Азот, азотна кислота
1.Азотна кислота. Чиста азотна кислота HNO-безколірна рідина з густиною 1,51 г/см. що при - 42 °С загусає в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, як і концентрована соляна кислота, «димить», так як пари її утворюють з вологой дрібні крапельки туману.
Азотна кислота не є стійкою. Уже під впливом світла вона поступово розкладається.
Чим вище температура і чим концентрованіше кислота, тим швидше вона розкладається. При цьому виділяється диоксид азоту , який розчиняється у кислоті і надає їй буроо забарвлення.
Азотна кислота належить до ряду найбільш сильних кислот; в розведених розчинах вона повністю дисоціює на іони Н и- NO.
2. Окислювальні властивості азотної кислоти. Характерною властивістю азотної кислоти є її яскраво виражена окислювальна здатність. Азотна кислота - один з найбільш енергійних окисників. Більшість неметалів легко окислюются нею, перетворюючись у відповідні кислоти. Так, сірка при кип'ятінні з азотною кислотою поступово окислюється в сірчану кислоту, фосфор - в фосфорну. Жаринка, поміщена в концентровану HNO, яскраво розгоряється.
Азотная кислота діє майже на всі метали (за винятком золота, платини, танталу, родію, іридію), перетворюючи їх у нітрати, а деякі металии - в оксиди.
Концентрована HNO пасивує деякі метали. Ще Ломоносов відкрив, що залізо, яке легко розчиняється у розбавленій азотній кислоті, не розчиняється в холодній концентрованій HNO. Пізніше было встановлено, що азотна кислота аналогічно діє на хром і алюміній. Ці метали переходять під дією концентрованої азотної кислоти у пасивний стан.
Ступінь окислення азоту в азотній кислоті дорівнює 4-5. Виступаючи як окисника, НNО може відновлюватись до різних продуктів.
Яка з цих речовин утвориться, тобто як глибоко відновиться азотна кислота в тому чи іншому випадку, залежить від природи відновлення і від умов реакції , і перш за все від концентрації кислоти. Чим вище концентрація HNO, тим менш глибоко вона відновлюється. При взаємодії разбавленної азотної кислоти з малоактивними металами, наприклад, з міддю, виділяється NO. Сильно разбавлена азотна кислота взаємодіє з активними металами- цинком, магнієм, алюмінієм - з утворенням іона амонія , який дає з кислотою нітрат амонія. Звичайно одночасно утворюються декілька продуктів.
Для іллюсторації наведемо схеми реакцій окиснення деяких металів азотною кислотою;
При дії азотної кислоти на метали, водень, як правило, не виділяється.
Більш розбавлена кислота ,як правило, відновлюється до NO.
В загальному, окислювально-відновлювальні реакції, які проходять за участі HNO3 , протікают важко.
Суміш, що складається з 1 об'єма азотної і 3-4 об'ємів концентрованої соляної кислоти, називається царською водкою. Царська водка розчиняє деякі метали, що не взаємодіють з азотною кислотою, в тому числі і «царя металів»-золото. Дія її пояснюється тим, що азотна кислота окислює соляну з виділенням вільного хлору і утворенням хлороксида азоту(III), або хлорида нітрозилу.
Хлорид нітрозилу є проміжним продуктом реакції і розкладається.
Хлор в момент виділення складається з атомів, що і зумовлює високу окислювальну здатність царської водки. Реакції окислення золота і платини протікают в основному згідно певниим рівнянням.
З надлишком соляної кислоти хлорид золота(III) і хлорид платини (IV) утворюють комплексні сполуки .
На ряд органічних речовин азотна кислота діє так, що один чи декілька атомів водню в молекулі органічної сполуки заміщуються нітрогрупами . Цей процес називається нітруванням і має велике значення в органічній хімії.
Азотна кислота - це одно з найважливіших сполук азоту. У великих кількостях вона використовується у виробництві азотних добрив , вибухових речовин і органічних фарбників , служить окисником у багатьох хімічних процесах, використовується у виробництві сірчаної кислоти по нітрозному способу, застосовується для виготовлення целюлозних лаків, кіноплівки.
3. Добування азотної кислоти у промисловості . Сучасні промислові способи отримання азотної кислоти грунтуються на каталітиному окисленні аміака киснем повітря. Властивістю аміака є те, що він горить у кисні , причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Але в присутності каталізаторів окислення аміака киснем може протікати інакше. Якщо пропускати суміш аміака з повітрям над каталізатором, то при 750 °С і певному складі суміші проходить майже повне перетворення.
Те ,що утворилося легко переходить в азот, який з водою в присутності кисню з повітря дає азотну кислоту.
В якості каталізаторів при окисленні аміака використовують сплави на основі платини.
Азотна кислота , що її отримують методом окислення аміака має концентрацію,що не превищує 60%. При необхідності її концентрують.
Промисловістю выпускається розбавлена азотна кислота з концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрована-98 і 97%, Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах, разбавлену - в цистернах з кислостійкої сталі.
4. Кругообіг азота в природі. В процесі гниття органічних речовин значна частина азота, що є в них , перетворюються в аміак, який під впливом нітрофіціюючих бактерій ,що живуть у грунті, окислюється в азотну кислоту. Остання, вступаючи в реакцію з карбонатами,що знаходятся в грунті, наприклад з карбонатом кальція, утворює нітрати.
Деяка ж частина азоту завжди виділяється в процесі гниття в вільному виді в атмосферу. Вільний азот виділяється також при горінні органічних речовин, при спалюванні дров, кам'яного вугілля, торфу. Крім того, існують бактерії , котрі при недостатньому доступі повітря можуть відділяти кисень від нітратів , розкладаючи їх з виділенням вільного азоту. Діяльність цих денітрофуючих бактерій призводить до того , що частина азоту з доступної для зелених рослин форми (нітрати) переходить в недоступну (вільний азот). Таким чином , далеко не весь азот, який входив до складу загинувших рослин повертається назад до грунту: частина його поступово виділяється в вільному вигляді у атмосферу .
Постійне зменшення мінеральних азотних сполук давно мусила б призвести до повного знищення життя на Землі , якби в природі не існували процеси , які поповнюють запаси азоту. До таких процесів належать перш за все електричні розряди , які відбуваються в атмосфері, і під час яких завжди утворюється деяка кількість оксидів азоту ; останні з водою дають азотну кислоту , що перетворюється у грунті в нітрати. Іншим джерелом поповнення запасів азотних сполук у грунті є життєдіяльність так званих азотобактерій , здатних засвоювати атмосферний азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин із сімейства бобових , викликаючи утворення характерних потовщень - «клубеньків».Тому вони і отримали назву клубенькових бактерій. Засвоюючи атмосферний азот, клубенькові бактерії перетворюють його в азотні сполуки , а рослини , в свою чергу , перетворюють їх в білки та інші складні речовини.
Таким чином , в природі відбувається безперервний кругообіг азоту. Проте, щорічно з урожаєм з полів збирають найбільш багаті білками частини рослин , наприклад зерно. Тому в грунт необхідно вносити добрива , відшкодовують в ній важливіші елементи живлення рослин .
Вивчення питань живлення рослин і підвищення їх врожайності шляхом внесення добрив є предметом вивчення спеціальної галузі хімії , отримавшої назву агрохімії.
Немає коментарів:
Дописати коментар