Оксиды азота
Пять оксидов
| Оксид | Ст. ок. | Свойства |
|---|---|---|
| \(\ce{N2O}\) | +1 | бесцветный газ, сладковатый; несолеобразующий; поддерживает горение |
| \(\ce{NO}\) | +2 | бесцветный газ, радикал (11 валентных e); несолеобразующий |
| \(\ce{N2O3}\) | +3 | синяя жидкость ниже −4 °C; ангидрид азотистой кислоты |
| \(\ce{NO2}\) / \(\ce{N2O4}\) | +4 | бурый газ / бесцветный димер |
| \(\ce{N2O5}\) | +5 | бесцветные кристаллы \(\ce{[NO2]+[NO3]-}\); ангидрид азотной кислоты |
history_eduВеселящий газ
Гемфри Дэви в 1799 году вдыхал закись азота и описал «неудержимый смех и ощущение блаженства». На вечеринках «веселящего газа» развлекалась британская знать. Лишь в 1844 году американский дантист Хорас Уэллс применил \(\ce{N2O}\) для обезболивания при удалении зуба — так началась анестезия. Сегодня \(\ce{N2O}\) — третий по значимости парниковый газ и главный разрушитель озона после запрета фреонов.
infoРадикалы NO и NO₂
В \(\ce{NO}\) нечётное число электронов — один неспаренный на разрыхляющей \(\pi^*\)-орбитали, порядок связи 2,5. Отдав его, \(\ce{NO}\) превращается в прочный катион нитрозония \(\ce{NO+}\) (изоэлектронен \(\ce{N2}\) и \(\ce{CO}\)). \(\ce{NO2}\) тоже радикал; при охлаждении он димеризуется: \(\ce{2NO2 <=> N2O4}\) (урок 58).
auto_awesomeМолекула года
Оксид азота(II) — сигнальная молекула организма: он расслабляет стенки сосудов. Нитроглицерин от стенокардии действует, выделяя \(\ce{NO}\). Фёрчготт, Игнарро и Мурад получили за это открытие Нобелевскую премию по медицине 1998 года.
Оксиды и вода
scienceРеакции с водой
- \(\ce{N2O3 + H2O -> 2HNO2}\) — на холоду.
- \(\ce{2NO2 + H2O -> HNO2 + HNO3}\) — на холоду; азот +4 диспропорционирует.
- \(\ce{3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO}\) — в тёплой воде (азотистая кислота сама диспропорционирует).
- \(\ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3}\) — в присутствии кислорода весь азот уходит в азотную кислоту (финал способа Оствальда).
- \(\ce{4NO + 3O2 + 2H2O -> 4HNO3}\).
- \(\ce{N2O5 + H2O -> 2HNO3}\).
\(\ce{N2O}\) и \(\ce{NO}\) с водой не реагируют — несолеобразующие.
boltПоглощение нитрозных газов
Для полного превращения оксидов азота в азотную кислоту нужен кислород: без него каждые три молекулы \(\ce{NO2}\) «возвращают» одну молекулу \(\ce{NO}\). На заводах поглотительные колонны продувают воздухом, и \(\ce{NO}\) снова окисляется до \(\ce{NO2}\).
auto_awesomeКислотные дожди и смог
\(\ce{NO}\) образуется в цилиндрах двигателей из азота и кислорода воздуха (урок 58), в атмосфере окисляется до \(\ce{NO2}\) и затем до азотной кислоты. На солнце \(\ce{NO2}\) распадается: \(\ce{NO2 ->[h\nu] NO + O}\), а атомарный кислород даёт озон — так рождается фотохимический смог мегаполисов.
Оксиды и щёлочи; окислительные свойства
scienceПоглощение щелочами
- \(\ce{2NO2 + 2NaOH -> NaNO2 + NaNO3 + H2O}\) — диспропорционирование.
- \(\ce{NO + NO2 + 2NaOH -> 2NaNO2 + H2O}\) — сопропорционирование: эквимолярная смесь ведёт себя как \(\ce{N2O3}\).
- \(\ce{4NO2 + O2 + 4NaOH -> 4NaNO3 + 2H2O}\).
Окислительные свойства. \(\ce{NO2}\) — сильный окислитель: в нём горят углерод, сера, фосфор; \(\ce{NO2 + SO2 -> SO3 + NO}\); \(\ce{2NO2 + 2KI -> 2KNO2 + I2}\). \(\ce{N2O}\) поддерживает горение (тлеющая лучинка вспыхивает, как в кислороде), разлагаясь: \(\ce{2N2O ->[t] 2N2 + O2}\) — в смеси 33 % кислорода, больше, чем в воздухе.
boltКак отличить N₂O от O₂
Оба заставляют лучинку вспыхнуть. Но \(\ce{N2O}\) не реагирует с \(\ce{NO}\) (нет бурого газа при смешении), а \(\ce{O2}\) сразу даёт бурый \(\ce{NO2}\).
auto_awesomeN₂O₄ в ракетах
Жидкий тетраоксид азота — окислитель ракетного топлива, самовоспламеняющегося с гидразинами (урок 129). На нём летали «Протон», «Титан», лунный модуль «Аполлона»: его двигатели должны были запуститься безотказно, и гиперголичная пара не требовала системы зажигания.
push_pinГлавное
\(\ce{N2O}\) (+1, «веселящий газ», несолеобразующий), \(\ce{NO}\) (+2, радикал, на воздухе мгновенно даёт бурый \(\ce{NO2}\); биологический посредник), \(\ce{N2O3}\) (+3, синяя жидкость, ангидрид \(\ce{HNO2}\)), \(\ce{NO2 <=> N2O4}\) (+4, бурый радикал ⇄ бесцветный димер), \(\ce{N2O5}\) (+5, \(\ce{NO2+NO3-}\) в кристалле, ангидрид \(\ce{HNO3}\)). С водой: \(\ce{3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO}\); с кислородом и водой — только азотная кислота; со щёлочью: \(\ce{2NO2 + 2NaOH -> NaNO2 + NaNO3 + H2O}\), \(\ce{NO + NO2 + 2NaOH -> 2NaNO2 + H2O}\).
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.