План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Простое вещество. Электронная конфигурация молекулы азота
что отвечает тройной связи между атомами азота. Вследствие этого молекула N₂ исключительно прочна.
В обычных условиях азот непосредственно взаимодействует лишь с литием с образованием Li₃N. При активации молекул N₂ (нагреванием, действием электроразряда или ионизирующих излучений) азот обычно выступает как окислитель и лишь при взаимодействии с фтором и кислородом — как восстановитель.
В промышленности азот получают фракционированной перегонкой жидкого воздуха, в лаборатории—термическим разложением соединений, чаше всего NH₄NO₂:
NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O.
Основная масса получаемого азота используется для синтеза аммиака; азот применяют также для создания инертной атмосферы в химических и других производствах.
Соединения со степенью окисления азота —3. При высоких тем­пературах азот окисляет многие металлы и неметаллы, образуя нит­риды:
3Mg + N₂ = Mg₃N₂; 2В + N₂ = 2BN; 3H₂ + N₂ = 2H₃N.
Свойства нитридов более или менее закономерно изменяются по периодам и группам периодической системы. Например, в малых пе­риодах наблюдается переход от основных нитридов к кислотным.
Нитриды s-элементов I и II групп, например Li₃N и Mg₃N₂ — кри­сталлические вещества. При температуре выше 300°С разлагаются. Нитриды этого типа химически довольно активны. Они, например, легко разлагаются водой, образуя щелочь и аммиак:
Li₃N + 3НОН = 3LiOH + H₃N.
основный
Нитриды галогенов — эндотермические соединения. В свободном состоянии выделен лишь жидкий C1₃N, легко разлагающийся со взрывом. По химической природе — это кислотное соединение:
C1₃N + 3Н₂О = 3НClO + H₃N.
кислотный
Нитриды BN, A1N и Si₃N₄, Ge₃N₄ — твердые полимерные вещест­ва с высокими температурами плавления (2000…3000°С); они либо диэлектрики, либо полупроводники.
Весьма разнообразны нитриды d-элементов. Это кристаллические вещества переменного состава. Чаще всего встречаются нитриды типа MN (TiN, VN, CrN), M₂N (Nb₂N, Cr₂N, Mo₂N). Они проявляют метал­лические свойства: имеют металлический блеск и электронную прово­димость. Нитриды этого типа отличаются высокой твердостью и туго­плавкостью, часто превышающей тугоплавкость исходного ме­тала.
Большинство из нитридов f-элементов химически очень стойки: не разрушаются водой, растворами кислот, расплавленными металлами, устойчивы против окисления на воздухе. Перечисленные особенности позволяют использовать нитриды в качестве высокопрочных мате­риалов.
Из ковалентных нитридов наибольшее практическое значение име­ет нитрид водорода H₃N — аммиак. В обычных условиях это бесцвет­ный газ с резким удушающим запахом. Молекула H₃N имеет форму тригональной пирамиды. Согласно теории валентных связей атом азота в молекуле H₃N находит­ся в состоянии sp³-гибридизации.
Жидкий аммиак, как и вода, — сильный ионизирующий раствори­тель. При этом производные NH₄⁺ в жидком аммиаке (подобно произ­водным ОН₃⁺ в воде) ведут себя как кислоты аммонокислоты), а производные NH₂^- (подобно производным ОН^- в воде) — как основа­ния (аммонооснования). Например, сильными кислотами в жидком аммиаке являются NH₄C1, NH₄NO₃, а основаниями — KNH₂, Ba(NH₂)₂. Дигидронитриды Zn(NH₂)₂, A1(NH₂)₃ ведут себя как амфотерные соединения. Производные NH₂^- называются также амидами, а производные NH^2- — имидами.
Аммиак как растворитель широко применяется для проведения различных синтезов.
Аммиак очень хорошо растворяется в воде (при 20°С в одном объеье Н₂О растворяется около 700 объемов H₃N). Хорошая растворимость объясняется образованием водородной связи между молекулами Н₃N и Н₂О.
При нагревании аммиак проявляет восстановительные свойства, окисляясь обычно до свободного азота:
4H₃N + 3О₂ = 2N₂ + 6Н₂О.
Эта реакция практически необратима.
На восстановительной способности H₃N основано применение NH₄C1 (нашатыря) для очист­ки от оксидов поверхности металлов при пайке.
В промышленности аммиак получают синтезом из простых веществ:
1/2N₂ (г) + ³/₂ Н_г (г) = H₃N (г).
Аммиак выделяется также при коксовании каменного угля. В лаборатории его получают действием щелочей на аммонийные соли. Оcновная масса производимого аммиака используется для получения азотной кислоты и азотистых удобрений — жидкого аммиака и его водных, растворов, NH₄NO₃, и др. Водный раствор аммиака (аммиачная вода) — важный реактив для проведения различных реакций.