по химии «История одного вещества: веселящий газ» (стр. 1 из 2)

Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 325 Фрунзенского района Санкт-Петербурга

РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ

«История одного вещества: веселящий газ»

Работу выполнила ученица 9 «А»

Рузанова Анастасия

Научный руководитель:

Рогова Е. В.

Научный консультант:

Головко Н. В.

Санкт-Петербург

2011г.

Содержание

1. Введение……………………………………………………...…....….3

2. Многоликое вещество.…………………………………….……..…..4

3. История открытия ……………………………………………..…...5-6

4. Строение молекулы……………………………………….…….….…7

5. Физические свойства………………………………………….…...…8

6. Химические свойства…………………………….………….….…….9

7. Получение…………………………………………………….…...10-11

8. Применение…………………………………………..……………12-13

9. Интересные факты……………………………………………..…14-16

10. Заключение…………………………………………………….….….17

11. Информационные источники…………………………………….…18

12. Приложение……………………………………………………….….19

Введение

Веселящий газ – одно из соединений азота. Чаще всего данное вещество используется в медицине и автомобильной промышленности. Но в полной мере возможности закиси азота еще не исследованы.

Эта работа может быть интересна разноплановой аудитории. Ведь каждый из нас слышал словосочетание веселящий газ, и нам кажется, что каждому бы хотелось о нем побольше узнать: физические свойства, химические. В этой реферативной работе представлены различные интересные факты, например: не каждый знает, что закись азота есть в мотыле. Данной работой мы попытались приоткрыть завесу над одним из самых интересных химических соединений – веселящем газе.

Цель: Проанализировать особенности, химические, физические свойства и применение веселящего газа.

Задачи:

1. Проанализировать литературу и источники в интернете по данной теме.

2. Изучить историю открытия веселящего газа.

3. Исследовать виды применения закиси азота.

МНОГОЛИКОЕ ВЕЩЕСТВО
Существует множество названий для данного химического вещества:

1) Оксид азота (I)
2) Оксид диазота
3) Закись азота
4) Гемиоксид
5) Nitrous oxide
6) Nitrogenium oxydulatum
7) Oxydum nitrosum
8) Protoxyde d’ Azote
9) Stikoxydal
10) Dinitrogen oxide
11) N₂O
12) Laughing gas

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

Открытие веселящего газа было совершено при исследовании соленого озера Дон-Жуан а Антарктике. Концентрация соли здесь достигает 40%, это самое соленое озеро в мире. Для сравнения: в водах Мертвого моря ее содержится только 30%. Веселящий газ в Дон-Жуар образуется по мере того, как богатая нитритом соленая вода вступает в реакцию с вулканическими породами, содержащими железо. Эта простая реакция, вероятно, также происходит и во многих других подобных местах.

Джой предположил, что подобная реакция может добывать газ на Марсе. Реакция, которая генерирует закиси азота имеет специфическую изотопную подпись. «Этот метод может быть легким способом обнаружения атмосферы Красной планеты и выявления областей, под поверхностью, где происходит микробная жизнь», говорит исследователь, по данным журнала New scientist.

ак же в музее Thackray приводится краткая история веселящего газа. Впервые закись азота синтезировал английский ученый и философ Джозеф Пристли в 1772 году, но его обезболивающие свойства открыл химик Хэмфри Дэви во время дальнейших опытов. Он же и назвал закись азота “веселящим газом”, потому что при вдыхании этого вещества не только исчезает боль, но и становится очень весело. Несмотря на потенциал веселящего газа, в медицине его начали применять не сразу, а лишь через 40 лет после опытов Дэви. Поначалу ученые собратья лишь отмахнулись от его открытия, зато веселящий газ сразу же стал гвоздем вечеринок. Такие мероприятия назывались ‘’ether frolics’’ (Эфирные посиделки) и были популярны не только в Англии, но и в США. Подышать веселящем газом за небольшую плату можно было и во время ярмарок и карнавалов – наверняка самое скучное представление сразу же казалось верхом остроумия. Выдающийся английский химик Хэмфри Дэви с помощью этого газа устраивал специальные сеансы. Вот как описывал действие закиси азота один из современников Дэви: «Одни джентльмены прыгали по столам и стульям, у других развязались языки, третьи обнаружили чрезвычайную склонность к потасовке».

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ

Молекула N₂O линейная, малополярная, ее строение описывается при помощи двух резонансных структур. Связь между атомами азота равна 0,113 нм, она сравнима с длиной тройкой связи.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Бесцветный негорючий газ, тяжелее воздуха (относительная плотность 1,527), с характерным сладковатым запахом. Раствором в воде (0,6 объема N₂O в 1 объеме воды при 25 градусов). При 0 градусов и давлении 30 атм, а также при комнатной температуре и давлении 40 атм сгущается в бесцветную жидкость. Из 1 кг жидкой закиси азота образуется 500 л газа. Не воспламеняется, но поддерживает горение. Веселящий газ единственное не ядовитое вещество
из всех оксидов азота. При высоких температурах – сильный окислитель.

Смеси с водородом, аммиаком или окисью углерода и некоторыми другими горючими веществами при нагреве взрываются; с водой, растворами кислот и щелочей не реагирует, кислородом не окисляется. При нагреве до 500 градусов заметно, а при 900 градусов полностью разлагается на азот и кислород (см. приложение № 1).

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Относится к несолеобразующим оксидам. Оксид азота (I) не взаимодействует с водой. В нормальных условиях N₂O химически инертен, при нагревании проявляет свойства окислителя:

N₂O+H₂=N₂+H₂O

⁺¹+2e – N₂⁰ ок-ль (в-ся)

H₂⁰-2e – 2H⁺ в-ль (ок-ся)
N₂O+C=N₂+CO

⁺¹+2e – N₂⁰ ок-ль (в-ся)

C⁰-2e – C⁺² в-ль (ок-ся)

При взаимодействии с сильным окислителями N₂O может проявлять свойства восстановителя:

5N₂O+8KMnO₄+7H₂SO₄=5Mn(NO₃)₂+3MnSO₄+4K₂SO₄+7H₂O

5 2N

⁺¹-8e – 2N⁺⁵ в-ль (ок-ся)

8 Mn

⁺⁷+5e – Mn⁺² ок-ль (в-ся)

При нагревании выше 600 градусов N₂O разлагается со взрывом:
2N₂O=2N₂+O₂

2N+2e – N₂ ок-ль (в-ся)

2O-4e – O₂ в-ль (ок-ся)
При поджигании смеси оксида азота (I) и аммиака происходит взрыв:
3N₂O+2NH₃=4N₂+3H₂O

3 2N

⁺¹+2e – N₂⁰ ок-ль (в-ся)

2N^-3-6e – N₂⁰ в-ль (ок-ся)

ПОЛУЧЕНИЕ

Веселящий газ получается из аммиачной селитры (нитрата аммония) при разложении.

NH₄NO₃ – N₂O+2H₂O
N^-3-4e – N⁺¹ в-ль (ок-ся)
N⁺⁵+4e – N⁺¹ ок-ль (в-ся)

Надо поместить небольшое количество селитры в пробирку и закрыть пробкой с газовой трубкой. Аккуратно нагреваем до температуры не более 200 градусов Цельсия и прекращаем нагрев при проявлении газа из трубки. Газ поддерживает горение и имеет приятный запах, если поместить в банку с закисью азота горящую лучину, то она будет гореть интересным ярким пламенем. Не советуется долго вдыхать данный газ, поскольку он обладает сильным действием и используется в качестве наркоза в медицине. Симптомами действия газа является головокружение, потеря ориентации, слабость.
Более удобным способом является нагревание сульфаминовой кислоты с 73%-й азотной кислотой:

NH₂SO₂OH+HNO₃(73%) = N₂O+H₂SO₄+H₂O
Еще газ можно получить в реакции:
4Zn+10HNO_3(20%) = 4Zn(NO₃)₂+N₂O+5H₂O

Биологи сделали интересное открытие – в пищеварительном тракте мотыля был обнаружен веселящий газ. Дело в том, что пищеварение этих насекомых устроено так, что практически постоянно, пусть и в небольших объемах производит оксид азота.

Этот факт привлек внимание ученых не только потому, что газ может влиять на нервную систему других животных, но и потому, что газ оказывает влияние на мировой климат.

Теперь ученым предстоит более детально изучить, как этот факт влияет на состояние водоема, где обитает мотыль. Кроме того предстоит выяснить может ли объем газа выделяемый мотылем по всему миру влиять на процесс глобального потепления.