Эмпирическая формула. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NO
Молекулярная масса, кг/кмоль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30,01
Агрегатное состояние. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . газообразное
Внешний вид. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . бесцветный газ
Запах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . отсутствует
Применение: для получения NH2OH. Присутствует в отходящих дымовых газах при неполном сгорании топлива.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Плотность при 20 °С и давлении 101,3 кПа, кг/м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,3402
Плотность жидкой фазы при минус 163°С, кг/м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1332
Температура плавления, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . минус 163,5
Критическая температура, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . минус 93
Критическое давление, МПа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,48
Теплота образования, кДж/моль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91,26
Константы уравнения Антуана, в температурном интервале минус 233 – минус 178°С,
А. . . . . . . . . . . . . 20,1314
В. . . . . . . . . . . . . 1572,52
С. . . . . . . . . . минус 4,88
Динамическая вязкость, Па?с. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183?10-7
Теплоемкость, Дж/(моль?К) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29,86
Мольный объем в критической точке, см3/моль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
:*т- твердое вещество;
Растворимость в воде: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .слабо растворим
Реакционная способность: ниже 1000 0С практически не разлагается. С водой, разбавленными растворами кислот и щелочей не взаимодействует. Растворим в спирте, сероуглероде и серной кислоте. При обычных условиях быстро окисляется до диоксида азота, с повышением температуры скорость реакции уменьшается. Присоединяет галогены с образованием нитрозилгалогенидов (NOHal). С серной кислотой в присутствии воздуха дает нитрозилсерную кислоту (NO)НSО4. Восстанавливается углеродом, фосфором, серой, водородом, металлами, до азота. Окисляется, например, хроматами и перманганатами до азотной кислоты. С солями многих металлов образует нитрозокомплексы.
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Класс опасности в воздухе рабочей зоны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
ПДКм.р. в воздухе рабочей зоны (в пересчете на NO2), мг/м3 . . . . . . . . . . . 5,0
Код вещества, загрязняющего атмосферный воздух. . . . . . . . . . . . . . . . . 0304
Класс опасности в атмосферном воздухе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
ПДКм.р./с.с. в атмосферном воздухе, мг/м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,4/0,06
Воздействие на людей: кровяной яд, оказывает прямое действие на центральную нервную систему.
Меры первой помощи пострадавшим от воздействия вещества: удалить пострадавшего из вредной атмосферы. При нарушении дыхания – кислород. При рефлекторных расстройствах дыхания и сердечной деятельности применяют, так называемую, противодымную смесь (хлороформа 40 ч., 96% этилового спирта 4 ч., серного эфира 20 ч.); к этой смеси добавляют 5 капель нашатырного спирта. При раздражении дыхательных путей - содовые ингаляции, горячее молоко с содой или щелочной минеральной водой. При тяжелом отравлении – госпитализация.
Меры предосторожности: герметизация аппаратуры и коммуникаций, вентиляция помещений. При электро- и газовой сварке внутри аппаратуры, вообще в тесных и замкнутых пространствах, обязательна подача свежего воздуха для вытеснения оксидов азота
Средства защиты: фильтрующий промышленный противогаз. Изолирующие шланговые противогазы с подачей чистого воздуха. Герметичные очки с полумаской. Перчатки резиновые кислотостойкие бесшовные, перхлорвиниловые бесшовные; кислотозащитные рукавицы КР; перчатки, покрытые латексом. Спецодежда, покрытая слоем перхлорвиниловой смолы, или из ткани, обработанной парафино-стеарино-фосфатной эмульсией и латексом СВХ-1. Сапоги, брюки поверх сапог.
ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ СВОЙСТВА
Группа горючести. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . негорючий, пожароопасный газ
Оксидами называют бинарные соединения химических элементов с кислородным атомом, у которого окислительная степень равна 2-. Азот, обладающий меньшим электроотрицательным значением, образует различные комбинации с кислородом. Эти соединения относятся к разным классам веществ. Оксид азота кислород содержит в количестве, которое устанавливает валентность элемента N. Она колеблется от 1 до 5.
Какие бывают оксиды
Существует около десятка азотистых соединений, содержащих O-элемент. Из них пять наиболее часто встречаемых: оксид одновалентного, оксид двухвалентного, оксид трехвалентного, оксид четырехвалентного и оксид пятивалентного азота.
Остальные соединения считаются менее распространенными. К ним относят оксид азота четырехвалентного в форме димера, нестабильные молекулы нитрилазида, нитрозилазида, тринитрамида и нитратный радикал.
Формулы оксидов азота
Ниже приведены обозначения наиболее значимых соединений элемента N.
Это прежде всего оксид азота, формула которого состоит из двух химических знаков - N и O. За ними ставятся индексы, в зависимости от степени окисления атомов.
- Азота одновалентного оксид имеет формулу N 2 O. В нем атом N заряжен +1.
- Азота двухвалентного оксид имеет формулу NO. В нем атом N заряжен +2.
- Азота трехвалентного оксид имеет формулу N 2 O 3 . В нем атом N заряжен +3.
- Четырехвалентный оксид азота, формула которого NO 2 , имеет заряд атома N +4.
- Пятивалентное кислородное соединение обозначается как N 2 O 5 . В нем атом N заряжен +5.
Описание одновалентного оксида азота
Он еще именуется диазотом, закисью и газом веселящим. Последнее название произошло от действия, связанного с опьянением.
Оксид азота с валентностью I в условиях нормальной температуры существует в форме негорючего газа, без цвета, который проявляет приятный сладковатый привкус и запах. Воздух легче данного соединения. Оксид растворяется в водной среде, этаноле, эфирах и кислоте серной.
Вода, щелочные и кислотные растворы не способны с ним вступать в реакцию, он не образует соли. Не подвергается воспламенению, зато способен поддержать процесс горения.
Аммиак оксид азота переводит в азид (N3NH4).
При соединении с молекулами эфиров, хлорэтана и циклопропана образуется взрывоопасная смесь.
Обычные условия способствуют его инертности. Под действием нагревания вещество восстанавливается.
Описание оксида двухвалентного азота
Его еще называют моноокисью, окисью или нитрозил-радикалом. В условиях нормальной температуры является бесцветным негорючим газом, слаборастворимым в водной среде. Воздухом окисляется, получается NO 2. Жидкая и твёрдая его форма становятся голубого цвета.
Оксид азота может быть восстановителем в реакциях взаимодействия с галогенами. Продуктом их присоединения является нитрозилгалогенид, который имеет формулу NOBr.
Диоксид серы и другие сильные восстановители окисляют NO с получением молекул N 2 .
Описание оксида трехвалентного азота
Они именуется ангидридом азотистым. В нормальном состоянии может быть жидкостью, с синей окраской, а стандартные параметры среды переводят оксид в форму газа, не имеющего цвета. Обладает устойчивостью только при низких температурах.
Молекулы N 2 O 3 диссоциируют во время нагревания с выделением одно- и двухвалентного оксида.
В качестве ангидрида присоединяет воду с получением кислоты азотистой, а со щелочами формирует соли в виде нитритов.
Описание оксида четырехвалентного азота
По-другому его называют диоксидом. Существует в форме буро-красного газа, у которого имеется острый запах, а также может быть желтоватой жидкостью.
Относится к кислотным оксидам, у которых развита хорошо химическая активность.
Его молекулы окисляют неметаллы с образованием кислородсодержащих соединений и свободного азота.
Диоксид взаимодействует с оксидом четырехвалентной и шестивалентной серы. Получается кислота серная. Метод ее синтеза называют нитрозным.
В водной среде можно растворить оксид азота. Азотная кислота является результатом данной реакции. Такой процесс называют диспропорционированием. Промежуточным компонентом считается кислота азотистая, которая быстро распадается.
Если растворить азота четырехвалентного оксид в щелочи, то происходит образование растворов нитратов и нитритов. Можно использовать его жидкую форму для взаимодействия с металлом, тогда получится безводная соль.
Описание оксида пятивалентного азота
Его также называют диазотным пентаоксидом, нитратом нитрония, нитриловым нитратом или азотным ангидридом.
Существует в форме бесцветных кристаллов, которые обладают летучестью и неустойчивостью. Их стабильность наблюдается при низкой температуре. Такую структуру образуют нитрат- и нитрит-ионы.
В газообразном виде вещество имеет форму ангидрида NO 2 −O−NO 2 .
Оксид азота пятивалентный обладает свойствами кислотными. Он легко разлагается с выделением кислорода.
Вещество реагирует с водой, в результате получается азотная кислота.
Щелочи растворяют ангидрид с выделением солей нитратов.
Как получают оксиды азота
Закись N 2 O образуется при острожном нагревании аммония нитрата в сухом виде, однако такой способ может сопровождаться взрывом.
Предпочтительным методом получения оксида одновалентного является воздействие кислотой азотной в концентрированном виде на кислоту сульфаминовую. Главным условием считается нагревание.
Нитрозил, или NO, - это особый оксид азота, получение которого осуществляется при взаимодействии молекул N 2 и O 2 . Важным условием такого процесса является сильное нагревание свыше 1000 °C.
Природный способ получения связан с грозовыми разрядами в атмосферном воздухе. Такой оксид быстро соединяется с кислородными молекулами и формируется диоксид.
Лабораторный метод синтеза NO связан с реакцией металлов и неконцентрированной кислоты азотной. Примером такой реакции может быть взаимодействие меди с HNO 3 .
Другой способ образования моноокиси азота - реакция хлорида железа двухвалентного с натрия нитритом и кислотой соляной. Результатом процесса являются железа трехвалентного и натрия хлориды, вода и сама окись.
В промышленных масштабах его добывают за счет окисления аммиачных молекул во время нагревания и под высоким давлением. Ускорителем процесса является платина или хрома трехвалентного оксид.
Диоксид, или NO 2, получается при взаимодействии мышьяка трехвалентного оксида с 50 % кислотой азотной, которую наносят по каплям на поверхность твердого реагента. Образуется смесь из оксидов двухвалентного и четырехвалентного азота.
Если ее охладить до температуры -30 °С, то синтезируется ангидрид азотистый, или N 2 O 3 .
В порошкообразном виде он получается в случае пропускания тока электрического сквозь газообразную его форму.
Если на крахмальный порошок подействовать кислотой азотной с концентрацией 50 %, то выделяется оксид двухвалентного и четырехвалентного азота, газ углекислый и вода. В дальнейшем из полученных первых двух соединений формируется молекула N 2 O 3 .
В результате теплового расщепления свинцового нитросоединения выделяется свободный кислород и оксид свинца.
Ангидрид, или N 2 O 5, образуется благодаря отщеплению молекулы воды от кислоты азотной действием фосфора оксида пятивалентного.
Другой способ его синтеза является пропускание сухого хлора сквозь безводный серебряный нитрат.
Если на диоксид азотный подействовать молекулами озона, то формируется N 2 O 5 .
Оксидом азота называется инертный газ, который не обладает ароматическими качествами и цветом. Есть несколько соединений:
· Оксид (I) несолеобразующий. При условии высокой концентрации может спровоцировать возбуждение нервной системы. По-другому его называют веселящим газом. Свое применение оксид азота нашел как наркоз слабого действия в медицине;
· Монооксид азота – это газ, не обладающий цветом. Свойством оксида азота (II) является слабая степень растворимости в воде;
· Оксид (III) – это жидкость, обладающая темно-синим цветом. В нормальных условиях проявляет неустойчивость. При условии взаимодействия с водой способен образовывать азотистую кислоту;
· Оксид (IV) обладает газообразной формой, его окрас – бурый. В таком состоянии вещество тяжелее воздуха, поэтому способно легко сжиматься. Одним из свойств оксида азота является способность взаимодействовать с водой и щелочными растворами; Оксид (V) является веществом в кристаллической форме без цвета. Проявляет свойства сильного окислителя
Оксид азота (II) (Монооксид азота, окись азота, нитрозил-радикал) NO
Рассмотрим оксид азота (II)NO - несолеобразующий оксид азота. Он представляет собой бесцветный газ, плохо растворимый в воде. Сжижается с трудом; в жидком и твёрдом виде имеет голубой цвет.
Наличие неспаренного электрона обусловливает склонность NO к образованию слабосвязанных димеров N 2 O 2 . Жидкий оксид азота(II) на 25 % состоит из молекул N 2 O 2 , а твердый оксид целиком состоит из них.
Получение.
Оксид азота (II) - единственный из оксидов азота, который можно получить непосредственно из свободных элементов соединением азота с кислородом при высоких температурах (1200-1300 °C) или в электрическом разряде. В природе он образуется в атмосфере при грозовых разрядах:
и тотчас же реагирует с кислородом:
При понижении температуры оксид азота(II) разлагается на азот и кислород, но если температура падает резко, то не успевший разложиться оксид существует достаточно долго: при низкой температуре скорость распада невелика. Такое резкое охлаждение называется "закалкой" и используется при одном из способов получения азотной кислоты.
В лаборатории
его обычно получают взаимодействием 30%-ной HNO 3 с некоторыми металлами, например, с медью:
Более чистый, не загрязнённый примесями NO можно получить по реакциям:
Промышленный способ основан на окислении аммиака при высокой температуре и давлении при участии Pt, Cr 2 O 3 (как катализаторов):
Химические свойства.
При комнатной температуре и атмосферном давлении окисление NO кислородом воздуха происходит мгновенно:
Для NO характерны также реакции присоединения галогенов с образованием нитрозилгалогенидов, в этой реакции NO проявляет свойства восстановителя:
В присутствии более сильных восстановителей NO проявляет окислительные свойства:
В воде NO мало растворим и с ней не реагирует, являясь несолеобразующим оксидом.
Физиологическое действие.
Оксид азота (белый) в цитоплазме клеток хвойных пород деревьев через час после механического воздействия. Темно-зелёные круги в клетках - ядра, в некоторых из ядер, в свою очередь, заметны ядрышки (светло-зелёные).
Как и все оксиды азота (кроме N 2 O), NO - токсичен, при вдыхании поражает дыхательные пути.
За два последних десятилетия было установлено, что эта молекула NO обладает широким спектром биологического действия, которое условно можно разделить на регуляторное, защитное и вредное. NO, участвует в регуляции систем внутри и межклеточной сигнализации. Оксид азота, производимый клетками эндотелия сосудов, отвечает за расслабление гладких мышц сосудов и их расширение, предотвращает агрегацию тромбоцитов и адгезию нейтрофилов к эндотелию, участвует в различных процессах в нервной, репродуктивной и иммунной системах. NO также обладает цитотоксическими и цитостатическими свойствами. Клетки-киллеры иммунной системы используют оксид азота для уничтожения бактерий и клеток злокачественных опухолей. С нарушением биосинтеза и метаболизма NO связаны такие заболевания, как эссенциальная артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, первичная легочная гипертензия, бронхиальная астма, невротическая депрессия, эпилепсия, нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона), сахарный диабет и др.
Оксид азота может синтезироваться несколькими путями. Растения используют неферментативную фотохимическую реакцию между NO 2 и каротиноидами.
Характерной особенностью NO является способность быстро (менее чем за 5 секунд) диффундировать через мембрану синтезировавшей его клетки в межклеточное пространство и легко (без участия рецепторов) проникать в клетки-мишени. Внутри клетки он активирует одни энзимы и ингибирует другие, таким образом, участвуя в регуляции клеточных функций. По сути, монооксид азота является локальным тканевым гормоном. NO играет ключевую роль в подавлении активности бактериальных и опухолевых клеток путем либо блокирования некоторых их железосодержащих ферментов, либо путем повреждения их клеточных структур оксидом азота или свободными радикалами, образующимися из оксида азота. Одновременно в очаге воспаления накапливается супероксид, который вызывает повреждение белков и липидов клеточных мембран, что и объясняет его цитотоксическое действие на клетку-мишень. Следовательно, NO, избыточно накапливаясь в клетке, может действовать двояко: с одной стороны вызывать повреждение ДНК и с другой - давать провоспалительный эффект.
Оксид азота способен инициировать образование кровеносных сосудов. В случае инфаркта миокарда оксид азота играет положительную роль, так как индуцирует новый сосудистый рост, но при раковых заболеваниях тот же самый процесс вызывает развитие опухолей, способствуя питанию и росту раковых клеток. С другой стороны, вследствие этого улучшается доставка оксида азота в опухолевые клетки. Повреждение ДНК под действием NO является одной из причин развития апоптоза (запрограммированный процесс клеточного "самоубийства", направленный на удаление клеток, утративших свои функции). В экспериментах наблюдалось дезаминирование дезоксинуклеозидов, дезоксинуклеотидов и неповрежденной ДНК при воздействии раствора, насыщенного NO. Этот процесс ответствен за повышение чувствительности клеток к алкилирующим агентам и ионизирующему излучению, что используется в антираковой терапии.
II Состав и строение HNO3
1. Реакции с металлами. Поскольку атом азота в положительных степенях окисления является окислителем, причем чем выше степень окисления, тем сильнее способность отбирать электроны у других атомов, то с металлами – по сути своей восстановителями – оксиды азота будут реагировать. Продукты при этом могут получаться совсем разные, в зависимости от условий реакции и самого металла. Например, раскаленной меди все оксиды азота отдают кислород, а сами превращаются в простое вещество азот:
По количеству образовавшихся оксида меди и азота можно установить, какой именно из оксидов азота реагировал с медью.
2. Реакции с неметаллами . В первую очередь рассмотрим реакции с кислородом. Здесь между оксидами наблюдается различие, и весьма существенное.
Оксид NO реагирует с кислородом с образованием оксида азота(IV). Реакция обратимая. Причем с повышением температуры скорость этой реакции уменьшается:
2NO + O2 = 2NO2.
Оксид NO2 с кислородом вообще не реагирует.
Озон переводит оба оксида в оксид азота(V).
Оксид азота(II) NO присоединяет озон полностью:
2NO + O3 = N2O5.
Оксид азота(IV) NO2 в реакции с озоном выделяет еще и кислород:
2NO2 + O3 = N2O5 + O2.
3. Реакции с водой . Оксид NO с водой не реагирует. Оксид NO2 с водой образует две кислоты – азотную (степень окисления азота +5) и азотистую (степень окисления азота +3). В присутствии кислорода оксид NO2 целиком переходит в азотную кислоту:
2NO2 + Н2O = НNО3 + НNO2,
4NO2 + O2 + 2Н2О = 4НNО3.
4. Реакции c кислотами . Ни один из оксидов – NO или NO2 – не реагирует с кислотами.
5. Реакции со щелочами . Оба оксида азота реагируют со щелочами.
Оксид NO образует с щелочью соль азотистой кислоты, оксид азота(I) и азот:
10NO + 6NaOH = 6NaNO2 + N2O + N2 + 3H2O.
Оксид NO2 образует с щелочью соли двух кислот – азотной и азотистой:
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O.
Вернемся к нашей тайне степеней окисления. При переходе кислородных соединений азота из состояния «газ», где свободно можно двигаться, в состояние «водный раствор», где больше толкотни, где процветает коллективизм, где существуют и активно действуют полярные молекулы воды, никто уже не позволит молекуле, атому или иону быть в одиночестве, происходит «смена ориентации». Устойчивыми становятся как раз нечетные степени окисления, как и положено элементу из нечетной группы. (Устойчивыми, правда, относительно. Азотистая кислота, например, может существовать только в растворе, иначе она разлагается. Но кислот, формально соответствующих оксидам азота(II) и (IV), вообще не существует. Все познается в сравнении.)
Интересно, что со щелочами реагирует не только явно кислотный оксид NO2, но и NО – по свойствам и степени окисления некислотный, при этом получаются соединения других степеней окисления – нечетных! Тайна? Вполне!ная кислота, строение молекулы и получение.
Опытным путём доказано, что в молекуле азотной кислоты между двумя атомами кислорода и атомом азота две химические связи абсолютно одинаковые – полуторные связи. Степень окисления азота +5, а валентность равна IV.
Физические свойства
Азотная кислота HNO3 в чистом виде - бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде; t°пл.= -41°C; t°кип.= 82,6°С, r = 1,52 г/см3. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.
Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО2 и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:
N2 + O2 грозовые эл.разряды→ 2NO
2NO + O2 → 2NO2
4НNО3 свет→ 4NО2(бурый газ) + 2Н2О + О2
Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько дней при кратком контакте. Пожелтение кожи свидетельствует о разрушении белка и выделении серы (качественная реакция на концентрированную азотную кислоту – жёлтое окрашивание из-за выделения элементной серы при действии кислоты на белок – ксантопротеиновая реакция). То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.
Получение
1. Лабораторный способ
KNO3 + H2SO4(конц) → KHSO4 + HNO3 (при нагревании)
2. Промышленный способ
Осуществляется в три этапа:
a) Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Условия: катализатор – Pt, t = 500˚С)
б) Окисление кислородом воздуха NO до NO2
2NO + O2 → 2NO2
в) Поглощение NO2 водой в присутствии избытка кислорода
4NO2 + О2 + 2H2O ↔ 4HNO3и 3NO2 + H2O ↔ 2HNO3+NO (без избытка кислорода)
Применение
