Азота окислы

Азота окислы

АЗОТА ОКИСЛЫ. Азот образует с кислородом пять различных соединений: 1) N2O - закись азота, 2) NO - окись азота, 3) N2O3 - азотистый ангидрид, или трехокись азота, 4) NO2 - двуокись или N2O4 - четырехокись азота, 5) N2O5 - азотный ангидрид, или пятиокись азота. Все пять окислов образуются с поглощением тепла, поэтому получение их возможно только при высокой температуре и связано с большой затратой энергии.

Теплоты образования в Cal для газообразных N2 и О2:

azot okisl 01

Поэтому при синтезе пользуются другими материалами: обычно исходят из азотной кислоты или ее солей.

I. Закись азота N2О получается: 1) из высших окислов азота, их восстановлением цинком, амальгамой натрия, сероводородом, хлористым оловом и др.; напр., 5 ч. хлористого олова SnCl2·2H2O, 10 ч. соляной кислоты НСl (удельный вес 1,21) и 0,9 ч. азотной кислоты HNO3 (удельный вес 1,38) дают при кипячении N2О; 2) нагреванием при 240° смеси эквимолекулярных количеств селитры NaNO3 (17 ч.) и сернокислого амония (NH4)24 (13,5 ч.); 3) осторожным нагреванием до 170° азотнокислого аммония NH43 = N2О + 2H2О, выделяющийся при этой реакции газ промывают для удаления других окислов азота водой, растворами железного купороса и едкого натрия и сжижают смесью жидкой сернистой кислоты и углекислоты. N2O - бесцветный газ приятного запаха и сладковатого вкуса; удельный вес 1,527 (воздух = 1), вес 1 л при 0° и 760 мм 1,777 г; температура плавления - 102°,3, температура кипения - 89°,4; 100 объемов воды растворяют при 15° 77,8 объемов N2О. При нагревании (до 900°) N2О распадается на N и О; уголь, натрий, раскаленное железо сгорают в N2O; в отличие от других окислов азота, N2O окисляется кислородом воздуха; при вдыхании вызывает возбужденное состояние («веселящий газ»); применяется как анестезирующее средство при небольших операциях.

Азотноватистая кислота H2N2O2 м. б. формально рассматриваема как гидрат закиси азота. Получается восстановлением азотистокислого натрия, амальгамой натрия в щелочном растворе; легко распадается на закись азота и воду: H2N2О2 = N2О + H2О.

II. Окись азота NО получается восстановлением высших окислов углем, фосфором, сернистым газом, металлами и другими восстановителями, например: 1) при растворении меди в азотной кислоте 3Cu + 8HNO3 = ЗСu(NO3)2 + 4 Н2O + 2NO; 2) при нагревании солянокислого раствора селитры и хлористого железа 6FeСl2 + 2KNO3 + 8НСl : 6FeCl3 + 2КСl + 4Н2O+ 2NO; 3) о получении NO из элементов см. Азотная кислота. NО - бесцветный газ; удельный вес 1,038 (воздух = 1), вес 1 л при 0° и 760 мм 1,3402 г; температура плавления —167°, температура кипения —153°,6; 100 объемов воды растворяют 5 объемов NО. Окись азота обладает как восстановительными, так и окислительными свойствами: натрий, калий, фосфор сгорают в ней (сера не горит). Перманганат и перекись водорода окисляют NО в азотистую и азотную кислоту. С кислородом воздуха NО образует двуокись азота: 2NO + О2 = 2NO2. При 1690° распадается нацело на азот и кислород. С солями дает комплексные соединения FeSО4·NO; CuSО4·NO.

III. Азотистый ангидрид N2O3, образуется: 1) при охлаждении до —18° смеси 4 объемов окиси азота NО и 1 объема О; 2) при нагревании 1 ч. крахмала и 8 ч. азотной кислоты удельного веса 1,55; 3) при нагревании трехокиси мышьяка с азотной кислотой удельного веса 1,35: As2О3 + 2HNO3 + 2H2О = 2H3AsО4 + N2О3. Азотистый ангидрид устойчив лишь при низкой температуре, он образует голубую кристаллизующуюся при —102° жидкость, которая при повышении температуры буреет, разлагаясь на окись и четырехокись азота; пары ее состоят из смеси NO, N2О4 и N2О3, находящихся между собой в подвижном равновесии: 2NO + N2О4 azot okisl z 2N2О3. Кислородом эта смесь окисляется до четырехокиси азота 2N2О3 + О2 azot okisl z 2N2О4. При растворении в воде азотистый ангидрид дает азотистую кислоту.

Азотистая кислота HNO2 существует только в водном растворе; при попытке выделить ее она тотчас распадается на воду и азотистый ангидрид: 2HNО2 = H2О + N2О3. Перманганат легко окисляет ее в азотную кислоту. С йодистоводородной кислотой выделяет йод: HNО2 + HJ = NO + H2O + J.

Соли азотистой кислоты имеют большое промышленное значение. HNО2 имеется в воздухе (от происходящих в нем электрических разрядов), поэтому дождевая вода содержит ее соли. В почве также имеются ее соли, являющиеся отчасти продуктом жизнедеятельности патогенных бактерий; из почвы соли эти вместе с бактериями вымываются водой, поэтому вода, содержащая заметное количество азотистых солей, считается непригодной для питья.

IV. Двуокись азота2 и четырехокись азота N2О4 образуются: 1) окислением окиси азота кислородом воздуха 2NО + О2 = N2О4; 2) разложением азотного ангидрида N2О5 или азотной кислоты (желтая азотная кислота содержит в растворенном состоянии двуокись); 3) из солей азотной кислоты, например, из азотнокислого свинца Pb(NО3)2: сухую смесь равных частей Pb(NО3)2 и песка, прибавляемого для равномерного нагревания, прокаливают, и выделяющиеся пары конденсируют в хорошо охлаждаемом приемнике: Pb(NО3)2 = PbО + О + N2О4; 4) о получении NО2 из аммиака и воздуха см. Аммиак. Четырехокись азота представляет при 0° бесцветную жидкость, кристаллизующуюся при —10°,8; при нагревании она желтеет и кипит при 25—26°, выделяя красно-бурые пары; с повышением температуры интенсивность окраски паров растет, и при 140—150° они кажутся почти черными. Изменение цвета объясняется диссоциацией бесцветной четырехокиси в сильно окрашенную двуокись: N2О4 azot okisl z 2NО2; диссоциация растет с температурой: при 60° N2О4 распадается уже наполовину, при 150° диссоциация полная. При нагревании выше 150° пары вновь обесцвечиваются вследствие распада NО, на окись и кислород: 2NО2 = 2NО + О2. Двуокись NО2 - сильный окислитель: в присутствии платины смесь ее с водородом дает воду и аммиак; уголь, сера, фосфор сгорают в ней. При растворении в воде двуокись дает азотную и азотистую кислоты; азотистая кислота при этом распадается далее на окись азота, азотную кислоту и воду: 4HNО2 = 2HNО3 + H2О + NO. С серной кислотой двуокись образует нитрозилсерную кислоту SO2·OH·О·NO.

V. Азотный ангидрид N2O5 образуется: 1) при действии хлора на азотнокислое серебро

azot okisl 1

2) при осторожной перегонке тестообразной смеси 6 ч. безводной азотной кислоты и 7 ч. фосфорного ангидрида; в приемнике конденсируется жидкость, разделяющаяся на два слоя; верхний слой при охлаждении выделяет кристаллы N2О5. Азотный ангидрид при обыкновенной температуре представляет собой гигроскопические бесцветные ромбические призмы; температура плавления 29—30°; он кипит при 45—50°, разлагаясь при этом на N2О4 и кислород: N2О5 = N2О4 + О; N2О5 на большинство металлов не действует, лишь натрий и кальций сгорают в нем с большим блеском; в воде он растворяется с большим выделением тепла, давая азотную кислоту. Смесь N2О5 и азотной кислоты может служить для нитрования органических соединений.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.