Хімічні властивості солей амонію

І. Загальні властивості як солей.

1. реакція з лугами:

NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₄OH

↕

NH₃↑ + H₂O

Реакція солей амонію з лугами при нагріванні є якісною реакцією для солей амонію і при цьому утворюється газ з різким запахом, або мокрий! індикатор змінює забарвлення як в лужному середовищі.

2. реакція з іншими солями:

NH₄Cl + AgNO₃ = AgCl ↓ + NH₄NO₃

3. реакція з кислотами:

(NH₄)₂ CО₃ + 2НСl = 2 NH₄Cl + H₂O + СО₂↑(Н₂СО₃)

ІІ. Специфічні властивості.

1. реакція розкладу при нагріванні:

А) солі амонію утворені кислотами-неокисниками, розкладаються з утворенням амоніаку і кислоти:

NH₄Cl = НCl + NH₃↑

(NH₄)₃РО₄ = Н₃РО₄ + 3NH₃↑

2NH₄НCО₃ = Н₂О + СО₂↑ + 2NH₃↑

(NH₄)₂ CО₃ = Н₂О + СО₂↑ + 2NH₃↑

«амоняк»

2NаН CО₃ = Н₂О + СО₂↑ + Na₂CO₃ (розклад «питної соди» при

нагріванні в тісті).

Б) солі амонію утворені кислотами-окисниками (H₂SO₄, HNO₃) розкладаються за окисно-відновними реакціями:

NH₄NО₃ = N₂О↑ + 2H₂O

3(NH₄)₂SO₄ = 2 NH₃↑ + 3SО₂↑ + 2N₂↑ + 6H₂O

 

Застосування солей амонію

1. як азотні добрива;

2. NH₄Cl - нашатир – для очищення поверхні паяльника від бруду під час паяння.

3. NH₄Н CО₃ і (NH₄)₂ CО₃ - «амоняк» -в кулінарії при випіканні тортів.

4. Суміш NH₄NО₃ + Аl - «амонал» - вибухова речовина.

 

Оксигеновмісні сполуки Нітрогену

Оксиди Нітрогену

 

Атом Нітрогену утворює аж 5 оксидів:

 

5. N₂⁺¹O - нітроген (І) оксид, «веселящий газ»

6. N⁺²O – нітроген (ІI) оксид

7. N₂⁺³O₃ - нітроген (ІII) оксид

4. N⁺⁴O₂ - нітроген (ІV) оксид, «бурий газ» - червоного кольору газ

5. N₂⁺⁵O₅ - нітроген (V) оксид

N₂⁺¹O і N⁺²O – несолетворні оксиди

N⁺⁴O₂ - подвійний оксид

N₂⁺³O₃ і N₂⁺⁵O₅ - кислотні оксиди

 

Кислотні і подвійний о ксиди утворюють такі кислоти:

→ HN⁺³O₂ - нітритна кислота

N⁺⁴O₂ →

→ НN⁺⁵O₃ - нітратна кислота

 

N₂⁺³O₃ → НN⁺³O₂ - нітритна кислота

N₂⁺⁵O₅ → НN⁺⁵O₃ - нітратна кислота

 

Нітратна кислота (Азотна)

 

HN⁺⁵O₃ – це рідина, має запах «бурого газу», добре розчинна у воді, при попаданні на білок дає жовте забарвлення (ксантопротеїнова реакція на білки).

Хімічні властивості нітратної кислоти

 

HN⁺⁵O₃ – сильна кислота і кислота- окисник (H₂SO₄)

І. Загальні властивості як кислоти.

1. реакція дисоціація:

HNО₃ ↔ Н⁺ + NО₃^-

2. реакція з оксидами металів:

Mg O + 2HNO₃= Mg( NO₃)₂ + H₂O

3. реакція з лугами:

Na OH + HN O₃ = Na NO₃ + H₂O

4. реакція з солями, утвореними слабкими кислотами:

Na₂ С O₃ + 2HNO₃ = 2 NaNO₃ + H₂O + СО₂↑(Н₂СО₃)

 

ІІ. Специфічні реакції:

Нітратна кислота виступає кислотою-окисником, бо має найвищий позитивний С.О. +5 і як кислота-окисник найкраще проявляє себе в реакціях з металами.

Необхідно пам’ятати: концентрована і розведена нітратна кислота взаємодіє з металами і ніколи не утворюється водень !, як всі інші кислоти.

1. реакція з металами:

А) концентрована H N O₃ взаємодіє з металами до Н і після Н, крім благородних, утворюючи нітрат металу, NO₂ і воду (при нагріванні).

 

Ме + H N O_3(конц.) = Ме(N O₃)_n + N O₂ ↑ + H₂O (загальне рівняння)

Cu⁰ + 4 H N⁺⁵ O_3(конц.) = Cu⁺²(N⁺⁵ O₃)₂ + 2 N⁺⁴ O₂ ↑ + 2H₂O

N⁺⁵ + 1е = N⁺⁴ 2 - реакція відновлення

Cu⁰ - 2е = Cu⁺² 1 – реакція окиснення

N⁺⁵ - окисник;

Сu⁰ - відновник.

 

При звичайних умовах концентрована H N O₃ не взаємодіє (пасивує) з такими металами: Fe, Ni, Cr і Al, а при нагріванні,подібно як концентрована з металами:

Fe⁰ + 6 H N⁺⁵ O_3(конц.) = Fe⁺³(N⁺⁵ O₃)₃ + 3 N⁺⁴ O₂ ↑ + 3H₂O

N⁺⁵ + 1е = N⁺⁴ 3 - реакція відновлення

Fe⁰ - 3е = Fe⁺³ 1 – реакція окиснення

N⁺⁵ - окисник;

Fe⁰ - відновник

Б) розведена H N O₃ взаємодіє з металами до Н і після Н, крім благородних, утворюючи нітрат металу, NO і воду:

Ме + H N O_3(розв.) = Ме(N O₃)_n + N O↑ + H₂O (загальне рівняння)

 

3Cu⁰ + 8 H N⁺⁵ O_3(розв.) = 3Cu⁺²(N⁺⁵ O₃)₂ + 2 N⁺² O↑ + 4H₂O

 

N⁺⁵ + 3е = N⁺² 2 - реакція відновлення

Cu⁰ - 2е = Cu⁺² 3 – реакція окиснення

N⁺⁵ - окисник;

Сu⁰ - відновник.

 

Виняток: Дуже розведена H N O₃ може взаємодіяти з активними металами,

утворюючи нітрат металу, N₂ або N₂О або N^-3H₄N⁺⁵O₃ і воду:

4Mg⁰ + 10 H N⁺⁵ O_3(розв.) = 4Mg⁺²(N⁺⁵ O₃)₂ + N^-3H₄N⁺⁵O₃ + 3H₂O

N⁺⁵ + 8е = N^-3 1 - реакція відновлення

Mg⁰ - 2е = Mg⁺² 4 – реакція окиснення

N⁺⁵ - окисник;

Mg⁰ - відновник.

 

2. якісною реакцією на нітратну кислоту і її солі є дія на них конц. H₂SO₄ і міді(Cu) і нагрівання, при цьому утворюється «бурий газ» NO₂:

2 Na N O₃ + H₂SO_4конц.) = Na₂SO₄ + 2НNO₃

2HNO_3конц.) + Cu= 2NO₂↑ + Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

Загальне рівняння:

4 Na N O₃ + 2H₂SO_4конц.) + Cu= 2 Na₂SO₄ + 2NO₂↑ + Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

3. розклад при нагріванні і навіть від сонячного світла:

4H N O₃= O₂↑ + 4 N O₂↑ + 2H₂O

Добування нітратної кислоти

I. Одержують нітратну кислоту у промисловості за схемою:

NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃

Pt

1. 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

2. 2NO + О₂ = 2NO₂

3. 4NO₂ + 2Н₂О + O₂ = 4НNO₃

II. У лабораторії нітратну кислоту одержують дією на нітрати металів концентрованою сульфатною кислотою:

2 Na NO_3(кр.) + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HNO₃↑

 

Застосування нітратної кислоти

1. для добування азотних добрив;

3. для одержання вибухових речовин;

4. для добування барвників, ліків.

 

Нітрати(солі нітратної кислоти)

Деякі нітрати називають селітрами:

1. KNO₃ – калійнаселітра(індійська);

2. NaNO₃ – натрієва селітра(натронна,чилійська);

3. Ca(NO₃)₂ – кальцієва селітра(вапняна, норвежська);

4. NH₄NO₃ - аміачна селітра(амонійна).

5. Вa(NO₃)₂ – барієва селітра(баритна)

6. Mg(NO₃)₂ – магнієва селітра

 

Всі нітрати є розчинні у воді. Для нітратів металів! найбільш характерними будуть реакції розкладу при нагріванні (при цьому утворюється КИСЕНЬ!):

 

до]Mg

|→→→→→ Me(NO₂)_n + O₂↑

| [Mg - Cu]

Ме(NO₃)_n → |→→→→→ Me _nO_m + NO₂↑+ O₂↑

| від ]Аg

|→→→→→ Me + NO₂↑ + O₂↑

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂↑

2Cu(NO₃)₂ = 2Cu O + 4NO₂↑+ O₂↑

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂↑+ O₂↑

Тільки: NH₄NO₃ = N₂O ↑+ 2H₂O

 

Основні азотні добрива

 

1. NH₃ - газ-аміак чи рідкому стані;

2. NH₄OH (NH₃∙H₂O) – аміачна вода, «нашатирний спирт»;

3. Всі селітри і солі амонію.

4. (NH₂)₂CO – сечовина, карбамід.

 

Фосфор та його сполук

 

Атом Фосфору також знаходиться в V-А групі і відноситься до елементів родини: «пніктогени» з грецької «ті, що смердять або мають різкий запах» (N, P, As). Він на зовнішньому шарімає 5 електронів., найвища С.О. - +5, а найнижча - -3.

Атом Фосфору у формулах речовин має такі С.О.: -3, 0, +3,+5.

Для атома Фосфору(на відміну від атома Нітрогену) характерна алотропія:

1. Р₄ – білий фосфор;

2. Р - червоний, чорний, фіолетовий фосфор.

 

Фосфор

Р₄ – це тверда речовина, що на повітрі самозагоряється, у темряві світиться, має часниковий запах, отруйний, зберігають його під водою (молекулярна кристалічна гратка).

Р – червоний фосфор – це червоного кольору тверда речовина, не оруйний, (атомна кристалічна гратка)

Хімічні властивості фосфору

1. реакція з металами (тільки активними і при високих температурах):

2Р⁰ + 3Mg = Mg₃Р₂^-3 магній фосфід

Р⁰ – окисник

2. реакція з неметалами ( при високих температурах):

 

4Р⁰ + 3O₂⁰ = 2Р₂⁺³ O₃

4Р⁰ + 5O₂⁰ = 2Р₂⁺⁵O₅

Р⁰ - відновник

Р⁰ + Н₂ ≠

3. реакція з лугами:

4Р + 3NaOH + 3Н₂О = 3 Na₂РO₂ + РH₃↑

Добування фосфору

 

Одержують фосфор тільки у промисловості за реакцією (фосфорна руда- фосфорити + пісок + кокс і при температурі 2000⁰С або електрична дуга):

Сa₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C = 2P + 3CaSiO₃ + 5CO↑

 

Застосування фосфору

1. для виробництва сірників(боковій поверхні сірникової коробки), ортофосфатної кислоти;

2. для димових завіс у військовій справі.

 

Гідрогенові сполуки Фосфору

 

Фосфор утворює тільки одну таку сполуку Р^-3Н₃ – фосфін – це газ,з неприємним запахом тухлої риби, малорозчинний у воді, нестійкий, отруйний, який на повітрі самозагоряється: 2РН₃ + 4О₂ = Р₂О₅ + 3Н₂О, газ, що утворює «блукаючі вогні» на могилах.

 

Оксигеновмісні сполуки Фосфору

Атом Фосфору утворює два оксиди:

1. Р₂⁺³ O₃ – кислотний оксид

2. Р₂⁺⁵O₅ - кислотний оксид (має гігроскопічні властивості як Н₂SO₄)

Ці о ксиди утворюють такі кислоти:

Р₂⁺³O₃ → Н₃Р⁺³O₃ – фосфітна кислота

 

→ НР⁺⁵O₃ - метафосфатна кислота

Р₂⁺⁵О₅ → |→ Н₃Р⁺⁵O₄ - ортофосфатна кислота

→ Н₄Р₂⁺⁵O₇ - пірофосфатна кислота

 

Хімічні властивості оксидів Фосфору

1. реакція з водою:

Р₂⁺⁵О₅ + Н₂О = 2НР⁺⁵O₃

Р₂⁺⁵О₅ + 3Н₂О = 2Н₃Р⁺⁵O₄

Р₂⁺⁵О₅ + 2Н₂О = Н₄Р₂⁺⁵O₇

Р₂⁺³О₃ + 3Н₂О = 2Н₃Р⁺³O₃

1. реакція з лугами:

Р₂О₅ + 2NaОH = 2NaРO₃ + Н₂О

Р₂О₅ + 6NaОH = 2Na₃РO₄ + 3Н₂О

Р₂О₅ + 4NaОH = Na₄Р₂⁺⁵O₇ + 2Н₂О

Р₂О₃ + 6NaОH = 2Na₃РO₃ + 3Н₂О

 

Ортофосфатна кислота (Фосфорна)

 

H₃РО₄ – це кислота середньої активності, триосновна.

Хімічні властивості ортофосфатної кислоти

І. Загальні властивості як кислоти:

1. реакція дисоціація (cтупінчасто):

H₃РО₄ ↔ Н⁺ + H₂РО₄ ^-

H₂РО₄ ^- ↔ H⁺ + HРО₄ ^2-

HРО₄ ^2- ↔ H⁺ + РО₄ ^3-

2. реакція з металами до Н:

3 Mg +2H₃РО₄ = Mg ₃(РО₄)₂ + 3H₂↑

З. реакція з оксидами металів:

3 Mg O +2H₃РО₄ = Mg ₃(РО₄)₂ + 3H₂О

 

4.реакція з лугами ( утворюючи дві кислі і середню сіль, бо триосновна кислота):

Na OH + H₃PO₄ = NaH₂PO₄ + H₂O

натрій дигідрогенортофосфат

2 Na OH + H₃PO₄ = Na₂HPO₄ + 2H₂O

натрій гідрогенортофосфат

3 Na OH + H₃PO₄ = Na₃PO₄ + 3H₂O

натрій ортофосфат

ІІ. Якісна реакція:

2. якісною реакцією на ортофосфатну кислоту і її солі є AgNO₃, при цьому утворюється жовтий кристалічний осад Ag₃PO₄:

3 AgN O₃ + H₃PO₄ = Ag₃PO₄ ↓ + 3HNO₃

 

 

Солі ортофосфатної кислоти

 

Ортофосфатна кислота утворює три ряди солей(дві кислі і одна середня):

1. Дигідрогенортофосфати:

NaH₂PO₄; Са(H₂PO₄)₂; Al(H₂PO₄)₃

2. Гідрогенортофосфати:

Na₂HPO₄; СаНPO₄; Al₂(НPO₄)₃

3. Ортофосфати:

Na₃PO₄; Са₃(PO₄)₂; AlPO₄

Найважливішою властивістю ортофосфатів є те, що нерозчинні ортофосфати

взаємодіють з сильними кислотами(в тому числі Н₃PO₄), утворюючи розчинні дигідрогенортофосфати:

 

Ca₃(PO₄)₂ + 4 Н₃PO₄ = 3Ca(Н₂PO₄)₂

Ca₃(PO₄)₂ + 2Н₂SO₄ = Ca(Н₂PO₄)₂ + 2CaSO₄

Ca₃(PO₄)₂ + 4НNO₃ = Ca(Н₂PO₄)₂ + 2Ca(NO₃)₂

 

Основні фосфорні добрива

1. Ca₃(PO₄)₂ - фосфоритне борошно(кісткове);

2. Ca(Н₂PO₄)₂∙CaSO₄ - простий суперфосфат;

3. Ca(Н₂PO₄)₂ - подвійний суперфосфат;

4. CaНPO₄ - преципітат;

5. NH₄H₂PO₄ + (NH₄)₂HPO₄ - амофос;

6. NH₄H₂PO₄ + (NH₄)₂HPO₄ + KCl - амофоска.

 

 

Тема 21. Карбон і Силіцій та їх сполуки.

Карбон та його сполуки.

 

Карбон і Силіцій як елементи-неметали знаходиться у ІV-А групі, на зовнішньому шарі в нього 4 електроніи найвища С.О. - +4, а найнижча - -4.

Силіцій і Карбон знаходяться у групі,яка рівновіддалено знаходиться як від типових металів, так і типових неметалів. Тому вони одинаково проявляють властивості як Ме, так і НеМе, хоч відносяться до НеМеталів (подібно як Гідроген). Атоми С і Si,утворюють речовини, що мають атомну кристалічну гратку (Si, C, SiC, SiO₂), хоч всі інші НеМе – молекулярну.

Атом Карбону у формулах речовин має такі С.О.: -4, 0, +2,+4.

Атом Карбону подібно як «халькогени» і фосфор утворюють декілька простих речовин (алотропія):

1. алмаз (діамант- дорогоцінний камінь, найтвердіший);

2. графіт (для виготовлення електродів в процесі електролізу, олівців, в ядерній промисловості t_пл.= +3800 ^оС);

3. кам’яне вугілля(як тверде паливо, для виготовлення коксу);

4. деревне вугілля (як адсорбент! - речовина, що поглинає гази і розчинені речовини, в медицині);

5. сажа(для виготовлення чорної фарби, гуми);

6. карбін (полімерна сполука, що містить подвійні - =С=С=С= - або одинарні і потрійні зв′язки між атомами Карбону - -С≡С-С≡С-);

7. фулерен (С₆₀ –сферичної форми, які містять п′яти або шестикутники з атомів Карбону).

Всі алотропні модифікації Карбону мають формулу - С

Хімічні властивості вуглецю

1. реакція з металами (тільки активними і при високих температурах і при цьому утворюються карбіди, що мають різні негативні С.О. атома Карбону)):

2С⁰ + Са = СаС₂^-1 кальцій карбід

4Al + 3C⁰ = Al₄C₃^-4 алюміній карбід

С⁰ – окисник

2. реакція з неметалами ( при високих температурах):

 

2С⁰ + O₂⁰ = 2С⁺² O «чадний газ»

С⁰ + O₂⁰ = С⁺⁴O₂ «вуглекислий газ»

С⁰ - відновник

С⁰ + 2Н₂ = СН₄ метан

3. реакція з водою ( при температурі 1000⁰С):

С + Н₂О = СО + Н₂ (суміш СО + Н₂ –«водяний газ»)

4. реакція з вуглекислим газом ( при температурі 1000⁰С):

С + СО₂ = 2СО «генераторний газ»

5. реакція з оксидами малоактивних металів (при нагріванні):

С + FeO = Fe + CO

Гідрогенові сполуки Карбону

Ці сполуки вивчають в темі органічної хімії «Вуглеводні».

 

Оксигенові сполуки Карбону

Оксиди Карбону

Атом Карбону утворює два оксиди:

1. С⁺² O – карбон (ІІ) оксид, «чадний газ» - несолетвірний оксид

2. С⁺⁴O₂ - карбон (ІV) оксид, «вуглекислий газ» - кислотний оксид

 

Карбон(ІІ) оксид

 

За фізичними властивостями СО - газ без запаху і смаку, дуже отруйний

(за масою майже однаковий з повітрям Mr(CO) = 28, а повітря - 29).