窒素単体とその化合物

窒素N₂

無色で無臭の気体で、空気中の78％を占める。水に溶けにくく、燃焼しない安定した気体である。

http://en.academic.ru/

窒素の製法

実験室

亜硝酸アンモニウム水溶液を加熱する。

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

工業的製法

液体空気の分留によって得られる。下画像は沸点が低い窒素（-195.8°C）が気体となって上からでていき、沸点が僅かに高い酸素（-183°C）が液体のまま下から出ていく装置である。

http://fnorio.com/

一酸化窒素NO

無色で水に溶けにくい気体である。酸素と反応して二酸化窒素NO₂となる。NOは排気ガス等に含まれ、環境問題の原因となっている。

https://en.wikipedia.org/

一酸化窒素の製法

銅と希硝酸を反応させる。下動画1:00～が銅と希硝酸の反応。化学反応式は希硝酸は3銅8硝2NO、濃硝酸は1銅4硝2NO₂と覚えよう。

3Cu + 8HNO₃→3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO

二酸化窒素NO₂

赤褐色で刺激臭の有毒な気体である。常温でN₂O₄と平衡状態にある。水に溶けると硝酸を生じ、酸性雨の原因となっている。

http://tokushinkan.blog.fc2.com/

二酸化窒素の製法

銅と濃硝酸を反応させる。化学反応式は希硝酸は3銅8硝2NO、濃硝酸は1銅4硝2NO2と覚えよう。

Cu＋4HNO₃ → Cu(NO₃)₂＋2NO₂＋2H₂O

硝酸HNO₃

無色で揮発性がある液体。発煙性があり、特に濃度が高く（98%以上）NO₂を多量に含む硝酸は発煙硝酸と呼ばれている。発煙硝酸はNO₂の色がついており、赤褐色の液体である。

https://ja.wikipedia.org/

濃硝酸は61%の硝酸水溶液である。希硝酸と以上に酸化作用が強く、Cu、Hg、Agを溶かすことができる。その際にはNO₂が発生する。形成された硝酸塩はすべて水に溶ける。

http://jitakuchemistry.blog.jp/

硝酸の製法

オストワルト法で生成する。オストワルト法では、次のプロセスが起こる。

①アンモニアと酸素を反応させて、一酸化窒素を発生させる。

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

②一酸化窒素と酸素を反応させて二酸化窒素とする。

2NO + O₂ → 2NO₂

③二酸化窒素と水を反応させて、硝酸とする。

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO

これらのプロセスをまとめると、次のような式になる。

NH₃ + 2O₂ → HNO₃ + H₂O

http://chem-guide.blogspot.jp/

アンモニアNH₃

無色で刺激臭の気体である。水に極めて良く溶けて、水溶液は弱塩基性を示す。HClと反応してNH₄Clを生成する（酸塩基反応）。

窒素肥料の硫安(NH₄)₂SO₄（下画像）や尿素CO(NH₂)₂の原料となっている。

http://blog.goo.ne.jp/

アンモニアの製法

実験室

アンモニウム塩（塩化アンモニウムなど）と強塩基の加熱によって得られる。アンモニアは弱塩基のため、強塩基（Ca(OH)2など）と共に加熱すると、弱塩基遊離反応が起こりNH₃が遊離する。

2NH₄Cl +Ca(OH)₂ → 2NH₃ + 2H₂O + CaCl₂

工業的製法

ハーバーボッシュ法によって得られる。ハーバーボッシュ法は、窒素と水素からアンモニアを合成する。普通の状態では窒素と水素が反応するはずもないので、高温・高圧にして、触媒に四酸化三鉄Fe₃O₄を用いることで反応が進む。

3H₂ + N₂ → 2NH₃

http://hb-process.weebly.com/