Ազոտական թթու.Մաքուր ազոտական թթու HNO 3-ը անգույն հեղուկ է՝ 1,51 գ/սմ խտությամբ - 42 ° C-ում, պնդանալով թափանցիկ բյուրեղային զանգվածի մեջ: Օդում այն, ինչպես խտացված աղաթթվին, «ծխում է», քանի որ դրա գոլորշիները ձևավորում են մառախուղի փոքր կաթիլներ՝ «օդի խոնավությամբ,
Ազոտական թթուն ուժով չի տարբերվում, արդեն լույսի ազդեցության տակ այն աստիճանաբար քայքայվում է.
Որքան բարձր է ջերմաստիճանը և որքան ավելի խտացված է թթուն, այնքան ավելի արագ է քայքայվում։ Ազատված ազոտի երկօքսիդը լուծվում է թթվի մեջ և տալիս շագանակագույն երանգ։
Ազոտական թթուն ամենաուժեղ թթուներից մեկն է. նոսր լուծույթներում այն ամբողջությամբ քայքայվում է H + և - NO 3 իոնների։
Ազոտական թթվի օքսիդացնող հատկությունները. Ազոտական թթվի բնորոշ հատկությունը նրա ընդգծված օքսիդացման հատկությունն է։ Ազոտական թթու-մեկ
ամենաէներգետիկ օքսիդացնողներից: Շատ ոչ մետաղներ դրանով հեշտությամբ օքսիդանում են՝ վերածվելով համապատասխան թթուների։ Այսպիսով, երբ ծծումբը եփում են ազոտաթթվի հետ, այն աստիճանաբար օքսիդանում է ծծմբաթթվի, ֆոսֆորը՝ ֆոսֆորաթթվի։ Խիտ HNO 3-ի մեջ ընկղմված մխացող ածուխը վառ բռնկվում է:
Ազոտական թթուն գործում է գրեթե բոլոր մետաղների վրա (բացառությամբ ոսկու, պլատինի, տանտալի, ռոդիումի, իրիդիումի)՝ դրանք վերածելով նիտրատների, իսկ որոշ մետաղներ՝ օքսիդների։
Խտացված HNO 3-ը պասիվացնում է որոշ մետաղներ: Լոմոնոսովը նաև հայտնաբերել է, որ երկաթը, որը հեշտությամբ լուծվում է նոսր ազոտական թթվի մեջ, չի լուծվում։
սառը խտացված HNO 3-ում: Հետագայում պարզվել է, որ ազոտաթթուն նման ազդեցություն ունի քրոմի և ալյումինի վրա։ Այս մետաղները տակն են անցնում
կենտրոնացված ազոտաթթվի գործողությունը պասիվ վիճակում.
Ազոտի օքսիդացման աստիճանը ազոտական թթուում 4-5 է։ Գործելով որպես օքսիդացնող նյութ՝ HNO 3-ը կարող է վերածվել տարբեր ապրանքների.
Անդորրագիր.
1. Լաբորատորիայում ազոտական թթուն ստանում են անջուր նիտրատները խտացված ծծմբաթթվի հետ փոխազդելու միջոցով.
Ba (NO 3) 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HNO 3:
2. Արդյունաբերության մեջ ազոտական թթվի արտադրությունն ընթանում է երեք փուլով.
1. Ամոնիակի օքսիդացում դեպի ազոտի օքսիդ (II):
4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6 H 2 O
2. Ազոտի օքսիդի (II) օքսիդացում ազոտի օքսիդի (IV):
2NO + O 2 → 2NO 2
3. Ազոտի օքսիդի (IV) լուծարումը ջրի մեջ ավելորդ թթվածնով.
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3
Քիմիական հատկություններ . Ցույց է տալիս թթուների բոլոր հատկությունները։ Ազոտական թթուն ամենաուժեղ հանքային թթուներից մեկն է:
1. Ջրային լուծույթներում այն ամբողջությամբ տարանջատվում է իոնների.
HNO 3 → H + + NO - 3
2. Փոխազդում է մետաղների օքսիդների հետ.
MgO + 2HNO 3 → Mg (NO 3) 2 + H 2 O,
3. Արձագանքում է հիմքերով.
Mg (OH) 2 + 2HNO 3 → Mg (NO 3) 2 + 2H 2 O,
4. Խտացված HNO 3-ը, երբ փոխազդում է ամենաակտիվ մետաղների հետ դեպի Al, կրճատվում է մինչև N 2 O: Օրինակ.
4Ca + 10HNO 3 → 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O+ 5H 2 O
5. Խտացված HNO 3-ը պակաս ակտիվ մետաղների հետ (Ni, Cu, Ag, Hg) փոխազդելիս կրճատվում է մինչև NO 2: Օրինակ:
4HNO 3 + Ni → Ni(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O:
6. Նմանապես, խտացված HNO 3-ը փոխազդում է ոչ մետաղների հետ: Ոչ մետաղը օքսիդացված է։ Օրինակ:
5HNO 3 + Po → HP + 5O 3 + 5NO 2 + 2H 2 O:
Գ ազոտաթթու olis - նիտրատներ երբ տաքացվում են, դրանք քայքայվում են ըստ սխեմայի.
Mg-ից ձախ՝ MeNO 3 → MeNO 2 + O 2
Mg - Cu՝ MeNO 3 → MeO + NO 2 + O 2
դեպի աջ Cu MeNO 3 → Me + NO 2 + O 2
Դիմում.
Ազոտական թթուն օգտագործվում է ազոտական պարարտանյութերի, դեղագործական և պայթուցիկ նյութերի արտադրության համար։
Ջրածին. Ատոմի կառուցվածքը, ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, ջրածնի արտադրությունն ու օգտագործումը։
ՋՐԱԾԻՆ, H, քիմիական տարր 1 ատոմային համարով, ատոմային զանգված 1,00794.
Բնական ջրածինը բաղկացած է երկու կայուն նուկլիդների խառնուրդից՝ 1,007825 (խառնուրդում 99,985%) և 2,0140 (0,015%) զանգվածային թվերով։ Բացի այդ, բնական ջրածնի մեջ միշտ կա ռադիոակտիվ նուկլիդի՝ տրիտիում 3 H աննշան քանակություններ (կիսաժամկետ T1 / 2 = 12,43 տարի): Քանի որ ջրածնի ատոմի միջուկը պարունակում է ընդամենը 1 պրոտոն (ատոմի միջուկում պրոտոնից պակաս լինել չի կարող), երբեմն ասում են, որ ջրածինը կազմում է Դ. Ի. Մենդելեևի տարրերի պարբերական համակարգի բնական ստորին սահմանը (չնայած տարրը. ջրածինը ինքնին գտնվում է վերին մասի աղյուսակներում): Ջրածին տարրը գտնվում է պարբերական համակարգի առաջին շրջանում։ Այն պատկանում է և՛ 1-ին խմբին (ալկալիական մետաղների IA խումբ), և՛ 7-րդ խմբին (հալոգենների VIIA խումբ)։
Ջրածնի իզոտոպներում ատոմների զանգվածները մեծապես տարբերվում են (մի քանի անգամ)։ Սա հանգեցնում է ֆիզիկական պրոցեսներում նրանց վարքագծի նկատելի տարբերությունների (թորում, էլեկտրոլիզ և այլն) և որոշակի քիմիական տարբերությունների (մեկ տարրի իզոտոպների վարքագծի տարբերությունները կոչվում են իզոտոպային էֆեկտներ, ջրածնի համար՝ իզոտոպների ազդեցությունները առավել նշանակալից են): Ուստի, ի տարբերություն բոլոր մյուս տարրերի իզոտոպների, ջրածնի իզոտոպներն ունեն հատուկ նշաններ և անվանումներ։ 1 զանգվածային թվով ջրածինը կոչվում է թեթև ջրածին կամ պրոտիում (լատ. Protium, հունարեն protos-ից՝ առաջին), որը նշվում է H նշանով, իսկ նրա միջուկը կոչվում է պրոտոն, խորհրդանիշ p. 2 զանգվածային թվով ջրածինը կոչվում է ծանր ջրածին, դեյտերիում (լատիներեն Deuterium, հունարեն deuteros - երկրորդը), այն նշանակելու համար օգտագործվում են 2 H կամ D (կարդալ «de») նշանները, միջուկը d է: դեյտրոն. 3 զանգվածային թվով ռադիոակտիվ իզոտոպը կոչվում է գերծանր ջրածին կամ տրիտում (լատ. Tritum, հունարեն tritos - երրորդ), խորհրդանիշը 3 H կամ T (կարդացեք «նրանք»), t միջուկը տրիտոն է։
Չեզոք չգրգռված ջրածնի ատոմի միակ էլեկտրոնային շերտի կոնֆիգուրացիան 1s1 է։ Միացություններում այն ցուցադրում է օքսիդացման աստիճաններ +1 և ավելի հազվադեպ՝ -1 (վալենտություն I)։ Չեզոք ջրածնի ատոմի շառավիղը 0,0529 նմ է։ Ատոմի իոնացման էներգիան 13,595 ԷՎ է, էլեկտրոնների մերձեցումը՝ 0,75 ԷՎ։ Պաուլինգի սանդղակով ջրածնի էլեկտրաբացասականությունը 2,20 է։ Ջրածինը ոչ մետաղներից է։
Իր ազատ տեսքով այն թեթև, դյուրավառ գազ է՝ առանց գույնի, հոտի և համի։
Ֆիզիկական և Քիմիական հատկություններ: նորմալ պայմաններում ջրածինը թեթև (նորմալ պայմաններում խտությունը 0,0899 կգ/մ 3) անգույն գազ է։ Հալման կետը -259,15°C, եռմանը՝ -252,7°C։ Հեղուկ ջրածինը (եռման կետում) ունի 70,8 կգ/մ 3 խտություն և ամենաթեթև հեղուկն է։ Ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալը H 2 / H– ջրային լուծույթում վերցված է հավասար 0-ի: Ջրածինը վատ է լուծվում ջրում. 0 ° C-ում լուծելիությունը 0,02 սմ 3/մլ-ից պակաս է, բայց որոշ մետաղներում այն շատ լուծելի է: (սպունգային երկաթ և այլն), հատկապես լավ՝ մետաղական պալադիումում (մետաղի 1 ծավալի մեջ մոտ 850 ծավալ ջրածին)։ Ջրածնի այրման ջերմությունը 143,06 ՄՋ/կգ է։
Գոյություն ունի երկատոմային H 2 մոլեկուլների տեսքով։ H2-ի տարանջատման հաստատունը ատոմների մեջ 300 K-ում կազմում է 2,56 10–34: H 2 մոլեկուլի ատոմների տարանջատման էներգիան 436 կՋ/մոլ է։ Միջմիջուկային հեռավորությունը H 2 մոլեկուլում 0,07414 նմ է։
Քանի որ H-ի յուրաքանչյուր ատոմի միջուկը, որը մոլեկուլի մաս է կազմում, ունի իր սեփական սպինը, մոլեկուլային ջրածինը կարող է լինել երկու ձևով՝ օրթոհրածնի տեսքով (o-H 2) (երկու սպիններն էլ ունեն նույն կողմնորոշումը) և պարահրոգենի տեսքով ( p-H 2 ) (հետույքները տարբեր կողմնորոշումներ ունեն): Նորմալ պայմաններում նորմալ ջրածինը 75% o-H 2 և 25% p-H 2 խառնուրդ է: p- և o-H 2-ի ֆիզիկական հատկությունները մի փոքր տարբերվում են միմյանցից: Այսպիսով, եթե եռման կետը մաքուր օ-ն 2 20,45 Կ, ուրեմն մաքուր p-n 2 - 20.26 Կ. Անջատելով o-n 2-ը p-H 2-ում ուղեկցվում է 1418 Ջ/մոլ ջերմության արտազատմամբ։
H 2 մոլեկուլում ատոմների միջև քիմիական կապի բարձր ուժը (որը, օրինակ, օգտագործելով մոլեկուլային ուղեծրային մեթոդը, կարելի է բացատրել նրանով, որ այս մոլեկուլում էլեկտրոնային զույգը գտնվում է կապի ուղեծրում, իսկ թուլացող ուղեծրը՝ չբնակեցված էլեկտրոններով) հանգեցնում է նրան, որ սենյակային ջերմաստիճանում գազային ջրածինը քիմիապես ոչ ակտիվ է: Այսպիսով, առանց տաքացման, պարզ խառնմամբ, ջրածինը արձագանքում է (պայթյունով) միայն գազային ֆտորին (F).
H 2 + F 2 \u003d 2HF + Q.
Եթե սենյակային ջերմաստիճանում ջրածնի և քլորի (Cl) խառնուրդը ճառագայթվում է ուլտրամանուշակագույն լույսով, ապա նկատվում է ջրածնի քլորիդի HCl-ի անմիջական առաջացում։ Ջրածնի ռեակցիան թթվածնի հետ (O) տեղի է ունենում պայթյունով, եթե կատալիզատոր է ավելացվում այս գազերի խառնուրդին՝ մետաղական պալադիում (Pd) (կամ պլատին (Pt)): Երբ բռնկվում է, ջրածնի և թթվածնի (O) խառնուրդը (այսպես կոչված՝ պայթուցիկ գազ) պայթում է, և պայթյուն կարող է տեղի ունենալ այն խառնուրդներում, որոնցում ջրածնի պարունակությունը կազմում է 5-ից մինչև 95 ծավալային տոկոս։ Մաքուր ջրածինը օդում կամ մաքուր թթվածնում (O) հանգիստ այրվում է մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ.
H 2 + 1 / 2O 2 \u003d H 2 O + 285,75 կՋ / մոլ
Եթե ջրածինը փոխազդում է այլ ոչ մետաղների և մետաղների հետ, ապա միայն որոշակի պայմաններում (տաքացում, բարձր ճնշում, կատալիզատորի առկայություն)։ Այսպիսով, ջրածինը շրջելիորեն արձագանքում է ազոտի (N) հետ բարձր ճնշման (20-30 ՄՊա և ավելի) և 300-400 ° C ջերմաստիճանի դեպքում կատալիզատորի՝ երկաթի (Fe) առկայության դեպքում.
3H 2 + N 2 = 2NH 3 + Q.
Նաև միայն տաքացնելիս ջրածինը փոխազդում է ծծմբի (S) հետ՝ առաջացնելով ջրածնի սուլֆիդ H 2 S, բրոմի (Br) հետ՝ առաջացնելով ջրածնի բրոմիդ HBr, յոդի հետ (I)՝ առաջացնելով ջրածնի յոդ HI։ Ջրածինը փոխազդում է ածխի (գրաֆիտի) հետ՝ առաջացնելով տարբեր բաղադրության ածխաջրածինների խառնուրդ։ Ջրածինը ուղղակիորեն չի փոխազդում բորի (B), սիլիցիումի (Si), ֆոսֆորի (P) հետ, այդ տարրերի միացությունները ջրածնի հետ ստացվում են անուղղակի։
Ջրածինը ջեռուցվելիս կարող է փոխազդել ալկալիների, հողալկալիական մետաղների և մագնեզիումի (Mg) հետ՝ առաջացնելով իոնային կապի բնույթ ունեցող միացություններ, որոնք պարունակում են ջրածին օքսիդացման վիճակում –1: Այսպիսով, երբ կալցիումը ջեռուցվում է ջրածնի մթնոլորտում, ձևավորվում է CaH 2 բաղադրության աղի նման հիդրիդ: Պոլիմերային ալյումինի հիդրիդը (AlH 3) x - ամենաուժեղ վերականգնող նյութերից մեկը - ստացվում է անուղղակիորեն (օրինակ, ալյումինե օրգանական միացությունների օգտագործմամբ): Շատ անցումային մետաղների հետ (օրինակ՝ ցիրկոնիում (Zr), հաֆնիում (Hf) և այլն) ջրածինը ձևավորում է փոփոխական բաղադրության միացություններ (պինդ լուծույթներ)։
Ջրածինը կարողանում է արձագանքել ոչ միայն շատ պարզ, այլև բարդ նյութերի հետ։ Առաջին հերթին, պետք է նշել ջրածնի կարողությունը՝ նվազեցնելու բազմաթիվ մետաղներ դրանց օքսիդներից (օրինակ՝ երկաթ (Fe), նիկել (Ni), կապար (Pb), վոլֆրամ (W), պղինձ (Cu) և այլն): . Այսպիսով, երբ տաքացվում է մինչև 400-450 ° C և բարձր ջերմաստիճան, երկաթը (Fe) ջրածնով կրճատվում է իր ցանկացած օքսիդից, օրինակ.
Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O:
Հարկ է նշել, որ միայն շարքում տեղակայված մետաղները կարող են կրճատվել օքսիդներից ջրածնով: ստանդարտ պոտենցիալներմանգանի հետևում (Mn): Ավելի ակտիվ մետաղները (ներառյալ մանգանը (Mn)) օքսիդներից չեն վերածվում մետաղի:
Ջրածինը ունակ է կրկնակի կամ եռակի կապի մեջ ավելացնել բազմաթիվ օրգանական միացությունների (դրանք այսպես կոչված հիդրոգենացման ռեակցիաներն են): Օրինակ, նիկելի կատալիզատորի առկայության դեպքում կարող է իրականացվել էթիլենի C 2 H 4 հիդրոգենացում, և առաջանում է էթան C 2 H 6.
C 2 H 4 + H 2 \u003d C 2 H 6:
Արդյունաբերության մեջ ածխածնի երկօքսիդի (II) և ջրածնի փոխազդեցությունից ստացվում է մեթանոլ.
2H 2 + CO \u003d CH 3 OH:
Այն միացություններում, որոնցում ջրածնի ատոմը միացված է ավելի էլեկտրաբացասական E տարրի ատոմին (E \u003d F, Cl, O, N), ջրածնային կապեր են ձևավորվում մոլեկուլների միջև (նույն կամ երկու տարբեր տարրերի երկու E ատոմները փոխկապակցված են: H ատոմի միջոցով՝ E «... N ... E»», բոլոր երեք ատոմներով, որոնք գտնվում են նույն ուղիղ գծի վրա): Նման կապեր գոյություն ունեն ջրի, ամոնիակի, մեթանոլի և այլնի մոլեկուլների միջև և հանգեցնում են նկատելի. այդ նյութերի եռման կետերի բարձրացում, գոլորշիացման ջերմության բարձրացում և այլն:
Անդորրագիր: Ջրածինը կարելի է ստանալ բազմաթիվ եղանակներով։ Արդյունաբերության մեջ դրա համար օգտագործվում են բնական գազեր, ինչպես նաև գազեր, որոնք ստացվում են նավթի վերամշակման, կոքսավորման և ածխի և այլ վառելիքի գազաֆիկացման ժամանակ։ Բնական գազից ջրածնի արտադրության մեջ (հիմնական բաղադրիչը մեթանն է) իրականացվում են դրա կատալիտիկ փոխազդեցությունը ջրային գոլորշու հետ և թերի օքսիդացում թթվածնով (O).
CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2 և CH 4 + 1/2 O 2 \u003d CO 2 + 2H 2
Ջրածնի տարանջատումը կոքսային վառարանի գազից և նավթավերամշակման գազերից հիմնված է դրանց հեղուկացման վրա՝ խորը սառեցման և այն գազերի խառնուրդից հեռացման վրա, որոնք ավելի հեշտությամբ են հեղուկացվում, քան ջրածինը: Էժան էլեկտրաէներգիայի առկայության դեպքում ջրածինը ստացվում է ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով՝ հոսանք անցնելով ալկալային լուծույթներով։ Լաբորատոր պայմաններում ջրածինը հեշտությամբ ստացվում է մետաղների փոխազդեցությամբ թթուների, օրինակ՝ ցինկի (Zn) աղաթթվի հետ։
Դիմում: ջրածինը օգտագործվում է ամոնիակի NH3, ջրածնի քլորիդ HCl, մեթանոլ CH 3 OH, բնական ածխաջրածինների հիդրոկրեկինգում (ջրածնի մթնոլորտում ճեղքում) սինթեզում՝ որպես որոշակի մետաղների արտադրության վերականգնող նյութ։ Բնական բուսական յուղերի հիդրոգենացման միջոցով ստացվում է պինդ ճարպ՝ մարգարին։ Հեղուկ ջրածինը օգտագործվում է որպես հրթիռային վառելիք և նաև որպես հովացուցիչ նյութ: Եռակցման ժամանակ օգտագործվում է թթվածնի (O) և ջրածնի խառնուրդ։
Ժամանակին առաջարկվում էր, որ մոտ ապագայում ջրածնի այրման ռեակցիան կդառնա էներգիայի արտադրության հիմնական աղբյուրը, իսկ ջրածնի էներգիան կփոխարինի էներգիայի արտադրության ավանդական աղբյուրներին (ածուխ, նավթ և այլն): Միաժամանակ ենթադրվում էր, որ մեծ մասշտաբով ջրածնի արտադրության համար հնարավոր կլինի օգտագործել ջրի էլեկտրոլիզը։ Ջրի էլեկտրոլիզը բավականին էներգատար գործընթաց է, և ներկայումս արդյունաբերական մասշտաբով էլեկտրոլիզի միջոցով ջրածին ստանալը ոչ շահավետ է: Բայց ակնկալվում էր, որ էլեկտրոլիզը հիմնված կլինի միջին ջերմաստիճանի (500-600°C) ջերմության օգտագործման վրա, որը մեծ քանակությամբ տեղի է ունենում ատոմակայանների շահագործման ժամանակ։ Այս ջերմությունը սահմանափակ կիրառություն ունի, և դրա օգնությամբ ջրածին ստանալու հնարավորությունը կլուծեր և՛ էկոլոգիայի (երբ ջրածինը օդում այրվում է, շրջակա միջավայրի համար վնասակար նյութերի քանակը նվազագույն է առաջանում), և՛ միջին ջերմաստիճանի օգտագործման խնդիրը։ ջերմություն. Սակայն Չեռնոբիլի աղետից հետո ատոմային էներգիայի զարգացումը ամենուր սահմանափակվում է, որպեսզի էներգիայի նշված աղբյուրը դառնում է անհասանելի։ Հետևաբար, ջրածնի՝ որպես էներգիայի աղբյուրի համատարած օգտագործման հեռանկարները դեռևս փոխվում են, առնվազն մինչև 21-րդ դարի կեսերը։
Շրջանառության առանձնահատկությունները Ջրածինը թունավոր չէ, բայց դրա հետ աշխատելիս պետք է մշտապես հաշվի առնել դրա բարձր հրդեհի և պայթյունի վտանգը, իսկ ջրածնի պայթյունի վտանգը մեծանում է գազի՝ նույնիսկ որոշ պինդ նյութերի միջով ցրվելու բարձր ունակության պատճառով: Ջրածնի մթնոլորտում ջեռուցման որևէ աշխատանք սկսելուց առաջ պետք է համոզվել, որ այն մաքուր է (ջրածինը շրջված փորձանոթում բռնկելիս ձայնը պետք է լինի ձանձրալի, ոչ թե հաչալու):
27 Միկրոօրգանիզմների դիրքը կենդանի աշխարհի համակարգում. Միկրոօրգանիզմների բազմազանությունը և դրանց ընդհանրությունը այլ օրգանիզմների հետ: Միկրոօրգանիզմների էական հատկանիշներն են՝ փոքր բջիջների չափը, նյութափոխանակության բարձր ակտիվությունը, նրանց նյութափոխանակության բարձր պլաստիկությունը (արագ հարմարվողականությունը փոփոխվող միջավայրի պայմաններին, «համատարածություն»), արագ վերարտադրվելու ունակությունը, վատ ձևաբանական տարբերակումը և նյութափոխանակության մի շարք պրոցեսները:
Միկրոօրգանիզմներ, (մանրէներ) - կենդանի օրգանիզմների խմբի հավաքական անվանումը, որոնք չափազանց փոքր են անզեն աչքով տեսանելի լինելու համար (նրանց բնորոշ չափերը 0,1 մմ-ից պակաս են)։ Միկրոօրգանիզմները ներառում են ինչպես ոչ միջուկային (պրոկարիոտներ՝ բակտերիաներ, արխեաներ), այնպես էլ էուկարիոտներ՝ որոշ սնկեր, պրոտիստներ, բայց ոչ վիրուսներ, որոնք սովորաբար առանձնացվում են առանձին խմբի մեջ։ Միկրոօրգանիզմների մեծ մասը բաղկացած է մեկ բջջից, բայց կան նաև բազմաբջիջ միկրոօրգանիզմներ, ինչպես կան միաբջիջ մակրոօրգանիզմներ, որոնք տեսանելի են անզեն աչքով, օրինակ՝ Thiomargarita namibiensis, Caulerpa սեռի ներկայացուցիչներ (դրանք հսկա պոլիկարիոններ են): Մանրէաբանությունը այս օրգանիզմների ուսումնասիրությունն է։
Միկրոօրգանիզմների նյութափոխանակության ներուժի համատարածությունը և ընդհանուր հզորությունը որոշում է նրանց կարևորագույն դերը նյութերի շրջանառության և Երկրի կենսոլորտում դինամիկ հավասարակշռության պահպանման գործում:
Փոքր տիեզերքի տարբեր ներկայացուցիչների համառոտ ակնարկը, զբաղեցնելով չափերի որոշակի «հատակներ», ցույց է տալիս, որ, որպես կանոն, առարկաների չափերը միանշանակ կապված են դրանց կառուցվածքային բարդության հետ։ Ազատ ապրող միաբջիջ օրգանիզմի չափի ստորին սահմանը որոշվում է բջջի ներսում անկախ գոյության համար անհրաժեշտ ապարատը փաթեթավորելու համար անհրաժեշտ տարածությամբ: Միկրոօրգանիզմների չափերի վերին սահմանի սահմանափակումը, ըստ ժամանակակից հասկացությունների, որոշվում է բջջի մակերեսի և ծավալի փոխհարաբերությամբ։ Բջջային չափսերի աճով մակերեսը մեծանում է քառակուսու վրա, իսկ ծավալը խորանարդում, ուստի այս արժեքների միջև հարաբերակցությունը փոխվում է դեպի վերջինը:
Միկրոօրգանիզմները ապրում են գրեթե ամենուր, որտեղ ջուր կա, ներառյալ տաք աղբյուրները, Համաշխարհային օվկիանոսի հատակը, ինչպես նաև երկրակեղևի խորքում: Նրանք էկոհամակարգերում նյութափոխանակության կարևոր օղակ են, հիմնականում հանդես են գալիս որպես քայքայողներ, սակայն որոշ էկոհամակարգերում նրանք կենսազանգվածի միակ արտադրողն են:
Միկրոօրգանիզմներ, որոնք ապրում են տարբեր միջավայրերմասնակցում են ծծմբի, երկաթի, ֆոսֆորի և այլ տարրերի ցիկլին, քայքայում են կենդանական, բուսական ծագման, ինչպես նաև աբիոգեն ծագման օրգանական նյութերը (մեթան, պարաֆիններ), ապահովում են ջրամբարներում ջրի ինքնամաքրումը։
Այնուամենայնիվ, ոչ բոլոր տեսակի միկրոօրգանիզմներն են օգտակար մարդկանց համար: Միկրոօրգանիզմների տեսակների շատ մեծ քանակությունը պատեհապաշտ կամ ախտածին է մարդկանց և կենդանիների համար: Որոշ միկրոօրգանիզմներ վնասում են գյուղատնտեսական մթերքներին, հողը սպառում ազոտով, առաջացնում են ջրային մարմինների աղտոտում և սննդամթերքում թունավոր նյութերի (օրինակ՝ մանրէաբանական տոքսինների) կուտակում։
Միկրոօրգանիզմները տարբերվում են շրջակա միջավայրի գործոնների գործողությանը լավ հարմարվողականությամբ: Տարբեր միկրոօրգանիզմներ կարող են զարգանալ −6°-ից +50-75° ջերմաստիճանում։ Բարձր ջերմաստիճանում գոյատևման ռեկորդը սահմանվել է արխեաների կողմից, որոնց ուսումնասիրված մշակույթներից մի քանիսը աճում են 110 ° C-ից բարձր սննդային միջավայրերի վրա, օրինակ՝ Methanopyrus kandleri (շտամ 116) աճում է 122 ° C-ում, ինչը ռեկորդային բարձր ջերմաստիճան է բոլոր հայտնիների համար։ օրգանիզմներ.
Բնության մեջ այս ջերմաստիճանով բնակավայրեր գոյություն ունեն ճնշման տակ օվկիանոսների հատակին գտնվող տաք հրաբխային աղբյուրներում (Սև ծխողներ):
Հայտնի են միկրոօրգանիզմներ, որոնք զարգանում են իոնացնող ճառագայթման մակարդակներում, որոնք մահացու են բազմաբջիջ արարածների համար, pH արժեքների լայն տիրույթում, նատրիումի քլորիդի 25% կոնցենտրացիայի դեպքում, թթվածնի տարբեր պարունակության պայմաններում մինչև դրա լիակատար բացակայությունը (Անաէրոբ միկրոօրգանիզմներ):
Միևնույն ժամանակ, պաթոգեն միկրոօրգանիզմները մարդկանց, կենդանիների և բույսերի հիվանդություններ են առաջացնում:
Երկրի վրա կյանքի ծագման մասին ամենալայն ընդունված տեսությունները ենթադրում են, որ նախամիկրոօրգանիզմներն առաջին կենդանի օրգանիզմներն են, որոնք հայտնվել են էվոլյուցիայի գործընթացում:
Ներկայումս բոլոր միկրոօրգանիզմները բաժանված են 3 թագավորությունների.
1. Պրոկարիոտա. Այս թագավորությանը կարելի է վերագրել բոլոր տեսակի բակտերիաները՝ ռիկետցիան, քլամիդիան, միկոպլազմաները և այլն։ Բջիջներն ունեն մեկ քրոմոսոմ ունեցող միջուկ։ Միջուկը բաժանված չէ բջջի ցիտոպլազմայից։ Պարզ բաժանման ցիկլը սեղմումով: Կան մի շարք յուրահատուկ օրգանելներ, ինչպիսիք են պլազմիդները, մեզոսոմները։ Ֆոտոսինթեզի հնարավորություն չկա։
2. Էվկարիոտա. Այս թագավորության ներկայացուցիչները սնկերն ու նախակենդանիներն են։ Բջիջը պարունակում է միջուկ՝ ցիտոպլազմից սահմանափակված թաղանթով, մի քանի քրոմոսոմներով։ Կան բարձրակարգ կենդանիներին բնորոշ մի շարք օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ, էնդոպլազմային ցանց, Գոլջիի ապարատ։ Այս թագավորության որոշ ներկայացուցիչներ ունեն քլորոպլաստներ և ունակ են ֆոտոսինթեզի։ Նրանք ունեն բարդ կյանքի ցիկլ:
3. Վիրա. Վիրուսները պատկանում են այս թագավորությանը: Վիրիոնի բնորոշ նշանը նուկլեինաթթվի միայն մեկ տեսակի առկայությունն է՝ ՌՆԹ կամ ԴՆԹ՝ պարփակված կապսիդի մեջ։ Վիրուսը չի կարող ունենալ ընդհանուր արտաքին թաղանթ: Վիրուսի վերարտադրումը կարող է տեղի ունենալ միայն մեկ այլ բջիջում ներկառուցվելուց հետո, որտեղ տեղի է ունենում վերարտադրություն:
Ազոտի հինգ օքսիդներից երեքը փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ազոտային H1M0 2 և ազոտական HN0 3 թթուներ։
Ազոտային թթուն թույլ է և անկայուն։ Այն կարող է առկա լինել միայն փոքր կոնցենտրացիայի մեջ սառեցված ջրային լուծույթում: Գործնականում այն ստացվում է աղի լուծույթի վրա (առավել հաճախ՝ NaN0 2) ծծմբաթթվի ազդեցությամբ՝ գրեթե 0°C սառչելիս։ Երբ փորձում եք բարձրացնել համակենտրոնացումը ազոտային թթուլուծույթից անոթի հատակն ազատվում է կապույտ հեղուկ՝ ազոտի օքսիդ (III): Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, ազոտային թթուն քայքայվում է, բայց ռեակցիան
Ազոտի օքսիդը (IV) փոխազդում է ջրի հետ՝ տալով երկու թթու (տես վերևում): Բայց հաշվի առնելով ազոտաթթվի տարրալուծումը, N 2 0 4-ի ընդհանուր ռեակցիան ջրի հետ տաքացնելիս գրվում է հետևյալ կերպ.
Ազոտական թթվի (նիտրիտների) աղերը բավականին կայուն են։ Կալիումի կամ նատրիումի նիտրիտները կարելի է ստանալ ալկալիում ազոտի օքսիդ (IV) լուծելով.
Աղերի խառնուրդի առաջացումը միանգամայն հասկանալի է, քանի որ ջրի հետ արձագանքելով՝ N 2 0 4-ը առաջացնում է երկու թթու։ Ալկալիով չեզոքացումը կանխում է անկայուն ազոտային թթվի քայքայումը և հանգեցնում է ջրի հետ N 2 0 4 ռեակցիայի հավասարակշռության տեղաշարժի ամբողջությամբ դեպի աջ:
Ալկալիական մետաղների նիտրիտները նույնպես ստացվում են ջերմային տարրալուծումդրանց նիտրատները. 
Ազոտական թթվի աղերը շատ լուծելի են ջրում։ Որոշ նիտրիտների լուծելիությունը բացառիկ բարձր է։ Օրինակ, 25 ° C ջերմաստիճանում կալիումի նիտրիտի լուծելիության գործակիցը 314 է, այսինքն. 314 գ աղը լուծվում է 100 գ ջրի մեջ։ Ալկալիական մետաղների նիտրիտները ջերմային կայուն են և հալվում են առանց քայքայվելու:
Թթվային միջավայրում նիտրիտները գործում են որպես բավականին ուժեղ օքսիդացնող նյութեր: Փաստորեն, ստացված թույլ ազոտային թթուն ցուցաբերում է օքսիդացնող հատկություն։ Յոդը ազատվում է յոդի լուծույթներից.
Յոդը հայտնաբերվում է գույնով, իսկ ազոտի օքսիդը՝ բնորոշ հոտով։ Ազոտը գալիս է ԱՅՍՊԵՍ+3 դյույմ ԱՅՍՊԵՍ +2.
Ազոտական թթվից ուժեղ օքսիդացնող նյութերը նիտրիտները օքսիդացնում են նիտրատների: Թթվային միջավայրում կալիումի պերմանգանատի լուծույթը դառնում է անգույն, երբ ավելացվում է նատրիումի նիտրիտ.
Ազոտը գալիս է ԱՅՍՊԵՍ+3 դյույմ ԱՅՍՊԵՍ+5. Այսպիսով, ազոտային թթուները և նիտրիտները ցուցադրում են ռեդոքսային երկակիություն:
Նիտրիտները թունավոր են, քանի որ հեմոգլոբինում գտնվող երկաթը (II) օքսիդացնում են երկաթի (H1), և հեմոգլոբինը կորցնում է արյան մեջ թթվածին կցելու և տեղափոխելու ունակությունը: Մեծ քանակությամբ ազոտային պարարտանյութերի օգտագործումը զգալիորեն արագացնում է բույսերի աճը, բայց միևնույն ժամանակ դրանք պարունակում են նիտրատների և նիտրիտների բարձր կոնցենտրացիաներ։ Այս կերպ աճեցված բանջարեղենի ու հատապտուղների (ձմերուկ, սեխ) օգտագործումը հանգեցնում է թունավորման։
Գործնական մեծ նշանակություն ունի ազոտական թթուն։ Դրա հատկությունները համատեղում են թթվի ուժը (գրեթե ամբողջական իոնացում ջրային լուծույթում), ուժեղ օքսիդացնող հատկությունները և NO 2 + նիտրո խումբը այլ մոլեկուլներ փոխանցելու ունակությունը։ Ազոտական թթուն մեծ քանակությամբ օգտագործվում է պարարտանյութերի արտադրության համար։ Այս դեպքում այն ծառայում է որպես բույսերի համար անհրաժեշտ ազոտի աղբյուր։ Օգտագործվում է մետաղները լուծելու և բարձր լուծվող աղեր՝ նիտրատներ ստանալու համար։
Չափազանց կարևոր ուղղությունԱզոտական թթվի օգտագործումը օրգանական նյութերի նիտրացումն է՝ նիտրո խմբեր պարունակող մի շարք օրգանական արտադրանքներ ստանալու համար: Օրգանական նիտրոմիացությունների շարքում կան բուժիչ նյութեր, ներկանյութեր, լուծիչներ, պայթուցիկ նյութեր։ Տարեկան ազոտական թթվի համաշխարհային արտադրությունը գերազանցում է 30 մլն տոննան։
Ամոնիակի սինթեզի և դրա օքսիդացման արդյունաբերական զարգացման ժամանակաշրջանում ազոտական թթու ստացվել է նիտրատներից, օրինակ՝ չիլիական նիտրատից NaN0 3։ Սելիտրը տաքացնում էին խտացված ծծմբաթթվով.
Սառեցված ընդունիչում ազոտական թթվի արտազատվող գոլորշիները խտանում են հեղուկի մեջ բարձր պարունակություն HN0 3.
Ներկայումս ազոտական թթուն ստանում են մեթոդի տարբեր տարբերակներով, որոնցում ելանյութը ազոտի օքսիդն է (II)։ Ինչպես հետևում է ազոտի հատկությունների դիտարկումից, նրա NO օքսիդը կարելի է ստանալ ազոտից և թթվածնից 2000°C-ից բարձր ջերմաստիճանում: Նման բարձր ջերմաստիճանի պահպանումը մեծ էներգիա է պահանջում։ Մեթոդը տեխնիկապես ներդրվել է 1905 թվականին Նորվեգիայում։ Տաքացվող օդն անցել է վոլտային աղեղի այրման գոտու միջով 3000-3500°C ջերմաստիճանում։ Սարքից դուրս եկող գազերը պարունակում էին ընդամենը 2-3% ազոտի օքսիդ (N): 1925 թվականին այս մեթոդով ազոտական պարարտանյութերի համաշխարհային արտադրությունը հասել է 42000 տոննայի, ըստ պարարտանյութերի արտադրության ժամանակակից մասշտաբի՝ դա շատ փոքր է։ Հետագայում ազոտական թթվի արտադրության ընդլայնումը հետևեց ամոնիակի օքսիդացման ճանապարհին դեպի ազոտի օքսիդ (I):
Ամոնիակի նորմալ այրման արդյունքում առաջանում է ազոտ և ջուր: Բայց երբ ռեակցիան իրականացվում է ավելի ցածր ջերմաստիճանում՝ օգտագործելով կատալիզատոր, ամոնիակի օքսիդացումն ավարտվում է NO-ի առաջացմամբ։ NO-ի տեսքը՝ ամոնիակի և թթվածնի խառնուրդը պլատինե ցանցով անցնելու միջոցով, հայտնի է վաղուց, սակայն այս կատալիզատորը բավականաչափ բարձր օքսիդի ելք չի տալիս։ Այս գործընթացը հնարավոր եղավ օգտագործել գործարանային արտադրության համար միայն 20-րդ դարում, երբ հայտնաբերվեց ավելի արդյունավետ կատալիզատոր՝ պլատինի և ռոդիումի համաձուլվածք։ Մետաղական ռոդիումը, որը չափազանց անհրաժեշտ է ազոտաթթվի արտադրության համար, մոտ 10 անգամ ավելի հազվադեպ է, քան պլատինը: Pt / Rh կատալիզատորով որոշակի բաղադրության ամոնիակի և թթվածնի խառնուրդում 750 ° C ջերմաստիճանում, ռեակցիան
զիջում է մինչև 98% NO: Այս գործընթացը թերմոդինամիկորեն ավելի քիչ բարենպաստ է, քան ամոնիակի այրումը ազոտին և ջրին (տես վերևում), սակայն կատալիզատորը ապահովում է ազոտի ատոմների արագ միացում, որը մնում է ամոնիակի մոլեկուլի կողմից ջրածնի կորստից հետո թթվածնի հետ՝ կանխելով N 2 մոլեկուլների ձևավորումը։ .
Երբ ազոտի օքսիդ (II) և թթվածին պարունակող խառնուրդը սառչում է, առաջանում է ազոտի օքսիդ (IV) NO 2։ Հետագա դիմել տարբեր տարբերակներփոխակերպումներ N0 2 ազոտական թթվի մեջ: Նոսրած ազոտական թթուն ստացվում է բարձր ջերմաստիճանում NQ 2 ջրի մեջ լուծելով: Ռեակցիան տրված է վերևում (էջ 75): Մինչև 98% զանգվածային բաժնով ազոտական թթուն ստացվում է բարձր ճնշման տակ գտնվող գազային թթվածնի առկայությամբ N 2 0 4 հեղուկի ջրի հետ խառնուրդում ռեակցիայի արդյունքում։ Այս պայմաններում ազոտաթթվի հետ միաժամանակ ձևավորված ազոտային օքսիդը (II) ժամանակ ունի թթվածնով օքսիդանալու մինչև NO 2, որն անմիջապես արձագանքում է ջրի հետ։ Սա հանգեցնում է հետևյալ ընդհանուր ռեակցիայի.
Մթնոլորտային ազոտի ազոտաթթվի փոխակերպման հաջորդական ռեակցիաների ամբողջ շղթան կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.
Ազոտի օքսիդի (IV) ռեակցիաները ջրի և թթվածնի հետ բավականին դանդաղ են ընթանում, և գրեթե անհնար է հասնել դրա ամբողջական փոխակերպմանը ազոտաթթվի: Ուստի ազոտական թթու արտադրող բույսերը միշտ մթնոլորտ են արտանետում ազոտի օքսիդներ։ Գործարանի ծխնելույզից կարմրավուն ծուխ է դուրս գալիս՝ «աղվեսի պոչը»։ Ծխի գույնը պայմանավորված է NO 2-ի առկայությամբ: Մեծ բույսի շուրջ մեծ տարածքում անտառները մահանում են ազոտի օքսիդներից: Փշատերեւ ծառերը հատկապես զգայուն են N0 2 ազդեցության նկատմամբ:
Անջուր ազոտաթթուն անգույն հեղուկ է, 1,5 գ / սմ 3 խտությամբ, եռում է 83 ° C-ում և սառչում -41,6 ° C-ում՝ վերածվելով թափանցիկ բյուրեղային նյութի: Օդում ազոտական թթուն ծխում է խտացված աղաթթվի նման, քանի որ թթվային գոլորշիները մառախուղի կաթիլներ են կազմում օդում ջրի գոլորշիներով: Հետեւաբար, ցածր ջրի պարունակությամբ ազոտաթթուն կոչվում է գոլորշիացնող.Այն, որպես կանոն, ունի դեղին գույն, քանի որ այն քայքայվում է լույսի ազդեցության տակ՝ առաջացնելով NO 2: Ծխող թթուն օգտագործվում է համեմատաբար հազվադեպ:
Սովորաբար ազոտական թթուն արտադրվում է արդյունաբերության կողմից 65-68% զանգվածային բաժնով ջրային լուծույթի տեսքով: Նման լուծումը կոչվում է կենտրոնացված ազոտական թթու: 10%-ից պակաս HN0 3 զանգվածային բաժնով լուծույթներ՝ նոսր ազոտական թթու: 68,4% զանգվածային բաժնով լուծույթը (խտությունը 1,41 գ / սմ 3) է. ազեոտրոպ խառնուրդ, եռում է 122°C։ Ազեոտրոպ խառնուրդը բնութագրվում է ինչպես հեղուկի, այնպես էլ դրա վերևում գտնվող գոլորշու նույն կազմով: Հետեւաբար, ազեոտրոպ խառնուրդի թորումը չի հանգեցնում նրա կազմի փոփոխության: Խտացված թթուում սովորական HN0 3 մոլեկուլների հետ միասին կան օրթոնիտրիկ թթվի H 3 N0 4 թեթևակի տարանջատված մոլեկուլներ։
Խտացված ազոտական թթու պասիվացնում էորոշ մետաղների մակերեսը, ինչպիսիք են երկաթը, ալյումինը, քրոմը: Այս մետաղների կոնտակտային HN-ի հետ () 3 քիմիական ռեակցիաչի գնում. Սա նշանակում է, որ նրանք դադարում են արձագանքել թթվի հետ։ Ազոտական թթուն կարող է փոխադրվել պողպատե տանկերով:
Ե՛վ գոլորշի, և՛ խտացված ազոտաթթուն ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են: Մխացող փայտածուխը բռնկվում է ազոտական թթվի հետ շփման ժամանակ: Սկրիպի կաթիլները, ընկնելով ազոտաթթվի մեջ, բռնկվում են՝ առաջացնելով մեծ բոց (նկ. 20.3): Խտացված թթուն տաքացնելիս օքսիդացնում է ծծումբը և ֆոսֆորը։
Բրինձ. 20.3.
Ազոտական թթուն՝ խառնված խտացված ծծմբաթթվի հետ, դրսևորում է հիմնական հատկություններ։ HN0 մոլեկուլից 3հիդրօքսիդի իոնը բաժանվում է, և ձևավորվում է նիտրոյլ (նիտրոնիում) NOJ իոն.
Նիտրոնիումի հավասարակշռության կոնցենտրացիան փոքր է, սակայն նման խառնուրդը նիտրատում է օրգանական նյութերը այս իոնի մասնակցությամբ։ Այս օրինակից հետևում է, որ կախված լուծիչի բնույթից, նյութի վարքագիծը կարող է արմատապես փոխվել։ Ջրի մեջ HN0 3 ցույց է տալիս ուժեղ թթվի հատկությունները, իսկ ծծմբաթթվի մեջ պարզվում է, որ այն հիմք է։
Նոսրացած ջրային լուծույթներում ազոտական թթուն գրեթե ամբողջությամբ իոնացված է։
Ազոտական թթվի խտացված լուծույթներում HN0 3 մոլեկուլները գործում են որպես օքսիդացնող նյութ, իսկ նոսր լուծույթներում NO 3 իոնները պաշտպանված են թթվային միջավայրով։ Հետեւաբար, ազոտը, կախված թթվի կոնցենտրացիայից եւ մետաղի բնույթից, կրճատվում է տարբեր ապրանքների: Չեզոք միջավայրում, այսինքն՝ ազոտաթթվի աղերում, NO 3 իոնը դառնում է թույլ օքսիդացնող նյութ, բայց երբ դրան ավելացվում է ուժեղ թթու. չեզոք լուծումներնիտրատներ, որոնք վերջիններս գործում են որպես ազոտաթթու: Ըստ թթվային միջավայրում օքսիդացնող հատկությունների ուժի՝ իոն N0 3 ավելի ուժեղ, քան H +. Սա հանգեցնում է հետևյալ կարևոր հետևության.
Մետաղների վրա ազոտական թթվի ազդեցության տակ ջրածնի փոխարեն արտազատվում են ազոտի տարբեր օքսիդներ, իսկ հետ ռեակցիաներում. ակտիվ մետաղներազոտը վերածվում է NH* իոնի։
Դիտարկենք ազոտական թթվի հետ մետաղների ռեակցիաների ամենակարևոր օրինակները։ Պղնձը նոսր թթվի հետ ռեակցիայի մեջ նվազեցնում է ազոտը մինչև NO (տե՛ս վերևում), իսկ խտացված թթվի հետ ռեակցիայում՝ մինչև NO 2.
Երկաթը պասիվացվում է կենտրոնացված ազոտական թթվով, իսկ միջին կոնցենտրացիայի թթուն օքսիդացվում է մինչև +3 օքսիդացման աստիճանի:
Ալյումինը փոխազդում է խիստ նոսր ազոտաթթվի հետ՝ առանց գազի էվոլյուցիայի, քանի որ ազոտը կրճատվում է մինչև ԱՅՍՊԵՍ-3, ձևավորելով ամոնիումի աղ.
Ազոտական թթվի կամ նիտրատների աղերը հայտնի են բոլոր մետաղների համար։ Որոշ նիտրատների հին անվանումը հաճախ օգտագործվում է. սելիտրա(նատրիումի նիտրատ, կալիումի նիտրատ): Սա աղերի միակ ընտանիքն է, որտեղ բոլոր աղերը լուծելի են ջրում։ N0 3 իոնը գունավոր չէ: Հետևաբար, նիտրատները կա՛մ պարզվում են, որ անգույն աղեր են, կա՛մ իրենց բաղադրության մեջ ներառված են կատիոնի գույնը։ Նիտրատների մեծ մասը մեկուսացված է ջրային լուծույթներից բյուրեղային հիդրատների տեսքով: Անջուր նիտրատները NH 4 են N0 3և ալկալիական մետաղների նիտրատներ, բացառությամբ LiN0 3*3H 2 0.
Նիտրատները հաճախ օգտագործվում են լուծույթներում փոխանակման ռեակցիաներ իրականացնելու համար: Որպես պարարտանյութ մեծ քանակությամբ օգտագործվում են ալկալիական մետաղների, կալցիումի և ամոնիումի նիտրատները։ Մի քանի դար կալիումի նիտրատը մեծ նշանակություն ուներ ռազմական գործերում, քանի որ այն միակ պայթուցիկ բաղադրության՝ վառոդի բաղադրիչն էր։ Այն ստացվել է հիմնականում ձիերի միզից։ Մեզի մեջ պարունակվող ազոտը՝ բակտերիաների մասնակցությամբ հատուկ նիտրատային կույտերում, վերածվել է նիտրատների։ Երբ ստացված հեղուկը գոլորշիացվեց, առաջինը բյուրեղացավ կալիումի նիտրատը: Սա
Օրինակը ցույց է տալիս, թե որքան սահմանափակ էին ազոտային միացությունների ստացման աղբյուրները մինչև ամոնիակի սինթեզի արդյունաբերության զարգացումը:
Նիտրատների ջերմային տարրալուծումը տեղի է ունենում 500°C-ից ցածր ջերմաստիճանում։ Ակտիվ մետաղների նիտրատները տաքացնելիս թթվածնի արտազատմամբ վերածվում են նիտրիտների (տես վերևում)։ Պակաս ակտիվ մետաղների նիտրատները ջերմային տարրալուծման ժամանակ տալիս են մետաղի օքսիդ՝ ազոտի օքսիդ (1 U) և թթվածին.
Եթե կալիումի կամ նատրիումի նիտրատը տաքացվում է, դրանք կորցնում են թթվածնի մի մասը և վերածվում HNO 2 ազոտային թթվի աղերի։ Քայքայվելն ավելի հեշտ է կապարի առկայության դեպքում, որը կապում է ազատվածներին.
KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO
Ազոտային թթվի աղեր՝ նիտրիտներ՝ բյուրեղային, հեշտությամբ լուծվող ջրում (բացառությամբ արծաթի աղի): NaNO 2-ը լայնորեն կիրառվում է տարբեր ներկերի արտադրության մեջ։
Երբ որոշ նիտրիտների լուծույթը ենթարկվում է նոսր ծծմբաթթվի, ստացվում է ազատ ազոտային թթու.
2NaNO 2 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HNO 2
Նա պատկանում է թույլ թթուներ (TO= 5 10 -4) և հայտնի է միայն բարձր նոսր ջրային լուծույթներում: Երբ լուծույթը խտանում է կամ տաքացվում է, ազոտի թթուն քայքայվում է ազոտի օքսիդի և երկօքսիդի արտազատմամբ.
2HNO 2 \u003d NO + NO 2 + H 2 O
Ազոտային թթուն ուժեղ է, բայց միևնույն ժամանակ, այլ, ավելի եռանդուն օքսիդացնող նյութերի ազդեցության տակ, այն ինքնին կարող է օքսիդացվել ազոտական թթվի:
Դուք հոդված եք կարդում ազոտաթթվի HNO2-ի մասին
Ամոնիումի աղերը շատ յուրահատուկ են։ Նրանք բոլորը հեշտությամբ քայքայվում են, ոմանք ինքնաբերաբար, օրինակ՝ ամոնիումի կարբոնատը.
(NH4) 2CO3 \u003d 2NH3 + H2O + CO2 (ռեակցիան արագանում է, երբ տաքանում է):
Այլ աղեր, ինչպիսիք են ամոնիումի քլորիդը (ամոնիակը), տաքանալիս վեհանում են, այսինքն՝ տաքացման ազդեցությամբ սկզբում քայքայվում են ամոնիակի և քլորիդի, իսկ երբ ջերմաստիճանն իջնում է, ամոնիումի քլորիդը նորից ձևավորվում է նավի սառը մասերում.
ջեռուցումը
NH4Cl ⇄ NH3 + HCl
սառեցում
Ամոնիումի նիտրատը տաքանալիս քայքայվում է ազոտի օքսիդի և ջրի։ Այս ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ պայթյունով.
NH4NO3 = N2O + H2O
Ամոնիումի նիտրիտ NH4NO2-ը տաքացնելիս քայքայվում է՝ առաջացնելով ազոտ և ջուր, ուստի այն օգտագործվում է լաբորատորիայում՝ ազոտ արտադրելու համար։
Ամոնիումի աղերի վրա ալկալիների ազդեցության տակ ամոնիակն արտազատվում է.
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O
Ամոնիակի արտազատում - հատկանիշամոնիումի աղերի ճանաչման համար: Ամոնիումի բոլոր աղերը բարդ միացություններ են:
Լայնորեն կիրառվում են ամոնիակի և ամոնիումի աղերը։ Ամոնիակն օգտագործվում է որպես հումք ազոտական թթվի և դրա աղերի, ինչպես նաև ամոնիումի աղերի արտադրության համար, որոնք ծառայում են որպես լավ ազոտային պարարտանյութեր։ Այդպիսի պարարտանյութ է ամոնիումի սուլֆատը (NH4) 2SO4 և հատկապես ամոնիումի նիտրատ NH4NO3 կամ ամոնիումի նիտրատ, որի մոլեկուլը պարունակում է ազոտի երկու ատոմ՝ մեկը ամոնիակ, մյուսը՝ նիտրատ։ Բույսերը սկզբում կլանում են ամոնիակը, իսկ հետո նիտրատը: Այս եզրակացությունը պատկանում է ռուսական ագրոքիմիայի հիմնադիր ակադ. Դ. Ն. Պրյանիշնիկովը, ով իր աշխատանքները նվիրել է բույսերի ֆիզիոլոգիային և հիմնավորել հանքային պարարտանյութերի կարևորությունը գյուղատնտեսություն.
Բժշկության մեջ օգտագործվում է ամոնիակը ամոնիակի տեսքով։ Հեղուկ ամոնիակն օգտագործվում է սառնարանային ծրագրերում: Ամոնիումի քլորիդն օգտագործվում է Leclanchet չոր բջիջի արտադրության համար: Ամոնիումի նիտրատի խառնուրդը ալյումինի և ածխի հետ, որը կոչվում է ամոնալ, ուժեղ պայթուցիկ է:
Ամոնիումի կարբոնատը օգտագործվում է հրուշակեղենի արդյունաբերության մեջ՝ որպես թխում փոշի։
■ 25. Ամոնիումի կարբոնատի ո՞ր հատկության վրա է հիմնված դրա օգտագործումը խմորի խմորման համար:
26. Ինչպե՞ս հայտնաբերել ամոնիումի իոնը աղի մեջ:
27. Ինչպես իրականացնել մի շարք փոխակերպումներ.
N2 ⇄ NH3 → NO
↓
NH4N03
Ազոտի թթվածնային միացություններ
Այն թթվածնի հետ առաջացնում է մի քանի միացություններ, որոնցում օքսիդացման տարբեր աստիճաններ է ցուցադրում։
Կա ազոտի օքսիդ N2O կամ «ծիծաղող գազ», ինչպես կոչվում է: Այն ցուցադրում է + 1 օքսիդացման աստիճան: NO ազոտի օքսիդում ազոտը ցուցադրում է + 2 օքսիդացման աստիճան, ազոտի անհիդրիդում N2O3 - + 3, ազոտի երկօքսիդում NO2 - +4, ազոտի պենտօքսիդում կամ ազոտում:
անհիդրիդ, N2O5 - +5.
Ազոտի օքսիդ N2O-ն աղ չառաջացնող օքսիդ է։ Դա գազ է, որը բավականին լուծելի է ջրում, բայց չի արձագանքում ջրի հետ։ Թթվածնի հետ խառնված ազոտի օքսիդը (80% N2O և 20% O2) առաջացնում է անզգայացնող ազդեցություն և օգտագործվում է այսպես կոչված գազային անզգայացման համար, որի առավելությունն այն է, որ երկար հետևանք չի ունենում։
Մնացած ազոտը խիստ թունավոր է։ Նրանց թունավոր ազդեցությունը սովորաբար տևում է ինհալացիաից մի քանի ժամ հետո: Առաջին օգնությունը բաղկացած է մեծ քանակությամբ կաթ ընդունելուց, մաքուր թթվածնի ինհալացիաից, տուժածին պետք է հանգիստ տրամադրել։
■ 28. Թվարկե՛ք ազոտի հնարավոր օքսիդացման և այդ օքսիդացման վիճակներին համապատասխանող վիճակները:
29. Ազոտի օքսիդով թունավորման դեպքում առաջին բուժօգնության ի՞նչ միջոցներ պետք է ձեռնարկվեն:
Ազոտի ամենահետաքրքիր և կարևոր օքսիդներն են ազոտի օքսիդը և ազոտի երկօքսիդը, որոնք մենք կուսումնասիրենք։
Ազոտի օքսիդ NO-ն առաջանում է ազոտից և թթվածնից ուժեղ էլեկտրական լիցքաթափումների ժամանակ։ Օդում ամպրոպի ժամանակ երբեմն նկատվում է ազոտի օքսիդի առաջացում, բայց շատ փոքր քանակությամբ։ Ազոտի օքսիդը անգույն, անհոտ գազ է։ Ջրի մեջ ազոտի օքսիդը անլուծելի է, ուստի այն կարող է հավաքվել ջրի վրայով այն դեպքերում, երբ պատրաստումը կատարվում է լաբորատորիայում: Լաբորատորիայում ազոտի օքսիդը ստացվում է չափավոր խտացված ազոտական թթվից՝ իր ազդեցությամբ.
HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Այս հավասարման մեջ ինքներդ դասավորեք գործակիցները:
Ազոտի օքսիդը կարելի է ձեռք բերել նաև այլ եղանակներով, օրինակ՝ էլեկտրական աղեղի բոցով.
N2 + O2 ⇄ 2NO.
Ազոտական թթվի արտադրության ժամանակ ազոտի օքսիդը ստացվում է ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացումով, որը քննարկվել է § 68, էջ 235:
Ազոտի օքսիդը աղ չառաջացնող օքսիդ է։ Այն հեշտությամբ օքսիդանում է մթնոլորտի թթվածնով և վերածվում ազոտի երկօքսիդի NO2։ Եթե օքսիդացումն իրականացվում է ապակե տարայի մեջ, անգույն ազոտի օքսիդը վերածվում է շագանակագույն գազի՝ ազոտի երկօքսիդի։
■ 30. Պղնձի ազոտաթթվի հետ փոխազդեցության ժամանակ արձակվել է 5,6 լիտր ազոտի օքսիդ։ Հաշվիր, թե որքան պղինձ արձագանքեց և որքան աղ առաջացավ:
Ազոտի երկօքսիդը NO2 շագանակագույն գազ է՝ բնորոշ հոտով։ Այն լավ է լուծվում ջրի մեջ, քանի որ փոխազդում է ջրի հետ՝ համաձայն հավասարման.
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
Թթվածնի առկայության դեպքում կարելի է ստանալ միայն ազոտական թթու.
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
Ազոտի երկօքսիդի NO2 մոլեկուլները բավականին հեշտությամբ միանում են զույգերով և ձևավորում են ազոտի տետրօքսիդ N2O4՝ անգույն հեղուկ, կառուցվածքային բանաձեւորը
Այս գործընթացը տեղի է ունենում ցրտին: Տաքացնելիս ազոտի տետրօքսիդը կրկին վերածվում է երկօքսիդի։
Ազոտի երկօքսիդը թթվային օքսիդ է, քանի որ այն կարող է արձագանքել ալկալիների հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր: Այնուամենայնիվ, պայմանավորված այն հանգամանքով, որ N2O4 մոդիֆիկացիայի մեջ ազոտի ատոմներն ունեն տարբեր քանակությամբ վալենտային կապեր, ազոտի երկօքսիդի փոխազդեցությունը ալկալիների հետ ձևավորում է երկու աղ՝ նիտրատ և նիտրիտ.
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
Ազոտի երկօքսիդը ստացվում է, ինչպես նշվեց վերևում, օքսիդի օքսիդացումով.
2NO + O2 = 2NO2
Բացի այդ, ազոտի երկօքսիդը ստացվում է կենտրոնացված ազոտական թթվի ազդեցությամբ.
Сu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
(համառ.)
կամ ավելի լավ՝ կապարի նիտրատը կալցինացնելով.
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2
■ 31. Թվարկե՛ք ազոտի երկօքսիդի ստացման եղանակները՝ տալով համապատասխան ռեակցիաների հավասարումները։
32. Գծե՛ք ազոտի ատոմի կառուցվածքի գծապատկերը +4 օքսիդացման վիճակում և բացատրե՛ք, թե ինչպիսին պետք է լինի նրա վարքագիծը ռեդոքսային ռեակցիաներում:
33. Խտացված ազոտական թթվի մեջ դրվել է 32 գ պղնձի և պղնձի օքսիդի խառնուրդ։ Պղնձի պարունակությունը խառնուրդում 20% է: Ինչ ծավալով ինչ գազ է բաց թողնվելու. Քանի՞ գրամ աղի մոլեկուլ եք ստանում:
Ազոտային թթու և նիտրիտներ
Ազոտական թթու HNO2-ը շատ թույլ անկայուն թթու է։ Այն գոյություն ունի միայն նոսր լուծույթներում (a = 6,3% 0,1 N լուծույթում): Ազոտային թթուն հեշտությամբ քայքայվում է՝ առաջացնելով ազոտի օքսիդ և ազոտի երկօքսիդ
2HNO2 = NO + NO2 + H2O:
Ազոտի օքսիդացման աստիճանը ազոտի մեջ +3 է։ Օքսիդացման այս աստիճանի դեպքում պայմանականորեն կարելի է համարել, որ ազոտի ատոմի արտաքին շերտից նվիրաբերվել է 3 էլեկտրոն, մնացել է 2 վալենտային էլեկտրոն։ Այս առումով, կա N + 3-ի երկու հնարավորություն ռեդոքսային ռեակցիաներում. այն կարող է դրսևորել և՛ օքսիդատիվ, և՛ վերականգնող հատկություններկախված նրանից, թե որ միջավայրի մեջ է մտնում՝ օքսիդացնող կամ վերականգնող:
Ազոտական թթվի աղերը կոչվում են նիտրիտներ: Ծծմբաթթվի հետ նիտրիտների վրա ազդելով՝ ազոտային թթու կարելի է ստանալ.
2NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2:
Նիտրիտները ջրում բավականին լուծվող աղեր են։ Ինչպես ինքնին ազոտային թթուն, նիտրիտները կարող են օքսիդացնող հատկություն ցուցաբերել, երբ փոխազդում են վերականգնող նյութերի հետ, օրինակ.
NaNO2 + KI + H2SO4 → I2 + NO…
Գտեք վերջնական արտադրանքիսկ գործակիցները տեղադրեք էլեկտրոնային հաշվեկշռի հիման վրա, ինքներդ փորձեք։
Քանի որ ազատագրվածը հեշտությամբ հայտնաբերվում է օսլայի միջոցով, այս ռեակցիան կարող է ծառայել որպես միջոց՝ նույնիսկ փոքր քանակությամբ նիտրիտ հայտնաբերելու համար: խմելու ջուր, որի առկայությունը անցանկալի է թունավորության պատճառով։ Մյուս կողմից, նիտրիտային ազոտը կարող է օքսիդացվել մինչև N +5 ուժեղ օքսիդացնող նյութի ազդեցության տակ:
NaNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → NaNO3 + Cr2(SO4)3 + …
Ինքներդ գտեք ռեակցիայի մնացած արտադրանքները, կազմեք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ և դասավորեք գործակիցները:
■ 34. Լրացրե՛ք հավասարումը.
HNO2 + KMnO4 + H2SO4 → ... (N +5, Mn +2):
35. Թվարկե՛ք ազոտաթթվի և նիտրիտների հատկությունները:
Ազոտական թթու
HNO3-ը ուժեղ էլեկտրոլիտ է: Այն ցնդող հեղուկ է։ Մաքուր եռում է 86 ° ջերմաստիճանում, չունի գույն; դրա խտությունը 1,53 է։ Սովորաբար լաբորատորիան ստանում է 65% HNO3 1,40 խտությամբ:
ծխում է օդում, քանի որ նրա գոլորշիները, բարձրանալով օդ և միանալով ջրային գոլորշիներին, ձևավորում են մառախուղի կաթիլներ: Ազոտական թթուն ցանկացած հարաբերակցությամբ խառնվում է ջրի հետ։ Այն սուր հոտ ունի և հեշտությամբ գոլորշիանում է, ուստի խտացված ազոտական թթուն պետք է լցնել միայն ջրի տակ: Մաշկի հետ շփվելու դեպքում ազոտաթթուն կարող է լուրջ այրվածքներ առաջացնել: Փոքր այրվածքն իրեն զգում է մաշկի վրա բնորոշ դեղին բիծով: Ծանր այրվածքները կարող են առաջացնել խոցեր: Եթե ազոտական թթուն շփվում է մաշկի հետ, ապա այն պետք է արագ լվանալ շատ ջրով, ապա չեզոքացնել սոդայի թույլ լուծույթով։
Խտացված 96-98% ազոտական թթուն լաբորատորիա է մտնում հազվադեպ և պահեստավորման ընթացքում բավականին հեշտ է, հատկապես լույսի ներքո այն քայքայվում է ըստ հավասարման.
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
Այն մշտապես ներկված է ազոտի երկօքսիդով դեղին. Ազոտի երկօքսիդի ավելցուկը և աստիճանաբար ցնդող լուծույթից, կուտակվում է լուծույթում, և թթուն շարունակում է քայքայվել: Այս առումով ազոտական թթվի կոնցենտրացիան աստիճանաբար նվազում է։ 65% կոնցենտրացիայի դեպքում ազոտական թթուն կարելի է երկար ժամանակ պահել։
Ազոտական թթուն ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութերից է։ Այն փոխազդում է գրեթե բոլոր մետաղների հետ, բայց առանց ջրածնի էվոլյուցիայի։ Ազոտական թթվի ընդգծված օքսիդացնող հատկությունները որոշ ( , ) վրա ունեն այսպես կոչված պասիվացնող ազդեցություն։ Սա հատկապես ճիշտ է խտացված թթվի համար: Դրան ենթարկվելիս մետաղի մակերեսի վրա ձևավորվում է շատ խիտ, թթվային չլուծվող օքսիդ թաղանթ, որը պաշտպանում է մետաղը թթվի հետագա ազդեցությունից: Մետաղը դառնում է «պասիվ»։ .
Այնուամենայնիվ, ազոտական թթուն փոխազդում է մետաղների մեծ մասի հետ: Ազոտական թթվի մեջ մետաղների հետ բոլոր ռեակցիաների ժամանակ ազոտը կրճատվում է, և որքան ավելի ամբողջական է, այնքան ավելի նոսր է թթուն և այնքան ավելի ակտիվ է մետաղը:
Խտացված թթուն վերածվում է ազոտի երկօքսիդի։ Դրա օրինակն է վերը տրված պղնձի հետ ռեակցիան (տե՛ս § 70): Պղնձով նոսրացված ազոտաթթուն վերածվում է ազոտի օքսիդի (տես § 70): Ավելի ակտիվները, օրինակ, նոսրացած ազոտաթթուն վերածում են ազոտի օքսիդի:
Sn + HNO3 → Sn(NO3)2 + N2O
Երբ շատ ուժեղ նոսրացվում է ակտիվ մետաղով, ինչպիսին է ցինկը, ռեակցիան հանգեցնում է ամոնիումի աղի ձևավորմանը.
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3
Բոլոր վերը նշված ռեակցիաների սխեմաներում դասավորեք գործակիցները՝ ինքներդ կազմելով էլեկտրոնային հաշվեկշիռը։
■ 36. Ինչու՞ է ազոտական թթվի կոնցենտրացիան նվազում լաբորատորիայում, նույնիսկ լավ փակված տարաներում պահպանման ժամանակ:
37. Ինչու՞ է խտացված ազոտական թթուն ունենում դեղնաշագանակագույն երանգ:
38. Գրի՛ր նոսր ազոտական թթվի երկաթի հետ ռեակցիայի հավասարումը: Ռեակցիայի արտադրանքը երկաթ (III) նիտրատ է, և շագանակագույն գազ է արտազատվում:
39. Տետրում գրի՛ր բոլոր ռեակցիայի հավասարումները, որոնք բնութագրում են ազոտական թթվի փոխազդեցությունը մետաղների հետ: Ցուցակ, որոնք, բացի մետաղական նիտրատներից, առաջանում են այդ ռեակցիաներում:
Շատերը կարող են այրվել ազոտաթթվի մեջ, ինչպիսիք են ածուխը և.
C + HNO3 → NO + CO2
Р + HNO3 → NO + H3PO4
Ազատ միևնույն ժամանակ օքսիդացված է ֆոսֆորաթթվի: Ազոտական թթվի մեջ եփվելիս այն վերածվում է S + 6-ի և ազատ ծծմբից ձևավորվում է.
HNO3 + S → NO + H2SO4
Ինքներդ լրացրեք ռեակցիայի հավասարումները:
Կոմպլեքսները կարող են այրվել նաև ազոտաթթվի մեջ։ Օրինակ, տորպենտինը և տաքացվող թեփը այրվում են ազոտաթթվի մեջ:
Ազոտական թթուն կարող է նաև օքսիդացնել աղաթթուն: Երեք մասի աղաթթվի և մեկ մասի ազոտաթթվի խառնուրդը կոչվում է aqua regia: Այս անունը տրվել է, քանի որ այս խառնուրդը օքսիդացնում է նաև պլատինը, որի վրա որևէ թթու չի ազդում: Ռեակցիան ընթանում է հետևյալ փուլերով. բուն խառնուրդում քլորի իոնը օքսիդացվում է ազատ, իսկ ազոտը կրճատվում է՝ ձևավորելով նիտրոզիլ քլորիդ.
HNO3 + 3НCl ⇄ Сl2 + 2Н2O + NOCl
aqua regia նիտրոզիլ քլորիդ
Վերջինս հեշտությամբ քայքայվում է ազոտի օքսիդի և ազատ է ըստ հավասարման.
2NOCl = 2NO + Сl2
«Արքայական օղու» մեջ տեղադրված մետաղը հեշտությամբ օքսիդանում է նիտրոզիլ քլորիդով.
Au + 3NOCl = АuСl3 + 3NO
Ազոտական թթուն կարող է մտնել նիտրացիոն ռեակցիայի մեջ օրգանական նյութեր. Այս դեպքում պետք է լինի կենտրոնացված: Խիտ ազոտական և ծծմբական թթուների խառնուրդը կոչվում է նիտրացնող խառնուրդ: Նման խառնուրդի օգնությամբ գլիցերինից կարելի է ստանալ նիտրոգլիցերին, բենզոլից՝ նիտրոբենզոլ, մանրաթելից՝ նիտրոցելյուլոզա և այլն։ Բարձր նոսրացված վիճակում ազոտական թթուն ցուցաբերում է թթուներին բնորոշ հատկություններ։
■ 40. Օրինակներ բնորոշ հատկություններթթուներ ազոտական թթվի նկատմամբ, տվեք ինքներդ ձեզ: Գրի՛ր հավասարումները մոլեկուլային և. իոնային ձևեր.
41. Ինչու՞ չի թույլատրվում խտացված ազոտաթթվով շշերը տեղափոխել փայտի կտորներով փաթեթավորված:
42. Երբ խտացված ազոտական թթուն փորձարկվում է ֆենոլֆթալեինի հետ, ֆենոլֆտալեինը ձեռք է բերում նարնջագույն երանգ և չի մնում անգույն: Ինչո՞վ է սա բացատրվում:
Լաբորատորիայում ազոտական թթու ստանալը շատ հեշտ է։ Այն սովորաբար ստացվում է իր աղերից ծծմբաթթվի տեղահանմամբ, օրինակ.
2KNO3 + H2SO4 = K2SO4 + 2HNO3
Նկ. 61-ում ներկայացված է ազոտական թթվի արտադրության լաբորատոր գործարան:
Արդյունաբերության մեջ ամոնիակն օգտագործվում է որպես հումք ազոտական թթվի արտադրության համար։ Պլատինի կատալիզատորի առկայության դեպքում ամոնիակի օքսիդացման արդյունքում ձևավորվում է ազոտի օքսիդ.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
Ինչպես նշվեց վերևում, ազոտի օքսիդը հեշտությամբ օքսիդացվում է մթնոլորտային թթվածնով ազոտի երկօքսիդի.
2NO + O2 = 2NO2
իսկ ազոտի երկօքսիդը, միանալով ջրի հետ, ձևավորում է ազոտաթթու և կրկին ազոտի օքսիդ՝ համաձայն հավասարման.
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO:
Այնուհետև ազոտի օքսիդը վերադարձվում է օքսիդացման համար.
Գործընթացի առաջին փուլը` ամոնիակի օքսիդացումը ազոտի օքսիդին, իրականացվում է կոնտակտային ապարատում 820 ° ջերմաստիճանում: Կատալիզատորը ռոդիումի խառնուրդով պլատինե ցանց է, որը տաքացվում է ապարատի գործարկումից առաջ: Քանի որ ռեակցիան էկզոթերմիկ է, ցանցերը հետագայում տաքանում են հենց ռեակցիայի ջերմությամբ: Կոնտակտային ապարատից ազատված ազոտի օքսիդը սառչում է մինչև մոտ 40 ° ջերմաստիճան, քանի որ ազոտի օքսիդի օքսիդացման գործընթացը ավելի արագ է ընթանում ավելի ցածր ջերմաստիճանում: 140° ջերմաստիճանում ստացված ազոտի երկօքսիդը կրկին քայքայվում է ազոտի օքսիդի և թթվածնի։
Ազոտի օքսիդի երկօքսիդի օքսիդացումն իրականացվում է կլանիչներ կոչվող աշտարակներում՝ սովորաբար 8-10 ատմ ճնշման տակ։ Դրանցում միաժամանակ տեղի է ունենում ստացված ազոտի երկօքսիդի կլանումը (կլանումը) ջրի միջոցով։ Ազոտի երկօքսիդի ավելի լավ կլանման համար լուծումը սառչում է: Ստացվում է 50-60% ազոտական թթու։
Ազոտական թթվի կոնցենտրացիան իրականացվում է թորման սյունակներում խտացված ծծմբաթթվի առկայության դեպքում: առկա ջրի հետ ձևավորվում է հիդրատներ, որոնց եռման ջերմաստիճանը ավելի բարձր է, քան ազոտական թթունը, ուստի ազոտաթթվի գոլորշիները բավականին հեշտությամբ ազատվում են խառնուրդից: Երբ այդ գոլորշիները խտանում են, կարելի է ստանալ 98-99% ազոտական թթու: Սովորաբար ավելի շատ կենտրոնացված թթուհազվադեպ է օգտագործվում:
■ 43. Տետրում գրի՛ր լաբորատոր և արդյունաբերական մեթոդներով ազոտական թթվի ստացման ժամանակ տեղի ունեցող ռեակցիաների բոլոր հավասարումները։
44. Ինչպես իրականացնել մի շարք փոխակերպումներ.
45. Որքա՞ն 10% լուծույթ կարելի է պատրաստել ազոտական թթվից, որը ստացվել է 2,02 կգ կալիումի նիտրատը ծծմբաթթվի ավելցուկի հետ փոխազդելու արդյունքում:
46. Որոշեք 63% ազոտական թթվի մոլարությունը:
47. Որքա՞ն ազոտական թթու կարելի է ստանալ 1 տոննա ամոնիակից 70% ելքով:
48. Ջրի տեղահանման միջոցով բալոնը լցվել է ազոտի օքսիդով: Այնուհետև առանց այն ջրից հանելու, տակից գազոմետրից խողովակ են բերել
(տես նկ. 34) և սկսեց բաց թողնել: Նկարագրեք, թե ինչ պետք է դիտարկել բալոնում, եթե թթվածնի ավելցուկը թույլ չի տրվել: Պատասխանդ հիմնավորի՛ր ռեակցիայի հավասարումներով։
Բրինձ. 62. Ածուխի այրումը հալած սելիտրայում. 1 - հալած սելիտրա; 2 - այրվող ածուխ; 3 - ավազ:
Ազոտական թթվի աղեր
Ազոտական թթվի աղերը կոչվում են նիտրատներ: Ալկալիական մետաղների նիտրատները, ինչպես նաև կալցիումը և ամոնիումը կոչվում են սելիտրաներ։ Օրինակ, KNO3-ը կալիումի նիտրատ է, NH4NO3-ը ամոնիումի նիտրատ է: Նատրիումի նիտրատի բնական հանքավայրերը Չիլիում շատ են, այդ իսկ պատճառով այս աղը կոչվում է չիլիական սելիտրա։
Բրինձ. 62.Հալած սելիտրայի մեջ ածուխ այրելը. 1 - հալած սելիտրա; 2 - այրվող ածուխ; 3 - ավազ:
Ազոտական թթվի աղերը, ինչպես ինքն իրեն, ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են: Օրինակ, ալկալիական մետաղների աղերը հալման ժամանակ մեկուսացված են ըստ հավասարման.
2KNO3 = 2KNO2+ O2
Դրա շնորհիվ ածուխը և այլ այրվող նյութերը այրվում են հալած սելիտրայում (նկ. 62):
աղ ծանր մետաղներնույնպես քայքայվում են թթվածնի արտազատմամբ, բայց ըստ այլ սխեմայի։
2Pb (NO3) 2 \u003d 2PbO + 4NO2 + O2
Բրինձ. 63. Բնության մեջ ազոտի ցիկլը
Կալիումի նիտրատն օգտագործվում է սև փոշի պատրաստելու համար։ Դա անելու համար այն խառնվում է ածուխի և ծծմբի հետ: այդ նպատակով չի օգտագործվում, քանի որ հիգրոսկոպիկ է: Երբ բռնկվում է, սև փոշին ինտենսիվ այրվում է հետևյալ հավասարման համաձայն.
2KNO3 + 3С + S = N2 + 3CO2 + K2S
Կալցիումի և ամոնիումի նիտրատները շատ լավ ազոտային պարարտանյութեր են: AT վերջին ժամանակներըլայն տարածում է գտել որպես պարարտանյութ և կալիումի նիտրատ։
Ազոտական թթուն լայնորեն օգտագործվում է քիմիական և դեղագործական պատրաստուկների (streptocide), օրգանական ներկերի, ցելյուլոիդների, ֆիլմերի և լուսանկարչական թաղանթների արտադրության մեջ։ Ազոտական թթվի աղերը լայնորեն կիրառվում են պիրոտեխնիկայում։
Բնության մեջ գոյություն ունի ազոտի ցիկլ, որի ժամանակ բույսերը, երբ մահանում են, դրանից ստացված ազոտը հետ են վերադարձնում հող։ Կենդանիները, սնվելով բույսերով, ազոտը կղանքի տեսքով վերադարձնում են հող, իսկ մահից հետո նրանց դիակները փտում են և դրանով նաև հող են վերադարձնում դրանից ստացված ազոտը (նկ. 63)։ Բերքահավաքի ժամանակ մարդը միջամտում է այս ցիկլին, խաթարում այն և դրանով իսկ աղքատացնում հողը ազոտով, ուստի ազոտը պետք է կիրառվի դաշտերին հանքային պարարտանյութերի տեսքով։
■ 49. Ինչպես իրականացնել մի շարք փոխակերպումներ
Ազոտական թթու HN0 2 հայտնի է միայն նոսր լուծույթներում: Այն անկայուն է, ուստի այն գոյություն չունի իր մաքուր տեսքով: Ազոտական թթվի բանաձևը կարող է ներկայացվել որպես երկու տավտոմերային ձևեր.
Նիտրիտ իոն N0 2-ն ունի անկյունային ձև.
Երբ տաքանում է, ազոտային թթուն քայքայվում է.
Ազոտի ազոտը ունի +3 օքսիդացման աստիճան, որը համապատասխանում է միջանկյալ վիճակի ամենաբարձր (+5) և ամենացածր (-3) օքսիդացման վիճակների միջև։ Հետևաբար, ազոտային թթուն ցուցաբերում է ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ նվազեցնող հատկություններ:
Օքսիդատոր:
Նվազեցնող գործակալ.
Ազոտային թթվի աղերը՝ նիտրիտները, կայուն միացություններ են և, բացառությամբ AgNO 2-ի, հեշտությամբ լուծվում են ջրում։ Ինչպես ինքնին ազոտային թթուն, նիտրիտներն ունեն ռեդոքսային հատկություններ:
Օքսիդատոր:
Նվազեցնող գործակալ.
Թթվային միջավայրում KI-ի հետ ռեակցիան լայնորեն օգտագործվում է անալիտիկ քիմիայում՝ NO 2 նիտրիտ իոնը հայտնաբերելու համար (ազատ յոդով ազատված օսլայի լուծույթը գունավորում է):
Ազոտական թթվի աղերի մեծ մասը թունավոր է։ Առավելագույն կիրառումը նատրիումի նիտրիտ NaN0 2-ն է, որը լայնորեն օգտագործվում է օրգանական ներկերի, դեղամիջոցների արտադրության և անալիտիկ քիմիայի մեջ։ Բժշկական պրակտիկայում այն օգտագործվում է որպես անգինա պեկտորիսի վազոդիլացնող միջոց։
Ազոտական թթու HN0 3 լաբորատոր պայմաններում կարելի է ստանալ NaN0 3-ի վրա խտացված ծծմբաթթվի ազդեցությամբ.
Ազոտական թթուն առևտրային կերպով արտադրվում է ամոնիակի կատալիտիկ օքսիդացման միջոցով մթնոլորտային թթվածնով: HN() 3-ի ստացման այս մեթոդը բաղկացած է մի քանի փուլից. Նախ, ամոնիակի խառնուրդը օդի հետ անցնում է պլատինե կատալիզատորի վրայով 800°C ջերմաստիճանում: Ամոնիակը օքսիդացված է մինչև NO.
Սառչելուց հետո NO-ն հետագայում օքսիդանում է մինչև NO 2.
Ստացված NO 2-ը լուծվում է ջրի մեջ՝ ձևավորելով HN0 3:
Մաքուր ազոտաթթուն անգույն հեղուկ է, որը բյուրեղային է դառնում 42°C-ում: Օդում այն «ծխում է», քանի որ նրա գոլորշիները օդի խոնավությամբ կազմում են մառախուղի փոքր կաթիլներ։ Այն խառնվում է ջրի հետ ցանկացած հարաբերակցությամբ։ HN0 3-ն ունի հարթ կառուցվածք.
HN0 3-ում ազոտը միայնակ լիցքավորված է և քառակովալենտ: N0 3 նիտրատ իոնն ունի հարթ եռանկյունու ձև, որը բացատրվում է ազոտի վալենտային ուղեծրերի ^-հիբրիդացումով.
Ազոտական թթուն ամենաշատերից մեկն է ուժեղ թթուներ. Ջրային լուծույթներում այն ամբողջությամբ տարանջատվում է H+ և N0 3 իոնների։
Ազոտական թթուն բնութագրվում է բացառապես օքսիդացնող հատկություններով։ Ազոտը ազոտական թթուում գտնվում է պետական վիճակում ամենաբարձր օքսիդացում+5, ուստի այն կարող է միայն էլեկտրոններ ավելացնել: Արդեն լույսի ազդեցության տակ ազոտական թթուն քայքայվում է NO 2 և 0 2 արտազատմամբ.
Կախված ազոտական թթվի կոնցենտրացիայից և վերականգնող նյութի բնույթից՝ ձևավորվում են տարբեր մթերքներ, որտեղ ազոտը օքսիդացման վիճակ է ցուցաբերում +4-ից մինչև
Խտացված ազոտական թթուն օքսիդացնում է մետաղների մեծ մասը (բացի ոսկուց և պլատինից):
Երբ խտացված HN0 3-ը փոխազդում է ցածր ակտիվ մետաղների հետ, որպես կանոն, ձևավորվում է NO 2.
Այնուամենայնիվ, նոսր ազոտական թթուն այս դեպքում կրճատվում է մինչև NO:
Եթե նոսր ազոտական թթվով օքսիդացման ռեակցիայի մեջ մտնում են ավելի ակտիվ մետաղներ, ապա N 3 0 արտազատվում է.
Շատ նոսր ազոտական թթուն ակտիվ մետաղների հետ փոխազդելիս վերածվում է ամոնիումի աղերի.
Երկաթը հեշտությամբ փոխազդում է նոսր ազոտաթթվի հետ և չի փոխազդում խտացված ազոտաթթվի հետ սառը ժամանակ: Քրոմն ու ալյումինը նույն կերպ են վարվում։ Դա բացատրվում է նրանով, որ այդ մետաղների մակերեսին առաջանում են օքսիդ թաղանթներ, որոնք արգելակում են մետաղի հետագա օքսիդացումը (մետաղների պասիվացում)։
Այսպիսով, երբ ազոտաթթուն փոխազդում է մետաղների հետ, ջրածինը չի արտազատվում։
Ոչ մետաղները HN0 3-ով տաքացնելիս օքսիդանում են թթվածնային թթուների։ Կախված կոնցենտրացիայից, ազոտական թթուն կրճատվում է մինչև NO 2 կամ NO.
Խառնուրդ, որը բաղկացած է մեկ ծավալով ազոտից և երեք ծավալով խտացվածից աղաթթվի, կոչվում է արքայական օղի.Այս խառնուրդն ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է և լուծում է այնպիսի ազնիվ մետաղներ, ինչպիսիք են ոսկին և պլատինը: Aqua regia-ի գործողությունը հիմնված է այն փաստի վրա, որ HNO 3-ը օքսիդացնում է HC1-ը նիտրոզիլ քլորիդի արտազատմամբ, որը քայքայվում է ատոմային քլորի և NO-ի առաջացմամբ: Քլորը մետաղների հետ փոխազդելիս օքսիդացնող նյութի դեր է խաղում.
Ոսկու հետ փոխազդեցությունն ընթանում է ըստ ռեակցիայի
Ազոտական թթուն, կախված կոնցենտրացիայից, տարբեր կերպ է վարվում սուլֆիդների նկատմամբ, որոնք ցուցադրում են նվազեցնող հատկություն։ Այսպիսով, նոսր ազոտական թթուն (մինչև 20%) օքսիդացնում է սուլֆիդային իոն S 2-ը մինչև չեզոք ծծումբ, և ինքնին վերածվում է NO-ի: Ավելի խտացված ազոտական թթուն (30% լուծույթ) օքսիդացնում է S 2-ը մինչև SOf, մինչդեռ այն վերածվում է NO-ի.
Անջուր ազոտական թթուում տեղի են ունենում հետևյալ հավասարակշռության գործընթացները.
N0 3 նիտրատ իոնը ճանաչելու և այն N0 2 նիտրիտ իոնից տարբերելու համար օգտագործվում են մի քանի ռեակցիաներ.
ա) նիտրատները ալկալային միջավայրում կարող են վերածվել ամոնիակի մետաղներով՝ ցինկ կամ ալյումին.
- (բաց թողնված գազային ամոնիակը կարելի է հայտնաբերել թաց լակմուսի թղթի կապույտ գույնով);
- բ) երկաթի սուլֆատը (I) թթվային միջավայրում ազոտաթթվով օքսիդացվում է երկաթի սուլֆատի (III): Ազոտական թթուն վերածվում է NO-ի, որը FeSO^-ի ավելցուկով ձևավորում է շագանակագույն բարդ միացություն.
Ազոտական թթվի աղեր, որոնք կոչվում են նիտրատներ, - բյուրեղային նյութեր, բարձր լուծելի է ջրում։ Տաքացնելիս քայքայվում են 0 9-ի արտազատմամբ։ Ալկալիական մետաղներ և մետաղներ պարունակող նիտրատները, որոնք կանգնած են մագնեզիումից ձախ ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների շարքում (ներառյալ մագնեզիումը), թթվածնի արտանետմամբ անցնում են համապատասխան նիտրիտների մեջ.
Մետաղների նիտրատները, որոնք գտնվում են պղնձից աջ ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների շարքում, բաժանվում են ազատ մետաղների ձևավորմամբ.
Այլ մետաղների նիտրատները քայքայվում են օքսիդների.
Որակական հայտնաբերման համար օգտագործվում է ռեակցիան
որի արդյունքում արտազատվում է շագանակագույն գազ (NO 9)։
Քանի որ նիտրատները հեշտությամբ անջատում են թթվածինը բարձր ջերմաստիճանում և, հետևաբար, օքսիդացնող նյութեր են, դրանք օգտագործվում են դյուրավառ և պայթուցիկ խառնուրդներ պատրաստելու համար: Օրինակ, վառոդը 68% KN0 3, 15% S և 17% C խառնուրդ է:
Ամենակարևորներն են NaNO ;j (չիլիական նիտրատ), KN0 3 (կալիումի նիտրատ), NH 4 N0 3 (ամոնիումի նիտրատ) և Ca (NO: i) 2 (կալցիումի նիտրատ): Այս բոլոր միացությունները գյուղատնտեսության մեջ օգտագործվում են որպես պարարտանյութ։
Կենսաբանական դեր ազոտ.Ազոտը մակրոտարր է, որը սպիտակուցների, ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի, հորմոնների, ֆերմենտների, վիտամինների և շատ այլ կենսական սուբստրատների ամինաթթուների մի մասն է:
