Азот

Получение хлорида аммония прокаливанием смеси сульфата аммония и хлорида натрия может служить примером транспортных реакций, особенностью которых является образование конечных продуктов в большем или меньшем удалении от исходных. Такие процессы протекают с промежуточным возникновением газовой фазы. Так, в рассматриваемом случае при прокаливании исходной смеси:

(NH4)2SO4 + 2 NaCl = Na2SO4 + 2 NH3­ + 2 HCl­

и затем (вдали от зоны накаливания)

2 NH3 + 2 HCl = 2 NH4Cl.

Транспортные реакции могут быть иногда с успехом использованы для разделения веществ, их очистки, выращивания кристаллов и т. д.

Попытки выделить радикал аммоний (NH4) в свободном состоянии успеха не имели, так как при обычных условиях он уже в момент образования распадается на аммиак и водород по схеме:

2 NH4 = 2 NH3 + H2.

Всё же при очень низких температурах, благодаря сильному замедлению реакции распада, радикал этот может существовать. Если действовать NH4I на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке, то он обесцвечивается вследствие реакции по схеме:

Na + NH4I = NaI + NH4.

Так как выделения водорода при этом не наблюдается и образовавшаяся бесцветная жидкость легко присоединяет иод по схеме:

2 NH4 + I2 = 2 NH4I,

весьма вероятно, что в ней содержится свободный NH4. Заметное разложение последнего с выделением водорода начинает идти лишь выше –40 °С. Связь между молекулой NH3 и атомом водорода осуществляется только за счёт межмолекулярных сил. Существует предположение, что свободный аммоний является важной составной частью планет Урана и Нептуна.

При действии на соли аммония сильных щелочей происходит выделение аммиака по реакции:

NH4Cl + NaOH = NaCl + NH4OH = NaCl + NH3­ + H2O.

Этим можно пользоваться для лабораторного получения аммиака, а также для открытия ионов NH4+ в растворе: к последнему добавляют щёлочи и затем обнаруживают выделившийся аммиак по запаху или действию его на влажную лакмусовую бумажку.

Реакции замещения водорода менее характерны для аммиака, чем реакции присоединения. Однако при высоких температурах он способен замещать свои водороды на металл, например, по реакции:

2 Аl + 2 NH3 = 2 AlN + 3 H2­ + 389 кДж.

Прокаливанием металлов в атмосфере аммиака чаще всего и получают нитриды

. Последние представляют собой твёрдые вещества, большей частью очень устойчивые по отношению к нагреванию. Нитриды активных металлов легко разлагаются водой с выделением аммиака по схеме:

Mg3N2 + 6 H2O = 3 Mg(OH)2 + 2 NH3­.

Нитриды малоактивных металлов по отношению к воде весьма устойчивы.

Нитриды

можно получать непосредственно взаимодействием металлов с азотом при нагревании. Так, марганец выше 1200 °С загорается в атмосфере азота и образует Mn3N2. Аммиак может взаимодействовать не только с металлами, но и с оксидами и галогенидами; реакции идут по уравнениям:

3 Сu2O + 2 NH3 = 3 H2O + 2 Cu3N или

CrCl3 + NH3 = 3 HCl + CrN.

Протекание этих процессов обусловлено летучестью воды или галогеноводородов при высоких температурах.

Во многих нитридах видимая по составу валентность металла совместима с её обычными значениями, в других же случаях сама простейшая формула указывает на сложность структуры. Так, из нитридов уже рассмотренных металлов к первому типу относятся Mn3N2, Mn5N­2, CrN, MoN, WN, ко второму — Mn6N5, Mn2N, Mn4N, Re3N, Re2N, Cr2N, Mo3N, Mo2N, W2N.

Помимо нитридов продуктами полного замещения водорода аммиака на металл являются и некоторые более сложные производные, например, NMoCl3.

Нитридные производные неметаллов наиболее разнообразны у серы. Важнейшим из них является нитрид состава S4N4, называемый нитридом серы. Он образуется при взаимодействии серы с жидким аммиаком:

16 NH3 + 10 S Û 6 (NH4)2S + S4N4.

Равновесие этой обратимой реакции может быть смещено вправо прибавлением AgI, связывающего ионы S2- по схеме:

(NH4)2S + 2 AgI = Ag2S¯ + 2 NH4I.

Нитрид серы выделяется из фильтрата при его упаривании. Он может быть очищен возгонкой в вакууме, а также перекристаллизацией из сероуглерода или бензола. Аналогичное производное есть у селена, для теллура известен нитрид состава Te3N4.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru