Реферат: Главные элементы жизни: азот и фосфор

С водородом азот соединяется в присутствии катализатора при высоком давлении и температур

N₂ + 3H₃ 2NH₃

При температуре электрической дуги (3000-4000^о С) азот соединяется с кислородом:

N_{2 +} O₂ 2NO

Азот образует с водородом несколько прочных соединений, из которых важнейшим является аммиак. Электронная формула молекулы аммиака такова:

Получение и применение аммиака. В лабораторных условиях аммиак обычно получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью:

2NH₄ Cl + Ca (OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂ O

Основным промышленным способом получения аммиака является синтез его из азота и водорода. Реакция экзотермичная и обратимая:

N_{2 +} 3H₂ 2NH₃ + 92кДж

Она протекает только в присутствии катализатора Губчатого железа с добавками активаторов - оксидов алюминия, калия, кальция, кремния (иногда и магния)

Физические свойства аммиака. Аммиак – бесцветный газ с характерным резким запахом, почти в два раза легче воздуха. При увеличении давления или охлаждении он легко сжимается в бесцветную жидкость. Аммиак хорошо растворим в воде. Раствор аммиака в воде называется аммиачной водой или нашатырным спиртом. При кипячении растворённый аммиак улетучивается из раствора.

Химические свойства аммиака. Большая растворимость аммиака в воде обусловлена образованием водородных связей между их молекулами. Гидроксид – ионы обуславливают слабощелочную (их мало) реакцию аммиачной воды. При взаимодействии гидроксид - ионов с ионами NH₄ ⁺ снова образуются молекулы NH₃ и H₂ O, соединённые водородной связью, т. е. реакция протекает в обратном направлении. Образование ионов аммония и гидроксид – ионов в аммиачной воде можно выразить уравнением.

NH₃ + H₂ O NH₃ ^. H₂ ONH₄ ⁺ + OH^—

В аммиачной воде наибольшая часть аммиака содержится в виде молекул NH₃ , равновесие смещено в сторону образования аммиака, поэтому она пахнет аммиаком. Тем не менее водный раствор аммиака по традиции обозначают формулой NH₄ OH и называют гидроксидом аммония, а щелочную реакцию раствора аммиака объясняют как результат диссоциации молекул NH₄ OH:

NH₄ OH NH₄ ⁺ + OH^—

А так как в растворе аммиака в воде концентрация гидроксид – ионов невелика, то гидроксид аммония относится к слабым основаниям.

Аммиак сгорает в кислороде и в воздухе (предварительно подогретом) с образованием азота и воды:

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂ O

В присутствии катализатора [например, оксида хрома (III )] реакция протекает с образованием оксида азота (II) и воды:

Cr₂ O₃

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂ O

Аммиак взаимодействует с галогенами, при этом выделяется азот и водородное соединение галогена:

2NH₃ + 3Br₂ = 6HBr + N₂

2NH3 + 3Cl₂ = 6HCl + N₂

Аммиак – сильный восстановитель. При нагревании он восстанавливает оксид меди (II), а сам окисляется до свободного азота:

3Cu⁺² O + 2N^—3 H₃ = 3Cu⁰ + N₂ ⁰ + 3H₂ O

2N^—3 – 6e = N₂ 1