ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 9 класс · § 26
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 26. Азот — химический элемент и простое вещество

Почему распространённый атмосферный азот трудно вовлечь в химические превращения?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему распространённый атмосферный азот трудно вовлечь в химические превращения?

Исследуем вместе

Как меняется форма азота

Переключай стадии. На схеме выделяется текущая форма вещества, а подпись у стрелки объясняет, какое условие связывает её со следующей.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

01

Атом N и молекула N₂

Азот имеет атомный номер 7 и распределение электронов 2, 5. В молекуле N₂ атомы соединены тройной ковалентной неполярной связью. Три общие электронные пары прочно удерживают атомы вместе.

Разрыв такой связи требует значительной энергии, поэтому многие реакции азота идут только при специальных условиях. При этом элемент азот входит в большое число соединений. Низкая реакционная способность N₂ не означает отсутствия химии азота.

Атом

N: Z = 7; уровни 2, 5

Молекула

N≡N

Связь

Три общие пары, шесть электронов

Азот имеет атомный номер 7 и распределение электронов 2, 5. В молекуле N₂ атомы соединены тройной ковалентной неполярной связью.

02

Главный компонент воздуха

В сухом воздухе азот составляет примерно 78 % объёма. Он бесцветен, не поддерживает обычное горение и сравнительно мало растворяется в воде. Промышленное выделение основано, в частности, на разделении воздуха.

Свободный N₂ и связанный азот почвы неравноценны для питания большинства растений. Для включения атмосферного азота в биологические циклы нужны процессы фиксации. В них молекула превращается в соединения, доступные следующим участникам круговорота.

Форма азотаГде встречаетсяЧем отличается
N₂ВоздухУстойчивая двухатомная молекула
NH₄⁺Соли аммонияПоложительный сложный ион
NO₃⁻НитратыОтрицательный сложный ион

В сухом воздухе азот составляет примерно 78 % объёма. Он бесцветен, не поддерживает обычное горение и сравнительно мало растворяется в воде.

Состав земной атмосферы

Состав воздуха показывает, почему его относят к смесям; в тексте используется округление 78 : 21 : 1.

Dbc334 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Модель молекулы аммиака NH₃

Три связи N—H и пирамидальная форма молекулы помогают объяснить её полярность и взаимодействие с водой.

Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Азот принимает и отдаёт электроны

С водородом азот образует аммиак: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. Азот понижает степень окисления до −3 и выступает окислителем. С активными металлами также образуются нитриды, например 6Li + N₂ → 2Li₃N.

При высокой температуре азот реагирует с кислородом: N₂ + O₂ ⇌ 2NO. Здесь N повышает степень окисления до +2 и является восстановителем. Роль определяется партнёром, а не постоянным ярлыком «окислитель».

Признак / объектЧто означаетПояснение
С H₂N: 0 → −3Азот — окислитель
С LiN: 0 → −3Образуется нитрид
С O₂N: 0 → +2Азот — восстановитель

С водородом азот образует аммиак: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. Азот понижает степень окисления до −3 и выступает окислителем.

04

Связанный азот возвращается в круговорот

Атмосферный N₂ превращается в соединения при природной фиксации и промышленном синтезе. Далее азот входит в вещества организмов и снова перераспределяется при их превращениях. Некоторые процессы возвращают его в атмосферу в виде N₂.

При составлении цепочки сохраняется элемент, но меняются молекулы, ионы и степени окисления. Например, N₂ → NH₃ → NH₄⁺ — переход от простой молекулы к молекуле соединения и затем к сложному иону. Участники не являются одним веществом.

N₂ атмосферы

Свободное простое вещество

Фиксация

Получение соединений азота

Биологические процессы

Включение в вещества организмов

Возврат

Превращения соединений в N₂

Атмосферный N₂ превращается в соединения при природной фиксации и промышленном синтезе. Далее азот входит в вещества организмов и снова перераспределяется при их превращениях.

Соберём главное

Шесть выводов

01Азот имеет атомный номер 7 и распределение электронов 2, 5. В молекуле N₂ атомы соединены тройной ковалентной неполярной связью.
02В сухом воздухе азот составляет примерно 78 % объёма. Он бесцветен, не поддерживает обычное горение и сравнительно мало растворяется в воде.
03С водородом азот образует аммиак: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. Азот понижает степень окисления до −3 и выступает окислителем.
04Атмосферный N₂ превращается в соединения при природной фиксации и промышленном синтезе. Далее азот входит в вещества организмов и снова перераспределяется при их превращениях.
05Свободный N₂ и связанный азот почвы неравноценны для питания большинства растений. Для включения атмосферного азота в биологические циклы нужны процессы фиксации.
06При составлении цепочки сохраняется элемент, но меняются молекулы, ионы и степени окисления. Например, N₂ → NH₃ → NH₄⁺ — переход от простой молекулы к молекуле соединения и затем к сложному иону.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Формула простого азота?
2. Связь в N₂?
3. Доля N₂ в сухом воздухе примерно…
4. Почему N₂ малоактивен при обычных условиях?
5. Роль N₂ при получении NH₃?
6. Степень N в NH₃?
7. Степень N в NO?
8. Что образуется с активным металлом?
9. Коэффициенты N₂ + H₂ → NH₃?
10. Почему растениям недостаточно присутствия N₂ в воздухе?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 26. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 26. Азот — химический элемент и простое вещество.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…