Azot və onun birləşmələri

Azot ($Z=7$) II dövrdə, V qrupun əsas yarımqrupunda yerləşir: $1s^22s^22p^3$, üç cütləşməmiş elektron. Oksidləşmə dərəcələri $-3$-dən $+5$-ə qədər dəyişir; d-orbitalı olmadığı üçün maksimal valentliyi IV-dür. Havanın həcmcə təxminən 78%-i azotdur; birləşmələr şəklində nitratlarda (Çili şorası $\mathrm{NaNO_3}$), zülallarda və nuklein turşularında olur.

$\mathrm{N_2}$ molekulunda üçqat rabitə ($1\sigma+2\pi$) çox möhkəmdir, ona görə azot adi şəraitdə passivdir. Sənayedə maye havanın distillə edilməsi ilə, laboratoriyada ammonium nitritin parçalanmasından alınır: $\mathrm{NH_4NO_2\xrightarrow{t}N_2+2H_2O}$. Rəngsiz, iysiz qazdır, havadan bir qədər yüngüldür, suda az həll olur.

Oksidləşdirici kimi: $\mathrm{6Li+N_2=2Li_3N}$ (otaq temperaturunda), $\mathrm{3Mg+N_2\xrightarrow{t}Mg_3N_2}$, $\mathrm{N_2+3H_2\rightleftarrows2NH_3}$. Reduksiyaedici kimi: $\mathrm{N_2+O_2\rightleftarrows2NO}$ (elektrik qövsündə, ildırım zamanı; endotermik). Tətbiqi: ammonyak sintezi, inert mühit yaradılması, maye azotla soyutma.

$\mathrm{NH_3}$ molekulu üçbucaqlı piramida şəklindədir: azot $sp^3$-hibridləşmədədir, bir bölünməmiş elektron cütü var, bucaq təxminən 107°-dir.

Alınması: laboratoriyada $\mathrm{2NH_4Cl+Ca(OH)_2\xrightarrow{t}CaCl_2+2NH_3\uparrow+2H_2O}$; sənayedə $\mathrm{N_2+3H_2\rightleftarrows2NH_3}+Q$ (dəmir katalizatoru, 400–500 °C, yüksək təzyiq; reaksiyaya girməyən qazlar yenidən aparata qaytarılır).

Rəngsiz, kəskin iyli qazdır, havadan yüngüldür ($M=17$), suda çox yaxşı həll olur, asanlıqla mayeləşir (soyuducularda işlədilir). Ammonyakın 10%-li sulu məhlulu tibbdə novşadır spirti adı ilə işlədilir.

Kimyəvi xassələri:

• su ilə zəif əsas əmələ gətirir: $\mathrm{NH_3+H_2O\rightleftarrows NH_4^++OH^-}$ (fenolftalein moruğu rəngə boyanır);
• turşularla ammonium duzları verir ($\mathrm{NH_4^+}$ donor-akseptor mexanizmi ilə yaranır): $\mathrm{NH_3+HCl=NH_4Cl}$ (ağ «tüstü»);
• $\mathrm{N^{-3}}$ hesabına reduksiyaedicidir: $\mathrm{4NH_3+3O_2=2N_2+6H_2O}$, katalizatorla $\mathrm{4NH_3+5O_2\xrightarrow{Pt}4NO+6H_2O}$, $\mathrm{2NH_3+3CuO\xrightarrow{t}3Cu+N_2+3H_2O}$.

Ammonium duzları suda yaxşı həll olan kristallik maddələrdir, qızdırıldıqda parçalanır: $\mathrm{NH_4Cl\rightleftarrows NH_3+HCl}$, $\mathrm{NH_4NO_3\xrightarrow{t}N_2O+2H_2O}$. Ammonium nitrat və ammonium sulfat azot gübrələridir. $\mathrm{NH_4^+}$ ionunun təyini: qələvi ilə qızdırdıqda ammonyak ayrılır, onu iyindən və nəm qırmızı lakmus kağızının göyərməsindən tanıyırlar: $\mathrm{NH_4^++OH^-\xrightarrow{t}NH_3\uparrow+H_2O}$.

• $\mathrm{N_2O}$ ($+1$) və $\mathrm{NO}$ ($+2$) duz əmələ gətirməyən oksidlərdir. $\mathrm{NO}$ rəngsiz qazdır, havada dərhal oksidləşir: $\mathrm{2NO+O_2=2NO_2}$.
• $\mathrm{N_2O_3}$ ($+3$) turşu oksididir, ona nitrit turşusu $\mathrm{HNO_2}$ uyğundur.
• $\mathrm{NO_2}$ ($+4$) qonur, kəskin iyli, zəhərli qazdır; $\mathrm{2NO_2\rightleftarrows N_2O_4}$ (rəngsiz). Su ilə iki turşu verir: $\mathrm{2NO_2+H_2O=HNO_3+HNO_2}$, oksigen iştirakı ilə isə yalnız nitrat turşusu: $\mathrm{4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3}$. Qələvi ilə: $\mathrm{2NO_2+2NaOH=NaNO_3+NaNO_2+H_2O}$.
• $\mathrm{N_2O_5}$ ($+5$) turşu oksididir: $\mathrm{N_2O_5+H_2O=2HNO_3}$.

Alınması: laboratoriyada bərk nitrata qatı sulfat turşusu ilə təsir edirlər: $\mathrm{NaNO_3+H_2SO_4\xrightarrow{t}NaHSO_4+HNO_3\uparrow}$; sənayedə ammonyakdan: $\mathrm{NH_3\xrightarrow{O_2,\,Pt}NO\xrightarrow{O_2}NO_2\xrightarrow{O_2,\,H_2O}HNO_3}$.

Rəngsiz, havada «tüstülənən» uçucu mayedir; işıqda qismən parçalanaraq saralır: $\mathrm{4HNO_3=4NO_2+O_2+2H_2O}$, ona görə tünd şüşə qablarda saxlanılır.

Güclü birəsaslı turşu kimi əsasi oksidlər, əsaslar və duzlarla reaksiyaya girir. Ən mühüm xassəsi $\mathrm{N^{+5}}$ hesabına güclü oksidləşdirici olmasıdır: metallarla hidrogen ayrılmır, məhsul turşunun qatılığından və metalın aktivliyindən asılıdır:

• qatı turşu ilə adətən $\mathrm{NO_2}$ ayrılır: $\mathrm{Cu+4HNO_3=Cu(NO_3)_2+2NO_2+2H_2O}$; soyuqda dəmiri, alüminiumu və xromu passivləşdirir;
• duru turşu az aktiv metallarla $\mathrm{NO}$ verir: $\mathrm{3Cu+8HNO_3=3Cu(NO_3)_2+2NO+4H_2O}$; aktiv metallarla $\mathrm{N_2O}$ və ya $\mathrm{N_2}$, çox duru turşu isə $\mathrm{NH_4NO_3}$: $\mathrm{4Zn+10HNO_3=4Zn(NO_3)_2+NH_4NO_3+3H_2O}$;
• qızıl və platin yalnız «çar arağında» (1 həcm $\mathrm{HNO_3}$ və 3 həcm $\mathrm{HCl}$) həll olur.

Qatı turşu qeyri-metalları ən yüksək oksidləşmə dərəcəsinə qədər oksidləşdirir: $\mathrm{C+4HNO_3=CO_2+4NO_2+2H_2O}$, $\mathrm{S+6HNO_3=H_2SO_4+6NO_2+2H_2O}$. Tətbiqi: gübrələr, partlayıcı maddələr, boyalar, dərmanlar.

Nitratların hamısı suda həll olur. Natrium, kalium, ammonium və kalsium nitratları şora adlanır və gübrə kimi işlədilir; kalium nitrat həm də qara barıtın tərkibinə daxildir.

Qızdırıldıqda nitratların parçalanma məhsulları metalın gərginlik sırasındakı yerindən asılıdır:

• $\mathrm{Mg}$-dan solda olan metallar: nitrit və oksigen, $\mathrm{2KNO_3=2KNO_2+O_2}$;
• $\mathrm{Mg}$-dan $\mathrm{Cu}$-ya qədər (daxil olmaqla): metal oksidi, $\mathrm{NO_2}$ və $\mathrm{O_2}$, $\mathrm{2Cu(NO_3)_2=2CuO+4NO_2+O_2}$;
• $\mathrm{Cu}$-dan sağda: metal, $\mathrm{NO_2}$ və $\mathrm{O_2}$, $\mathrm{2AgNO_3=2Ag+2NO_2+O_2}$.

Nitrat ionunun təyini: məhlula qatı sulfat turşusu və mis qırıntıları əlavə edib qızdırırlar; qonur $\mathrm{NO_2}$ qazı ayrılır, məhlul göy rəng alır: $\mathrm{Cu+2NaNO_3+2H_2SO_4=CuSO_4+Na_2SO_4+2NO_2\uparrow+2H_2O}$.