Азот и фосфор
Другие рефераты
Министерство общего и профессионального образования
Российской федерации
Воронежский государственный университет
Химический факультет
Курсовая работа
«Азот и фосфор»
Кафедра общей химии
Автор: Юденко В. И.
Научный руководитель: к.х.н. Малевская Л. А.
Воронеж 1999
Оглавление
Введение……………………………………………………………..3
Азот
История открытия азота ………………………………………………..3
Особенности азота………………………………………………………4
Распространение азота в природе……………………………………...4
Получение азота…………………………………………………………5
Физические свойства …………………………………………………...5
Химические свойства…………………………………………………...5
Водородные соединения азота…………………………………………6
Кислородные соединения азота………………………………………..10
Соединения с неметаллами…………………………………………….13
Соединения с металлами……………………………………………….14
Применение азота и азотсодержащих веществ ………………………14
Фосфор
История открытия фосфора……………………………………………15
Особенности фосфора………………………………………………….15
Природные соединения и получение фосфора……………………….15
Физические и химические свойства…………………………………..16
Фосфорсодержащие кислоты и их соли………………………………17
Соединения с неметаллами……………………………………………19
Соединения с металлами………………………………………………20
Применение фосфора и фосфорсодержащих веществ………………20
Литература…………………………………………………………..21
Введение
Пятая группа Периодической системы включает два типических элемента
азот и фосфор – и подгруппы мышьяка
и ванадия. Между первым и вторым
типическими элементами наблюдается значительное различие в свойствах.
В состоянии простых веществ азот – газ, а фосфор – твердое вещество.
Эти
два вещества получили большую область применения, хотя когда
азот
впервые был выделен из воздуха его посчитали вредным
газом, а на
продаже фосфора удавалось заработать большое количество денег (в
фосфоре ценили его способность светится в темноте).
Азот
История открытия азота
Впервые азот был более или менее изучен Даниэлем Резерфордом.
Выполняя задание своего учителя Д. Блека, открывшего взаимодействие
двуокиси углерода с известковой водой, Д. Резерфорд исследовал, какое
изменение претерпевает воздух, после того как в нем жило и погибло
живое существо. Ответ на этот вопрос гласил: дыхание животных не
только превращает здоровый воздух в «фиксируемый воздух» (в двуокись
углерода), но после того, как фиксируемая порция поглощена раствором
едкого кали, остающаяся часть, хотя и не вызывает осадка с раствором
гашеной извести, гасит пламя и губит жизнь. Такова первая
характеристика азота, слагающаяся исключительно из отрицательных
признаков: азот противопоставляется двуокиси углерода, сходной с ним
по отрицательным признакам (оба газа не поддерживают горение и
дыхание). Почти одновременно азот был изолирован и изучен двумя
другими выдающимися учеными Г. Кавендишем и К. Шееле, оба они в
отличие от Д. Резерфорда поняли, что азот – это лишь выделенная из
воздуха, заранее присутствующая в нем его составная часть. В
особенности примечательно сообщение Г.Кавендиша, найденное в его
неопубликованных рукописях с пометкой: «послано Пристли». «Я переводил
обыкновенный воздух из одного сосуда через раскаленные угли в другой,
потом через свежий горящий уголь – в следующий сосуд, поглощая каждый
раз образующийся фиксируемый воздух (углекислый газ) кусковой
известью. Удельный вес полученного газа оказался лишь незначительно
разнящимся от удельного веса обыкновенного воздуха: из обоих газов
азот несколько легче воздуха. Он гасит пламя и делает обыкновенный
воздух неспособным возбуждать горение, так же как и фиксируемый воздух
(CO2), но в меньшей степени». Оставалось только дать новому газу
название. Никто в те времена не придавал такого значения номенклатуре,
как А. Лавуазье, и никто не совершил (вторично) такой грубой
номенклатурной ошибки, как присвоение азоту его имени «безжизненный».
Это наименование все же закрепилось за азотом во французской и русской
литературе; в англосаксонских странах предпочли для азота название
Nitrogen – «рождающий селитру», немцы же дали азоту название
Stickstoff – «удушающая материя».
Особенности азота
У атома азота на один электрон больше, чем у атома углерода; согласно
правилу Гунда, этот электрон занимает последнюю вакантную 2р-орбиталь.
Атом азота в невозбужденном состоянии характеризуется тремя
вырожденными 2р-электронами при наличии двух спаренных электронов на
2s-орбитали. Три неспаренных электрона на 2р-орбитали, прежде всего,
ответственны за трехковалентность азота. Именно поэтому
характеристическим летучим водородным соединением является аммиак, в
котором атом азота образует три ковалентные связи по обменному
механизму с тремя атомами водорода. У азота нет возможности перехода
электронов в возбужденное состояние, так как ближайшие орбитали при
n = 3 слишком высоки по энергии. Поэтому максимальная валентность
азота равна четырем. При этом три ковалентные связи могут быть
образованы по обменному механизму, а одна – по донорно-акцепторному.
Однако азот в состоянии N+ может образовывать все четыре связи по
обменному механизму. Азот проявляет большое разнообразие степеней
окисления: -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 и +5. Наиболее часто
встречаются производные от степеней окисления -3,+5 и +3 (NH3, HNO3 и
NaNO2).
Распространение азота в природе
Среди всех элементов, образующих земной шар, один азот (если не
считать инертных газов) как бы избегает образовывать химические
соединения и входит в состав земного шара преимущественно в свободном
виде. А так как азот в свободном состоянии - газ, основная его масса
сосредоточена в газовой оболочке той сложной химической системы,
которую представляет собой земной шар, - в его атмосфере. Содержание
азота в земной коре в виде соединений составляет 0,01 массовой доли,
%. Атмосфера более чем на 75 массовых долей, % состоит из
газообразного азота, что равно ~4*1015 т. Связанный азот образует
минералы в форме нитратов: чилийская NaNO3, индийская KNO3 и
норвежская Ca(NO3)2 селитры. Азот в форме сложных органических
производных входит в состав белков, в связанном виде содержится в
нефти (до 1,5 массовой доли, %), каменных углях (до 2,5 массовой доли,
%).
Молекула N2 является самой устойчивой формой его существования, чем
обусловлена так называемая проблема связанного азота. Потребление
связанного азота растениями и животными приводит к обеднению
окружающей среды соединениями азота. Этот дефицит должен восполняться
искусственным путем, поскольку естественное пополнение запасов
связанного азота (грозы, деятельность азотобактерий и т. п.) не
компенсирует его потери. Исключительное значение в решении проблемы
связанного азота имеют две
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
