Azotas

Šioje temoje aptariama deguonies ir azoto savybės, gavimo būdai, cheminės reakcijos ir panaudojimas. Taip pat susipažįstama su amoniaku, azoto trąšomis ir deguoniniais azoto junginiais, tokiais kaip azoto monoksidas ir dioksidas. Galiausiai, išnagrinėjama, kaip šios medžiagos sąveikauja ir kokią reikšmę turi gamtoje bei pramonėje.

Amoniakas: savybės ir reakcijos
Amoniakas (\(NH₃\)) yra bespalvės dujos, turinčios aštrų, specifinį kvapą. Jis labai gerai tirpsta vandenyje (dėl vandenilinių ryšių susidarymo tarp \(NH₃\) ir \(H₂O\) molekulių), sudarydamas amoniakinį vandenį. Vandenyje amoniakas elgiasi kaip silpna bazė, nes vyksta pusiausvyrinė reakcija: \(NH₃(d) + H₂O(s) \rightleftharpoons NH₃ \cdot H₂O(aq) \rightleftharpoons NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)\). Kaip bazė, amoniakas reaguoja su rūgštimis, sudarydamas amonio druskas, pavyzdžiui, su vandenilio chloridu: \(NH₃(d) + HCl(d) \rightarrow NH₄Cl(k)\).
Amoniako cheminės savybės ir azoto trąšos
Amoniakas reaguoja su rūgštimis, sudarydamas amonio druskas. Jis taip pat reaguoja su vandeniu, sudarydamas amoniakinį vandenį \(( NH_3 * H_2O )\), kuris disocijuoja į amonio \(( NH_4^+ )\) ir hidroksido \(( OH^- )\) jonus. Amonio druskos yra tirpios vandenyje ir yra stiprieji elektrolitai. Daugelis amonio druskų skyla kaitinant. Žemės ūkyje plačiai naudojamos šios azoto trąšos: salietros (natrio nitratas \(( NaNO_3 )\), kalio nitratas \(( KNO_3 )\), amonio nitratas \(( NH_4NO_3 )\)), amonio sulfatas \(((NH_4)_2SO_4)\) ir karbamidas \(( CO(NH_2)_2 )\).
Amoniako savybės ir gavimas
Amoniakas (\(NH_3\)) pramonėje gaunamas tiesioginės azoto ir vandenilio sintezės būdu. Tai bespalvės, aštraus kvapo dujos, kurios labai gerai tirpsta vandenyje dėl susidarančių vandenilinių ryšių. Amoniakas pasižymi bazinėmis savybėmis.
Amoniako savybės ir panaudojimas
Amoniakas (\(NH_3\)) yra bespalvės dujos, turinčios aštrų kvapą ir labai gerai tirpstančios vandenyje dėl vandenilinių ryšių susidarymo. Pramonėje sintetinamas Haber-Bosch procesu iš azoto ir vandenilio: $$N_2(d) + 3H_2(d) ightleftharpoons 2NH_3(d)$$. Amoniakas yra bazė, reaguojanti su rūgštimis sudarant amonio druskas: $$NH_3(d) + HCl(d) ightarrow NH_4Cl(k)$$. Vandeninis amoniako tirpalas yra silpna bazė: $$NH_3(d) + H_2O(s) ightleftharpoons NH_4^+(aq) + OH^-(aq)$$. Amonio druskos yra tirpios joninės medžiagos, kurios kaitinamos skyla, pvz., $$NH_4Cl(k) ightarrow NH_3(d) + HCl(d)$$. Amoniakas ir jo junginiai yra pagrindinės azoto trąšos.
Amonio druskos ir azoto trąšos
Amonio druskos yra joniniai junginiai, kurių sudėtyje yra amonio katijonas (\(NH₄⁺\)). Jos paprastai gerai tirpsta vandenyje ir yra stiprūs elektrolitai, vandeniniuose tirpaluose visiškai disocijuojantys į jonus, pavyzdžiui: \(NH₄NO₃(aq) \rightarrow NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)\). Daugelis amonio druskų kaitinamos skyla. Pavyzdžiui, amonio chloridas skyla į amoniaką ir vandenilio chloridą (\(NH₄Cl(k) \rightarrow NH₃(d) + HCl(d)\)), o amonio nitritas skyla į azotą ir vandenį (\(NH₄NO₂(k) \rightarrow N₂(d) + 2H₂O(s)\)). Amonio druskos, tokios kaip amonio nitratas (\(NH₄NO₃\)) ir amonio sulfatas (\((NH₄)₂SO₄\)), taip pat karbamidas (\(CO(NH₂)₂\)), yra svarbios azoto trąšos.
Azotas: savybės ir gavimas
Azotas (\(N₂\)) yra VA grupės elementas, turintis 5 valentinius elektronus. Jo oksidacijos laipsniai junginiuose kinta nuo -3 iki +5. Tai bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos, menkai tirpios vandenyje. Azotas sudaro didžiąją dalį (apie 78% tūrio) Žemės atmosferos. Pramonėje jis gaunamas skysto oro distiliacija. Laboratorijoje gali būti gaunamas šildant amonio nitritą (\(NH₄NO₂(k) \rightarrow N₂(d) + 2H₂O(s)\)).
Azoto cheminės savybės
Azoto molekulė (\(N₂\)) turi labai stabilų trigubąjį ryšį, todėl azotas yra mažai reaktingas (inertiškas) normaliomis sąlygomis. Jis gali veikti kaip reduktorius, reaguodamas su deguonimi labai aukštoje temperatūroje (~2000°C), sudarydamas azoto monoksidą (\(N₂(d) + O₂(d) \rightarrow 2NO(d)\)). Azotas taip pat gali būti oksidatoriumi. Kambario temperatūroje reaguoja tik su ličiu (\(6Li(k) + N₂(d) \rightarrow 2Li₃N(k)\)), o kaitinant reaguoja ir su kitais aktyviais metalais, sudarydamas nitridus (pvz., \(3Ca(k) + N₂(d) \rightarrow Ca₃N₂(k)\)). Reakcija su vandeniliu, kurios metu susidaro amoniakas (\(N₂(d) + 3H₂(d) \rightleftharpoons 2NH₃(d)\)), vyksta tik esant aukštai temperatūrai (400-500°C), aukštam slėgiui (20-40 MPa) ir naudojant katalizatorių.
Azoto gavimas ir cheminės savybės
Pramonėje azotas gaunamas distiliuojant skystą orą, o laboratorijoje – skaidant amonio nitritą (\(NH_4NO_2\)). Dėl trigubojo ryšio tarp atomų molekulėje, azotas yra chemiškai neaktyvus. Jis gali veikti tiek kaip reduktorius (reaguodamas su deguonimi aukštoje temperatūroje), tiek kaip oksidatorius (reaguodamas su metalais, ypač ličiu, arba su vandeniliu, esant aukštam slėgiui, temperatūrai ir katalizatoriui).
Azoto oksidai: NO ir NO₂
Azotas sudaro kelis oksidus. Azoto(II) oksidas (\(NO\)) yra bespalvės, neutralios dujos, mažai tirpios vandenyje. Pramonėje gaunamas kataliziniu amoniako oksidavimu: $$4NH_3(d) + 5O_2(d) ightarrow 4NO(d) + 6H_2O(s)$$. Laboratorijoje gaunamas: $$3Cu(k) + 8HNO_3(aq, prask.) ightarrow 3Cu(NO_3)_2(aq) + 2NO(d) + 4H_2O(s)$$. Azoto(IV) oksidas (\(NO_2\)) yra rudos, aštraus kvapo, rūgštinės dujos. Ore \(NO\) lengvai oksiduojasi iki \(NO_2\): $$2NO(d) + O_2(d) ightarrow 2NO_2(d)$$. Taip pat gaunamas metalams reaguojant su koncentruota azoto rūgštimi: $$Cu(k) + 4HNO_3(s, konc.) ightarrow Cu(NO_3)_2(aq) + 2NO_2(d) + 2H_2O(s)$$.
Azoto oksidai: NO ir NO₂
Azotas sudaro kelis oksidus. Azoto(II) oksidas (NO), arba azoto monoksidas, yra bespalvės, mažai vandenyje tirpios dujos. Tai neutralusis oksidas. Pramonėje jis gaunamas katalizinės amoniako oksidacijos būdu (\(4NH₃(d) + 5O₂(d) \xrightarrow{katalizatorius} 4NO(d) + 6H₂O(s)\)). Azoto(IV) oksidas (NO₂), arba azoto dioksidas, yra rudos, aštraus kvapo dujos. Tai rūgštinis oksidas. Jis susidaro oksiduojantis NO ore (\(2NO(d) + O₂(d) \rightarrow 2NO₂(d)\)) arba metalams (pvz., variui) reaguojant su koncentruota azoto rūgštimi (\(Cu(k) + 4HNO₃(konc.) \rightarrow Cu(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(d) + 2H₂O(s)\)).
Azoto savybės, gavimas ir reaktingumas
Azotas (\(N_2\)) yra VA grupės elementas, jo atomai turi 5 valentinius elektronus, o oksidacijos laipsniai junginiuose kinta nuo -3 iki +5. Tai bespalvės, bekvapės dujos, blogai tirpios vandenyje, sudarančios ~78% Žemės atmosferos. Pramonėje gaunamas frakciškai distiliuojant skystą orą. Laboratorijoje gaunamas kaitinant amonio nitritą: $$NH_4NO_2(k) ightarrow N_2(d) + 2H_2O(s)$$. Dėl labai stipraus trigubo kovalentinio ryšio ($$N vieno N$$) azoto molekulė yra chemiškai neaktyvi normaliomis sąlygomis. Aukštoje temperatūroje (~2000°C) reaguoja su deguonimi: $$N_2(d) + O_2(d) ightarrow 2NO(d)$$. Reaguoja su aktyviaisiais metalais (pvz., Li) ir su vandeniliu aukštoje temperatūroje, dideliame slėgyje, dalyvaujant katalizatoriui (amoniako sintezė): $$N_2(d) + 3H_2(d) ightleftharpoons 2NH_3(d)$$.
Azoto savybės ir radimas
Azotas (\(N_2\)) yra VA grupės elementas, turintis penkis elektronus paskutiniame energijos lygmenyje. Jo oksidacijos laipsniai gali būti nuo \(-3\) iki \(+5\). Azotas yra bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos, kurios blogai tirpsta vandenyje. Žemės plutoje azoto yra nedaug (tik 0.01%), tačiau jis sudaro didžiąją dalį atmosferos oro (78.1% tūrio). Azotas randamas junginiuose, tokiuose kaip natrio nitratas (\(NaNO_3\)), kalio nitratas (\(KNO_3\)), kalcio nitratas (\(Ca(NO_3)_2\)), taip pat baltymuose ir nukleorūgštyse.
Deguonies cheminės savybės
Deguonis yra stiprus oksidatorius, reaguojantis su daugeliu elementų ir junginių. Reakcijose su nemetalais sudaro oksidus, pvz., sieros dioksidą (\(S(k) + O₂(d) \rightarrow SO₂(d)\)) arba anglies dioksidą (\(C(k) + O₂(d) \rightarrow CO₂(d)\)). Aukštoje temperatūroje reaguoja net su mažai reaktingu azotu (\(N₂(d) + O₂(d) \xrightarrow{\sim 2000°C} 2NO(d)\)). Su metalais taip pat sudaro oksidus, pvz., magnio oksidą (\(2Mg(k) + O₂(d) \rightarrow 2MgO(k)\)) ar geležies(II,III) oksidą (\(3Fe(k) + 2O₂(d) \rightarrow Fe₃O₄(k)\)). Deguonis taip pat oksiduoja sudėtines medžiagas, pavyzdžiui, vandenilio sulfidą (\(2H₂S(d) + 3O₂(d) \rightarrow 2SO₂(d) + 2H₂O(s)\)) ar metaną (\(CH₄(d) + 2O₂(d) \rightarrow CO₂(d) + 2H₂O(s)\)). Tiesiogiai nereaguoja su halogenais, tauriosiomis dujomis, auksu (Au) ir platina (Pt).
Deguonies cheminės savybės ir alotropija
Deguonis (\(O_2\)) yra chemiškai aktyvus elementas, veikiantis kaip stiprus oksidatorius. Jis reaguoja su dauguma metalų (pvz., $$2Mg(k) + O_2(d) ightarrow 2MgO(k)$$) ir nemetalų (pvz., $$S(k) + O_2(d) ightarrow SO_2(d)$$), sudarydamas oksidus. Deguonis palaiko sudėtingų medžiagų degimą (pvz., $$CH_4(d) + 2O_2(d) ightarrow CO_2(d) + 2H_2O(s)$$). Gamtoje egzistuoja dvi deguonies alotropinės atmainos: \(O_2\) ir ozonas (\(O_3\)). Ozonas yra stipresnis oksidatorius nei \(O_2\). Fotosintezės metu augalai išskiria deguonį ($$6CO_2 + 6H_2O ightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$$).
Deguonies cheminės savybės ir alotropinės atmainos
Deguonis yra stiprus oksidatorius, todėl reaguoja su daugeliu metalų ir nemetalų, sudarydamas oksidus. Jis tiesiogiai nereaguoja su halogenais, tauriosiomis dujomis, auksu (\(Au\)) ir platina (\(Pt\)). Deguonis egzistuoja dviejų alotropinių atmainų: įprasto deguonies (\(O_2\)) ir ozono (\(O_3\)). Ozonas susidaro atmosferoje žaibuojant ir yra stipresnis oksidatorius nei paprastas deguonis.
Deguonies fizikinės savybės ir gavimas
Deguonis (\(O_2\)) yra bespalvės, bekvapės dujos, mažai tirpios vandenyje. Pramonėje deguonis gaunamas frakciškai distiliuojant suskystintą orą, išnaudojant skirtingas deguonies (\(-183°C\)) ir azoto (\(-196°C\)) virimo temperatūras. Laboratorijoje deguonį galima gauti elektrolizuojant vandenį ($$2H_2O(s) ightarrow 2H_2(d) + O_2(d)$$) arba termiškai skaidant deguonies turinčius junginius, pavyzdžiui, vandenilio peroksidą ($$2H_2O_2(aq) ightarrow 2H_2O(s) + O_2(d)$$) ar kalio chloratą ($$2KClO_3(k) ightarrow 2KCl(k) + 3O_2(d)$$).
Deguonies naudojimas ir fotosintezė
Deguonis plačiai naudojamas metalurgijoje (plieno ir ketaus gamybai), chemijos pramonėje (azoto rūgšties (\(HNO_3\)) ir sieros rūgšties (\(H_2SO_4\)) gamybai) ir metalų suvirinimui. Gamtoje deguonis yra būtinas kvėpavimui ir organinių medžiagų puvimui. Fotosintezės metu augalai gamina angliavandenius (sacharidus) iš anglies dioksido ir vandens, o deguonis išsiskiria kaip šalutinis produktas.
Deguonies savybės ir gavimas
Deguonis (\(O_2\)) yra bespalvės, bekvapės dujos, kurios sunkiai tirpsta vandenyje. Pramonėje jis gaunamas skystinant ir distiliuojant orą. Laboratorijoje deguonis gaunamas elektrolizuojant vandeninius druskų ir šarmų tirpalus arba skaidant medžiagas, tokias kaip vandenilio peroksidas ir Bertoleto druska.
Deguoniniai azoto junginiai: azoto monoksidas ir dioksidas
Azotas su deguonimi sudaro įvairius junginius, kuriuose azoto oksidacijos laipsnis yra skirtingas. Azoto monoksidas (\(NO\)) yra bespalvės, mažai tirpios vandenyje, neutraliosios dujos. Pramonėje jis gaunamas amoniako oksidacijos būdu (azoto rūgšties gamyboje), naudojant katalizatorių. Laboratorijoje azoto monoksidas gaunamas variui reaguojant su praskiesta azoto rūgštimi. Azoto dioksidas (\(NO_2\)) yra rudos spalvos dujos, rūgštinis oksidas. Jis gaunamas oksiduojant azoto monoksidą arba variui reaguojant su koncentruota azoto rūgštimi.
Deguonis: savybės ir gavimas
Deguonis (\(O₂\)) yra bespalvės, bekvapės dujos, menkai tirpios vandenyje. Pramonėje jis gaunamas frakcine oro distiliacija, išnaudojant skirtingas deguonies (\(t_{vir} = -183°C\)) ir azoto (\(t_{vir} = -196°C\)) virimo temperatūras. Laboratorijoje deguonis gaunamas vandens elektrolizės būdu (\(2H₂O(s) \rightarrow 2H₂(d) + O₂(d)\)) arba skaidant vandenilio peroksidą (\(2H₂O₂(aq) \rightarrow 2H₂O(s) + O₂(d)\)) ar kalio chloratą (\(2KClO₃(k) \rightarrow 2KCl(k) + 3O₂(d)\)).
Ozonas: deguonies alotropinė atmaina
Ozonas (\(O₃\)) yra viena iš dviejų dujinės būsenos deguonies alotropinių atmainų (kita yra \(O₂\)). Atmosferoje jis susidaro veikiant elektros iškrovoms (pvz., žaibui): \(O₂ \rightarrow 2O\), po to \(O + O₂ \rightarrow O₃\). Ozonas yra melsvos spalvos dujos, turinčios aštrų kvapą. Jis yra stipresnis oksidatorius nei \(O₂\), bet mažiau stabilus ir gali skilti atgal į deguonį ir atominį deguonį (\(O₃ \rightarrow O₂ + O\)).

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com