Кислородные соединения азота.

В достаточно концентрированных растворах азотной кислоты (выше 2 М) с помощью оптических методов можно непосредственно установить существование её недиссоциированных молекул. При этих условиях удаётся также оценить константу кислотной диссоциации HNО3, причём полученное значение К = 20. Недавно было показано, что диссоциирующей фактически является орто-форма азотной кислоты — Н3NО4 (отвечающая тетраэдрической координации атома азота).

Характер продуктов восстановления HNО3 сильно зависит от ряда факторов — концентрации кислоты, природы восстановителя, температуры и т. д. Чем левее в ряду напряжений располагается металл (и разбавленнее кислота), тем больше относительное содержание аммонийных солей в продуктах реакции. Кипячением в щелочной среде с порошком алюминия нитраты могут быть количественно восстановлены до аммиака. Реакция идёт по уравнению:

8 Al + 3 NaNO3 + 5 NaOH + 2 H2O = 8 NaAlO2 + 3 NH3.

Как очень сильная одноосновная кислота HNО3 образует вполне устойчивые соли. Подобно самому иону NO3-, большинство нитратов бесцветно. Почти все азотнокислые соли хорошо растворимы в воде. Многие из них находят разнообразное практическое применение.

Проявление оснувной функции HNО3 имеет место при её взаимодействии с HF и некоторыми другими кислотами. Во всех подобных случаях диссоциация HNО3 протекает с образованием катиона нитронила по схемам, например:

HNO3 + 2 HClO4 Û H3O+ + NO2+ + 2 ClO­4- или

HNO3 + 2 H2SO4 Û H3O+ + NO2+ + 2 HSO4-.

Некоторые соли нитронила (NO2ClO4, NO2HSO4 и др.) были получены в твёрдом состоянии. Водой они тотчас гидролизуются до соответствующих свободных кислот. Перхлорат нитронила (NO2ClO4) был предложен в качестве окислителя твёрдого реактивного топлива.

При взаимодействии по уравнению

2 NO2 + F2 = 2 NO2F

образуется газообразный (т. пл. –166 °С, т. кип. –72 °С) фтористый нитронил (нитрил). Он может быть получен также по реакции:

F2 + NaNO2 = NaF + FNO2.

Молекула FNО2 полярна и имеет структуру плоского треугольника [d(FN) = 147, d(NO) = 118 пм, ÐONO = 136°]. Энергии связей оцениваются в 190 (FN) и 255 кДж/моль (NO). Фтористый нитронил не действует на водород, серу и уголь, но, подобно NOF, переводит кремний, бор, фосфор и многие металлы в их фтористые соединения. Водой он разлагается на HF и азотную кислоту. С фторидами некоторых других элементов NO2F образует комплексы, примерами которых могут служить бесцветные NO2MoF7 и NO2WF7.

Взаимодействием N2О4 с F2 при –30 °С в алюминиевом реакторе был синтезирован изомерный нитронилфториду нитрозилгипофторит — ONOF. Он представляет собой бесцветный газ, при хранении более или менее быстро переходящий в нитронилфторид.

Аналогичное NO2F хлористое производное (NO2Cl) может быть получено действием озона на NOCl или по реакции:

HSO3Cl + HNO3 = H2SO4 + ClNO2.

Его плоская молекула характеризуется структурными параметрами d(ClN) = 184, d(NO) = 120 пм, ÐONO = 130° и малой полярностью. Нитронилхлорид представляет собой бесцветный газ (т. пл. –145, т. кип. –14 °С). при хранении он медленно распадается на NO2 и Cl2, раствором щёлочи разлагается по схеме

NO2Cl + 2 NaOH = NaNO2 + NaOCl + H2O,

а с водой даёт HNO3 и HСl (видимо, в результате вторичной реакции HNO2 и HOCl). Бромистый нитронил не получен. По-видимому, при обычной температуре он может существовать только в газовой фазе, содержащей одновременно избыток и NO2, и Br2. Фторсульфонат нитронила интересен как соль, дающая при гидролизе сразу три кислоты:

NO2SO3F + 2 H2O = HNO3 + H2SO4­ + HF.

Соответствующее нитрилам амидное производное — нитрамид (NH2NO2) является, по-видимому, промежуточным продуктом при термическом распаде нитрата аммония:

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