Azot tworzy z tlenem kilka tlenków, w których występuje na kilku różnych stopniach utlenieniastopień utlenieniastopniach utlenienia. Tlenki azotu mają charakter kwasowy albo obojętny, w zależności od stopnia utlenienia azotu w związku, co prezentuje poniższy schemat.

R1XAF0YaguXbT

Na ilustracji jest podział tlenków azotu ze względu na charakter chemiczny kwasowy i obojętny. Charakter chemiczny obojętny: ${\mathrm{N}}_2\mathrm{O}$ pierwszy stopień utlenienia, NO drugi stopień utlenienia. Charakter chemiczny kwasowy: ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_3$ trzeci stopień utlenienia, ${\mathrm{N}\mathrm{O}}_2$ czwarty stopień utlenienia, ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$ czwarty stopień utlenienia, ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5$ piąty stopień utlenienia.

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny gaz o słodkawym zapachu i smaku, kiedyś stosowany jako środek znieczulający (gaz rozweselający) w zabiegach dentystycznych.

R4sQv9QwnfGzI

Na ilustracji jest model cząsteczki: dwie niebieskie kulki są połączone wiązaniem potrójnym. Kulka leżąca po prawej stronie modelu łączy się z czerwoną kulką.

R2wpzhGrNo0pE

Na ilustracji jest równanie reakcji: dwa atomy azotu są połączone wiązaniem potrójnym. Atom azotu leżący po prawej stronie jest kationem. Łączy się z anionem tlenu. Obok są strzałki skierowane w przeciwnych kierunkach. Po prawej stronie równania są dwa atomy azotu połączone wiązaniem podwójnym. Atom azotu po lewej stronie jest anionem, po prawej kationem, kation łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu.

Otrzymywany w wyniku łagodnego ogrzewania azotanu(V) amonu (${\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3$):

Rozkłada się z wydzieleniem tlenu, dzięki czemu podtrzymuje palenie. ${\text{N}}_2\text{O}$ nie reaguje z wodą, ale się w niej rozpuszcza, tworząc roztwór obojętny. Tlenek diazotu należy do głównych gazów cieplarnianych. Będąc trzecim najważniejszym długotrwałym gazem cieplarnianym przyczynia się do powstawania dziury ozonowej i efektu cieplarnianego.

Jest to bezbarwny gaz, trudny do skroplenia (temperatura wrzenia –151°C). Łatwo utlenia się do ${\text{NO}}_2$, wraz z którym stanowi produkt przejściowy w produkcji kwasu azotowego(V). Z uwagi na jeden niesparowany elektron na atomie azotu jest rodnikiemrodnikrodnikiem niestabilnym i bardzo reaktywnym.

R1aGzAtRxH9Yf

Na ilustracji jest model cząsteczki. Niebieska kulka łączy się wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką.

RgQwg5y0nAexP

Na ilustracji atom azotu N łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu O. NAd tym zapisem są trzy kropki połączone poziomo linią przerywaną. Atom azotu ma po lewej stronie dwie kropki. Atom tlenu ma po prawej stroni dwie kropki. n

W powietrzu samorzutnie reaguje z tlenem, tworząc trujący tlenek azotu(IV).

W stanie ciekłym i stałym tlenek ten tworzy dimerydimerdimery, co zmniejsza jego reaktywność.

Tlenek azotu(II) można otrzymać na drodze bezpośredniej syntezy z pierwiastków w wysokiej temperaturze, możliwej do osiągnięcia podczas wytworzenia łuku elektrycznego.

RSQNIF5zHNw4m

Na zdjęciu są błyskawice na niebie. Tworzą rozgałęzienia.

Na skalę przemysłową można otrzymać $\mathrm{NO}$ metodą katalitycznego spalania amoniaku (tzw. metoda Ostwalda).

W warunkach laboratoryjnych $\mathrm{NO}$ otrzymywany jest z kwasu azotowego(III). Kwas ten jest stabilny w roztworach rozcieńczonych. W miarę wzrostu jego stężenia lub na skutek ogrzewania, rozkłada się na kwas azotowy(V), tlenek azotu(II) oraz wodę.

Tlenek azotu(II) można również otrzymać, działając rozcieńczonym kwasem azotowym(V) na wiórki miedzi.

Ciekawostka

RT7kt63K8Xrhq1

Na zdjęciu jest okrągły medal noblowski. Jest na nim wygrawerowany wizerunek Alfreda Nobla. Mężczyzna ukazany jest z lewego profilu. Ma krótko przycięte włosy oraz krótką brodę. Po lewej stronie medalu napis: Alfr Nobel, po prawej stronie rzymskie daty jego narodzin i śmierci.

Tlenek azotu(II) $\mathrm{NO}$ odgrywa ważną rolę w organizmach żywych. Zbadano, że jest produktem przemiany materii w komórkach bakterii. W wyniku jego działania dochodzi do rozkurczu mięśni gładkich naczyń krwionośnych; ponadto $\mathrm{NO}$ hamuje zlepianie się płytek krwi, ma wpływ na funkcje ośrodkowego układu nerwowego (m.in. na procesy uczenia, pamięci, mechanizm drgawek, procesy neurodegeneracyjne). Leki, będące donorami $\mathrm{NO}$, stosowane w walce z chorobami serca, jak dusznica bolesna, niewydolność mięśnia sercowego, wpływają rozkurczająco na naczynia krwionośne, obniżają ciśnienie tętnicze krwi. Za wyjaśnienie roli $\mathrm{NO}$ w układzie sercowo‑naczyniowym w 1998 r. Nagrodę Nobla otrzymali: R. Furchgott, L.J. Ignarro i F. Murad.

Należy do tlenków bardzo nietrwałych, z tego powodu w postaci czystej nie znajduje żadnych praktycznych zastosowań.

Rq70Dt1EJq95i

Na ilustracji jest model cząsteczki. Dwie niebieskie kulki są połączone ze sobą wiązaniem pojedynczym. Kulka leżąca po lewej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką. Kulka leżąca po prawej stronie łączy się u góry wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką, a na dole wiązaniem pojedynczym z czerwoną kulką.

R7bziNCZIozci

Na ilustracji jest równanie reakcji. Po lewej stronie równania jest wzór: dwa atomy azotu połączone są wiązaniem pojedynczym. Atom azotu leżący po lewej stronie na górze po lewej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Atom azotu leżący po prawej stronie wzoru jest kationem, u góry po prawej stronie łączy się wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu, a na dole po prawej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Obok są strzałki skierowane z przeciwnych kierunkach. Powstaje cząsteczka o wzorze: dwa atomy azotu połączone są wiązaniem pojedynczym. Atom azotu leżący po lewej stronie na górze po lewej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Atom azotu leżący po prawej stronie wzoru jest kationem, u góry po prawej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a na dole po prawej stronie łączy się wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu.

Można go otrzymać w postaci intensywnie niebieskiej cieczy, w temperaturze niższej niż -13,5°C, w reakcji:

W temperaturze wyższej niż -13,5°C tlenek azotu(III) częściowo się rozkłada na $\mathrm{NO}$ i ${\text{NO}}_2$, przez co barwa zmienia się na jasnożółtą.

Jest bezwodnikiem kwasu azotowego(III).

Jest to brunatny gaz o charakterystycznym zapachu. Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

RbTQ5bWllrtCf

Na ilustracji jest model cząsteczki. Niebieska kulka łączy się z lewej strony wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką, a u góry po prawej stronie wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką.

R1aS1ZXzcQJ5d

Na ilustracji jest równanie reakcji. Po lewej stronie równania jest wzór: atom azotu łączy się na dole po lewej stronie wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a na dole po prawej stronie wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu. Obok są strzałki skierowane w dwie strony. Powstaje cząsteczka o wzorze: atom azotu łączy się na dole po lewej stronie z anionem tlenu, a po prawej stronie wiązaniem podwójnym z atomem tlenu.

Na skalę techniczną otrzymuje się go po zmieszaniu tlenku azotu(II) i tlenu, zgodnie z równaniem reakcji:

Innymi sposobami tlenek ten można otrzymać w wyniku rozkładu stężonego kwasu azotowego(V), redukcji miedzi za pomocą stężonego kwasu azotowego(V) albo w wyniku rozkładu termicznego azotanu(V) ołowiu(II), zgodnie z przedstawionymi równaniami reakcji:

Tlenek azotu(IV)  jest tlenkiem kwasowym i w reakcji z wodą tworzy równomolową mieszaninę kwasu azotowego(III) i kwasu azotowego(V).

Tlenek azotu(IV) w temperaturze poniżej 147°C spontanicznie dimeryzuje, tworząc dimer ${\text{N}}_2{\text{O}}_4$ – gaz o słomkowej barwie:

Ze spadkiem temperatury stopień dimeryzacji rośnie.

R1Ozj5cgGYyY6

Na zdjęciu są dwie zakręcone butelki z zawartością różniącą się kolorami. Po lewej stronie zawartość jest pomarańczowa, po prawej żółta.

Tlenek azotu(IV) powoduje podrażnienie układu oddechowego, oczu i kaszel. Ze względu na właściwości utleniające, powoduje utlenienie ${\text{Fe}}^{2+}$ zawartego w hemoglobinie do ${\text{Fe}}^{3+}$, w efekcie czego hemoglobina traci zdolność do przenoszenia tlenu. Odpowiada on także za barwę smogu.

W temperaturze pokojowej przyjmuje formę białych kryształków rozpuszczalnych w wodzie.

R1EUDtpRGgkgk

Na ilustracji jest model cząsteczki. Są dwie niebieskie kulki. Każda z nich łączy się na górze wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką oraz na dole z czerwoną kulką. Niebieskie kulki łączą się za pośrednictwem jednej wspólnej czerwonej kulki.

R15xyBprXAzww

Na ilustracji jest wzór: dwa oddzielne atomy azotu łączą się ze sobą na dole za pośrednictwem atomu tlenu. Atom tlenu ma na dole i na górze po dwie czarne kropki. Każdy z atomów azotu łączy się u góry wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, który po lewej i prawej stronie ma po dwie czarne kropki. Atomu azotu łączą się na dole z kolejnym atomem tlenu, który ma trzy pary czarnych kropek. W sumie jest pięć atomów tlenu.

Powstaje przez odwodnienie kwasu azotowego(V) za pomocą tlenku fosforu(V) w temperaturze pokojowej. Równanie reakcji otrzymywania tlenku azotu(V):

Jest związkiem nietrwałym, rozkładającym się spontanicznie w temperaturze pokojowej do dwutlenku azotu i tlenu. Związek ten reaguje gwałtownie z wodą, jest bezwodnikiem kwasu azotowego. Ze względu na jego nietrwałość nie znajduje on w formie czystej praktycznych zastosowań.

Dla zainteresowanych

Oprócz tlenków, opisanych w tekście, w pewnych warunkach można otrzymać:

1. Azydek nitrozylu ${\mathrm{N}}_4\mathrm{O}$ – trwały w temperaturze poniżej -33°C. Po raz pierwszy syntezę nitrozyladyzu opisano w 1958 r. Otrzymano go w reakcji azydku sodu z chlorkiem nitrozylu, w temperaturze poniżej −50°C.

RPb5A8cXkgGzc

Na ilustracji jest model cząsteczki. Są cztery niebieskie kulki i jedna czerwona. Pomiędzy trzema niebieskimi kulkami są wiązania podwójne. Niebieska kulka leżąca po lewej stronie wzoru łączy się wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką.

RIsNX4ipd5CFl

Na ilustracji jest wzór: są cztery atomy azotu i jeden atom tlenu. Trzy atomy azotu łączą się ze sobą wiązaniami podwójnymi. Atom azotu leżący po prawej stronie jest anionem, jego poprzednik jest kationem. Atom azotu leżący po lewej stronie wzoru łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu.

2. Azydek nitroilu ${\mathrm{N}}_4{\mathrm{O}}_2$ - trwały w temperaturze poniżej -10°C.

R10ox92FOQkA9

Na ilustracji jest model cząsteczki. Są cztery niebieskie kulki i dwie czerwone. Pomiędzy trzema niebieskimi kulkami są wiązania podwójne. Niebieska kulka leżąca po prawej stronie wzoru łączy się na dole po prawej stronie wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką, a u góry wiązaniem pojedynczym z czerwoną kulką.

R1HOekrUasGDj

Na ilustracji jest wzór: są cztery atomy azotu i dwa atomy tlenu. Trzy atomy azotu łączą się ze sobą wiązaniami podwójnymi. Atom azotu leżący po lewej stronie jest anionem, jego poprzednik jest kationem. Atom azotu leżący po prawej stronie wzoru jest kationem, łączy się na dole po prawej stronie wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a na górze wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu.

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, Tom 2, Warszawa 2010.

Klapötke T.M., Schulz A., Tornieporth‑Oetting C., Studies of the Reaction Behavior of Nitryl Compounds Towards Azides: Evidence for Tetranitrogen Dioxide, NIndeks dolny 4₄OIndeks dolny 2₂, Chem. Ber. 127 (1994) 2181–2185.

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.