Химические свойства азота

Физические свойства азота

Азот при обычных условиях – бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха, состоящий из двухатомных молекул N₂. Для азота характерны низкие температуры кипения и плавления. Азот плохо растворим в воде и в органических растворителях. Растворимость в воде возрастает при повышении давления.

Структура твердого азота построена из молекул N₂, связанных слабыми силами Ван-дер-Ваальса.

Конфигурация внешних энергетического уровня у атома азота …2s²2p³. Атом азота имеет три неспаренных электрона и может образовать три ковалентные связи. В результате донорно-акцепторного взаимодействия атом азота может приобретать положительный и отрицательный заряд. В возбужденном ионе N⁺ имеется четыре неспаренных электрона, в этом состоянии азот образует четыре ковалентные связи. Ион N^– имеет только два неспаренных электрона и может образовывать только две ковалентные связи. У атома азота нет свободных d-орбиталей, поэтому атом азота не может образовывать больше четырех ковалентных связей.

Молекулярный азот обладает очень низкой реакционной способностью. Это связано с наличием в молекуле азота прочной тройной связью, а также неполярностью молекулы азота (энергия тройной связи в молекуле N₂ равна 940 кДж/моль, длина связи 110 пм). Таким образом, молекула азота очень прочная и протекание химических реакций требует высоких энергий активации. Азот – инертное вещество при обычных условиях. Только при высоких температурах азот вступает в химические реакции.

1. При комнатной температуре азот реагирует с литием, с образованием нитрида лития:

2. С металлами азот реагирует при нагревании. При этом он проявляет свойства окислителя:

2. Азот как восстановитель реагирует с кислородом (в электрическом разряде) и фтором (при высоких температурах):

3. Азот реагирует с водородом. Данная реакция протекает при повышенных значениях температуры (400 ºС) и давления 200 атм, а также в присутствии катализатора (Fe):

С серой и галогенами азот не взаимодействует.

В электрическом разряде происходит переход электрона с орбитали δ (2р_z) на p^* (2р_х) (метод МО ЛКАО). Такие возбужденные молекулы быстро возвращаются в обычное состояние, испуская желтое свечение. Иногда оно длится несколько минут после прекращения разряда. В возбужденном состоянии азот обладает высокой реакционной способностью. Атомарный азот активен при обычных условиях и взаимодействует с серой, фосфором и ртутью и др. элементами.

Дата добавления: 2014-01-15