ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 10. ПІДГРУПА НІТРОГЕНУ

§ 10.6. Оксиди нітрогену

Нітроген утворює шість кисневих сполук, в яких виявляє ступені окиснення

    +1 +2 +3 +4 +4 +5

від +1 до +5: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅. При безпосередньому сполученні нітрогену з оксигеном утворюється лише оксид нітрогену(ІІ) NO, інші оксиди добувають непрямими способами. NO і NO — несолетворні оксиди, решта — солетворні. З усіх оксидів нітрогену найбільше значення мають оксиди нітрогену(ІІ) та нітрогену(ІV) як проміжні продукти у виробництві нітратної кислоти.

Оксид нітрогену(ІІ) NO — безбарвний газ, погано розчиняється у воді (його можна збирати у циліндрі над водою). Оксид нітрогену(ІІ) має чудову властивість: безпосередньо сполучається з киснем повітря, утворюючи бурий газ — оксид нітрогену(ІV):

2NO + O₂ = 2NO₂.

У лабораторних умовах оксид нітрогену(ІІ) добувають при взаємодії розведеної нітратної кислоти з міддю:

3Сu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4Н₂О;

Оксид нітрогену(ІІ) добувають також окисненням аміаку киснем повітря за наявності каталізатора — платини (див. § 10.3). Він постійно утворюється у повітрі під час грози під дією електричних розрядів.

Оксид нітрогену(ІV) NO₂ — газ бурого кольору зі специфічним запахом, важчий за повітря, отруйний, подразнює дихальні шляхи. В лабораторних умовах NO₂ добувають при взаємодії концентрованої нітратної кислоти з міддю:

Cu + 4HNO₃ = Сu(NО₃)₂ + 2NO₂↑ + 2Н₂О;

або прожарюванням кристалічного нітрату плюмбуму:

2Рb(N₃)₂ = 2РbО + 4NO₂ ↑ + О₂ ↑.

Як зазначалося вище, оксид нітрогену(ІV) також утворюється з оксиду нітрогену(ІІ) при сполученні його з киснем.

Оксид нітрогену(ІV) піддається димеризації, утворюючи безбарвну рідину — димер оксиду нітрогену(ІV):

2NO₂ ⇆ N₂O₄.

Реакція оборотна. При — 11С˚ рівновага практично повністю зміщується в бік утворення N₂O₄ (димеризація NO2), при 140°С — в бік утворення NO₂ (термічна дucоціація N₂O₄). Проміжним температурам відповідає стан рівноваги між молекулами NO₂ і N₂.

Процес сполучення однакових молекул у більші молекули називається полімеризацією.

У даному випадку відбулася димеризація — утворення більшої молекули N₂O₄ з двох молекул NO₂. Процес полімеризації відіграє важливу роль в органічній хімії (див. § 16.7).

При взаємодії оксиду нітрогену (IV) з водою утворюються нітратна і нітритна кислоти:

+4  +5 +3

2NO₂ + Н₂О = HNO₃ + HNO₂;

HNO₂ малостійка, особливо при нагріванні. Тому при розчиненні NO₂ у теплій воді утворюються нітратна кислота і оксид нітрогену(ІІ):

+4   +5 +2

3NO₂ + Н₂О = 2HNO₃ + NO;

За надлишку кисню утворюється тільки нітратна кислота:

+4 0 +5 -2

4NO₂ + 2Н₂О + O₂ = 4HNO₃;

Оксид нітрогену(ІV) — сильний окисник: вугілля, фосфор, сірка горять у ньому, а оксид сульфуру(ІV) окиснюється до оксиду сульфуру(VІ).