Азот (N): степень окисления, валентность, строение атома
Азот N — неметалл, № 7. Степени окисления: −3, +1, +2, +3, +4, +5; валентность I, II, III, IV. Электронная формула [He]2s²2p³, электроны по уровням: 2, 5. M = 14 г/моль.
| Что | Значение |
|---|---|
| Степень окисления | −3, +1, +2, +3, +4, +5высшая +5, низшая −3 подробнее |
| Валентность | I, II, III, IVпеременная подробнее |
| Электронная формула | 1s² |
| Строение атома | +7: 7 p⁺, 7 n⁰, 7 e⁻уровни 2, 5 подробнее |
| Молярная масса | 14 г/мольточнее 14,01 подробнее |
| Положение | 2-й период, VА группа, p-элемент |
| Характеристика | неметалл подробнее |
| ЭО по Полингу | 3,04 таблица ЭО |
Какая степень окисления у азота?
Высшая степень окисления азота — +5, низшая — −3. Характерные значения: −3, +1, +2, +3, +4, +5.
У азота встречаются все целые степени окисления от −3 до +5. Кроме перечисленных в таблице, это −2 в гидразине N2H4 и −1 в гидроксиламине NH2OH; в молекуле N2 — 0.
| Степень окисления | Примеры соединений |
|---|---|
| −3 | NH3, NH4Cl, Mg3N2 |
| +1 | N2O |
| +2 | NO |
| +3 | N2O3, HNO2, NaNO2 |
| +4 | NO2 |
| +5 | HNO3, N2O5, KNO3 |
Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность
Какая валентность у азота?
Валентность азота — I, II, III, IV (переменная).
Высшая валентность азота — IV, хотя высшая степень окисления +5 и номер группы V. На втором уровне всего четыре орбитали, и пятой связи образовать нечем: в HNO3 и ионе аммония NH4+ азот четырёхвалентен, одна из связей — донорно-акцепторная.
| Валентность | Примеры соединений |
|---|---|
| I | N2O (по формуле) |
| II | NO |
| III | NH3, N2, N2O3 |
| IV | NO2, HNO3, NH4+ |
Строение атома азота
Порядковый номер азота — 7, поэтому заряд ядра +7: в ядре 7 протонов и 7 нейтронов (у самого распространённого изотопа ¹⁴N, массовое число 14).
Вокруг ядра — 7 электронов на двух энергетических уровнях: 2, 5. Число уровней равно номеру периода.
Внешний уровень — 2-й, на нём 5 электронов. Неспаренных электронов в основном состоянии — 3.
Схема: +7 N )2 )5
Задание 1 ЕГЭ: строение атома
Электронная формула азота
1s²
Сокращённо, через остов благородного газа: [He]2s²2p³.
- N³⁻ (10 электронов) 1s²2s²2p⁶, как у неона
Характеристика азота
По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.
Азот — элемент № 7, 2-й период, VА группа.
На внешнем уровне пять электронов 2s²2p³, из них три неспаренных; свободных орбиталей на втором уровне нет, поэтому возбуждение атома невозможно.
Электроотрицательность азота высокая (3,04), но из-за тройной связи в молекуле N2 при обычных условиях он реагирует только с литием; с водородом и кислородом — при нагревании, давлении, в электрическом разряде.
Самые важные соединения — аммиак NH3 и соли аммония, азотная кислота HNO3 и нитраты; азот входит в белки и нуклеиновые кислоты, а его соединения — основа удобрений.
Простое вещество — газ N2 без цвета и запаха, 78 % объёма воздуха. Тройная связь N≡N очень прочная, поэтому азот малоактивен.
| Формула | Что это | M, г/моль |
|---|---|---|
| NH3 | аммиак | 17 |
| HNO3 | азотная кислота — сильный окислитель | 63 |
| NH4NO3 | нитрат аммония, аммиачная селитра — удобрение | 80 |
| NO2 | оксид азота(IV), бурый газ | 46 |
| NaNO2 | нитрит натрия | 69 |
Молярная масса азота
M(N) = 14 г/моль
Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 14 г/моль. Точное значение по IUPAC — 14,01 г/моль.
Для простого вещества молярную массу считают по молекуле: M(N2) = 28 г/моль.
Вопросы и ответы
Почему у азота валентность IV, а степень окисления +5?
Степень окисления считает смещение электронов, а валентность — число связей. В азотной кислоте азот образует четыре связи (три обычные и одну донорно-акцепторную) и больше не может: на втором уровне только четыре орбитали. А электронная плотность всех пяти внешних электронов смещена к кислороду — отсюда +5.
С каким металлом азот реагирует при комнатной температуре?
Только с литием: 6Li + N2 = 2Li3N. Магний, кальций, алюминий образуют нитриды при нагревании — например, магний, сгорая на воздухе, даёт не только оксид, но и нитрид Mg3N2.
Какая степень окисления азота в NH4NO3?
Два разных значения: в катионе аммония NH4+ −3, в нитрат-ионе NO3− +5. Средняя по формуле (+1) ничего не говорит о строении, поэтому в заданиях степень окисления считают по ионам.
Как азот встречается на ЕГЭ?
- Задание 1: строение атомаВнешние электроны азота — 2s²2p³, неспаренных в основном состоянии 3: по таким признакам элемент выбирают из ряда.
- Задание 2: периодический законАзот — 2-й период, VА группа: по положению сравнивают радиус атома, электроотрицательность и металлические свойства с соседями.
- Задание 3: степень окисления и валентностьВысшая степень окисления азота +5, низшая −3; валентность I, II, III, IV.
- Задание 4: химическая связьВ молекуле N2 связь ковалентная неполярная, с другими неметаллами — ковалентная полярная.
Соседи азота в таблице Менделеева
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Таблицы по теме
Источники
- ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
- CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
- CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
- NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона