Lý thuyết Nito và Amoniac

NITƠ A . CẤU TẠO PHÂN TỬ - TÍNH CHẤT VẬT LÍ : I . Cấu tạo phân tử : Cấu hình electron : 1s 2 2s 2 2p 3 . Lớp ngoài cùng không có phân lớp d nên số electron độc thân là 3 electron. Hai nguyên tử nito liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không có cực tạo thành phân tử N 2 . II . Tính chất vật lí : Ở điều kiện thường, nito là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí. Rất ít tan trong nước. Nito không duy trì sự cháy và sự hô hấp. B . TÍNH CHẤT HÓA HỌC : Ở điều kiện thường, nito la chất khí trơ về mặt hóa học do có liên kết ba. Nhưng ở nhiệt độ cao nito trở nên hoạt động. Tùy thuộc vào chất phản ứng, nito thể hiện tính oxi hóa hay tính khử (do số oxi hóa có thể tăng hoặc giảm). Nhưng tính oxi hóa là đặc trưng hơn. I . Tính oxi hóa : (Thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử.) - Tác dụng với hidro : phản ứng tổng hợp amoniac : Phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt 0 400 2 2 3 3 2 t C Fe N H NH > + ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ† ‡ ˆ ˆ ˆ ˆˆ - Tác dụng với kim loại : (tạo muối nitrua) + Ở điểu kiện thường nito tác dụng được với Li : 2 3 6 2N Li Li N + → + Ở nhiệt độ cao tác dụng với một số kim loại : Ca, Mg, Al,… 2 3 2 3 o t Mg N Mg N+ → II . Tính khử : - Nito phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao (hoặc tia lửa điện) tạo nên chất khí không màu và hóa nâu trong không khí : 3000 2 2 2 2 2 2 2 o C N O NO NO O NO > + + → ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ† ‡ ˆ ˆ ˆ ˆˆ - Chú ý : Các oxit của nito như N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 không điều chế được từ phản ứng trực tiếp giữa nito và oxi. C . ĐIỀU CHẾ NITO : I . Trong công nghiệp : Chưng cất phân đoạn không khí lỏng sau khi đã loại bỏ CO 2 và hơi nước. II . Trong phòng thí nghiệm : Nhiệt phân muối amoni nitrit : 4 2 2 2 2 0 o t NH NO N H→ + Nhưng thực tế trong phòng thí nghiệm không có sẵn muối amoi nitrit vì kém bền nên thay bằng: 4 2 2 2 2NH Cl NaNO NaCl N H O + → + + AMONIAC I . CẤU TẠO PHÂN TỬ - TÍNH CHẤT VẬT LÍ : 1 . Cấu tạo phân tử : Do có ba electron độc thân, nên nguyên tử nito trong phân tử amoniac tạo thành ba liên kết hóa trị với ba nguyên tử hidro. Phân tử NH 3 có cấu tạo hình chóp. Ba liên kết N-H đều là liên kết cộng hóa trị có cực, các cặp electron chung lệch về phía nguyên tử nito. Do đó NH 3 là phân tử có cực. Công thức electron : : :H N H H gg gg 2 . Tính chất vật lí : - Chất khí không màu, mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí nên ta có thể thu được khí NH 3 bằng cách đẩy không khí (úp ngược bình). - Khí NH 3 tan rất nhiều trong nước tạo thành dd amoniac. Dung dịch amoniac đậm đặc thường có nồng độ 25%. II . TÍNH CHẤT HÓA HỌC Do còn cặp electron tự do (chưa liên kết) nên NH 3 là hợp chất có khả năng phản ứng cao, có thể cho ba loại phản ứng: cộng, khử và thế. 1 . Tính bazo yếu : a. Phản ứng cộng với nước : Khí amoniac tác dụng với nước tạo thành dd kiềm yếu  làm chuyển màu phenoltalein từ không màu chuyển sang màu hồng, làm quỳ tím hóa xanh. 3 2 4 NH H O NH OH + − + → + ion amoni b. Phản ứng cộng với axit : Amoniac (khí cũng như dd) kết hợp dễ dàng với dd axit tạo thành muối amoni. 3 4 NH HCl NH Cl+ → (khí) (khí) (khói màu trắng) Ta cũng có thể dùng pư này để nhận biết khí cũng như dd NH 3 . 2 . Khả năng tạo phức chất tan : Đây là phản ứng cộng với cation kim loại có AO trống: Ag + , Cu + , Cu 2+ , Zn 2+ [ ] [ ] 3 3 2 3 3 2 2 ( ) 2 ( ) AgCl NH Ag NH Cl AgCl NH Ag NH Cl + − + → + → + [ ] [ ] 2 3 3 4 2 2 2 3 3 4 ( ) 4 ( ) ( ) ( ) 4 ( ) 2 Cu OH NH Cu NH OH Cu OH NH Cu NH OH + − + → + → + (màu xanh thẫm) Ta có thể dùng phản ứng này nhận biết đồng (II) hidroxit. Thí dụ : Cho từ từ dd NH 3 đến dư vào dd CuSO 4 thì các pư sau xảy ra : - Trước hết : 4 3 2 2 4 2 4 ( ) ( )CuSO NH H O Cu OH NH SO+ + → ↓ + - Tiếp theo kết tủa tan đồng (II) hidroxit tạo dd màu xanh thẫm . Một cách tổng quát ta có : [ ] [ ] 3 3 2 2 2 3 3 4 2 ( ) 4 ( ) M NH M NH M NH M NH + + + + + → + → Với M + , M 2+ là các cation đã nêu trên. 3 . Tính khử : a. Tác dụng với oxi : (pư khử) Khi đốt amoniac trong khí oxi, amoniac cháy với ngọn lửa màu vàng. 3 2 2 2 4 3 2 6 o t NH O N H O+ → + (1) Khi đốt amoniac trong khí oxi có chất xúc tác thì tạo khí NO và nước. 3 2 2 4 5 4 6 o t xt NH O NO H O+ → + (2) Nhận xét: Nhiệt độ ở pư (1) là 1000 o C và ở pư (2) là 500 0 C. Phản ứng (2) sử dụng điều chế NO trong việc tổng hợp HNO 3 . b. Tác dụng với clo : Amoniac dư tác dụng với clo cho ra muối amoni. Phản ứng dùng để loại khí clo trong PTN. Các pư xảy ra : 3 2 2 2 3 6NH Cl N HCl+ → + 3 4 NH HCl NH Cl+ → c. Tác dụng với một số oxit kim loại ở nhiệt độ cao : Một số oxit kim loại như : CuO, PbO, Fe 2 O 3 … 3 2 2 2 3 3NH CuO Cu N H O+ → ↓ + + III . ĐIỀU CHẾ : 1 . Trong PTN : Được điều chế bằng cách cho muối amoni tác dụng với chất kiềm : 0 4 2 3 2 2 2 ( ) 2 2 t NH Cl C a OH NH CaCl H O + → ↑ + + 2 . Trong công nghiệp : Tổng hợp từ nito và hidro . Để hiệu suất pư cao ta có thể :  Hạ nhiệt độ do đây là pư tỏa nhiệt.  Tăng áp suất.  Tăng nồng độ nito va oxi.  Giảm nồng độ NH 3 . . (pư khử) Khi đốt amoniac trong khí oxi, amoniac cháy với ngọn lửa màu vàng. 3 2 2 2 4 3 2 6 o t NH O N H O+ → + (1) Khi đốt amoniac trong khí oxi có chất xúc tác thì tạo khí NO và nước. 3 2 2 4. ˆ ˆ ˆ† ‡ ˆ ˆ ˆ ˆˆ - Chú ý : Các oxit của nito như N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 không điều chế được từ phản ứng trực tiếp giữa nito và oxi. C . ĐIỀU CHẾ NITO : I . Trong công nghiệp : Chưng cất phân. tan trong nước. Nito không duy trì sự cháy và sự hô hấp. B . TÍNH CHẤT HÓA HỌC : Ở điều kiện thường, nito la chất khí trơ về mặt hóa học do có liên kết ba. Nhưng ở nhiệt độ cao nito trở nên hoạt