.
산업계에서 하이드록실아민 염은 백금 촉매 존재 하에서 수소로 NO를 환원하거나 질산의 수소화 및 질산에 대한 원자 수소의 작용을 통해 얻습니다.
질소- 주기율표 V A 족의 두 번째 기간 요소, 일련 번호 7. 전자식원자 [ 2 He]2s 2 2p 3 , 특징적인 산화 상태는 0, -3, +3 및 +5이며 덜 자주 +2 및 +4 등입니다. N v 상태는 상대적으로 안정적인 것으로 간주됩니다.
질소의 산화 상태 규모:
+5 - N 2 O 5, NO 3, NaNO 3, AgNO 3
3 – N 2 O 3, NO 2, HNO 2, NaNO 2, NF 3
3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N.
질소는 높은 전기음성도(3.07)를 가지며 F와 O 다음으로 세 번째입니다. 질소는 전형적인 비금속(산성) 특성을 나타내어 다양한 산소 함유 산, 염 및 이원 화합물은 물론 암모늄 양이온 NH 4 및 그 염을 형성합니다.
자연 속에서 - 열일곱번째화학적 풍부도 원소(비금속 중 9번째)에 의한 것입니다. 필수적인 중요한 요소모든 유기체에 대해.
N 2
단체. 이는 매우 안정적인 ˚σππ 결합 N=N을 갖는 비극성 분자로 구성되며, 이는 정상적인 조건에서 원소의 화학적 불활성을 설명합니다.
무색, 무미, 무취의 가스로 무색 액체로 응축됩니다(O2와는 다름).
공기의 주성분은 부피로 78.09%, 질량으로 75.52입니다. 질소는 산소가 끓기 전에 액체 공기에서 끓습니다. 물에 약간 용해되며(20°C에서 15.4ml/1l H 2 O), 질소의 용해도는 산소의 용해도보다 낮습니다.
~에 실온 N2는 불소와 반응하며 아주 적은 양은 산소와도 반응합니다.
N 2 + 3F 2 = 2NF 3, N 2 + O 2 ← 2NO
암모니아를 생성하는 가역적 반응은 200˚C의 온도, 최대 350atm의 압력 및 항상 촉매(Fe, F 2 O 3, FeO, 실험실에서는 Pt 사용)가 있는 상태에서 발생합니다.
N 2 + 3H 2 ← 2NH 3 + 92 kJ
르 샤틀리에의 원리에 따르면 압력이 증가하고 온도가 감소함에 따라 암모니아 수율이 증가해야 합니다. 그러나 반응속도는 저온매우 작기 때문에 공정은 450-500˚C에서 수행되어 15%의 암모니아 수율을 달성합니다. 미반응 N 2 와 H 2 는 반응기로 복귀되어 반응 정도가 높아진다.
질소는 산 및 알칼리와 관련하여 화학적으로 수동적이며 연소를 지원하지 않습니다.
영수증 V 산업– 액체 공기의 분별 증류 또는 화학적 수단(예: 가열 시 2C(코크스) + O 2 = 2CO 반응)을 통해 공기에서 산소를 제거합니다. 이 경우 희가스 (주로 아르곤)의 불순물도 포함하는 질소가 얻어집니다.
실험실에서는 적당한 가열로 정류 반응을 통해 소량의 화학적으로 순수한 질소를 얻을 수 있습니다.
N -3 H 4 N 3 O 2(T) = N 2 0 + 2H 2 O (60-70)
NH 4 Cl(p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100˚C)
암모니아 합성에 사용됩니다. 질산 및 기타 질소 함유 제품은 화학 및 야금 공정과 가연성 물질 저장을 위한 불활성 매체입니다.
NH 3
질소의 산화 상태는 – 3인 이성분 화합물. 날카로운 특유의 냄새를 지닌 무색 기체. 분자는 불완전한 사면체 [:N(H) 3 ] 구조를 가지고 있습니다(sp 3 혼성화). NH 3 분자 내 질소의 sp 3 혼성 궤도에 전자 공여쌍이 존재하면 수소 양이온 첨가의 특징적인 반응이 결정되어 양이온이 형성됩니다. 암모늄 NH4. 실온에서 과도한 압력을 가하면 액화됩니다. 액체 상태에서는 수소 결합을 통해 결합됩니다. 열적으로 불안정합니다. 물에 잘 녹습니다(20˚C에서 700 l/1 l H 2 O 이상). 포화 용액의 비율은 중량 기준으로 34%, 부피 기준으로 99%이며, pH = 11.8입니다.
반응성이 매우 높고 첨가반응이 일어나기 쉽습니다. 산소 속에서 연소하고 산과 반응합니다. 이는 환원(N -3으로 인해) 및 산화(H +1로 인해) 특성을 나타냅니다. 산화칼슘만으로 건조됩니다.
정성적 반응 – 기체 HCl과 접촉하면 흰색 "연기"가 형성되고 Hg 2 (NO3) 2 용액에 적신 종이 조각이 검게 변합니다.
HNO 3 및 암모늄염 합성의 중간 생성물. 소다, 질소 비료, 염료, 폭발물 생산에 사용됩니다. 액체 암모니아는 냉매입니다. 유해한.
가장 중요한 반응의 방정식:
2NH 3 (g) ← N 2 + 3H 2
NH 3 (g) + H 2 O ← NH 3 * H 2 O (p) ← NH 4 + + OH —
NH 3 (g) + HCl (g) ← NH 4 Cl (g) 흰색 "연기"
4NH 3 + 3O 2 (공기) = 2N 2 + 6 H 2 O (연소)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO+ 6 H 2 O (800˚C, cat. Pt/Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500˚C)
2 NH 3 + 3Mg = Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O = NH 4 HCO 3 (상온, 압력)
영수증.안에 실험실– 소다석회와 함께 가열할 때 암모늄염에서 암모니아 치환: Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
또는 암모니아 수용액을 끓인 후 기체를 건조시키는 방법도 있다.
업계에서는암모니아는 질소와 수소로부터 생성됩니다. 산업계에서 액화 형태 또는 기술명으로 농축된 수용액 형태로 생산 암모니아수.
암모니아 수화물NH 3
*
시간 2
영형.
분자간 연결. 결정 격자의 흰색 – 약한 수소 결합으로 연결된 NH 3 및 H 2 O 분자. 약염기인 암모니아 수용액에 존재합니다(해리 생성물 - NH 4 양이온 및 OH 음이온). 암모늄 양이온은 규칙적인 사면체 구조(sp 3 혼성화)를 가지고 있습니다. 열적으로 불안정하며 용액을 끓이면 완전히 분해됩니다. 강산에 의해 중화됩니다. 농축 용액에서 환원 특성(N-3으로 인해)을 나타냅니다. 이온 교환 및 착물화 반응을 겪습니다.
정성적 반응– 기체 HCl과 접촉하면 흰색 "연기"가 형성됩니다. 양쪽성 수산화물이 침전되는 동안 용액에 약알칼리성 환경을 조성하는 데 사용됩니다.
1M 암모니아 용액에는 주로 NH 3 *H 2 O 수화물과 0.4% NH 4 OH 이온(수화물 해리로 인해)만 포함되어 있습니다. 따라서 이온성 "수산화암모늄 NH 4 OH"는 용액에 실질적으로 포함되어 있지 않으며, 고체 수화물에는 그러한 화합물이 없습니다.
가장 중요한 반응의 방정식:
NH 3 H 2 O (농축) = NH 3 + H 2 O (NaOH와 함께 끓음)
NH 3 H 2 O + HCl(희석) = NH 4 Cl + H 2 O
3(NH 3 H 2 O) (농축) + CrCl 3 = Cr(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8(NH 3 H 2 O) (농도) + 3Br 2(p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2(NH 3 H 2 O) (농축) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4(NH 3 H 2 O) (농축) + Ag 2 O = 2OH + 3H 2 O
4(NH 3 H 2 O) (농축) + Cu(OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6(NH 3 H 2 O) (농축) + NiCl 2 = Cl 2 + 6H 2 O
묽은 암모니아 용액(3~10%)을 흔히 사용합니다. 암모니아(이름은 연금술사에 의해 발명되었습니다), 농축 용액(18.5~25%)은 암모니아 용액(산업에서 생산)입니다.
질소 산화물
일산화질소아니요
비염성 산화물. 무색 가스. 라디칼, 공유 σπ 결합(N꞊O)을 포함하고, 고체 상태에서는 N 2 O 2 co의 이량체 N-N 연결. 열적으로 매우 안정적입니다. 공기 산소에 민감합니다(갈색으로 변함). 물에 약간 용해되며 반응하지 않습니다. 산과 알칼리에 대해 화학적으로 수동적입니다. 가열하면 금속 및 비금속과 반응합니다. NO와 NO 2("질소 가스")의 반응성이 높은 혼합물. 질산 합성의 중간 생성물.
가장 중요한 반응의 방정식:
2NO + O 2 (g) = 2NO 2 (20˚C)
2NO + C(흑연) = N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P(적색) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150-200˚C)
2NO + 4Cu = N 2 + 2 Cu 2 O (500-600˚C)
NO와 NO 2의 혼합물에 대한 반응:
NO + NO 2 + H 2 O = 2HNO 2 (p)
NO + NO 2 + 2KOH(희석) = 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + Na 2 CO 3 = 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450-500˚C)
영수증 V 산업: 촉매 상에서 산소로 암모니아를 산화시키는 것, 실험실- 묽은 질산과 환원제의 상호작용:
8HNO 3 + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 아니요+ 4 H 2 O
또는 질산염 감소:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = 2 아니요 +
나는 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4
이산화질소아니요 2
산성 산화물은 조건부로 두 가지 산, 즉 HNO 2 및 HNO 3에 해당합니다(N 4에 대한 산은 존재하지 않음). 갈색 가스는 실온에서 단량체 NO 2이고, 차가운 상태에서는 액체 무색 이량체 N 2 O 4(사산화이질소)입니다. 물 및 알칼리와 완전히 반응합니다. 금속을 부식시키는 매우 강한 산화제입니다. 질산과 무수 질산염의 합성, 로켓 연료 산화제, 황의 오일 정화기, 유기 화합물 산화 촉매로 사용됩니다. 유해한.
가장 중요한 반응의 방정식:
2NO 2 ← 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O = 2HNO 3 + N 2 O 3 (syn.) (추위)
3 NO 2 + H 2 O = 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH(희석) = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH = KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (cat. Pt, Ni)
NO 2 + 2HI(p) = NO + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50-60˚C)
NO 2 + K = KNO 2
6NO 2 + Bi(NO 3) 3 + 3NO (70-110˚C)
영수증: V 산업 -대기 산소에 의한 NO의 산화, 실험실– 진한 질산과 환원제의 상호 작용:
6HNO 3 (농도, 수평) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (농도, 수평) + P(빨간색) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (농도, 수평) + SO 2 = H 2 SO 4 + 2 NO 2
이산화질소N 2 영형
기분 좋은 냄새가 나는 무색 가스("웃음 가스"), N꞊N꞊О, 질소의 공식 산화 상태 +1, 물에 잘 녹지 않음. 흑연과 마그네슘의 연소를 지원합니다.
2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450˚C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
질산암모늄의 열분해로 얻음:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (195-245˚C)
의학에서는 마취제로 사용됩니다.
삼산화이질소N 2 영형 3
저온에서 – 청색 액체, ON꞊NO 2, 질소의 형식적 산화 상태 +3. 20˚C에서는 90%가 무색 NO와 갈색 NO 2(“질소 가스”, 산업용 연기 – “여우 꼬리”)의 혼합물로 분해됩니다. N 2 O 3는 산성 산화물이며, 물과 함께 추위에 HNO 2를 형성하고, 가열하면 다르게 반응합니다.
3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO
알칼리를 사용하면 염 HNO 2(예: NaNO 2)가 생성됩니다.
NO를 O 2(4NO + 3O 2 = 2N 2 O 3) 또는 NO 2(NO 2 + NO = N 2 O 3)와 반응시켜 얻습니다.
강력한 냉각으로. “질산 가스”는 또한 환경적으로 위험하며 대기의 오존층을 파괴하는 촉매제 역할을 합니다.
오산화이질소 N 2 영형 5
무색 고체 물질, O 2 N – O – NO 2, 질소 산화 상태는 +5입니다. 실온에서는 10시간 안에 NO 2 와 O 2 로 분해됩니다. 산성 산화물로서 물 및 알칼리와 반응합니다.
N2O5 + H2O = 2HNO3
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2
발연 질산을 탈수하여 제조:
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
또는 -78˚C에서 오존으로 NO 2 산화:
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2
아질산염과 질산염
아질산칼륨KNO 2
. 흰색, 흡습성. 분해되지 않고 녹습니다. 건조한 공기에서 안정함. 물에 매우 잘 녹으며(무색 용액 형성), 음이온에서 가수분해됩니다. 산성 환경에서 전형적인 산화 및 환원제이며 알칼리성 환경에서는 매우 느리게 반응합니다. 이온 교환 반응을 시작합니다. 정성적 반응 NO 2 이온에 - 보라색 MnO 4 용액의 변색 및 I 이온 첨가 시 검은색 침전물 출현 염료 생산에 사용되며, 아미노산 및 요오드화물에 대한 분석 시약 및 사진 시약의 성분으로 사용됩니다. .
가장 중요한 반응의 방정식:
2KNO 2 (t) + 2HNO 3 (농도) = NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (희석)+ O 2 (예) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (viol.) = 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- = 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (포화) + NH 4 + (포화) = N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (방탄소년단) = 2NO + I 2 (블랙) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (희석) + Ag + = AgNO 2 (밝은 노란색)↓
영수증 V산업– 공정에서 질산칼륨 감소:
KNO3 + Pb = KNO 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (농축) + Pb (스펀지) + H 2 O = KNO 2+ Pb(OH) 2 ↓
3 KNO3 + CaO + SO2 = 2 KNO 2+ CaSO4(300˚C)
시간
반복하다
칼륨
KNO 3
기술명 칼륨,또는 인도 사람소금 , 질산염.흰색, 분해되지 않고 녹고, 추가 가열 시 분해됩니다. 공기 중에서 안정함. 물에 잘 녹는다(높은 엔도-효과, = -36 kJ), 가수분해 없음. 융합 중 강력한 산화제(원자 산소 방출로 인해). 용액에서는 원자 수소에 의해서만 환원됩니다(산성 환경에서는 KNO 2로, 알칼리성 환경에서는 NH 3으로). 이는 유리 생산, 식품 방부제, 불꽃 혼합물 및 광물질 비료의 구성 요소로 사용됩니다.
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (400-500 ˚C)
KNO 3 + 2H 0 (Zn, 희석 HCl) = KNO 2 + H 2 O
KNO 3 + 8H 0 (Al, 농축 KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)
KNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + KCl (230-300 ˚C)
2 KNO 3 + 3C(흑연) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S(연소)
KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO(350 - 400 ˚C)
KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)
영수증: 업계에서
4KOH (hor.) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O
그리고 실험실에서는:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓
-3 산화 상태의 질소 화합물은 암모니아와 금속 질화물로 표시됩니다.
암모니아- NH3는 특유의 자극적인 냄새를 지닌 무색의 기체이다. 암모니아 분자는 피라미드 구조를 가지며 질소 원자에 비공유 전자쌍을 포함합니다.
-33.4°C의 온도에서 암모니아는 응축되어 증발열이 매우 높은 액체를 형성하므로 산업용 냉동 장치의 냉매로 사용할 수 있습니다. 액체 암모니아는 좋은 용매이며 알칼리 및 알칼리 토금속이 용해되어 유색 전도성 용액을 형성합니다. 촉매(FeCl 3)가 있는 경우 용해된 금속은 암모니아와 반응하여 수소를 방출하고 아미드를 형성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
2Na + 2NH 3 = 2NaNH 2 + H 2
나트륨아미드
산소 분위기에서 암모니아는 연소되어 질소를 형성하고, 백금 촉매에서는 암모니아가 산화되어 질소산화물(II)이 됩니다.
4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
암모니아는 물에 매우 잘 녹으며 약염기의 특성을 나타냅니다.
NH 3 + H 2 O ® NH 3 ×H 2 O NH 4 + + OH -
= 1.85·10 -5
염기로서 암모니아는 산과 반응하여 암모늄 양이온 염을 형성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
NH 3 + HCl = NH 4 Cl
암모늄염은 물에 잘 녹고 약간 가수분해됩니다. 결정 상태에서는 열적으로 불안정합니다. 열분해 생성물의 구성은 염을 형성하는 산의 특성에 따라 달라집니다.
NH 4 Cl ® NH 3 + HCl
(NH 4) 2 SO 4 ® NH 3 + (NH 4) HSO 4
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 ® N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O
암모늄염 수용액이 가열되면 알칼리에 노출되면 암모니아가 방출되어 이 반응을 암모늄염의 정성 반응 및 암모니아 생산을 위한 실험실 방법으로 사용할 수 있습니다.
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O
산업계에서는 암모니아를 직접 합성하여 생산합니다.
N 2 + 3H 2 2NH 3
반응은 가역성이 높기 때문에 합성은 높은 압력(최대 100mPa)에서 수행됩니다. 평형 순간을 가속화하기 위해 공정은 촉매(첨가제에 의해 촉진되는 해면철) 존재 하에 약 500°C의 온도에서 수행됩니다.
질화물알칼리 및 알칼리 토금속은 물에 의해 쉽게 분해되어 암모니아를 형성하는 이온 화합물입니다.
Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3
D-금속 질화물은 다양한 조성의 결정질 화합물(베르톨라이드)로 내화성이 매우 높으며 화학적으로 안정합니다.
히드라진- N 2 H 4 는 산화 상태 -2에서 가장 중요한 무기 질소 화합물입니다.
히드라진은 끓는점이 114 °C이고 공기 중에서 발연하는 무색 액체입니다. 히드라진 증기는 독성이 매우 강하며 공기와 섞이면 폭발성 혼합물을 형성합니다. 히드라진은 차아염소산나트륨으로 암모니아를 산화시켜 얻습니다.
2NH 3 + NaClO = N 2 H 4 + NaCl + H 2 O
히드라진은 어떤 비율로든 물과 혼합되며 용액에서는 약한 이산 염기처럼 작용하여 두 가지 일련의 염을 형성합니다.
N 2 H 4 + H 2 O N 2 H 5 + + OH - , Kb = 9.3 × 10 -7;
N 2 H 5 + + H 2 O N 2 H 6 2+ + OH - , Kb = 8.5 × 10 -15;
N 2 H 4 + HCl N 2 H 5 Cl; N2H5Cl + HCl N2H6Cl2
하이드로조늄 클로라이드 디하이드로소늄 디클로라이드
히드라진은 가장 강력한 환원제입니다.
4KMnO 4 + 5N 2 H 4 + 6H 2 SO 4 = 5N 2 + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 16H 2 O
히드라진과 그 유도체는 로켓 연료로 널리 사용됩니다.
하이드록실아민- NH 2 OH는 산화 상태 -1의 주요 무기 질소 화합물입니다.
하이드록실아민은 무색의 결정성 물질(mp 33 °C)로 물에 잘 녹으며 약염기의 특성을 나타냅니다.
NH2OH + H2O + + OH - , Kb = 2×10 -8
하이드록실아민은 전기분해 중 방출 시 질산을 수소로 환원시켜 얻습니다.
HNO 3 + 6[H] = NH 2 OH + 2H 2 O
NH 2 OH 분자의 질소 원자는 중간 산화 상태(-3과 +5 사이)를 나타내므로 하이드록실아민은 환원제와 산화제로 작용할 수 있습니다.
2N -1 H 2 OH + I 2 + 2KOH = N 0 2 + 2KI + 4H 2 O
환원제
2N -1 H 2 OH + 4FeSO 4 + 3H 2 SO 4 = 2Fe 2 (SO 4) 3 + (N -3 H 4) 2 SO 4 + 2H 2 O
산화제
질소는 산소 함유 산 및 그 염뿐만 아니라 산화물에서도 양성 산화 상태를 나타냅니다.
산화질소(I) - N 2 O(아산화질소, 웃음가스). 분자의 구조는 두 가지 원자가 방식의 공명을 통해 전달될 수 있으며, 이는 이 화합물이 공식적으로 산화질소(I)로만 간주될 수 있음을 보여주며, 실제로는 질소(V) 옥소질화물 - ON +5 N -3입니다.
N 2 O는 희미하고 기분 좋은 냄새가 나는 무색 가스입니다. 적은 농도에서는 억제할 수 없는 기쁨을 일으키고, 다량에서는 전신 마취 효과가 있습니다. 마취제에는 아산화질소(80%)와 산소(20%)의 혼합물이 사용됩니다.
실험실 조건에서 질산암모늄을 분해하여 산화질소(I)를 얻을 수 있습니다.
NH 4 NO 3 ½® N 2 O + 2H 2 O
이 방법으로 얻은 N 2 O에는 독성이 매우 강한 고급 질소 산화물의 불순물이 포함되어 있습니다!
화학적 성질상 산화질소(I)는 전형적인 비염성 산화물로 물, 산, 알칼리와 반응하지 않습니다. 가열하면 분해되어 산소와 질소가 생성됩니다. 이러한 이유로 N 2 O는 다음과 같은 산화제로 작용할 수 있습니다.
N 2 O + H 2 = N 2 + H 2 O
산화질소(II)- NO는 무색의 가스로 독성이 매우 높습니다. 공기 중에서는 산소에 의해 빠르게 산화되어 덜 독성이 있는 산화질소(IV)를 형성합니다. 산업계에서는 전기 아크(3000~4000°C)를 통해 공기를 통과시켜 NO가 생성됩니다.
산화질소(II)를 생산하는 실험실 방법은 구리와 묽은 질산의 반응입니다.
3Cu + 8HNO 3 (희석) = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
산화질소(II)는 염을 형성하지 않는 산화물로 강력한 환원제이며 산소 및 할로겐과 쉽게 반응합니다.
2NO + O 2 = 2NO 2; 2NO + Cl 2 = 2NOCl
니트로실 클로라이드
동시에, 강력한 환원제와 상호작용할 때 NO는 산화제로 작용합니다.
2NO + 2H2 = N2 + 2H2O
산화질소(III)- N 2 O 3 - 집중적으로 액체 파란색의(온도 - 100°C). 저온에서는 액체 및 고체 상태에서만 안정합니다. 분명히 두 가지 형태로 존재합니다.
산화질소(III)는 NO와 NO 2 증기의 공동 응축에 의해 생성됩니다. 액체와 증기에서 해리됩니다.
아니오 2 + 아니오 N 2O 3
특성은 전형적인 산성 산화물입니다. 물과 반응하여 아질산을 형성하고 알칼리와 반응하여 염(아질산염)을 형성합니다.
N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 2
N 2 O 3 + 2NaOH = 2NaNO 2 + H 2 O
아질산- 중간 강도의 산(K a = 1×10 -4). 순수한 형태로 분리되지 않고 용액에서는 두 가지 호변이성질체 형태로 존재합니다(호변이성질체는 동적 평형 상태에 있는 이성질체입니다.)
아질산염 형태 니트로 형태
아질산 염은 안정적입니다. 아질산염 음이온은 뚜렷한 산화환원 이중성을 나타냅니다. 조건에 따라 산화제 기능과 환원제 기능을 모두 수행할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
2NaNO 2 + 2KI + 2H 2 SO 4 = I 2 + 2NO + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O
산화제
KMnO 4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
환원제
아질산과 아질산염은 불균형한 경향이 있습니다.
3HN +3O 2 = HN +5O 3 + 2N +2O + H 2 O
산화질소(IV)- NO 2 - 날카로운 날카로운 갈색 가스 불쾌한 냄새, 매우 독성이 있습니다! 산업계에서는 NO의 산화에 의해 NO2가 생성됩니다. NO 2를 생성하는 실험실 방법은 구리와 농축 질산의 상호 작용과 질산 납의 열분해입니다.
Cu + 4HNO 3 (농축) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2
NO 2 분자는 하나의 짝을 이루지 않은 전자를 가지며 안정적인 자유 라디칼입니다. 따라서 산화질소는 쉽게 이량체화됩니다. 이 과정은 가역적이며 온도에 매우 민감합니다.
상자성, 반자성,
갈색 무색
이산화질소는 물과 반응하여 질산과 아질산의 혼합물(혼합 무수물)을 형성하는 산성 산화물입니다.
2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3
2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
산화질소(V)- N 2 O 5 는 백색의 결정성 물질이다. 질산을 탈수하거나 오존으로 산화질소(IV)를 산화하여 얻습니다.
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2
결정 상태에서 N 2 O 5는 증기 (승화 온도 33 ° C)-분자에서 염과 같은 구조 - + -를 갖습니다.
N 2 O 5 - 산성 산화물 - 질산 무수물:
N2O5 + H2O = 2HNO3
질산- HNO3는 끓는점이 84.1°C인 무색 액체로, 가열하고 빛에 노출되면 분해됩니다.
4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
이산화질소의 불순물은 진한 질산을 황갈색으로 만듭니다. 질산은 어떤 비율로든 물과 혼합되며 가장 강한 무기산 중 하나입니다. 용액에서 완전히 해리됩니다.
질산은 가장 강력한 산화제 중 하나입니다. 회수 깊이는 농도, 온도, 환원제 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 일반적으로 질산을 이용한 산화는 다음과 같은 환원 생성물의 혼합물을 생성합니다.
HN +5 O 3 ® N +4 O 2 ® N +2 O ® N +1 2 O ® N 0 2 ® +
농축 질산을 이용한 비금속 및 비활성 금속 산화의 주요 생성물은 산화질소(IV)입니다.
I 2 + 10HNO 3 (농도) = 2HIO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O
Pb + 4HNO 3 (농도) = Pb(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
농축된 질산은 철과 알루미늄을 부동태화합니다. 알루미늄은 묽은 질산을 사용해도 부동태화됩니다. 모든 농도의 질산은 금, 백금, 탄탈륨, 로듐 및 이리듐에 영향을 미치지 않습니다. 금과 백금은 왕수(농축된 질산과 염산이 1:3 비율로 혼합된 왕수)에 용해됩니다.
Au + HNO3 + 4HCl = H + NO + 2H2O
왕수의 강력한 산화 효과는 질산과 염화수소의 상호 작용의 산물인 염화니트로실이 분해되는 동안 염소 원자가 형성되기 때문입니다.
HNO 3 + 3HCl = Cl 2 + NOCl + 2H 2 O
NOCl = NO + Cl×
저활성 금속에 효과적인 용매는 농축된 질산과 불화수소산의 혼합물입니다.
3Ta + 5HNO3 + 21HF = 3H2 + 5NO + 10H2O
묽은 질산은 비금속 및 저활성 금속과 상호작용할 때 주로 산화질소(II)로 환원됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
3P + 5HNO 3 (희석) + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO
3Pb + 8HNO 3 (dil) = 3Pb(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
활성 금속은 묽은 질산을 N 2 O, N 2 또는 NH 4 NO 3 로 감소시킵니다. 예를 들어,
4Zn + 10HNO 3 (dil) = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
질산염 - 질산염은 물에 잘 녹고 열적으로 불안정합니다. 마그네슘 왼쪽의 일련의 표준 전극 전위에 위치한 활성 금속(리튬 제외)의 질산염이 분해되어 아질산염이 형성됩니다.
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2
리튬 및 질산마그네슘뿐만 아니라 마그네슘 오른쪽의 일련의 표준 전극 전위에 위치한 금속 질산염뿐만 아니라 구리까지 분해되는 동안 산화질소(IV)와 산소의 혼합물이 방출됩니다.
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
일련의 활동 끝에 위치한 금속 질산염은 유리 금속으로 분해됩니다.
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
나트륨, 칼륨 및 질산암모늄은 화약 및 폭발물 생산에 널리 사용되며 질소 비료(초석)로도 사용됩니다. 황산암모늄, 암모니아수 및 요소(요소)(탄산 H 2 N-C(O)-NH 2의 완전한 아미드)도 비료로 사용됩니다. 질산의 대부분은 비료와 폭발물 생산에 사용됩니다.
질산은 접촉 또는 아크 방법에 의해 산업적으로 생산되는데, 첫 번째 단계인 산화질소(II) 생산이 다릅니다. 아크 방법은 전기 아크를 통해 공기를 통과시켜 NO를 생성하는 것을 기반으로 합니다. 접촉법에서는 백금촉매 위에서 암모니아와 산소가 산화되어 NO가 생성된다. 다음으로, 질소산화물(II)은 대기 중의 산소에 의해 질소산화물(IV)로 산화됩니다. 산소가 있는 상태에서 물에 NO2를 용해시킴으로써 60-65% 농도의 질산을 얻습니다.
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3
필요한 경우 진한 황산을 사용하여 증류하여 질산을 농축합니다. 실험실에서는 결정성 질산나트륨에 진한 황산을 가열하여 반응시켜 진한 질산을 제조할 수 있습니다.
NaNO 3 + H 2 SO 4 = HNO 3 + NaHSO 4
서로 다른 산화 상태를 나타내는 화학 원소가 있어 화학 반응 중에 형성될 수 있습니다. 많은 수의특정 특성을 가진 화합물. 앎 전자 구조원자에서는 어떤 물질이 형성될지 추측할 수 있습니다.
질소의 산화 상태는 -3에서 +5까지 다양하며 이는 이를 기반으로 하는 다양한 화합물을 나타냅니다.
요소 특성
질소는 D.I. 멘델레예프 주기율표의 두 번째 주기에 있는 15족에 속하는 화학 원소에 속합니다. 일련 번호는 7이고 약어로 지정 N이 지정됩니다. 정상적인 조건에서는 상대적으로 불활성인 원소입니다. 반응에는 특별한 조건이 필요합니다. 발생합니다.
자연계에서 이원자 무색의 기체로 발생 대기부피 비율이 75% 이상입니다. 단백질 분자, 핵산 및 무기 기원의 질소 함유 물질에 함유되어 있습니다.
원자 구조
화합물에서 질소의 산화 상태를 결정하려면 핵 구조를 알고 전자 껍질을 연구해야 합니다.
자연 원소는 질량수가 14 또는 15인 두 개의 안정 동위원소로 표시됩니다. 첫 번째 핵에는 7개의 중성자 입자와 7개의 양성자 입자가 포함되어 있고 두 번째 핵에는 1개의 중성자 입자가 더 포함되어 있습니다.
불안정한 핵을 갖는 질량 12-13 및 16-17의 인공 원자 품종이 있습니다.
원자 질소의 전자 구조를 연구할 때 두 개의 전자 껍질(내부 및 외부)이 있다는 것이 분명합니다. 1s 오비탈에는 한 쌍의 전자가 들어 있습니다.
두 번째 외부 껍질에는 5개의 음전하 입자만 있습니다. 2s 하위 수준에 2개, 2p 궤도에 3개입니다. 원자가 에너지 준위에는 자유 세포가 없으며 이는 전자쌍을 분리할 수 없음을 나타냅니다. 2p 오비탈은 전자로 절반만 채워져 있어 음으로 하전된 입자 3개를 추가할 수 있는 것으로 간주됩니다. 이 경우 질소의 산화수는 -3이다.
궤도의 구조를 고려하면 배위수가 4인 이 원소는 최대 4개의 다른 원자와만 결합된다는 결론을 내릴 수 있습니다. 3개의 결합을 형성하기 위해 교환 메커니즘이 사용되며, 다른 하나는 수용자가 있거나 없는 방식으로 형성됩니다.
다양한 화합물의 질소 산화 상태
원자가 부착할 수 있는 음입자의 최대 수는 3개입니다. 이 경우 산화 상태는 NH 3 또는 암모니아, NH 4 + 또는 암모늄 및 Me 3 N 2 질화물과 같은 화합물에 내재된 -3으로 나타납니다. 후자의 물질은 질소와 금속 원자의 상호 작용을 통해 온도가 증가함에 따라 형성됩니다.
원소가 방출할 수 있는 음전하 입자의 최대 개수는 5개입니다.
두 개의 질소 원자는 서로 결합하여 산화 상태가 -2인 안정적인 화합물을 형성할 수 있습니다. 이러한 결합은 N 2 H 4 또는 히드라진, 다양한 금속의 아지드 또는 MeN 3에서 관찰됩니다. 질소 원자는 빈 궤도에 2개의 전자를 추가합니다.
특정 원소가 음의 입자를 1개만 받으면 산화 상태는 -1입니다. 예를 들어 NH 2 OH 또는 하이드록실아민에서는 음전하를 띤다.
전자 입자가 외부 에너지 층에서 제거되면 질소의 산화 상태에 대한 긍정적인 신호가 있습니다. +1에서 +5까지 다양합니다.
전하 1+는 N 2 O(1가 산화물)의 질소와 화학식 Na 2 N 2 O 2의 차아질산나트륨에 존재합니다.
NO(2가 산화물)에서 원소는 두 개의 전자를 포기하고 양전하(+2)를 띕니다.
질소 3의 산화 상태가 있습니다(화합물 NaNO 2 또는 질화물 및 3가 산화물에도 있음). 이 경우 전자 3개가 분리됩니다.
+4 전하는 원자가 IV 또는 이량체(N 2 O 4)를 갖는 산화물에서 발생합니다.
산화 상태(+5)의 양의 부호는 N 2 O 5 또는 5가 산화물, 질산 및 그 유도체 염에서 나타납니다.
질소와 수소의 화합물
위의 두 가지 요소를 기반으로 한 천연 물질은 유기 탄화수소와 유사합니다. 질산수소만이 원자 질소의 양이 증가함에 따라 안정성을 잃습니다.
가장 중요한 수소 화합물에는 암모니아, 히드라진 및 질산 분자가 포함됩니다. 이는 수소와 질소를 반응시켜 얻어지며 후자의 물질에는 산소도 포함되어 있습니다.
암모니아 란 무엇입니까?
질화수소라고도 하며, 화학식은 NH 3 이며 질량은 17이다. 상온, 상압 조건에서 암모니아는 자극적인 암모니아 냄새가 나는 무색의 기체 형태를 띤다. 공기보다 밀도가 2배 낮고 분자의 극성 구조로 인해 수성 환경에 쉽게 용해됩니다. 위험성이 낮은 물질을 말합니다.
산업적으로 암모니아는 수소와 질소 분자의 촉매 합성을 통해 생산됩니다. 암모늄염과 아질산나트륨을 생산하는 실험실 방법이 있습니다.
암모니아의 구조
피라미드 분자는 하나의 질소와 3개의 수소 원자를 포함합니다. 그들은 107도 각도로 서로에 대해 위치합니다. 사면체 모양의 분자는 중앙에 질소가 위치합니다. 3개의 짝을 이루지 않은 p-전자로 인해 각각 1개의 s-전자를 갖는 3개의 원자 수소와 공유 성질의 극성 결합으로 연결됩니다. 이것이 암모니아 분자가 형성되는 방식입니다. 이 경우 질소는 -3의 산화 상태를 나타냅니다.
이 원소는 여전히 외부 수준에 공유되지 않은 전자쌍을 갖고 있어 양전하를 띠는 수소 이온과 공유 결합을 생성합니다. 한 요소는 음전하 입자의 공여체이고 다른 요소는 수용체입니다. 이것이 암모늄 이온 NH 4 +가 형성되는 방식입니다.
암모늄이란 무엇입니까?
양전하를 띤 다원자 이온 또는 양이온으로 분류됩니다. 암모늄은 또한 다음과 같이 분류됩니다. 화학, 분자 형태로는 존재할 수 없습니다. 암모니아와 수소로 구성되어 있습니다.
음의 부호가 있는 다양한 음이온이 있을 때 양전하를 띤 암모늄은 암모늄 염을 형성할 수 있으며, 여기서 원자가 I을 갖는 금속처럼 거동합니다. 암모늄 화합물도 참여하여 합성됩니다.
많은 암모늄염은 물에 쉽게 용해되는 결정성 무색 물질의 형태로 존재합니다. NH 4 + 이온의 화합물이 휘발성 산에 의해 형성되면 가열 조건에서 기체 물질의 방출로 분해됩니다. 후속 냉각은 가역적 프로세스로 이어집니다.
그러한 염의 안정성은 염이 형성되는 산의 강도에 따라 달라집니다. 안정적인 암모늄 화합물은 강한 산성 잔류물에 해당합니다. 예를 들어, 안정한 염화암모늄은 염산으로부터 생성됩니다. 최대 25도까지의 온도에서는 이러한 소금이 분해되지 않으며 이는 탄산 암모늄에 대해서는 말할 수 없습니다. 후자의 화합물은 반죽을 부풀리기 위해 요리할 때 베이킹 소다를 대체하는 데 자주 사용됩니다.
제과점에서는 단순히 탄산암모늄 암모늄이라고 부릅니다. 이 소금은 양조업자가 맥주 효모의 발효를 개선하기 위해 사용합니다.
암모늄 이온 검출을 위한 정성적 반응은 알칼리 금속 수산화물이 그 화합물에 작용하는 것입니다. NH 4 +가 있으면 암모니아가 방출됩니다.
암모늄의 화학 구조
이온의 구성은 중앙에 질소가 있는 정사면체와 유사합니다. 수소 원자는 그림의 꼭지점에 위치합니다. 암모늄에서 질소의 산화 상태를 계산하려면 양이온의 총 전하가 +1이고 각 수소 이온에 전자가 하나 빠져 있고 그 중 4개만 있다는 것을 기억해야 합니다. 총 수소 전위는 +4입니다. 양이온 전하에서 모든 수소 이온의 전하를 빼면 +1 - (+4) = -3이 됩니다. 이는 질소의 산화 상태가 -3임을 의미합니다. 이 경우에는 세 개의 전자를 추가합니다.
질화물이란 무엇입니까?
질소는 금속 및 비금속 성질의 전기 양성 원자와 결합할 수 있습니다. 결과적으로 수소화물 및 탄화물과 유사한 화합물이 형성됩니다. 이러한 질소 함유 물질을 질화물이라고 합니다. 화합물의 금속과 질소 원자 사이에는 공유 결합, 이온 결합 및 중간 결합이 있습니다. 분류의 기초가 되는 것은 바로 이러한 특성입니다.
공유결합 질화물에는 화학 결합이 원자 질소로부터 전자를 전달하지 않지만 다른 원자의 음전하 입자와 함께 공통 전자 구름을 형성하는 화합물이 포함됩니다.
이러한 물질의 예로는 암모니아 및 히드라진 분자와 같은 질화수소뿐만 아니라 삼염화물, 삼브롬화물 및 삼불화물을 포함하는 할로겐화질소가 있습니다. 그들의 공통 전자쌍은 두 원자에 동일하게 속합니다.
이온성 질화물에는 금속 원소에서 금속 원소로 전자가 이동하여 형성된 화학적 결합을 가진 화합물이 포함됩니다. 무료 레벨질소에서. 이러한 물질의 분자는 극성을 나타냅니다. 질화물은 3-의 질소 산화 상태를 갖습니다. 따라서 금속의 총 전하는 3+가 됩니다.
이러한 화합물에는 알칼리 금속을 제외하고 마그네슘, 리튬, 아연 또는 구리의 질화물이 포함됩니다. 그들은 융점이 높습니다.
중간 결합을 갖는 질화물에는 금속과 질소 원자가 고르게 분포되어 있고 전자 구름의 명확한 변위가 없는 물질이 포함됩니다. 이러한 불활성 화합물에는 철, 몰리브덴, 망간 및 텅스텐의 질화물이 포함됩니다.
3가질소산화물에 대한 설명
이는 HNO 2라는 화학식을 갖는 아질산으로부터 얻은 무수물이라고도 합니다. 삼산화물 중 질소(3+)와 산소(2-)의 산화 상태를 고려하면 원소 원자의 비율은 2:3 또는 N2O3이다.
무수물의 액체 및 기체 형태는 매우 불안정한 화합물이며, 원자가 IV와 II를 갖는 두 가지 다른 산화물로 쉽게 분해됩니다.
아질산염 이온으로 암모늄 이온을 산화시키는 과정은 매우 편리합니다.다른 방법도 알려져 있습니다: 가열 시 아지드의 분해, 산화 구리(II)로 암모니아의 분해, 설팜산 또는 요소와 아질산염의 상호 작용:
고온에서 암모니아의 촉매 분해는 또한 질소를 생성할 수 있습니다.
물리적 특성.
일부 물리적 특성질소는 표에 나와 있습니다. 1. |
표 1. 질소의 일부 물리적 특성 |
|
| 밀도, g/cm 3 | 0.808(액체) |
| 녹는점, °C | –209,96 |
| 끓는점, °C | –195,8 |
| 임계 온도, °C | –147,1 |
| 임계 압력, atm a | 33,5 |
| 임계 밀도, g/cm 3시 | 0,311 |
| 비열 용량, J/(mol·K) | 14.56(15°C) |
| 폴링에 따르면 전기 음성도 | 3 |
| 공유 반경, | 0,74 |
| 크리스탈 반경, | 1.4(M3–) |
| 이온화 전위, V b | |
| 첫 번째 | 14,54 |
| 두번째 | 29,60 |
| ㅏ 밀도가 높아지는 온도와 압력질소의 액체 상태와 기체 상태는 동일합니다. 비 질소 원자 1몰당 첫 번째 외부 전자와 다음 전자를 제거하는 데 필요한 에너지의 양입니다. |
|
|
표 2. 질소 및 해당 화합물의 산화 상태 |
|
|
산화 상태 |
연결 예 |
| 암모니아 NH 3, 암모늄 이온 NH 4 +, 질화물 M 3 N 2 | |
| 히드라진 N2H4 | |
| 하이드록실아민 NH 2 OH | |
| 차아질산나트륨 Na 2 N 2 O 2 , 산화질소(I) N 2 O | |
| 질소(II) 산화물 NO | |
| 산화질소(III) N 2 O 3, 아질산나트륨 NaNO 2 | |
| 산화질소(IV) NO 2, 이량체 N 2 O 4 | |
| 산화질소(V) N 2 O 5 , 질산 HNO3 및 그 염(질산염) | |
|
표 3. 암모니아와 물의 일부 물리적 특성 |
||
|
재산 |
||
| 밀도, g/cm 3 | 0.65(–10°C) | 1.00(4.0°C) |
| 녹는점, °C | –77,7 | 0 |
| 끓는점, °C | –33,35 | 100 |
| 임계 온도, °C | 132 | 374 |
| 임계 압력, atm | 112 | 218 |
| 기화 엔탈피, J/g | 1368년(–33°C) | 2264(100°C) |
| 녹는 엔탈피, J/g | 351(–77°C) | 334(0°C) |
| 전기 전도성 | 5H 10 –11(–33°C) | 4H 10 –8 (18°C) |
물에서 일어나는 과정과 유사합니다.
두 시스템의 일부 화학적 특성이 표에 비교되어 있습니다. 4. 용매로서의 액체 암모니아는 구성 요소와 물의 빠른 상호 작용(예: 산화 및 환원)으로 인해 물에서 반응을 수행할 수 없는 경우에 이점이 있습니다. 예를 들어, 액체 암모니아에서는 CaCl 2가 액체 암모니아에 불용성이고 K가 용해되기 때문에 칼슘이 KCl과 반응하여 CaCl 2 및 K를 형성하며 반응이 완전히 진행됩니다. 물에서는 Ca와 물의 빠른 상호작용으로 인해 이러한 반응이 불가능합니다.
암모니아 생산. 기체 NH 3 NaOH와 같은 강염기의 작용으로 암모늄염에서 방출됩니다.이 방법은 실험실 조건에서 적용 가능합니다. 소량의 암모니아 생산도 Mg와 같은 질화물의 가수분해를 기반으로 합니다. 3N 2 , 물. 칼슘 시안아미드 CaCN 2 물과 상호작용하면 암모니아도 형성됩니다. 암모니아를 생산하는 주요 산업적 방법은 고온 및 고압에서 대기 질소와 수소로부터 촉매 합성하는 것입니다.
이 합성에 사용되는 수소는 탄화수소의 열분해, 석탄이나 철에 대한 수증기의 작용, 수증기로 알코올을 분해하거나 물을 전기분해하여 얻습니다. 공정 조건(온도, 압력, 촉매)이 다른 암모니아 합성에 대해 많은 특허가 획득되었습니다. 석탄을 열증류하여 산업적으로 생산하는 방법이 있다. F. Haber와 K. Bosch의 이름은 암모니아 합성 기술 개발과 관련이 있습니다. |
표 4. 물과 암모니아 환경에서의 반응 비교 |
|
|
물환경 |
암모니아 환경 |
|
중립화 |
|
| OH – + H 3 O + ® 2H 2 O |
NH 2 – + NH 4 + ® 2NH 3 |
|
가수 분해 (원형분해) |
|
 |
|
| PCl5 + 3H2O POCl3 + 2H3O + + 2Cl – |
PCl 5 + 4NH 3 PNCl 2 + 3NH 4 + + 3Cl – |
|
치환 |
|
| 아연 + 2H3O + ® 아연 2+ + 2H 2 O + H 2 |
Zn + 2NH 4 + ® Zn 2+ + 2NH 3 + H 2 |
|
해결 (복합화 ) |
|
| Al 2 Cl 6 + 12H 2 O 2 3+ + 6Cl – |
Al 2 Cl 6 + 12NH 3 2 3+ + 6Cl – |
|
양쪽성 |
|
| 아연 2+ + 2OH – 아연(OH) 2 |
아연 2+ + 2NH 2 – 아연(NH 2) 2 |
| Zn(OH) 2 + 2H 3 O + Zn 2+ + 4H 2 O |
Zn(NH2)2 + 2NH4 + Zn2+ + 4NH3 |
| Zn(OH) 2 + 2OH – Zn(OH) 4 2– |
Zn(NH 2) 2 + 2NH 2 – Zn(NH 2) 4 2– |
기호 M
아니오 전이 금속 이온(B-하위군)을 나타냅니다. 주기율표, 예를 들어 Cu 2+, Mn 2+ 및등.). 모든 양성자성(즉, H 함유) 산은 수용액에서 암모니아와 반응하여 질산암모늄 NH와 같은 암모늄 염을 형성합니다. 4 아니요 3 , 염화암모늄 NH 4
Cl, 황산암모늄(NH 4) 2SO4 , 인산암모늄(NH 4) 3포 4 . 이 소금은 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 농업토양에 질소를 유입시키는 비료로 사용됩니다. 질산암모늄은 값싼 폭발물로도 사용됩니다. 처음에는 석유 연료(디젤유)와 함께 사용되었습니다. 암모니아 수용액은 토양에 직접 주입하거나 관개수와 함께 사용됩니다. 요소 NH 2 CONH 2 암모니아와 이산화탄소로부터 합성되어 얻어지는 는 비료이기도 합니다. 암모니아 가스는 Na 및 K와 같은 금속과 반응하여 아미드를 형성합니다.암모니아는 또한 수소화물 및 질화물과 반응하여 아미드를 형성합니다.
알칼리 금속 아미드(예: NaNH 2) N 2 와 반응하다 O 가열되면 아지드가 형성됩니다.기체 NH 3 암모니아가 N으로 분해되어 생성된 수소로 인해 고온에서 중금속 산화물을 금속으로 환원시킵니다. 2 및 H2: NH 분자의 수소 원자 3
할로겐으로 대체 가능합니다. 요오드는 농축된 NH 용액과 반응합니다. 3
, N을 함유한 물질의 혼합물을 형성나 3 . 이 물질은 매우 불안정하며 약간의 기계적 충격에도 폭발합니다. NH를 반응시킬 때 3c Cl 2 클로라민 NCl 3, NHCl 2 및 NH 2 Cl이 형성됩니다. 암모니아가 차아염소산나트륨 NaOCl(NaOH와 Cl2 ) 최종 생성물은 히드라진이다:
히드라진. 위의 반응은 조성 N의 히드라진 일수화물을 제조하는 방법이다 2시간 4시간 H 2 O. 무수 히드라진은 일수화물을 BaO 또는 기타 수분 제거 물질과 함께 특수 증류하여 형성됩니다. 히드라진의 특성은 과산화수소 H와 약간 유사합니다. 2O 2 . 순수 무수 히드라진
무색 흡습성 액체, 끓는점 113.5℃ ; 물에 잘 녹고 약한 염기를 형성함산성 환경(H+ ) 히드라진은 + X 유형의 가용성 히드라조늄 염을 형성합니다. . 히드라진과 일부 파생물(예: 메틸히드라진)은 산소와 쉽게 반응하므로 액체 로켓 연료의 구성 요소로 사용할 수 있습니다. 히드라진과 그 파생물은 모두 독성이 높습니다.질소 산화물. 산소가 있는 화합물에서 질소는 모든 산화 상태를 나타내며 산화물을 형성합니다.2O, NO, N2O3, NO2(N2O4), N2O5. 과산화질소(NO) 형성에 대한 정보가 부족합니다. 3, 아니오 4). 산화질소(I)엔 2 O(일산화이질소)는 질산암모늄의 열분해로부터 얻습니다.분자는 선형 구조를 가지고 있습니다.O는 실온에서 상당히 불활성이지만, 고온에서는 쉽게 산화되는 물질의 연소를 지원할 수 있습니다. N 2
웃음가스로 알려진 O는 의학에서 가벼운 마취에 사용됩니다.산화질소(II) 무색 가스가 없으며 산소가 있는 상태에서 암모니아의 촉매 열분해 생성물 중 하나입니다.
NO는 질산의 열분해 중에 또는 구리와 묽은 질산의 반응 중에도 형성됩니다.NO는 단순 물질(N)로부터 합성하여 얻을 수 있습니다. 2와 O 2 ) 매우 높은 온도(예: 방전)에서 발생합니다. NO 분자의 구조에는 짝을 이루지 않은 전자가 하나 있습니다. 이 구조를 가진 화합물은 전기장 및 자기장과 상호 작용합니다. 액체 또는 고체 상태에서 산화물은 짝을 이루지 않은 전자가 액체 상태에서 부분적인 결합을 일으키고 고체 상태에서 약한 이합체화를 일으키기 때문에 파란색입니다: 2NO N2O2. 산화질소(III) N2O3 (삼산화질소) 무수질소: N2O3 + H2O2HNO2. 순수 N2O3 저온(20)에서 파란색 액체로 얻을 수 있습니다.°
C) NO와 NO의 등분자 혼합물로부터 2. N2O3 저온에서 고체 상태에서만 안정함(mp 102.3)°
C), 액체 및 기체 상태다시 NO와 NO로 분해됩니다. 2 .
산화질소(IV)아니오 2 (이산화질소)도 분자 내에 짝을 이루지 않은 전자를 가지고 있습니다( 위 참조산화질소(II)). 분자의 구조는 3개의 전자 결합을 가정하고 분자는 자유 라디칼의 특성을 나타냅니다(한 줄은 두 쌍의 전자에 해당).
과잉 산소에서 암모니아의 촉매 산화 또는 공기 중 NO의 산화에 의해 얻어집니다.
그리고 반응에 의해서도:
실온에서는 NO 2
가스는 짙은 갈색을 띠고 있으며, 자기적 성질짝을 이루지 않은 전자가 존재하기 때문이다. 0 이하의 온도에서°C NO 2 분자 사산화이질소로 이량체화되고, 9.3에서°
C 이량체화는 완전히 진행됩니다: 2NO2N2O4 . 액체 상태에서는 1%의 NO만이 이량체화되지 않습니다. 2 및 100 ° C는 10% N의 이량체로 남아 있습니다. 2O 4 . (또는 N2O4 )는 반응한다 따뜻한 물질산 형성으로 : 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO. NO 2 기술 따라서 산업적으로 중요한 제품을 얻는 중간 단계로서 매우 중요합니다.
질산.산화질소(V) N2O5 (시대에 뒤쳐진. 무수질산) 백색 결정질 물질, 산화인 P 존재하에 질산을 탈수시켜 얻은 것 4오 10: 
N2O5 공기 중 수분에 쉽게 용해되어 다시 형성됩니다. HNO3. N2O5의 특성 균형에 의해 결정됨
N 2 O 5 좋은 산화제이며 금속과 쉽게, 때로는 격렬하게 반응합니다. 유기 화합물순수한 상태에서는 가열하면 폭발합니다. 예상되는 구조. 용액이 증발하면 HON=NOH 구조로 예상되는 흰색 폭발물이 형성됩니다. 아질산
HNO2는 아니다 순수한 형태로 존재하지만 아질산바륨에 황산을 첨가하면 낮은 농도의 수용액이 형성됩니다.등몰량의 NO와 NO 혼합물이 용해될 때도 아질산이 형성됩니다. 2(또는 N 2 O 3 ) 물 속. 아질산은 아세트산보다 약간 더 강합니다. 질소의 산화 상태는 +3입니다 (그 구조혼=O), 저것들. 산화제이자 환원제가 될 수 있습니다. 환원제의 영향으로 일반적으로 복원됩니다.아니요 , 산화제와 상호 작용하면 산화되어 질산으로 변합니다. 금속이나 요오드화 이온과 같은 일부 물질이 질산에 용해되는 속도는 불순물로 존재하는 아질산의 농도에 따라 달라집니다. 아질산 아질산염의 염은 아질산은을 제외하고 물에 잘 녹습니다.
NaNO2 염료 생산에 사용됩니다.질산 HNO3 가장 중요한 무기 제품 중 하나 화학 산업. 폭발물, 비료, 고분자 및 섬유, 염료, 의약품등등 또한보십시오화학 원소.문학 질소학자 디렉토리. 엠., 1969네크라소프 B.V. 기초 일반 화학 . 엠., 1973년
질소 고정 문제. 무기화학과 물리화학. 엠., 1982