Особенности оксидов азота

Хи­ми­че­ский эле­мент азот об­ра­зу­ет до­ста­точ­но боль­шое число ок­си­дов, в со­ста­ве ко­то­рых его сте­пень окис­ле­ния ме­ня­ет­ся от +1 до +5.

Все ок­си­ды азота тер­ми­че­ски неустой­чи­вы и при на­гре­ва­нии раз­ла­га­ют­ся с вы­де­ле­ни­ем кис­ло­ро­да. Имен­но по­это­му ок­си­ды азота об­ла­да­ют окис­ли­тель­ны­ми свой­ства­ми. Самый силь­ный окис­ли­тель из них – оксид азота (V).

Все ок­си­ды азота, за ис­клю­че­ни­ем ок­си­да азота (I), ядо­ви­ты. N₂O об­ла­да­ет нар­ко­ти­че­ским дей­стви­ем (дру­гое его на­зва­ние – «ве­се­ля­щий газ») и ис­поль­зу­ет­ся при ане­сте­зии.

По кис­лот­но-ос­нов­ным свой­ствам ок­си­ды азота ха­рак­те­ри­зу­ют­ся так: N₂O и NO – несо­ле­об­ра­зу­ю­щие, N₂O₃, NO₂ и N₂O₅ – со­ле­об­ра­зу­ю­щие, кис­лот­ные.

Оксид азота (I)

Оксид азота (I) N₂O – тер­ми­че­ски несто­ек, при тем­пе­ра­ту­ре около 500°С раз­ла­га­ет­ся на азот и кис­ло­род:

2N₂O → 2N₂ + O_2.

По­это­му он об­ла­да­ет окис­ли­тель­ны­ми свой­ства­ми. На­при­мер, оксид азота (I) окис­ля­ет медь, при этом об­ра­зу­ют­ся оксид меди (II) и мо­ле­ку­ляр­ный азот:

N₂O + Cu = CuO + N_2.

По­лу­ча­ют ве­се­ля­щий газ про­ка­ли­ва­ни­ем нит­ра­та ам­мо­ния при 250 °С:

NH₄NO₃ =  2H₂O + N₂O↑.

Оксид азота(II)

При ка­та­ли­ти­че­ском окис­ле­нии ам­ми­а­ка кис­ло­ро­дом об­ра­зу­ет­ся мо­но­ок­сид азота NO:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O.

Это бес­цвет­ный газ. Оксид азота (II) – един­ствен­ный оксид азота, ко­то­рый можно по­лу­чить непо­сред­ствен­ным син­те­зом из про­стых ве­ществ:

NO – несо­ле­об­ра­зу­ю­щий оксид. На воз­ду­хе при н. у. он са­мо­про­из­воль­но окис­ля­ет­ся до ок­си­да азота (IV) – бу­ро­го газа:

2NO + O₂ = 2NO₂

Как и все ок­си­ды азота, мо­но­ок­сид азота об­ла­да­ет окис­ли­тель­ны­ми свой­ства­ми. На­при­мер, при вза­и­мо­дей­ствии маг­ния с ок­си­дом азота (II) об­ра­зу­ют­ся оксид маг­ния и мо­ле­ку­ляр­ный азот:

2Mg + 2NO = 2MgO + N₂

Кислотные оксиды азота

Ок­си­ду азота (III) со­от­вет­ству­ет азо­ти­стая кис­ло­та HNO₂. При н. у. это тем­но-си­няя жид­кость, при рас­тво­ре­нии ко­то­рой в воде об­ра­зу­ет­ся азо­ти­стая кис­ло­та:

N₂O₃ + H₂O ↔ 2HNO₂

Вза­и­мо­дей­ствие ок­си­да азота (III) со ще­ло­ча­ми при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию нит­ри­тов – солей азо­ти­стой кис­ло­ты. На­при­мер, при вза­и­мо­дей­ствии оксид азота (III) с гид­рок­си­дом на­трия об­ра­зу­ют­ся нит­рит на­трия и вода:

N₂O₃+ 2NaОН = 2NaNO₂ + H₂O

Ди­ок­сид азота NO₂ имеет еще одно на­зва­ние – бурый газ.

При рас­тво­ре­нии в воде он об­ра­зу­ет сразу две кис­ло­ты – азот­ную и азо­ти­стую:

2NO₂ + Н₂О= НNО₂ + HNO₃

При вза­и­мо­дей­ствии NO₂ со ще­ло­ча­ми об­ра­зу­ют­ся нит­ра­ты и нит­ри­ты. На­при­мер, при вза­и­мо­дей­ствии ок­си­да азота (IV) с гид­рок­си­дом на­трия об­ра­зу­ют­ся нит­рат и нит­рит на­трия и вода:

2NO₂ + 2NaOH= NaNO₃ +NaNO₂ + H₂O

Ди­ок­сид азота ис­поль­зу­ет­ся для про­из­вод­ства азот­ной кис­ло­ты. В про­мыш­лен­но­сти этот оксид по­лу­ча­ют окис­ле­ние мо­но­ок­си­да азота:

2NO + O₂ = 2NO₂

В ла­бо­ра­то­рии для по­лу­че­ния ок­си­да азота (IV) про­во­дят вза­и­мо­дей­ствие меди с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той (рис. 1):

Cu + 4HNO_3(к) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂+ 2H₂O

Рис. 1. Вы­де­ле­ние бу­ро­го газа в ре­зуль­та­те вза­и­мо­дей­ствия меди с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той

Оксид азота (V) пред­став­ля­ет собой бес­цвет­ные кри­стал­лы. Этот оксид можно по­лу­чить путем окис­ле­ния озо­ном ди­ок­си­да азота:

2NO₂ + O₃ = N₂O₅ + O₂

Ок­си­ду азота (V) со­от­вет­ству­ет азот­ная кис­ло­та. Это ти­пич­ный кис­лот­ный оксид. Он ре­а­ги­ру­ет с водой с об­ра­зо­ва­ни­ем азот­ной кис­ло­ты:

N₂O₅+ Н₂О= 2НNО₃

а также всту­па­ет с ре­ак­ции со ще­ло­ча­ми с об­ра­зо­ва­ни­ем нит­ра­тов:

N₂O₅ + 2NaOH= 2NaNO₃ + H₂O