ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Азот - седьмой по счету элемент Периодической таблицы. Относится к неметаллам. Расположен во втором периоде V группы A подгруппы.
Порядковый номер равен 7. Заряд ядра равен +7. Атомный вес - 14,007а.е.м. В природе встречаются два изотопа азота: 14 N — 99,635 % и 15 N — 0,365 % (в скобках указано их процентное соотношение).
Электронное строение атома азота
Атом азота имеет две оболочки, как и все элементы, расположенные во втором периоде. Номер группы -V - свидетельствует о том, что на внешнем электронном уровне атома азота находится 5 валентных электронов.
Рис. 1. Схематичное строение атома азота.
Электронная конфигурация основного состояния записывается следующим образом:
1s 2 2s 2 2p 3 .
Азот - элемент p-семейства. Энергетическая диаграмма для валентных электронов в невозбужденном состоянии выглядит следующим образом:
Возбужденного состояния нет. По числу неспаренных электронов можно сказать, что азот в соединениях проявляет валентность III. Однако, валентность так же определяется по номеру группы (V), следовательно, азот может проявлять две валентности - III и V.
Рис. 2. Пространственное изображение строения атома азота.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Слайд 1
Открытый урок по химии в 9 классе
Учитель химии
Кузина И.В.
2014 г.
Филиал МБОУ Токаревской СОШ №2 в с. Гладышево
Слайд 2
V группа, главная подгруппа
N-азот неметалл
P- фосфор неметалл
As- мышьяк неметалл
Sb- сурьма амфотерный металл
Bi- висмут амфотерный металл
Слайд 3
В воздухе он главный газ
Окружает всюду нас.
Угасает жизнь растений
Без него, без удобрений.
В наших клеточках живет
Важный элемент…
N
Слайд 4
Тема урока
«Азот, его строение и свойства»
N2
Слайд 5
Цели урока:
Сформировать представление о строении атома и молекулы азота;
Изучить физические и химические свойства вещества;
Развивать исторические познания в области открытия химического элемента;
Раскрыть роль азота в жизни человека и растений, а также в промышленности;
Повышать заинтересованность учеников и активизировать имеющиеся у них знания.
Слайд 6
Девиз урока:
«Нет жизни без азота, ибо он является непременной составной частью белков.»
Д.Н.Прянишников
Элемент жизни
Слайд 7
ПЛАН ПОРТРЕТА АЗОТА
История открытия азота.
Азот в природе.
Физические свойства.
Строение атома и молекулы азота.
Паспорт химического элемента (положение в ПСХЭ).
Химические свойства.
Получение азота.
Области применения азота.
Слайд 8
История открытия азота
В 1772 году английский ученый Д. Резерфорд и шведский исследователь К. Шееле обнаружили газ, который не поддерживал горение, дыхание.
В 1787 году А. Лавуазье установил наличие в воздухе газа. Назвал газ «азот» - безжизненный.
В 1790 году Ж. Шаптал назвал газ нитрогениум – «рождающий селитру».
Шведский ученый
К. Шееле
Английский ученый
Д. Резерфорд
А. Лувуазье
Ж. Шаптал
Слайд 9
В воздухе- 78,08%по объёму и 75,6% по массе.
Соединения азота в небольших количествах содержаться в почве.
Входит в состав белка.
Общее содержание в земной коре - 0,03%
Азот в природе
Слайд 10
Физические свойства
Физические свойства
Бесцветный газ, без цвета, запаха и вкуса.
Плохо растворим в воде
Ткип. -196 °C (жидкий азот)
Т пл. - 210 °C (твердый азот)
Не поддерживает горение и дыхание
Слайд 11
СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АТОМА
Z=+7
+1p=7 2s2 2p3
0n=7 1s2
-1е=7
+7)2)5
Электронная формула азота 1S22S22P3
Слайд 12
Строение и свойства молекулы
СВЯЗЬ:
-КОВАЛЕНТНАЯ НЕПОЛЯРНАЯ
-ТРОЙНАЯ
-ПРОЧНАЯ
МОЛЕКУЛА:
-ОЧЕНЬ УСТОЙЧИВАЯ
-НИЗКАЯ РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
N
N N N N
Слайд 13
Паспорт химического элемента
химический знак N
Порядковый номер 7
неметалл
V группа, главная подгруппа (А подгруппа)
2 период, малый период, 2 ряд
Аr=14
степени окисления -3,0,+1,+2,+3,+4,+5
формула высшего оксида N2O5
летучее водородное соединение – NН3 (газ аммиак)
Слайд 14
Заполните таблицу
Символ
элемента Состав
ядра
атома Электронная
формула Характерные
степени
окисления Формула и
характер Формула и
характер Формула
водород-
ного
соедине-
ния
Символ
элемента Состав
ядра
атома Электронная
формула Характерные
степени
окисления Высшего
оксида Высшего гидроксида Формула
водород-
ного
соедине-
ния
Слайд 15
Химические свойства
Свойства окислителя
А) Взаимодействие с металлами.
6Li+N2 = 2Li3N (нитрид лития) - обычные условия t
3Ca+N2= Ca3N2 (нитрид кальция) – при нагревании
При взаимодействии с металлами азот проявляет степень окисления -3.
Б) Взаимодействие с водородом
С водородом азот взаимодействует с заметной скоростью при нагревании, повышении давлении, в присутствии катализатора: Рt
N2+3H2 2NH3 + Q
Слайд 16
Химические свойства
Свойства восстановителя
В) Взаимодействие с кислородом.
Успешно такие реакции идут только при весьма жестких условиях. Для окисления азота кислородом нужна электрическая дуга, причем не более 5% азота вступает в реакцию. В природе такой процесс происходит повсеместно - взаимодействие азота с кислородом воздуха при грозовых разрядах подобно реакции в электрической дуге.
t=20000C
N2+O2 2NO – Q
Слайд 17
Вывод
При взаимодействии с металлами и водородом азот является окислителем.
При взаимодействии с кислородом азот является восстановителем.
Слайд 18
Проверь себя
N2+3H2 NH3 +Q
Обратимая
Соединения
Экзотермическая
ОВР
Каталитическая
Гомогенная
N2+O2 2NO –Q
Обратимая
Соединения
Эндотермическая
ОВР
Некаталитическая
Гомогенная
Слайд 19
Получение азота
А) Промышленный способ (перегонка жидкого воздуха): воздух охлаждают и переводят в жидкое состояние, затем испарением отгоняют азот (tкип(N2)= -1960C tкип(О2)= -1830С)
Б) Лабораторный способ (разложение нитритов) NH4NO2= N2+2H2O
(реакция идет при нагревании)
Слайд 20
Области применения азота
Свободный азот применяют во многих отраслях промышленности;
в медицине (нашатырный спирт)
жидкий азот применяют в
холодильных установках;
большое количество азота идет на
синтез аммиака, из которого получают азотную
кислоту, минеральные удобрения
(мочевину, сульфаты и фосфаты
аммония).
В ходе урока вы получите представление о теме «Азот». Познакомитесь с азотом как простым веществом, аммиаком, азотной кислотой и нитратами. Будут рассмотрены химические и физические свойства этих веществ, строение их молекул, реакции с другими веществами. Кроме того, будут перечислены способы получения этих веществ промышленным и лабораторным способом, их применение в различных отраслях. Рассмотрите свойства и применение закиси азота и царской водки (соединение из трех частей соляной кислоты и одной части азотной).
Тема: Основные металлы и неметаллы
Урок: Азот
1. Электронное строение атома азота
Химический элемент азот расположен во втором периоде 5 группы, главной подгруппы. Электронная конфигурация атома азота - 1s22s22p3. На валентном энергетическом уровне атома азота нет вакантных орбиталей. Следовательно, электронная пара 2s-подуровня не может быть распарена. См. Рис. 1. Поэтому азот не может быть 5-ти валентным. Максимальная валентность азота в соединениях равна 4. При этом 3 связи образуются по обменному механизму, а одна - по донорно-акцепторному. Азот проявляет степени окисления от -3 до +5.
Примеры веществ с различной степенью окисления см. рис. 2.
2. Азот – простое вещество
Для азота нехарактерна аллотропия. Он образует одно простое вещество, N2. Это молекулярное вещество, с ковалентной неполярной связью. Связь образована при помощи трёх общих электронных пар, тройная связь - одна сигма и 2 пи-связи. Тройная связь очень прочная. Это обуславливает низкую реакционно способность молекулярного азота.
Физические свойства
Азот - это газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, немного легче воздуха. Азот вступает в реакцию с некоторыми веществами, но условия проведения реакций очень жесткие (высокие температура и давление, использование катализатора). В обычных условиях азот взаимодействует только с литием, образуя нитрид лития.
6Li + N2 = 2Li3N, гидролизом которого можно получить аммиак.
Задача 880.
Привести примеры соединений азота, в молекулах которых имеются связи, образованные по донорно-акцепторному механизму.
Решение:
Связь по донорно-акцепторному механизму (координационная связь) образуется за счёт обобществления электронной пары одного атома (донор) и вакантной орбитали другого атома (акцептор). Несвязывающая электронная пара атома азота
способна с ионом водорода, имеющим свободную атомную орбиталь , образовывать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму. Так образуется катион аммония NH 4 + из молекулы аммиака и иона водорода:
В результате образования донорно-акцепторной связи несвязывающая электронная пара атома азота становится связывающей, образуется четыре связи между одним атомом азота и четырьмя атомами водорода:
Все четыре связи равнозначны и по длине, и по энергии.
Такая связь идентична ковалентной связи, образованной по обычному механизму, обобществлению неспаренных электронов двух атомов.
У аммиака и его производных, за исключением тригалогенидов азота, сильно выражена электроно-донорная способность. Поэтому аммиак, также практически все соединения, имеющие аминогруппы и группы: являются N-донорными лигандами, образующими комплексные соединения с катионами многих металлов. Имеются комплексы со следующими группами: 
глицианат-ион
: 
глицилглицилцианат-ион
: , этилендиамин:
диэтилентриамин
:
и др.. Связь в комплексных соединениях можно объяснить координационной связью между несвязывающими электронными парами атома азота лиганда и свободными орбиталями атома комплексообразователя, например, Cl 2 , Cl 2 и др. В аммиаке Н 3 и аминах 
как производных аммиака. Атом азота может образовывать координационную связь, например: хлорид аммония NH 4 Cl, гидроксид метиламмония CH 3 -NH 3 -OH, иодид тетраметиламмония (CH 3) 4 NI, гидроксид тетраэтиламмония
(С 2 Н 5) 4 NOH, гидроксид аммония
NH 4 OH, хлорид фениламина С6Н5NH3+Cl. Некоторые
производные аммиака, например: гидразин: , гидроксиламин: , а также хлорид гидразония N 2 H 5 Cl (+1), гидроксид гидразония N 2 H 5 (ОН) 2 (+2), гидроксид гидроксиламмония OH, гидроксид гидразония (+2) N 2 H 6 (OH) 2 , хлорид гидразония (+2) N 2 H 6 Cl 2 , хлорид гидроксиламмония NH 3 OHCl.
Задача 881.
Описать электронное строение молекулы N 2 с позиций методов ВС и МО.
Решение:
а) Электронное строение молекулы N 2 с позиций метода валентных связей
Атом азота на внешнем электронном слое содержит два спаренных электрона на 2s-подуровне и три неспаренных электрона на 2р-подуровне, по одному на каждой 2р-орбитали. Между двумя атомами азота образуется ковалентная связь тремя электронными парами за счёт спаривания трёх неспаренных электронов каждого атома. Спаренные электроны 2s-орбиталей каждого атома азота не участвуют в образовании связей. Поэтому молекулу N 2 в соответствии с теорией валентных связей можно изобразить как имеющую несвязывающие электронные пары у каждого атома азота: - = - , но в действительности электронная плотность сосредоточена в основном между атомами. Молекула N 2 имеет линейное строение. Так как атомы азота в молекуле N 2 одинаковы, то дипольный момент молекулы равен нулю.
б) Электронное строение молекулы N 2 с позиций метода Молекулярных орбиталей
Электронное строение молекулы N 2 можно объяснить с позиций метода молекулярных орбиталей.
С позиций метода МО электронное строение молекулы N 2 можно представить так:
Молекула имеет электронную конфигурацию:
KK(σ}