Азот непосредственно не соединяется с кислородом. В кислородных соединениях азот проявляет различные степени окисления и образует пять оксидов: N2O, NO, N2O4, NO2 и N2O5. Оксиды N2O и NO – бесцветные газы, оксид азота (IV) NO2 – бурый газ. Оксид азота (III) N2O3 – синяя жидкость, оксид азота (V) N2O5 – бесцветные кристаллы.
Оксид азота (II) NO – бесцветный газ, не обладающий ни кислотными, ни основными свойствами. Молекула NO не совсем обычная: между азотом и кислородом образуется двойная связь и один электрон у азота в молекуле NO остается неспаренным, т. е. NO – свободный радикал и для него характерна очень высокая химическая активность. Поэтому NO на воздухе легко окисляется до NO2.
В лаборатории NO получают взаимодействием меди с разбавленной азотной кислотой:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O,
в промышленности – каталитическим окислением аммиака:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.
Оксид азота (IV) NO2 – бурый газ с характерным запахом. Атом азота образует две связи с атомами кислорода, одну донорно-акцепторную связь и имеет один неспаренный электрон.
Пары NO2 ядовиты. При растворении в воде NO2 реагирует с ней, образуя азотную кислоту и NO. В присутствии кислорода NO2 растворяется в воде, при этом образуется только азотная кислота:
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3.
Оксид азота (I), или закись азота, N2O – бесцветный газ без запаха. Его называют веселящим газом, так как он притупляет чувствительность и вызывает своеобразное чувство эйфории. При растворении с водой не взаимодействует, а при нагревании разлагается на азот и кислород.
Получают N2O термическим разложением нитрата аммония:
NH4NO3 = N2O + 2H2O.
Оксид азота (III), или азотистый ангидрид, N2O3 – практического применения не имеет. Это темно-синяя жидкость. Легко разлагается по уравнению:
N2O3 « NO + NO2.
Азотистый ангидрид при растворении в воде образует азотистую кислоту HNO2:
N2O3 + H2O = HNO2.
Это слабое и неустойчивое соединение. При нагревании раствор азотистой кислоты разлагается:
2HNO2 = NO + NO2 + H2O.
Соли азотистой кислоты называются нитритами.
Оксид азота (V), или азотный ангидрид, N2O5 – практического применения не имеет. Это твердое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, при этом образуется азотная кислота:
N2O5 + H2O = 2HNO3.