Noorganik kimyo“ fanidan " Ammiakning olinishi va uning birikmalari"

I.2. Ammiakning fizik-kimyoviy xossalari
Azot molekulasi ikki atomli (:NN:) molekulaning atomlarga parchalanish energiyasi 940 kJ/mol. 3000 oS da faqat 0,1% parchalanadi. U kimyoviy reaksiyaga kirishmaslikda inert gazlarga o‘xshab ketadi.
Lekin ba`zi mikroorganizmlar azotni o‘zlashtirish xossasiga ega, bunda murakkab organik o‘g‘it hosil bo‘ladi.
Odatdagi haroratda azot faqat litiy bilan ta`sirlashadi va uning nitridini hosil qiladi:
N2 + 6Li = 2Li3N
Qizdirilganda oson boshqa metallarning nitridlari hosil bo‘ladi:
6Na+N2=2Na3N 3Ca+N2=Ca3N2
Ishqoriy va ishqoriy –er metallari nitridlari kristall moddalar suvda oson gidrolizlanadi:
Ishqoriy va ishqoriy –er metallari nitridlari kristall moddalar suvda oson gidrolizlanadi:
Na3N+3H2O=3NaOH+NH3
Metallardan tashqari nitridlar metallmaslar bilan ham hosil bo‘ladi:
Si3N4, P3N5, BN, Ge3N4
2000-3000 oC da suyuqlanadigan polimer moddalardir. d-elementlarning nitridlari o‘zgaruvchan tarkibga ega bo‘lib, ular metallik xossalarga ega. Bunday nitridlar juda qattiq, qiyin suyuqlanadi. Ular suv, kislota va ishqorlar hamda oksidlovchilar ta`siriga chidamli hisoblanadi. Masalan,TiN (3220 oc), HfN (2982oc), TaN (3090oc).
Azot kislorodning o‘zaro ta`siri qaytar reaksiya reaksiya bo‘lib 1500oc dagina sezilarli tezlikda ketadi va azot (II) oksidi hosil bo‘ladi:
N2+O2=2NO
Azotga, xlor, ozon va ftor ta`sir etmaydi. Azotning vodorod bilan o‘zaro ta`siri yuqori haroratda va qaytar tarzda sodir bo‘lib, bunda ammiyak hosil bo‘ladi:
Azotga, xlor, ozon va ftor ta`sir etmaydi. Azotning vodorod bilan o‘zaro ta`siri yuqori haroratda va qaytar tarzda sodir bo‘lib, bunda ammiyak hosil bo‘ladi:
N2+3H2=2NH3
Agar elektrod ko‘mir bo‘lsa, azot atmosferasida vodorod ishtirokida 33 % HCN hosil bo‘ladi.
Kalsiy karbidi va azot ishtirokida kalsiy sianidi hosil bo‘ladi:
CaC2 + N2 = CaCN2 + C
Olinishi.Laboratoriyada azot natriy azidining parchalanishidan olinadi.
2Na3N=6Na+N2
Azot ammoniy nitritning ehtiyotkorlik bilan qizdirilishidan ham olinadi.
NH4NO2=N2+2H2O
Agar ammiyak qizdirilgan mis(I) oksidi ustidan o‘tkazilsa ham azot hosil bo‘ladi:
2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O
2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O
Gidrazinni qizdirilganda parchalanishi ham laboratoriyada azot olishga imkon beradi:
NH2-NH2 = 2H2 + N2
Ishlatilishi. Azotning ishlatilishi ammiyak, nitrat kislota va azotali o‘g‘itlar olishda xomashyo sifatida qo‘llanilishidir.
Agar fosfor yopiq konteynerda yondirilsa, u kislorod bilan ta`sirlashadi va notoza azot qoldiq sifatida qoladi. Piragallol yordamida havo kisloroddan tozalanib, azot olinishi mumkin.
fizik xossalari. Azot rangsiz, hidsiz, mazasiz gaz bo’lib, suvda juda oz eriydi. Bir hajm suvda 20*C da 0,0154 hajm Azot eriydi. Azot havodan biroz yengil: bir litr azot 1,25 g keladi.
Azot-219,86 *C da suyuqlanib,-195,8*C da qaynaydi.
II.2. Vodorodli, ammoniy va akva birikmalari.
Vodorodli birikmalari. Azot va vodoroddan tashkil topgan eng muhim, odatiy va keng ko‘lamda olinadigan birikma – ammiakdir. Bir yilda qariyb 30 milliard funt ammiak olinib, uning asosiy qismi o‘g‘it sifatida yoki nitrat kislota sintezida ishlatiladi. Amiakni asosan quyida keltirilgan Gaber usuli bilan sintez qilinadi.
Reaksiya tezligi harorat ortishi bilan ortishiga qaramay, NH3 molekulasining hosil bo‘lish issiqligi -46 kJ/ mol bo‘lganligi sababli yuqori temperaturada ammiak molekulasining turg‘unligi kamayib boradi.
Uncha ko‘p bo‘lmagan miqdordagi ammiakni olish uchun, tarkibida ammoniy tutgan tuzlarga kuchli ishqor ta`sir ettirib olinadi.
(NH4) 2 + 2NaOH = N2SO4 + 2H2O + 2NH3
(NH4) 2 + 2NaOH = N2SO4 + 2H2O + 2NH3
Metall azidlarning gidrolizidan ham ammiak olinishi mumkin.
Na3N + 3H2O = 3NaOH + NH3
Ammiak rangsiz (qaynash temperaturasi -77.8 oC va suyuqlanish temperaturasi -33.35oC) va o‘ziga xarakterli xususiyatga ega bo‘lgan gaz. Molekula tarkibidagi H – N bog‘ning qutbliligi sababli, qattiq va suyuq holatdagi ammiak molekulasida vodorod bog‘ bo‘ladi.
Ammiak suvda juda yaxshi eriydi , biroq kam miqdorda dissotsiyalanadi (Kb= 1.8x10-5).
Amoniy va akva birikmalar. Suv va ammiyak xossalari bilan bir- birlariga o‘xshaydilar. Har ikkisi ham proton donori va akseptori vazifasini bajaradi. Ular tarkibidagi bir vodorod atomini boshqa bir alkil gruppaga almashtirish bilan tarkibida -ON va –NH2 tutgan organik moddalar olinishi mumkin.
N2 + 3H2 300 atm, 450oC 2nh3
II.3. Kislorodli birikmalari. Azot (I) oksid.
Azotning kislorodli birikmalari N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 va N2O5 hisoblanadi.
Azot (I) oksidi. Rangsiz, kuchsiz xidli, shirin mazali gaz. Suvda kam erniydi, xona haroratida barqaror. Azot(I) oksidi molekulasi chiziqli tuzilishga ega:
??????
Markaziy azot atomi ikkita sp gibrid orbitallarga ega. N2O molekulasi ozroq bo‘lsa ham dipol momentiga ega, shuning uchun suvda ozroq eriydi.
Azot(I) oksidi ammoniy nitratini qizdirib olinadi:
NH4NO3 = N2O + 2H2O
N2O aktivligi kam, lekin qizdirilsa metallar bilan ta`sir lekin qizdirilsa metallar bilan ta`sir etadi:
Cu+N2O= CuO+N2
Cu+N2O= CuO+N2
Yuqori haroratda oltingugurt va uglerodni ham oksidlaydi:
C+ 2N2O = CO2+2N2
S+ 2N2O = SO2+2N2
Yuqori haroratda (700oс) N2O ga parchalaniladi:
2N2O= 2N2+O2
N2O ga tegishli giponitrit kislotasi (H2N2O2) ma`lum. Bu oksid betaraf oksid va u suv bilan ta`sirlashmaydi. Shuning uchun giponitrit kislota bilvosita usullar bilan olinadi. Giponitrit kislota quyidagicha tuzilishga ega:
Giponitrit kislotasi gidroksilaminga nitrit kislotasini ta`sir etib olinadi:
NH2OH+HNO2= H2N2O2+ H2O
Agar kumush giponitritiga ham kuchli kislotalar ta`sir etganda giponitrit kislota olish mumkin:
Agar kumush giponitritiga ham kuchli kislotalar ta`sir etganda giponitrit kislota olish mumkin:
Ag2N2O2+2HCi= H2N2O2+ 2AgCi
H2N2O2 erkin holda uchramaydi. U ikki asosli kislota:: K1=10-8, K2=10-12. Lekin uning tuzlari ma`lum - Ag2N2O2; PbN2O2.
N2O tibbiyotda narkoz sifatida ishlatiladi. U “kuldiruvchi gaz” ham deyiladi, chunki u bilan nafas olinsa mast qiladi va kishi xursand bo‘lib kula boshlaydi. Kattaroq dozada ishlatilsa kishi og‘riqni sezmaydi. Ana shu tufayli jarrohlik amaliyotida narkoz sifatida kislorod bilan aralashtirib qo‘llaniladi. Uning eng yaxshi tarafi organizm uchun bezararligidir.
II.4. Azot (II) oksidi. Azot (III) oksidi.
Azot (II) oksid. Rangsiz, zaharli gaz. U befarq oksid hisoblanadi. Bog‘lanish tartibi 2,5.
Unda uch elektronli boglanish mavjud. U indeferent oksid hisoblanadi. NO quyidagicha molekula tuzilishiga ega:
Kislorodga nisbatan bo‘shashtiruvchi orbitallarda kam elektron bo‘lishi NO molekulasining turg‘un bo‘lishiga olib keladi. Bu gaz harorat ta`siriga chidamli. Lekin 100oS da parchalanadi:
3NO=N2O+NO2
NO azot va kislorodning o‘zaro ta`siridan hosil bo‘ladigan yagona oksididir. Reaksiya elektr yoyi ta`sirida amalga oshib, qaytar tarzda sodir bo‘ladi. . 3000 oc da darhol muvozanat yuzaga keladi.
N2 + O2 = 2NO
N2 + O2 = 2NO
NO ammiakni Pt va Rh aralashmasi katalizatorligida oksidlash jarayonida ham hosil bo‘ladi:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
NO labatoriyada quyidagi usullarda olinadi:
2KJ + 2KNO2 + 2H2SO4 = 2K2SO4 + 2NO + J2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3= 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
NO ham kuchli oksidlovchi va qaytaruvchi. SO2 ni oksidlab SO3 ga aylantiradi:
SO2 + 2NO= SO3+ N2O
NO ga galogenlar ta`sir etib nitrozil galogenidlar hosil bo‘ladi:
2NO + Ci2=2NOCi
nitrozilxlorid hosil bo‘lib (u sariq rangli). Shunga o‘xshash NOF va NOBr birikmalar ham ma`lum.
Juda kuchli oksidlovchilar (K2Cr2O7 va K2Cr2O7) ta`sirida NO nitrat kislotagacha oksidlanadi:
Juda kuchli oksidlovchilar (K2Cr2O7 va K2Cr2O7) ta`sirida NO nitrat kislotagacha oksidlanadi:
10NO+6KMnO4+9H2SO4=6MnSO4+10HNO3+3K2SO4+4H2O
NO havo kislorodi bilan oson oksidlanib qo‘ng‘ir tusli gaz NO2 ni hosil qiladi:
2NO+O2=2NO2
NO turli komplekslarda ligand sifatida qatnashadi. [Fe(NO)4], [Fe(NO)4I2], [Co(NO)4]. Past haroratda NO qattiq holatga o‘tib dimer - N2O4 hosil qiladi. NO nitrat kislota olishda ishlatiladi.
Azot (III) oksidi. Juda beqaror oksid, u zangori rangli va qattiq holda past haroratda barqaror. 3,5 oS da parchalanadi. Azot(III) oksidi molekulasining tuzilishi quyida keltirilgan
O-N-O bog‘lari orasidagi valent burchaklar 120oS. N=O bog‘ining uzunligi 0,121 nm, N-N bog‘ining uzunligi bo‘lsa 0,186 nm ni tashkil etsa, N-O bog‘ining uzuligi esa 0,114 nm ni tashkil etadi.
O-N-O bog‘lari orasidagi valent burchaklar 120oS. N=O bog‘ining uzunligi 0,121 nm, N-N bog‘ining uzunligi bo‘lsa 0,186 nm ni tashkil etsa, N-O bog‘ining uzuligi esa 0,114 nm ni tashkil etadi.
NO2 ga NO ta’siri etilib qaytar sharoitda olinadi:
NO2+NO= N2O3
Laboratoriyada kaliy nitritiga sulfat kislota eritmasi ta`sir etib N2O3 olsa bo‘ladi:
2KNO2+H2SO4=K2SO4+N2O3+H2O
HNO2 kislotaning oksidi N2O3 (nitrit angidrid) hisoblanadi.. N2O3 ning ishqorlar bilan ta`siridan nitritlar hosil bo‘ladi:
N2O3+2KOH=2KNO2+H2O
Odatda nitritlar olish uchun nitratlar qizdiriladi. Bu reaksiyada kislorod ham hosil bo‘ladi:
2NaNO3=2NaNO2+O2
Laborotoriyada N2O3 mishyak (III) oksidiga nitrat kislota ta`sirida olinadi:
Laborotoriyada N2O3 mishyak (III) oksidiga nitrat kislota ta`sirida olinadi:
As2O3 + 2HNO3 + 2H2O= 2H3AsO4 + N2O3
Nitrit kislotada markaziy azot atomi sp2 gibridlangan O-N-O burchagi 120 oS. N-O- bog‘ining uzunligi 0,117 nm bo‘lsa, H-O bog‘ining uzunligi 0,096 nm ga teng:
Nitrit kislota molekulasining tuzilishi
Nitrit kislota tuzlariga sulfat kislota eritmasini ta`sir ettirish orqali nitrit kislotasini olish mumkin:
NaNO2 + H2SO4= NaHSO4 + HNO2
Nitrit kislotasi faqat eritmada mavjud lekin uning tuzlari ma`lum. Nitrit kislota kuchsiz elektrolitK=7·10-4.
U ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi. Kislorod ishtirokida oksidlanadi:
2HNO2 + 2O2= 2HNO3
U disproporsialanish reaksiyalariga kirishadi:
U disproporsialanish reaksiyalariga kirishadi:
2HNO2= NO + NO2 + H2O
KJ, H2S ishqoriy metallarning amalgamasi bilan nitrit kislotasi oksidlovchi xossasini namoyon etadi:
H2S + 2HNO2 = 2H2O + S + 2NO
2KJ + 2KNO2 + 2H2SO4 = J2 + 2NO + 2K2SO4 + 2H2O
Kuchli oksidlovchilar ta`sirida nitritlar qaytaruvchilik xossasini namoyon etadi va nitratlargacha oksidlanadi:
5NaNO2+2KMnO4+ 3H2SO4 =5NaNO3+ 2MnSO4+ K2SO4+ 3H2O
Fe2+ + ioni qaytaruvchi bo‘lgani uchun nitritlar oksidlovchi bo‘lib NO gacha qaytariladi:
2FeSO4 + 2KNO2 + 2H2SO4 = Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2NO + H2O
Nitrit kislota tuzlari zaharli moddalardir. NaNO2 stenokardiyada tomirlarni kengaytiruvchi modda sifatida tavsiya etilgan.
II.5. Azot (IV) oksidi. Azot (V) oksidi.
Azot (IV) oksidi. NO2 qo‘ng‘ir tusli zaharli gaz modda.NO2 - sovutilganda qizil-qo‘ng‘ir suyuqlikka aylanadi. Suyuqlanish harorati 22,45ºS sovutilsa borgan sari sarg‘ish oq, keyin rangsiz bo‘ladi. -11,2ºS rangsiz kristall hosil qiladi. Isitilganda uning rangi o‘zgarib to‘qlashadi, 140ºS da qo‘ng‘ir rangli bo‘ladi.
NO2 ni aralash angidrid deyish mumkin, chunki u suvda eritilganda HNO2 va HNO3 hosil bo‘ladi:
2NO2 + H2O= HNO3 + HNO2
NO2 ishqorlarga ta`sir ettirilganda ham nitritlar va nitratlar hosil bo‘ladi:
2NO2 + 2NaOH= NaNO3 + NaNO2 + H2O
HNO2 beqaror kislota hisoblanib, uning parchalanishidan nitrat kislota va NO hosil boladi:
3HNO2= HNO3 + 2NO + H2O
3HNO2= HNO3 + 2NO + H2O
NO2 issiq suv bilan ta`sirlashganda:
3NO2 + H2O= 2HNO3 + NO
Agar NO2 ga kislorod ishtirokida suv ta`sirlashsa u to‘la HNO3 ga aylanadi:
4NO2 + O2 + 2H2O= 4HNO3
NO2 kuchli oksidlovchi va qaytaruvchi. U uglerod, azot, oltingugurt, vodorod va metallarni oksidlaydi:
7H2 + 2NO2 = 4H2O + 2NH3
Kuchli oksidlovchilar Br2, F2 bilan u qaytaruvchi:
2NO2 + F2 + 2H2O= 2HNO3 + 2HF
NO ning olinish usullari: NO ning kislorod ishtirokida oksidlanishi:
2NO + O2= 2NO2
Nitratlarning parchalanishi (Pb(NO3)2, Ba(NO3)2, Cu(NO3)2):
2Pb(NO3)2= 2PbO + 4NO2 + O2
Mis metalliga suyultirilgan sulfat kislota ta`sir etib:
Mis metalliga suyultirilgan sulfat kislota ta`sir etib:
Cu + 4HNO3= Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
NO2 -11,2oc dan, to 140oc gacha NO2 va uning dimeri (N2O4) aralashgan holda bo‘ladi. NO2 paramagnit xossaga ega va uning molekulasi burchakli tuzilgan. Uning dimerini tuzilishi quyida ko‘rsatilgan. Molekula yassi tuzilishga ega suyuq va qattiq holatda rangsiz: Azot (V) oksidi- nitrat angidrid, rangsiz kristall modda, gigroskopik. N2O5 olish uchun nitrat kislotaga P2O5 ta`sir ettiriladi:
2HNO3 + P2O5 = 2HPO3 + N2O5
N2O5 nitrat kislotaning angidridi hisoblanadi. Uning suvda erishidan nitrat kislota hosil bo‘ladi:
H2O + N2O5 = 2HNO3
N2O5 beqaror modda u xona haroratida parchalanadi va NO2 va O2 hosil qiladi:
N2O5 beqaror modda u xona haroratida parchalanadi va NO2 va O2 hosil qiladi:
2N2O5 = 4NO2 + O2
Natriy nitrat holatida oz miqdorda atmosferadagi elektr razryadi paytida ham hosil bo‘ladi. HNO3 suv bilan istalgan nisbatda aralasha oladi. Uning suvdagi eritmasi kuchli kislota xossasini namoyon etib, nitrat kislota deyiladi. Laboratoriyada nitrat kislota NaNO3 ga konsentrlangan H2SO4 ta'sir ettirib olinadi:
NaNO3 + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3
Sanoatda uch bosqichli sintez asosida olinadi: avval ammiak platina katalizatori ishtirokida NO gacha oksidlanadi:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O;
so‘ng NO NO2 gacha oksidlanadi:
2NO + O2 → 2NO2;
va oxirgi bosqichda havo kislorodi ishtirokida suvda eritiladi:
2NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3.
2NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3.
Olingan kislota eritmasining konsentratsiyasi 60% ga yetadi. Yuqori konsentratsiyali eritma olish uchun bu eritmani konsentrlangan H2SO4 bilan haydaladi Nitridlar. Yuqori haroratda, azot metallar bilan ta`sirlashib metall nitridlarini hosil qiladi. Masalan:
3mg + n2 = mg3n2
Gidrid, karbid va boridlar singari metallning turiga qarab nitridlar ionli, kovalent va oraliq bog‘lanishli bo‘lishi mumkin. Bor nitridi olmos yoki grafitsimon strukturaga ega bo‘lib anorganik benzol nomi bilan bizga ma`lum. Gidroksidlarning parchalanishidan oksidlar olinganidek, amidlarning qizdirilishidan ham nitridlarni ajratib olish mumkin
3BA(NH2)2 = Ba2N2 + 4NH3
N3- ko‘rinishidagi ion kuchli asos hossasini namoyon qilib har qanday proton bilan ta`sirlashib NH3 hosil qiladi.
N3- ko‘rinishidagi ion kuchli asos hossasini namoyon qilib har qanday proton bilan ta`sirlashib NH3 hosil qiladi.
Mg3N2 + 6H2O = 3MG(OH)2 + 2NH3
Azotning oraliq metallar bilan hosil qilgan birikmalari, azotning yoki ammiyakning shu metallar bilan yuqori temperaturada qizdirilishi bilan olinadi. Bunday birikmalarda azot atomlari oraliq holatni egallaydi, shu sababli ular ko‘pincha stexiometriya qoidalariga bo‘ysunmaydi. Hosil bo‘lgan mahsulot tarkibi temperatura va bosim o‘zgarishi bilan o‘zgarib boradi. Ba`zi metall nitridlari qattiqligi, mo‘rtligi va yuqori suyuqlanish temperaturasiga ega bo‘lganligi sababli kesuvchi vositalar va drillar yasashda muhim ahamiyatga ega