Азот и неговите съединения. Азотни съединения Азотна киселина и нейните соли

Като ръкопис

ПЕСЯКОВА Любов Александровна

взаимодействие на ЛИГНИНОВИ СЪЕДИНЕНИЯ

АЗОТНИ КИСЕЛИНИ

05.21.03 – Технология и оборудване за химическа преработка

дървесна биомаса; дървохимия

дисертации за научна степен

кандидат на химическите науки

Архангелск

Работата е извършена в катедрата по целулоза и целулозна технология

производство на хартия в държавата Архангелск

технически университет.

Научен ръководител: д-р на химическите науки, проф.

Хабаров Юрий Германович

Официални опоненти: д-р на химическите науки, проф.

Дейнеко Иван Павлович

Кандидат на техническите науки, доцент,

Кузнецова Лидия Николаевна.

Водеща организация - Уралски държавен лесотехнически университет

Защитата ще се проведе на 29 май 2009 г. от 13:00 часа на заседание на дисертационния съвет D.212.008.02 в Архангелския държавен технически университет на адрес: 163002, Архангелск, насип на Северна Двина, 17.

Дисертацията може да бъде намерена в библиотеката на Архангелския държавен технически университет.

Научен секретар на дисертационния съвет,

Кандидат на химическите науки, доцент T.E. Скрабец

ОБЩО ОПИСАНИЕ НА РАБОТАТА

Уместност на темата.В процесите на химическа обработка на лигноцелулозния материал структурата и свойствата на лигнина се променят значително. Лигниновите вещества преминават в разтвор и завършват в естествени водоеми. Понастоящем се провеждат изследвания върху синтеза на производни на лигнин и разработването на съвременни аналитични методи, базирани на нови химични реакции и възможности за измерване. Модификацията на лигнини позволява, от една страна, да се получат ценни продукти за различни цели и, от друга страна, да се използват реакции на модификация за разработване на нови методи за тяхното количествено определяне. Потенциалът на кислородсъдържащите азотни киселини за решаване на тези проблеми в момента не се използва напълно.

Дисертацията е завършена с финансовата подкрепа на грант за приоритетни области на научно развитие в Архангелска област, проект № 4-03 „Разработване на методи за производство на модифицирани лигнинови съединения, предназначени за промишлеността и селското стопанство“.

ПредназначениеТази дисертация е изследване на взаимодействието на лигнинови вещества с кислородсъдържащи азотни киселини като основа за подобряване на методите за количествено определяне и практическо използване на лигнини.

За постигането на тази цел е необходимо да се реши следното задачи:

1. Да се ​​изследват процесите, протичащи в условията на реакция на лигнинови вещества с кислородсъдържащи азотни киселини.
2. Да предложи и обоснове модел на трансформации по време на взаимодействието на лигнинови вещества с кислородсъдържащи азотни киселини.
3. Изследвайте физикохимичните свойства на реакционните продукти на лигносулфонови киселини с кислородсъдържащи азотни киселини и предложете начини за тяхното практическо използване.
4. Въз основа на изследване на реакцията на лигнинови вещества с азотна киселина, разработете нов бърз метод за тяхното количествено определяне във водни разтвори.
5. Да се ​​модифицира общоприетият фотометричен метод за определяне на лигнинови съединения от Pearl-Benson.

Научна новост.За първи път е установено и експериментално доказано, че реакцията на LSA с азотна киселина е автокаталитична. Беше предложена и потвърдена с помощта на физикохимични методи реакционна схема за LSA с кислородсъдържащи азотни киселини.

Разработен е нов метод за определяне на лигнини в разтвори чрез тяхната фотометрична реакция с азотна киселина. Общоприетият нитрозо-Пърл-Бенсън метод за определяне на лигнинови вещества е модифициран.

Практическо значение.Новият фотометричен метод на азотна киселина за определяне на LSC, в сравнение с общоприетия метод на Pearl-Benson, позволява да се намали продължителността с 5 пъти и да се увеличи чувствителността на анализа с 2 пъти. В допълнение, този метод може да се използва за определяне на съдържанието на сулфатен лигнин.

Модифицираният нитрозо-Pearl-Benson метод позволява да се намали продължителността на анализа с 5...6 пъти и да се увеличи чувствителността на определяне с 10...20%.

LSC, получени в резултат на взаимодействие с кислородсъдържащи азотни киселини, образуват продукти, които имат способността да образуват комплекси и имат висока биологична активност: те стимулират покълването на семената, повишавайки тяхната кълняемост с 5...9 пъти.

Предава се на защита:

– схема и резултати от физични и химични изследвания на процесите, протичащи при взаимодействието на LSC с кислородсъдържащи азотни киселини;

– нов фотометричен метод за определяне на водоразтворими лигнини в течни среди;

– модифициран нитрозо метод за определяне на лигнини по Pearl-Benson;

– резултати от сравнение на определянето на LSC в производствени съоръжения по различни методи;

– резултати от оценката на биологичната активност на модифицирани лигносулфонати.

Апробация на работата. Основните положения на дисертационния труд бяха представени и оценени положително на международни конференции (Рига 2004, Санкт Петербург 2004, Архангелск 2005, Архангелск 2007, Пенза 2007), конференции с международно участие (Архангелск 2008) и отразени в редица статии.

Публикации. По темата на дисертационния труд са публикувани 15 научни труда.

Структура и обхват на дисертационния труд.Дисертацията се състои от въведение, аналитичен преглед на литературата, методическа и експериментална част, заключения и списък с литература, съдържащ 279 източника. Трудът е представен на 175 страници машинописен текст, съдържа 26 фигури и 30 таблици.

РЕЗЮМЕ НА РАБОТАТА

Аналитичен преглед е посветен на методите за определяне на лигнинови съединения. Разгледани са директни и косвени методи за определяне и техните модификации, като специално внимание е отделено на спектралните методи за анализ. Разгледани са механизмите на взаимодействие на нискомолекулни феноли с азотна киселина и ролята на азотната киселина в тези процеси.

Методическата част съдържа методите, използвани за експериментални изследвания на LSC, включително характеристиките на използваните реактиви и препарати, както и схемите на експерименталните инсталации и инструменти.

Експерименталната част съдържа схема на трансформация и резултатите от физикохимични изследвания на автокаталитични процеси на взаимодействие на LSA с азотна киселина. Показана е възможността за използване на азотна киселина като независим реагент за определяне на водоразтворими лигнини и използването й за модифициране на метода нитрозо-Пърл-Бенсън. Представени са резултатите от оценката на биологичната активност на продуктите от взаимодействието на LSA с кислородсъдържащи азотни киселини.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ РЕЗУЛТАТИ

1. Взаимодействие на лигнинови съединения с азотна киселина

Характеристика на взаимодействието на LSC с азотна киселина е, че реакцията не започва веднага, а след определен период от време (фиг. 1). На кинетичната крива, която отразява зависимостта на оптичната плътност от продължителността на реакцията, се разграничават три участъка.

В първия участък оптичната плътност е постоянна, след това рязко нараства и в третия участък достига постоянно ниво. Този тип крива е типичен за реакции, по време на които се образуват междинни съединения, които ускоряват химичния процес. Азотната киселина е окислител, следователно по време на взаимодействие с LSA могат да се образуват нитритни аниони, ускоряващи фотометричната реакция. Катион се образува от азотиста киселина при условия на фотометрична реакция + N=O е реактивен електрофилен реагент, който лесно реагира с фенолни съединения. Нитрозопроизводните на лигнините се образуват по-бързо от нитропроизводните и лесно се окисляват от азотна киселина до нитропроизводни. Тези трансформации могат да бъдат представени със следната диаграма:

Както може да се види от предложената схема на трансформация, азотната киселина може да се образува в резултат на два процеса - окисление на лигносулфонати и окисление на междинни нитрозо производни.

За тестване на каталитичния ефект на азотиста киселина бяха проведени експерименти с добавяне на 1 до 5% (тегловни от LST) натриев нитрит. Установено е, че при тези условия реакцията протича без индукционен период и нейната продължителност намалява линейно с увеличаване на разхода на натриев нитрит:

реагират = 113,3 - 13,1 Q (R2 = 0,98),

където Q е консумацията на натриев нитрит, % от теглото на LSF.

Впоследствие беше проведен планиран кинетичен експеримент за определяне на ефекта от консумацията на реагент върху хода на реакцията. Нивата на вариация на независимите променливи са дадени в таблица 1.

Таблица 1. Нива на вариация на независими променливи в планиран кинетичен експеримент
№ на експеримента	Разноски
	натриев нитрит (X1)		азотна киселина (X2)
	кодиран	% от LST	кодиран		% от LST
1	– 1	0,132	– 1		10,4
2	+ 1	0,369	– 1		10,4
3	– 1	0,132	+ 1		17,4
4	+ 1	0,369	+ 1		17,4
5	– 1,682	0,05	0		14
6	+ 1,682	0,45	0		14
7	0	0,25	– 1,682		8
8	0	0,25	+ 1,682		20
9…13	0	0,25	0		14
Ориз. 2. Влиянието на добавянето на натриев нитрит върху оптичната плътност на разтвора на LST, където 1, 3, 4, 5, 7, 9 е съответно номерът на експеримента в планирания експеримент

Реакцията на LSC с кислородсъдържащи азотни киселини се извършва чрез смесване на реагентите в количествата, определени от експерименталния план. Непосредствено след смесване на компонентите, оптичната плътност на реакционната смес се записва при 440 nm с интервал от 5 s (фиг. 2). За да се премине от стойности на оптична плътност към концентрации (степен на преобразуване), беше направено предположението, че максималната оптична плътност, постигната в планирания експеримент, съответства на 100% превръщане на LSA в реакционни продукти.

Това предположение се основава на факта, че независимо от концентрацията на HNO3, крайната стойност на оптичната плътност на фотометрираните разтвори остава постоянна.

Преобразуването на оптичната плътност в степента на преобразуване (C, %) се извършва по формулата:

където Аi; 0,117; 0.783 – текуща, начална и максимална стойност на оптичната плътност, съответно.

Максималната скорост на реакция (max) се определя от резултатите от численото диференциране на кинетичната крива с помощта на кубична сплайн функция. Индукционният период (ind) се определя графично. На кинетичната крива са начертани две допирателни в активния участък и в началния участък на кривата. Абсцисата в точката на пресичане на тангентите съответства на продължителността на индукционния период (фиг. 3).

Общата продължителност на реакцията (реакция) се определя като абсцисата на пресечната точка на допирателните в активния и крайния участъци на кривата.

Азотната киселина е вещество, което проявява свойствата както на окислител, така и на електрофилен реагент, способен да замени водородните атоми на бензеновия пръстен. Съотношението на тези свойства на азотната киселина зависи от концентрацията, температурата, природата на разтворителя и наличието на други компоненти, които могат да служат като инициатори или ускорители на химични процеси. Окислителният ефект на азотната киселина води до натрупване на оксо- и карбоксилни групи в реакционните продукти. Ако карбонилните групи са конюгирани с ароматни ядра, тогава в този случай те действат като силни хромофори, които имат значителен принос за фотометричния ефект на реакцията. Получените резултати са показани в табл. 2. Експериментът показа, че концентрацията на азотна киселина и консумацията на нитрит значително влияят както върху продължителността на индукционния период, така и върху продължителността на реакцията като цяло. Фотометричната реакция протича най-бързо в експерименти 4 и 8 (Таблица 2), което е свързано с доста високи концентрации на азотна киселина и висока консумация на натриев нитрит.

Таблица 2. Резултати от планирания експеримент

Експеримент №	Консумация на натриев нитрит, %	Концентрация на HNO3, %	Крайна абсорбция при 440 nm				Продължителност на индукционния период, мин				Максимална скорост на изменение на оптичната плътност при 440 nm, s-1
			A1	A2	Asr	С*, %	1	2	ср	С*, %	1	2	ср	С*, %
1	0,13	10,4	0,627	0,622	0,624	0,4	5,20	5,60	5,4	3,7	0,17	0,20	0,19	8,1
2	0,37	10,4	0,627	0,606	0,617	1,7	3,90	4,60	4,25	8,2	0,2	0,22	0,21	4,8
3	0,13	17,4	0,662	0,643	0,652	1,4	1,78	1,70	1,74	2,3	1,40	1,30	1,35	3,7
4	0,37	17,4	0,637	0,643	0,640	0,4	0,60	0,72	0,66	9,1	1,40	1,35	1,38	1,8
5	0,05	14,0	0,657	0,624	0,640	2,6	4,60	3,20	3,90	17,9	0,66	0,70	0,68	2,9
6	0,45	14,0	0,621	0,611	0,616	0,8	1,10	1,00	1,05	4,8	0,73	0,78	0,76	3,3
7	0,25	8,0	0,714	0,688	0,701	1,9	6,90	7,00	6,95	0,7	0,15	0,12	0,14	11
8	0,25	20,0	0,773	0,733	0,753	2,7	0,28	0,32	0,30	6,7	2,25	2,15	2,20	2,3
9	0,25	20,0	0,783	0,783	0,783	0,0	1,80	1,80	1,80	0,0	0,78	0,76	0,77	1,3
10	0,25	14,0	0,725	0,744	0,734	1,3	2,00	2,00	2,00	0,0	0,76	0,77	0,77	0,7
11	0,25	14,0	0,716	0,732	0,724	1,1	1,65	1,80	1,73	4,3	0,80	0,76	0,78	2,6
12	0,25	14,0	0,720	0,753	0,722	0,3	1,95	1,70	1,83	6,8	0,85	0,81	0,83	2,4
13	0,25	14,0	0,759	0,743	0,751	1,1	1,75	1,70	1,73	1,4	0,90	0,84	0,87	3,4

S* – средна относителна грешка, %.

При съставянето на кинетичен модел на химичен процес е важно да се определи редът на реакцията. В планирания кинетичен експеримент той беше инсталиран по стандартния метод. За целта кинетичните криви бяха реконструирани в полулогаритмична (за 1-ви ред) и обратна (за 2-ри ред) зависимости. Оказа се, че анаморфозите на кинетичните криви за уравнения от 1-ви и 2-ри ред не позволяват да бъдат описани с добра точност (максималната стойност на коефициента на корелация на двойката не надвишава 0,74). По този начин фотометричната реакция е многоетапен процес, при който скоростите на различните етапи са сравними една с друга. За да се апроксимират тези анаморфози с прави линии с добра точност, е необходимо да се изберат поне два времеви периода.

Експерименталните данни бяха подложени на допълнителна математическа обработка. Първоначално беше направен опит да се намери уравнение, което да свърже степента на превръщане не само с концентрациите на реагентите, но и с продължителността на фотометричната реакция. Тествани са полиномни зависимости до 3-та степен, степенни, експоненциални, логаритмични и обратни функции. Оказа се невъзможно да се опишат всички сигмоидни криви с помощта на тестваните функции. За най-добрия модел средната относителна грешка е 22,5%. Затова бяха избрани допълнителни уравнения - полиноми от 2-ри ред, които свързват консумацията на NaNO2 и концентрацията на HNO3 със стойностите на индукционния период, максималната скорост и крайната концентрация на продуктите от фотометричната реакция. Най-добрите уравнения, в които променливите фактори се използват в естествени количества, са дадени в табл. 3.

Таблица 3. Регресионни уравнения

Регресионно уравнение	С*, %
1/C = 0,02-0,03X1 + 0,07X12 - 0,0006X2 + 0,00002X22 + 0,00005X1X2	4,9
	11,9
	7,4

S* – средна относителна апроксимационна грешка, %.

Както се вижда от представените данни, избраните регресионни уравнения описват по-добре зависимостта на коефициента на преобразуване от променливите фактори (грешка 4,9%). Максималната грешка за зависимостта на продължителността на индукционния период от разхода на реагент е 11,9%.

По този начин изследването на реакцията на лигносулфонати с азотна киселина показа, че това е сложен процес, който се ускорява от междинни съединения, образувани в резултат на редокс трансформации.

2. Схема на химичните превръщания и изследване

физикохимични свойства на продуктите на LSC реакцията

с кислородсъдържащи азотни киселини

При условия на взаимодействие на LSC с кислородсъдържащи азотни киселини могат да възникнат следните химични процеси:

Реакцията на деметилиране или разцепване на прости алкиларил етерни връзки е солволиза, чийто механизъм е съгласуваната атака на електрофил върху кислородния атом на етерната връзка и разтворител върху алкиловата група. Този процес може да бъде представен със следната диаграма:

Окислителната реакция на лигнинови съединения при условия на взаимодействие с азотна киселина е неспецифичен и труден за контролиране процес, при който бензеновите ядра се превръщат в неароматни хинонови структури:

За потвърждаване на предложената схема на трансформация бяха синтезирани LSA, модифицирани при реакционните условия. Извършена е диализа за пречистване на лекарствата от субстанции с ниско молекулно тегло. За LST, след диализа, молекулните тегла се определят чрез HPLC (Таблица 4).

Таблица 4. Характеристики на процеса на диализа и молекулно тегло на LSCs, подложени на модификация с кислородсъдържащи азотни киселини

Консумация на HNO3, % от LSC	Интегрална оптична плътност на филтратите (440 nm)	Обем, мл		Съдържание на нискомолекулни вещества, %	Mw, kDa	Mw/Mn
		филтрат	диализат
Без NaNO2
0	34	319	144	27	60,7	2,7
25	93	330	163	36	76,6	3,5
75	52	355	122	38	75,5	3,0
125	43	363	108	34	64,3	3,1
Разход на NaNO2 – 5% от теглото на LSF
0	34	319	144	27	60,7	2,7
25	36	300	152	29	72,1	3,0
75	299	336	151	34	54,3	2,8
125	324	335	148	49	47,9	2,5
Разход на NaNO2 – 10% от теглото на LSF
0	34	319	144	27	60,7	2,7
25	373	381	108	55	69,4	3,0
75	559	358	110	58	52,7	2,8
125	536	402	83	66	43,9	2,9

Въз основа на получените данни можем да заключим, че наистина има разрушаване на LSC, което се засилва с увеличаване на консумацията на реагенти. Съдържанието на фракцията с високо молекулно тегло след модификация става значително по-ниско в сравнение с оригиналния LSC. А за проби, синтезирани без добавяне на натриев нитрит, молекулните тегла (Mw) се променят леко, т.е. основният процес е реакцията на нитриране. В табл Таблица 4 също показва степента на полидисперсност. В много случаи полидисперсността на модифицираните LSC е по-голяма от тази на оригиналните. Това показва по-голям диапазон от молекулни тегла за реакционните продукти.

За да се потвърди наличието на нитриране, беше определен елементният състав на оригиналните и модифицираните LSC проби (Таблица 5).

Таблица 5. Елементен състав на изследваните проби

проба	Консумация, % от LST		Съдържание на елемент, %
	HNO3	NaNO2	н	° С	з	Na	С	О
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	0 25 25 25 50 50 75 75 100 125 125 125	0 0 5 10 5 10 5 10 10 0 5 10	0,3 0,5 0,8 1,1 1,6 1,3 2,2 2,2 2,2 0,6 2,1 2,7	55,9 49,3 48,8 45,1 49,6 43,1 48,0 40,4 49,4 40,4 37,9 31,9	6,7 2,9 2,0 4,7 2,4 2,8 2,8 4,1 1,7 4,2 6,0 2,2	4,0 2,9 2,8 2,9 2,8 3,7 3,9 3,3 0,9 3,0 4,1 4,8	5,8 5,2 5,9 5,9 5,6 4,9 4,8 5,7 5,5 4,7 5,0 4,1	27,3 39,2 39,7 40,3 38,0 44,2 38,3 44,3 40,3 47,1 44,9 54,3

Както се очакваше, максималното съдържание на азот беше установено в реакционния продукт, което беше проведено при максимална консумация на реагент. В същото време съдържанието на кислород, който не е свързан с нитрогрупата, също се увеличава. Това доказва натрупването на структури с карбонилни или карбоксилни групи в реакционните продукти, което също потвърждава настъпването на окислителни трансформации. Съдържанието на водород намалява три пъти, това показва заместването на водородните атоми на бензеновия пръстен с нитро или нитрозо групи и възникването на реакция на деметилиране, тъй като съдържанието на въглерод в изследваните проби също намалява почти два пъти. Така по време на реакцията с кислородсъдържащи азотни киселини протичат процеси на електрофилно заместване, придружени от окислителни трансформации. В спектрите на електронните разлики, лентата от 350 nm е отговорна за абсорбцията на спрегнати карбонилни групи (фиг. 4). В спектъра на LSC, подложени на модификация с максимален разход на реагент, няма ясно изразен максимум при 305 nm, а интензитетът на пика при 250 nm, съответстващ на абсорбцията на йонизирани фенолни OH, е 3,5 пъти по-малък – групи.

Това се доказва от натрупването на спрегнати карбоксилни и карбонилни групи и намаляване на относителния дял на свободните фенолни хидроксилни групи. ИЧ спектрите на изследваните проби също потвърждават очакваната им структура. Сред полезните свойства на модифицираните LSC се откроява способността да образуват комплекси с биогенни метали. LSC, получени при реакционни условия с кислородсъдържащи азотни киселини, са способни да задържат железни (II) катиони (Таблица 6). Способността за образуване на комплекси се увеличава с увеличаване на консумацията на нитрит до 10% и азотна киселина до 75% от теглото на LSC и не зависи от температурата на етапа на синтез. По този начин резултатите от спектралните изследвания показват, че по време на реакцията на LSA с кислородсъдържащи азотни киселини хромофорният състав се променя значително.

Таблица 6. Капацитет на модифициран LSC (E) за желязо (II)

№	Консумация, % от LSC		E, % от LSC	№	Консумация, % от LSC		E, % от LSC
	NaNO2	HNO3			NaNO2	HNO3
1	0	25	30	9	5	100	42
2	0	50	26	10	5	125	38
3	0	75	30	11	10	25	46
4	0	100	30	12	10	50	46
5	0	125	30	13	10	75	50
6	5	25	42	14	10	100	46
7	5	50	42	15	10	125	46
8	5	75	38	16*	10	125	48

* Пробата е получена при 100 °C.

Следователно реакцията на LSA с азотна киселина може да се класифицира като фотометрична реакция и може да послужи като основа за разработването на нови фотометрични методи за количествено определяне на лигнинови съединения.

3. Разработване на метод за количествено определяне на лигнинови съединения въз основа на тяхната фотометрична реакция с азотна киселина

Взаимодействието на LSC с азотна киселина се ускорява значително, ако реакцията протича при хомогенни условия при нагряване. Краткосрочната термична обработка на LSC по време на реакцията води до значителна промяна в електронните спектри (фиг. 5а).

Реакционният продукт има абсорбционна лента с максимум при 340 nm и рамо при 315 nm (фиг. 5, b), които могат да се използват като аналитични ленти при фотометричния анализ на лигнини. Предимството на използването на лентата от 340 nm е, че няма абсорбция на азотна киселина в тази област.

Използвайки проби от различни водоразтворими технически лигнини, експериментално е установено, че оптималните условия за анализ са: продължителност на реакцията при 100 С – 60 s, разход на 14% азотна киселина – 10 ml, аналитична лента 340 nm.

Специфичният коефициент на поглъщане на различните видове лигнини варира значително. Колкото по-голяма е стойността му, толкова по-чувствителен е фотометричният метод за анализ. Резултатите от изчисленията на коефициентите на калибровъчните графики за определяне на лигносулфонати, изолирани от сулфитни, бисулфитни разтвори и сулфатен лигнин от иглолистна дървесина, са дадени в таблица. 7. За всички проби бяха получени праволинейни калибровъчни графики с коефициент на двойна корелация най-малко 0,99. Това показва, че фотометричният отговор се подчинява на закона на Bouguer-Lambert-Beer. Сравнението на коефициентите на чувствителност за методите с азотна киселина и нитрозо показа, че предложеният метод е по-чувствителен. Максималната стойност на специфичния коефициент на поглъщане се намира в сулфатен лигнин и LSC от класическа сулфитна целулоза. За LST, изолиран от бисулфитни разтвори, коефициентът на чувствителност е с 30% по-малък, отколкото за класическия LST.

Таблица 7. Характеристики на калибровъчни криви

Лекарство	Метод с азотна киселина, = 340 nm			Метод на Pearl-Benson, = 440 nm
	А	b	R2	А	b	R2
LSK	6,70	0,064	0,994	3,76	0,009	0,998
LST 1	6,03	0,115	0,991	3,79	0,004	0,999
LST 2	6,02	0,062	0,999	3,74	0,003	0,996
LST 3	5,36	0,058	0,986	2,37	0,001	0,998
LST 4	7,44	0,039	0,999	3,58	0,005	0,999
SL	11,7	0,033	0,999	-	-	-

Забележка. LSA – лигносулфонови киселини (получени чрез декатиониране на LST 1); LST 1, LST 2 – лигносулфонати от различни предприятия в Архангелска област; LST 3 – лигносулфонати, изолирани от бисулфитна течност; LST 4 – лигносулфонати, получени след диализа на LST 2; SL – сулфатен индустриален лигнин; a, b – коефициенти на калибровъчни графики; R2 – коефициент на корелация на двойки.

За да се оцени възпроизводимостта и грешката на предложения метод, се определя количеството на LSC в разтвори с известни концентрации (Таблица 8).

Таблица 8. Резултати от определяне на LSC по метода на азотната киселина

н	A340			Sr, %	SLS, mg/l		, %
	A 1	А 2	A cp		дадено	изчислено
1	0,061	0,059	0,060	2,4	8,0	7,6	5,0
2	0,382	0,373	0,378	1,7	50	51,1	2,2
3	0,493	0,497	0,495	0,6	70	67,2	3,9
4	0,650	0,634	0,642	1,8	90	87,4	2,9
5	0,837	0,852	0,845	1,3	120	115	4,0

Забележка. A – оптична плътност; – относителна грешка на определяне, %; Sr – относително стандартно отклонение, %.

Относителната грешка в предложения метод с азотна киселина не надвишава 5%. Преди да използвате техниката, е необходима предварителна работа, която се състои в изолиране на лигнинови компоненти от течността на конкретно предприятие и конструиране на калибровъчна графика.

Използвайки примера на промишлени сулфитни разтвори, беше направено сравнение на метода за определяне с азотна киселина със спектрофотометричния метод, базиран на присъщата абсорбция на лигнини в UV областта на спектъра. Експерименталните данни са дадени в табл. 9. Резултатите от определянето, получени по двата метода, корелират помежду си (R2 = 0,887).

По този начин методът на азотната киселина може да се използва за определяне на съдържанието на VSCs в индустриални среди на предприятия. Предимствата на предложения метод са бързината и високата чувствителност на определяне.

Таблица 9. Концентрации на LSK в течности (LSK, g/l), определени по различни методи

SLSC, според метода			SLSC, според метода
азотна киселина	UV (280 nm)	UV (232 nm)	азотна киселина	UV (280 nm)	UV (232 nm)
91	114	106	81	103	83
129	133	123	108	115	116
127	138	135	123	122	125
81	84	96	95	168	97
105	107	102	114	116	125
115	121	121	120	166	134
79	82	93	120	103	122

4. Модификация на общоприетия метод за определяне на лигнини по Pearl-Benson

Използването на натриев нитрит като ускорител за предложената реакция с азотна киселина прави този метод подобен на определянето на Pearl-Benson. Анализираният разтвор при нитрозо метода се третира с азотиста киселина, получена от нитрити чрез действието на оцетна киселина. Поради това беше интересно да се проучи възможността за използване на азотна киселина вместо оцетна киселина. Пример за кинетични зависимости, при които разходите за реагенти са еднакви, е представен на фиг. 6.

При използване на оцетна киселина фотометричната реакция протича бавно, докато при азотна киселина максималната оптична плътност се достига в рамките на минута и след това се променя леко.

Изследване на електронните спектри на продуктите от фотометричната реакция на LSC (фиг. 7) показа, че и в двата случая максимумите на абсорбция са около 435 nm, а оптичната плътност при използване на азотна киселина е с 15...20% по-висока от при използване на оцетна киселина. В допълнение, спектърът на реакционните продукти с азотна киселина има по-ясно дефиниран максимум. Фотометричната реакция на LSC с натриев нитрит в среда от оцетна и азотна киселина се подчинява на закона на Bouguer-Lambert-Beer. Средната грешка на приближението не надвишава 10%.

Таблица 10. Грешка при определяне на LSC с помощта на общоприетите и модифицирани методи на Pearl-Benson

Метод на Пърл-Бенсън	Asr	LSC концентрация, mg/ml		, %
		дадено	определени
модифициран	0,334	0,108	0,105	3,2
	0,625	0,207	0,212	2,5
	0,767	0,260	0,265	1,8
	0,919	0,328	0,321	2,1
Средна стойност				2,4
стандартен	0,408	0,127	0,130	1,9
	0,800	0,268	0,298	11,0
	0,996	0,372	0,382	2,7
	1,027	0,405	0,396	2,3
Средна стойност				4,5

По този начин замяната на оцетна киселина с азотна киселина ви позволява да ускорите анализа и леко да увеличите неговата чувствителност (Таблица 10).

Сравнителен анализ на двата метода беше извършен в експерименти върху промишлени течности и разтвори, взети от етапите на биохимична обработка на сулфитни течности.

Таблица 11. Резултати от определяне на концентрацията на LSC (SLSC, g/l) в промишлени течни среди

Опитвам			Опитвам	SLSC, g/l определен по метода
	общоприето	модифициран		общоприето	модифициран
1	95	105	6	26	32
2	64	71	7	37	42
3	77	82	8	26	30
4	98	103	9	21	26
5	20	26	10	24	26

Забележка. 1…4 – сулфитни разтвори, 5…10 – технологични решения на цеха за биохимична обработка на сулфитни разтвори.

При сравняване на данните, получени от анализа на промишлени проби по два метода (Таблица 11), става ясно, че те корелират добре помежду си (R2 = 0,994). Въпреки това, модифицираният метод определя малко по-голямо количество лигносулфонати от конвенционалния метод. Тези разлики може да се дължат на влиянието на съединения с ниско молекулно тегло, присъстващи в производствените разтвори. Може да се приеме, че те участват във фотометричната реакция, извършвана в азотна киселина, по-активно, отколкото в случая с оцетна киселина. Аналитичните характеристики на методите са дадени в табл. 12.

Таблица 12. Аналитични характеристики на методите за определяне

Метод за определяне	Диапазон на определяните концентрации, mg/l; (R2)	Граница на откриване (Cmin), mg/l	Sr, %
Пърл-Бенсън	30…440 (0,990)	14	2,7
Модифициран Pearl-Benson	25…400 (0,980)	7	1,8
Азотна киселина	15…250 (0,999)	2	1,1

5. Оценка на биологичната активност на LSC, модифициран с кислородсъдържащи азотни киселини

За да се оцени възможността за практическо приложение, синтезираните проби са тествани като стимулатори на растежа на растенията.

Таблица 13. Покълване в почвата на семена от сибирски бор при третиране с растежни стимуланти
Стимулатор на растежа	C, mg/l	Степен на покълване, %	Кълняемост спрямо контролата, %
ЛСК-10-50	10	18,3	172
ЛСК-10-50	7,5	16,7	156
ЛСК-10-50	5,0	19,0	178
ЛСК-10-50	2,5	21,3	200
ЛСК-10-50	1,0	21,3	200
Натриев хумат	0,1	15,7	147
контрол	-	10,7	100

За покълване семената на сибирски бор (степен на покълване приблизително 10%) се накисват за няколко дни в разтвори на модифициран LSA с различни концентрации. Наред с контролата бяха проведени редица опити с традиционно използван растежен стимулатор - натриев хумат. Предсеитбеното третиране на семената с разтвори на модифициран LSK значително повишава почвената кълняемост на семената от кедър не само по отношение на контрола, но и по отношение на натриевия хумат (Таблица 13). Освен това до известна степен това се отрази на тяхната безопасност.

Семената на живовляка имат ниска кълняемост (около 5%). За тяхната обработка са използвани разредени (1:4) разтвори на модифициран LSC, получени при консумация на азотна киселина 10 (LSN-10-10) и 25% (LSN-10-25), с консумация на натриев нитрит 10 % от теглото на LSC . От засадените 100 семена 6 покълнаха преди третирането. Семената бяха третирани в продължение на две седмици, резултатите са показани в Таблица 14. Кълняемостта им се повишава до 50% вместо обичайните 4...6%.

Таблица 14. Покълване на семена от живовляк (бр.) във фитотрон след третиране с модифициран LST
Счетоводен ден	ЛСН-10-10	ЛСН-10-25
1	6	6
3	12	14
5	22	50
8	24	50
10	30	50
15	30	50

са често срещаниИЗВОДИ

1. За първи път е установено и експериментално доказано, че реакцията на LSA с азотна киселина е автокаталитична.

2. Предложена е реакционна схема за LSA с азотна киселина, която включва следните стъпки:

Автокаталитични трансформации с участието на азотиста киселина, образувана в резултат на редокс трансформации;

Образуване на органични производни на LSA поради реакцията на електрофилно заместване;

Разрушаване на лигнинови вещества и частично десулфуриране на LSC.

3. С помощта на физикохимични методи е установено, че:

При условията на реакцията се образуват производни на лигнин, съдържащи до 3% азот;

Кислородсъдържащите групи се натрупват в продуктите поради окислителни трансформации. Съдържанието на кислород се увеличава от 27 до 54%;

По време на реакцията, с увеличаване на консумацията на реагенти, молекулното тегло на лигниновите съединения намалява с 35%.

4. Модифицираните лигносулфонати имат способността да образуват силни алкално-разтворими комплекси, съдържащи до 50% желязо (II) и проявяват висока биологична активност. Кълняемостта на трудно покълналите семена нараства от 6 до 50%.

5. Въз основа на проведените изследвания е разработен нов експресен метод за количествено определяне на водоразтворими лигнини, който е с висока чувствителност.

6. Общоприетият фотометричен нитрозо метод за определяне на LSC беше модифициран, което позволи да се намали продължителността на анализа с 5...6 пъти и да се повиши неговата чувствителност с 10...15%.

Основното съдържание на дисертационния труд е представено в следните публикации:

1. Хабаров, Ю.Г. Аналитична химия на лигнина [Текст]: монография / Ю.Г. Хабаров, Л.А. Песяков. – Архангелск: Издателство ASTU, 2008. – 172 с.
2. Песякова, Л.А. Използването на азотиста киселина при определянето на лигносулфонови киселини [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, А.В. Колигин // Вестник за приложна химия. – 2006. – Т. 79, бр. 9. – с. 1571-1574.
3. Песякова, Л.А. Изследване на фотометричната реакция на лигносулфонови киселини с азотна киселина [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, О.С. Бровко, Н. Д. Камакина // “Горски вестник”. – 2009. № 1. – С. 121-126.
4. Песякова, Л.А. Модификация на лигносулфонови киселини с азотна киселина [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Д.Г. Чухчин, О.С. Бровко // Хартия. 2008. – № 10. – С. 58-61.
5. Песякова, Л.А. Фотометрично определяне на сулфатен лигнин с помощта на азотна киселина [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, О.С. Бровко // Химия и технология на растителните вещества: резюмета на доклади: III Всеруска конференция. – Саратов: Издателство на Саратовската провинциална търговско-промишлена камара, 2004. – С. 336-338.
6. Песякова, Л.А. Фотометрично определяне на лигнинсулфонови киселини с помощта на азотна киселина [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, О.С. Бровко // Осми европейски семинар по лигноцелулоза и пулп „Използване на лигноцелулоза и странични продукти от пулпа“. – Рига: Издателство, 2004. – С. 233-236.
7. Песякова, Л.А. Изследване на кинетиката на фотометричната реакция, протичаща при определяне на лигносулфонови киселини с азотна киселина [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина // Съвременната наука и образование при решаването на проблемите на икономиката на европейския север: материали на Международния научен и технически. конф. Т. 1. – Архангелск: Издателство ASTU, 2004. – С. 279-281.
8. Песякова, Л.А. Влиянието на катализаторите върху кинетиката на фотометричната реакция при определяне на лигнинови съединения с азотна киселина [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина // Физикохимия на лигнина: материали от международната конференция. – Архангелск: Издателство ASTU, 2005. – С. 237-238.
9. Песякова, Л.А. Повишаване на чувствителността и експресивността на нитрозния метод за определяне на LST [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина, А.В. Колигин // Химия и технология на растителните вещества: резюмета на IV Всеруска научна конференция. – Сиктивкар: Издателство Институт по химия Коми научен център Урал клон на Руската академия на науките, 2006. – С. 473.
10. Песякова, Л.А. Използването на азотиста киселина при определянето на лигносулфонови киселини [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров // Опазване на околната среда и рационално използване на природните ресурси: сборник от научни трудове на ASTU. – Архангелск: Издателство ASTU, 2006. – Бр. 64. – с. 179-184.
11. Песякова, Л.А. Спектрофотометрично изследване на взаимодействието на лигносулфонати с натриев нитрит [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров // Нови постижения в химията и химическата технология на растителните суровини: материали от III All-Russian. конф. Книга 2 – Барнаул: Държавно издателство Алтай. ун-т, 2007. – с. 123-126.
12. Песякова, Л.А. Влияние на условията на реакция на нитрозиране върху свойствата на LSC / [Текст] L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Е.А. Елкина // Физикохимия на лигнина: материали от II Междунар. конф. – Архангелск: Издателство ASTU. – 2007. – с. 90-93.
13. Песякова, Л.А. Сравнение на методите за определяне на LST в течни среди на целулозни предприятия / [Текст] L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина // Нови химически технологии: производство и приложение: сборник статии IX Междун. научно-техн конф. – Пенза: Дом на знанието Волга, 2007. – С. 3-5.
14. Песякова, Л.А. Реакция на нитрозиране в химията и химичната технология на дървесината [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров // Академичната наука и нейната роля в развитието на производителните сили в северните райони на Русия: сборник статии. отчет Общоруска конференция с международно участие © IEPS Ural Branch of the Russian Academy of Sciences - Arkhangelsk: MCG/DonySuXX, 2006. CD-ROM.
15. Песякова, Л.А. Сравнение на конвенционални и модифицирани нитрозо методи за определяне на концентрацията на лигносулфонати [Текст] / L.A. Песякова, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина // Северните територии на Русия: проблеми и перспективи за развитие: материали от Всеруската конференция. с международно участие - Архангелск: Институт по екологични проблеми на Севера, Уралски клон на Руската академия на науките, 2008 г. - С. 1054-1057.

Киселини- сложни вещества, състоящи се от един или повече водородни атоми, които могат да бъдат заменени с метални атоми и киселинни остатъци.

Класификация на киселините

1. По броя на водородните атоми: брой водородни атоми (н ) определя основността на киселините:

н= 1 монобаза

н= 2 двойна основа

н= 3 трибази

2. По състав:

а) Таблица на кислородсъдържащи киселини, киселинни остатъци и съответните киселинни оксиди:

Киселина (H n A)	Киселинен остатък (A)	Съответен киселинен оксид
H 2 SO 4 сярна	SO 4 (II) сулфат	SO3 серен оксид (VI)
HNO3 азот	NO3(I) нитрат	N 2 O 5 азотен оксид (V)
HMnO 4 манган	MnO 4 (I) перманганат	Mn2O7 манганов оксид ( VII)
H 2 SO 3 сярна	SO 3 (II) сулфит	SO2 серен оксид (IV)
H 3 PO 4 ортофосфорна	PO 4 (III) ортофосфат	P 2 O 5 фосфорен оксид (V)
HNO 2 азотен	NO 2 (I) нитрит	N 2 O 3 азотен оксид (III)
H 2 CO 3 въглища	CO 3 (II) карбонат	CO2 въглероден окис ( IV)
H 2 SiO 3 силиций	SiO 3 (II) силикат	SiO 2 силициев (IV) оксид
HClO хипохлорист	ClO(I) хипохлорит	C l 2 O хлорен оксид (I)
HClO 2 хлорид	ClO 2 (аз)хлорит	C l 2 O 3 хлорен оксид (III)
HClO 3 хлорат	ClO 3 (I) хлорат	C l 2 O 5 хлорен оксид (V)
HClO4 хлор	ClO 4 (I) перхлорат	C l 2 O 7 хлорен оксид (VII)

б) Таблица на безкислородните киселини

Киселина (Н n A)	Киселинен остатък (A)
HCl солна, солна	Cl(I) хлорид
H 2 S сероводород	S(II) сулфид
HBr бромоводород	Br(I) бромид
HI водороден йодид	I(I)йодид
HF флуороводород, флуорид	F(I) флуорид

Физични свойства на киселините

Много киселини, като сярна, азотна и солна, са безцветни течности. известни са и твърди киселини: ортофосфорна, метафосфорна HPO 3, борна H 3 BO 3 . Почти всички киселини са разтворими във вода. Пример за неразтворима киселина е силициевата киселина H2SiO3 . Киселинните разтвори имат кисел вкус. Например, на много плодове се придава кисел вкус от киселините, които съдържат. Оттук и имената на киселините: лимонена, ябълчена и др.

Методи за получаване на киселини

без кислород	кислородсъдържащи
HCl, HBr, HI, HF, H2S	HNO 3, H 2 SO 4 и др
ПОЛУЧАВАНЕ
1. Пряко взаимодействие на неметали Н2 + С12 = 2 НС1	1. Киселинен оксид + вода = киселина SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
2. Обменна реакция между сол и по-малко летлива киселина 2 NaCl (тв.) + H 2 SO 4 (конц.) = Na 2 SO 4 + 2HCl

Химични свойства на киселините

1. Променете цвета на индикаторите

Име на индикатора	Неутрална среда	Киселинна среда
Лакмус	Виолетово	червен
Фенолфталеин	Безцветен	Безцветен
Метил оранжево	портокал	червен
Универсална индикаторна хартия	портокал	червен

2. Реагирайте с метали в серията дейности до з 2

(без HNO 3 -Азотна киселина)

Видео "Взаимодействие на киселини с метали"

Аз + КИСЕЛИНА = СОЛ + з 2 (р. заместване)

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2

3. С основни (амфотерни) оксиди – метални оксиди

Видео "Взаимодействие на метални оксиди с киселини"

Кожа x O y + КИСЕЛИНА = СОЛ + H 2 O (разменна рубла)

4. Реагирайте с основи – реакция на неутрализация

КИСЕЛИНА + ОСНОВА= СОЛ+ з 2 О (разменна рубла)

H 3 PO 4 + 3 NaOH = Na 3 PO 4 + 3 H 2 O

5. Реагирайте със соли на слаби, летливи киселини - ако се образува киселина, утаява се или се отделя газ:

2 NaCl (тв.) + H 2 SO 4 (конц.) = Na 2 SO 4 + 2HCl ( Р . обмен )

Видео "Взаимодействие на киселини със соли"

6. Разлагане на кислородсъдържащи киселини при нагряване

(без з 2 ТАКА 4 ; з 3 П.О. 4 )

КИСЕЛИНА = КИСЕЛИНЕН ОКСИД + ВОДА (д. разширение)

Помня!Нестабилни киселини (въглена и сярна) - разлагат се на газ и вода:

H 2 CO 3 ↔ H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 ↔ H 2 O + SO 2

Сероводородна киселина в продуктитеосвободен като газ:

CaS + 2HCl = H2S+окCl2

ЗАДАЧИ

номер 1. Разпределете химичните формули на киселините в таблица. Дайте им имена:

LiOH, Mn 2 O 7, CaO, Na 3 PO 4, H 2 S, MnO, Fe (OH) 3, Cr 2 O 3, HI, HClO 4, HBr, CaCl 2, Na 2 O, HCl, H 2 SO 4, HNO 3, HMnO 4, Ca (OH) 2, SiO 2, Киселини

без-кисел-

местен

Съдържащи кислород

разтворим

неразтворим

едно-

основен

двуосновен

триосновни

номер 2. Запишете уравненията на реакцията:

Ca+HCl

Na+H2SO4

Al+H2S

Ca + H3PO4
Назовете продуктите на реакцията.

номер 3. Напишете уравненията на реакцията и наименувайте продуктите:

Na 2 O + H 2 CO 3

ZnO + HCl

CaO + HNO3

Fe 2 O 3 + H 2 SO 4

номер 4. Напишете уравнения на реакцията за взаимодействие на киселини с основи и соли:

KOH + HNO3

NaOH + H2SO3

Ca(OH)2 + H2S

Al(OH)3 + HF

HCl + Na 2 SiO 3

H2SO4 + K2CO3

HNO3 + CaCO3

Назовете продуктите на реакцията.

УПРАЖНЕНИЯ

Треньор №1. "Формула и имена на киселини"

Треньор №2. „Установяване на съответствие: киселинна формула - оксидна формула“

Мерки за безопасност - Първа помощ при контакт на киселините с кожата

Мерки за безопасност -

Амонякът е ковалентно съединение, състоящо се от молекули с пирамидална форма (вижте раздел 2.2). Има задушлива миризма и при нормални условия е безцветен газ с по-малка плътност от въздуха.

За да се произведе амоняк в лабораторията, смес от амониев хлорид и калциев хидроксид обикновено се нагрява, което води до реакцията

Полученият по този начин амоняк първо се изсушава чрез преминаване през калциев оксид и след това се събира в обърнат съд.

Молекулата на амоняка има несподелена електронна двойка на азотния атом и следователно е способна да я споделя с всяка електрон-акцепторна частица, образувайки координационна (донорно-акцепторна) връзка с нея. По този начин амонякът има свойствата на база на Люис. Например

Тази реакция се използва за извършване на един от аналитичните тестове за амоняк. Когато амонякът се смеси с газ хлороводород, се образува бял „дим“ от амониев хлорид:

Амонякът има най-висока разтворимост във вода от всички газове. Във водния му разтвор се установява следното равновесие:

Воден разтвор на амоняк понякога се нарича разтвор на амониев хидроксид. Твърдият амониев хидроксид обаче не може да бъде изолиран. Разтворът съдържа частици от всичките четири типа, посочени в уравнението на равновесието. Молекулите на амоняка в този разтвор са свързани с водородна връзка с водни молекули. В допълнение, амонякът действа като база на Луис, добавяйки протон от водни молекули, за да образува амониев йон. Следователно разтворът на амоняк има слаби алкални свойства. Той има .

Добавянето на разтвор на амоняк към разтвори на метални соли води до

утаяване на неразтворими метални хидроксиди. Например

Хидроксидите на някои метали се разтварят в излишък от разтвор на амоняк, образувайки комплексни аниони, напр.

Амонякът има свойствата на редуциращ агент, както се вижда от реакциите му с хлор и нагрети метални оксиди:

Амонякът не гори във въздуха, а гори в чист кислород с бледожълто-зелен пламък:

В присъствието на нагрят платинов катализатор вместо това протича следната реакция:

Тази реакция се използва за промишлено производство на азотна киселина в процеса на Оствалд (виж по-долу).

Амонякът се втечнява лесно при охлаждане и под налягане. Течният амоняк има свойства, които имат много общо със свойствата на водата. Молекулите в течния амоняк са свързани помежду си чрез водородни връзки и следователно неговата точка на кипене е по-висока, отколкото може да се очаква (вижте Глава 2). И амонякът, и водата са лоши електрически проводници, но отлични йонизиращи разтворители.

Натрият, калият, барият и калцият се разтварят в амоняка, образувайки разтвори с характерен син цвят. Тези метали могат да бъдат възстановени от разтвора на амоняк чрез изпаряването му. Въпреки това, по време на дългосрочно съхранение на тези разтвори, те постепенно се обезцветяват поради образуването на амиди на съответните метали в тях, например металните амиди имат йонна структура:

Амониеви соли. Амонякът и неговите водни разтвори лесно реагират с киселини, образувайки амониеви соли. Тези соли са йонни по природа и съдържат амониев йон. Обикновено те се разтварят във вода и се подлагат на хидролиза, за да образуват леко кисели разтвори:

Всички амониеви соли са термично нестабилни. Амониеви халиди сублимират (сублимират) при нагряване:

Амониеви соли на кислородсъдържащи киселини (оксокиселини) се разлагат при нагряване, образувайки азотен или двуазотен оксид:

И трите реакции могат да протичат експлозивно, а последната от тях дори се нарича „вулканична реакция“.

Азотни оксиди

Азотът образува шест оксида (Таблица 15.12), в които проявява степени на окисление от до е димер по-долу). Всички други оксиди са доста стабилни, с изключение на които лесно се разлагат на NO и

Всички азотни оксиди принадлежат към ендотермични съединения (виж глава 5).

Таблица 15.12. Азотни оксиди

Диаазотен оксид Други имена на това съединение са азотен оксид, смешен газ. Последното име се дължи на факта, че вдишването в малки дози предизвиква конвулсивен смях. намира приложение като анестетик. Внимателно контролирано термично разлагане на амониев нитрат може да се използва за получаване в лабораторни и индустриални условия:

Тъй като тази реакция може да бъде експлозивна, амониевият нитрат се получава най-добре директно на мястото на употреба. За тази цел се нагрява смес от натриев нитрат и амониев сулфат. Това води до образуването на амониев нитрат, който се разлага със същата скорост, с която се получава.

Молекулата има електронна структура, която се разглежда като резонансен хибрид на две асиметрични форми с линейна структура:

Има сладникава миризма и се разтваря много лесно във вода, образувайки неутрален разтвор. Има окислителни свойства и може да поддържа изгарянето на, например, въглерод, сяра и фосфор:

Азотен оксид NO. Друго име за това съединение е азотен оксид. В лабораторни и промишлени условия се получава чрез въздействието на воден разтвор на азотна киселина върху мед:

Образува се по време на гръмотевични разряди в атмосферата, както и при преминаване на електрически разряд през газообразна смес от азот и кислород:

В допълнение, NO се образува като междинен продукт при каталитичното окисление на амоняка в процеса на Оствалд, използван за получаване на азотна киселина.

Електронната структура на молекулата на NO се разглежда като резонансен хибрид на следните две форми:

Имайте предвид, че и двете резонансни форми имат несдвоен електрон. Това обяснява парамагнитните свойства на азотния оксид (виж предишната глава).

Азотният оксид е безцветен газ при нормални условия, който е практически неразтворим във вода. В твърдо и течно състояние NO има тенденция да се димеризира, за да образува. Той има редуциращи свойства и в присъствието на въздух става кафяв поради образуването на азотен диоксид:

Когато се комбинира с железен (II) сулфат, NO образува кафяв комплекс, който се използва в аналитичния тест за кафяв пръстен за нитрати (виж Фиг. 15.18).

Азотен диоксид Азотният диоксид се произвежда в лабораторията чрез нагряване на оловен (II) нитрат (вижте глава 6):

Обикновено съществува в равновесие със своята димерна секция. 7.1):

Има бледожълт, кафяв цвят. Когато този газ се охлади, той кондензира, за да образува зелена течност.

Електронната структура на молекулата се разглежда като резонансен хибрид от две форми с извита структура:

По време на димеризацията несдвоените електрони на всяка от двете молекули се споделят, образувайки слаба връзка. Полученият димер в своята електронна структура може да се разглежда като резонансен хибрид от две форми с плоска структура:

Азотният диоксид е много отровен газ. Разтваря се във вода, за да образува азотна и азотна киселина:

Този газ променя синия цвят на лакмусовата хартия в червен, което е различно от брома, който също е кафяв газ, но обезцветява лакмусовата хартия.

При нагряване се разлага до образуване на азотен оксид:

Замърсяване на околната среда с азотни оксиди

Азотните оксиди се считат за първични атмосферни замърсители. Те попадат във въздуха при изгарянето на различни горива - изкопаеми горива. Такова замърсяване на въздуха се причинява от топлоелектрически централи, петролни рафинерии, димни газове от промишлени предприятия и изгорели газове от моторни превозни средства. Азотните оксиди (всички те заедно са обозначени с обща формула) могат да причинят двойно замърсяване на околната среда.

Първо, те се разтварят във вода, за да образуват азотна и азотна киселина. Тези киселини са сред вторичните замърсители и заедно със сярната и сярната киселини водят до образуването на киселинни дъждове (вижте раздел 12.2).

Второ, азотните оксиди могат да се комбинират с въглеводороди, което води до фотохимичен смог. Въглеводородите също навлизат в атмосферата в резултат на изгарянето на изкопаеми горива и следователно са първични замърсители. Фотохимичният смог възниква в резултат на сложна последователност от реакции, в които участват радикали (виж Глава 17). За осъществяването на първия етап от този сложен процес е необходимо наличието на ултравиолетова слънчева радиация. Това лъчение предизвиква следната фотохимична реакция:

Ориз. 15.16. Образуване на фотохимичен смог.

След това кислородният радикал реагира с кислородни молекули, за да образува шона молекули:

Озонът е токсичен газ както за животните, така и за растенията. Той е вторичен замърсител на въздуха. Ако в него няма въглеводороди, озонът се свързва с азотен оксид, което води до образуването отново на азотен диоксид:

Така в посочения „затворен цикъл” съдържанието на азотен диоксид в атмосферата се поддържа на същото ниво.

Ако обаче в атмосферата има въглеводороди, този цикъл се нарушава. Озонът, който е част от този цикъл, реагира с ненаситени въглеводороди, което води до образуването на органични радикали, напр.

Тези радикали се свързват с азотни оксиди, което води до образуването на алдехиди и нитратни органични съединения от следния тип:

Ориз. 15.17. Атмосферни условия, благоприятни за образуването на фотохимичен смог, a - липса на инверсионен слой, b - наличие на инверсионен слой.

Заедно с озона, такива съединения са вторични атмосферни замърсители, които водят до фотохимичен смог (фиг. 15.16).

В много градове по света този проблем се усложнява от образуването в атмосферата на така наречения инверсионен слой (фиг. 15.17). Това е слой нагрят въздух, който се намира над града и не позволява на долния слой по-студен въздух да излезе. Този нагрят слой обикновено не съдържа влага и има максимална прозрачност за слънчевата радиация. Резултатът е натрупване на вторични замърсители, уловени в долния слой на въздуха. Фотохимичният смог, който възниква при такива условия, често може да се наблюдава като мъгла, надвиснала над града в горещо време. Тази мъгла се причинява от частици смог.

Азотиста киселина и нитрити

Воден разтвор на азотиста киселина може да се приготви в лабораторията чрез добавяне на разредена солна киселина към студен разреден разтвор на натриев нитрит:

(Разтвор на азотиста киселина е син на цвят.) Натриев нитрит може да се получи чрез силно нагряване на натриев нитрат; по-добре е тази реакция да се случи в присъствието на някакъв редуциращ агент, като олово:

Натриевият нитрит се извлича от получената смес чрез разтваряне във вода.

Азотната киселина е слаба и нестабилна. При стайна температура се диспропорционира на азотна киселина и азотен оксид:

Азотната киселина и киселите разтвори на нитрити са окислители, но в присъствието на по-силни окислители, като подкиселен калий, те се държат като редуциращи агенти. Подкиселените разтвори на натриев нитрит са от особено значение в органичната химия, където се използват за получаване на диазониеви соли (виж глава 19).

Азотна киселина и нитрати

Чистата азотна киселина е безцветна течност, която дими във въздуха. За да се получи в лабораторията, натриевият нитрат или калиевият нитрат се нагряват с концентрирана сярна киселина:

Продуктът от тази реакция обикновено има жълт цвят поради наличието на разтворен азотен диоксид, който се образува в резултат на термичното разлагане на азотна киселина:

Воден разтвор на азотна киселина има типичните свойства на силна киселина. Например, той реагира с основи, за да образува нитрати и с карбонати, за да образува въглероден диоксид.

Разредената и концентрираната азотна киселина са окислители. Концентрираната азотна киселина окислява неметали като въглерод и сяра:

Реакциите на азотна киселина с метали протичат по различни начини. Калцият и магнезият реагират с много разредена азотна киселина, измествайки водорода от нея. Цинкът редуцира разредената азотна киселина, което води до образуването на азотен оксид. Въпреки това, за повечето метали, реакция с разредена азотна киселина и образуване на азотен оксид и реакция с концентрирана

азотна киселина, което води до образуването на азотен диоксид. Да вземем за пример медта.

Йодните йони се окисляват от азотна киселина до йод:

Сероводородът и други неорганични ковалентни съединения също се окисляват от азотна киселина:

В органичната химия азотната киселина се използва като нитриращ реагент. За тази цел се използва смес от концентрирани азотна и сярна киселини.

Нитрати. За получаване на нитрати на различни метали могат да се използват реакции на азотна киселина със съответните метали, техните оксиди, хидриди или карбонати. Аналитичното откриване на нитрати се извършва с помощта на тест с кафяв пръстен (фиг. 15.18).

Тест с кафяв пръстен за нитрати. Тестваното вещество се разтваря във вода и се добавя към сулфатния разтвор. След това към епруветката внимателно се добавя капка по капка концентрирана сярна киселина със смес от тези разтвори, така че да се стича по стените на епруветката и два слоя. от течност се образуват (фиг. 15.18). Ако изпитваното вещество съдържа някакъв нитрат, той реагира със сярна киселина, за да образува азотна киселина. Азотната киселина на свой ред реагира с железен (II) сулфат, за да образува комплекс. Това води до появата на кафяв пръстен между двата слоя течност в епруветката и по този начин показва наличието на нитрат в тестваното вещество.

Всички неорганични нитрати са разтворими във вода и термично нестабилни. Металните нитрати се разлагат, за да образуват нитрит, оксид или свободен метал, в зависимост от позицията на конкретния метал в електрохимичната серия:

При нагряване амониевият нитрат образува азотен оксид и вода:

Ориз. 15.18. Тест с кафяв пръстен за нитрати.

Промишлено производство на азотна киселина и нитрати

Промишленото производство на азотна киселина се основава на процеса на Оствалд. Този процес се състои от три етапа.

1. Каталитично окисление на амоняк

Амонякът, произведен чрез процеса на Haber (вижте раздел 7.2), се смесва с въздух и бързо преминава върху повърхността на платиново-родиев катализатор, нагрят до температура от 900 ° C, което води до реакцията

Тази реакция е толкова екзотермична, че поддържа температура от 900°C.

2. Производство на азотен диоксид

Газовете, получени на 1-ви етап, се охлаждат и смесват с въздух. Това води до окисляване на азотния моноксид до азотен диоксид:

3. Приготвяне на разредена азотна киселина

Азотният диоксид, получен на 2-ри етап, се изпраща в стоманена абсорбционна кула, където се предава към потоци вода. Това е мястото, където протича реакцията

Азотният оксид се връща в цикъла за втория етап. Така получената азотна киселина има концентрация около 50%. Чрез дестилация от него се получава 68% азотна киселина (азеотропна смес, която не може да се концентрира допълнително чрез дестилация).

Приблизително 80% от общата азотна киселина, произведена по този начин, се неутрализира в излишък от воден разтвор на амоняк, за да се получи амониев нитрат:

Амониевият нитрат се използва като тор (виж по-горе).

Кислородсъдържащите киселини също се класифицират като хидроксиди. Това са електролити, които при дисоциация във водни разтвори от положително заредени йони образуват само водородни йони H +, или по-точно хидрониеви йони H 3 O + - хидратиран водороден йон. По-общо определение: киселини– това са вещества, които са донори на H + протони. В зависимост от броя на водородните катиони, образувани по време на дисоциацията на киселината, киселините също се класифицират като основи, според тяхната основност. Има едно-, дву-, три- и четириосновни киселини. Например, азотната киселина HNO 3, азотната киселина HNO 2 са едноосновни киселини, въглеродната киселина H 2 CO 3, сярната киселина H 2 SO 4 са двуосновни киселини, ортофосфорната киселина H 3 PO 4 е триосновна киселина и ортосилициевата киселина H 4 SiO 4 е четириосновна киселина.

Номенклатура на кислородсъдържащите киселини: От международна систематична номенклатураимената на кислородсъдържащите киселини се образуват, както беше посочено по-рано, като се вземе предвид анионът, включен в киселината. Например:

H 3 PO 4 - трихидроген тетраоксофосфат (V) или трихидроген ортофосфат

H 2 CO 3 - дихидроген триоксокарбонат (IV)

HNO 3 - водороден триоксонитрат (V)

H 2 SiO 3 - дихидроген триоксосиликат (IV) или дихидроген метасиликат

H 2 SO 4 - дихидроген тетраоксосулфат (VI) (броят на водородните атоми в киселините може да не е посочен)

Според систематичната номенклатура имената на киселините се използват най-често, използват се традиционно установени имена, които се образуват от Руско име на елемента (руска номенклатура)според определени правила (виж таблицата). Таблицата показва списък на кислородсъдържащи киселини, чиито соли са най-разпространени в природата. Моля, имайте предвид, че заглавието киселинен остатъкопределя името на солта и го изгражда най-често според полусистематичен (международни) номенклатураот латинското име на елемента. В тази връзка е необходимо да запомните латинските имена на елементите, които най-често се срещат в киселини, например N - азот, в руската транскрипция на латинското име звучи като [nitrogenium], C - carbon - [carbonium], S - сяра - [сяра], Si- силиций - [силиций], калай - [stannum], олово - [plumbum], арсен - [arsenicum] и др. Таблицата показва общи правила, според които повечето неорганични кислородсъдържащи киселини на други елементи, техните киселинни остатъци и соли могат да бъдат наречени.

Таблица на най-често срещаните кислородсъдържащи киселини

Формула киселини	Име на киселината на руски номенклатура	киселина остатък	Наименование на киселинен остатък и сол
		ТАКА 4 2- HSO 4 -	сулфатен йон сулфати, хидрогенсулфатен йон, хидросулфати
з 2 ТАКА 3	сяра	ТАКА 3 2- HSO 4 -	сулфитен йон, сулфити, хидросулфитен йон, хидросулфити
HNO 3		НЕ 3 -	нитратен йон;
HNO 2	азотен	НЕ 2 -	нитритен йон,
HPO 3	метафосфорен	П.О. 3 -	метафосфатен йон метафосфати
з 3 П.О. 4	ортофосфорен	П.О. 4 3- з 2 П.О. 4 - HPO 4 2	ортофосфатен йон, ортофосфати, дихидро(орто)фосфатен йон, дихидро(орто)фосфати, хидро(орто)фосфатен йон, хидро(орто)фосфати
з 4 П 2 О 7	бифосфорен (пирофосфорен)	П 2 О 7 4-	пирофосфатен йон, пирофосфати
HPO 2	фосфорни	П.О. 2 -	фосфитен йон,
з 2 CO 3	въглища	CO 3 2- HCO 3 -	карбонатен йон карбонати, бикарбонатен йон, бикарбонати
з 2 SiO 3	метасилиций	SiO 3 2- HSIO 3 -	метасиликатен йон, метасиликати, хидрометасиликатен йон, хидрометасикати
з 4 SiO 4	ортосилиций	SiO 4 4- з 3 SiO 4 - з 2 SiO 4 2- HSIO 4 3-	ортосиликатен йон; ортосиликати, трихидро(орто)силикатен йон, трихидро(орто)силикати, дихидро(орто)силикатен йон дихидро(орто)силикати, хидроортосиликатен йон, хидроортосиликати
з 2 CrO 4	хром	CrO 4 -	хроматен йон
з 2 Кр 2 О 7	двухром	Кр 2 О 7 2-	бихроматен йон, бихромати
НС1ОТНОСНО	хипохлорен	ClO -	хипохлоритен йон, хипохлорити
HClO 2	хлорид	ClO 2 -	хлоритен йон, хлорити
HClO 3	хипохлорен	ClO 3 -	хлоратен йон, хлорати
HClO 4		ClO 4 -	перхлоратен йон, перхлорати

Хидросолите и имената на техните киселинни остатъци ще бъдат обсъдени в раздела „соли“. Правилата за именуване на кислородсъдържащи киселини и киселинни остатъци (с изключение на тези, които имат тривиални имена или трябва да се наричат ​​по систематична номенклатура) са следните:

най-висока s. О. елемент (равен на номера на групата в периодичната система) - коренът на руското име на елемента + окончанието " А I" или "s Ааз"

н

с.

О. – степен на окисление

заглавие

киселини

кислородсъдържащи< max – корень русского названия элемента +

Така. елемент край "И край "стадо" или "с

стадо"

най-висока s.o. елемент – корен на латинското име на елемента + Име Анаставка "

T"

киселинен

остатък< max – латинское название элемента + суффикс «край "наставка "

Познавайки горните правила, е лесно да се изведат киселинни формули за различни елементи (като се вземе предвид тяхното положение в периодичната таблица) и да се наименуват. Например металът Sn е калай (1V гр.), латинското име е станнум („stannum“):

Макс s.o. = +4 Мин s.o. = +2

Оксиди: SnO 2 SnO

амфот. амфот.

+З 2 ОТНОСНО +З 2 ОТНОСНО

H 2 SnO 3 H 2 SnO 2

калай и азкалаена киселина изтощенкиселина

SnO 3 2- SnO 2 2-

Стан при- йон, стан то-и той,

Na 2 SnO 3 – станат Na Na 2 SnO 2 – станит Na

Оксидите на някои елементи съответстват на две киселини: мета- И ортокиселина, формално те се различават с една H2O молекула.

Извеждане на формулата мета и орто киселини(ако съществуват за даден елемент): с формалното добавяне на една молекула H 2 O към оксида, получаваме формулата на мета-киселина с последващо добавяне на друга молекула вода към формулата на мета- киселина ни позволява да изведем формулата на орто-киселина. Например, нека изведем формулата за мета- и орто киселини, съответстващи на P(V) оксид:

+ з 2 О + з 2 О

H 2 P 2 O 6  HPO 3 - метафосфорна киселина H 3 PO 4 - ортофосфорна киселина

Нека дадем пример за обратна задача: назовете солите NaBO 2 и K 3 BO 3. Степента на окисление на борния атом в тези соли е +3 (проверете изчислението), следователно солите се образуват от киселинния оксид B 2 O 3. Ако и в двете соли степента на окисление на бора е еднаква, но видовете киселинни остатъци са различни, тогава това са соли на мета- и ортоборна киселина. Нека изведем формулите на тези киселини:

B 2 O 3 HBO 2

+ н 2 ОТНОСНО + н 2 ОТНОСНО

HBO 2 - метаборна киселина, H 3 BO 3 - ортоборна киселина,

соли – солни метаборати – ортоборати

Наименования на соли: NaBO 2 – натриев метаборат; Na 3 BO 3 - натриев ортоборат.

Азот- елемент от 2-ри период на V A-група на периодичната система, сериен номер 7. Електронна формула на атома [ 2 He] 2s 2 2p 3, характерни степени на окисление 0, -3, +3 и +5, по-малко често +2 и +4, а друго състояние N v се счита за относително стабилно.

Скала на степени на окисление за азот:
+5 - N 2 O 5, NO 3, NaNO 3, AgNO 3

3 – N 2 O 3, NO 2, HNO 2, NaNO 2, NF 3

3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N.

Азотът има висока електроотрицателност (3,07), трета след F и O. Той проявява типични неметални (киселинни) свойства, образувайки различни кислородсъдържащи киселини, соли и бинарни съединения, както и амониевия катион NH 4 и неговите соли.

В природата - седемнадесетипо химическо изобилие елемент (девети сред неметалите). Жизнен елемент за всички организми.

н 2

Просто вещество. Състои се от неполярни молекули с много стабилна ˚σππ-връзка N≡N, което обяснява химическата инертност на елемента при нормални условия.

Безцветен газ без вкус и мирис, който кондензира в безцветна течност (за разлика от O2).

Основният компонент на въздуха е 78,09% по обем, 75,52 по маса. Азотът извира от течния въздух преди кислорода. Слабо разтворим във вода (15,4 ml/1 l H 2 O при 20 ˚C), разтворимостта на азота е по-малка от тази на кислорода.

При стайна температура N2 реагира с флуор и в много малка степен с кислород:

N 2 + 3F 2 = 2NF 3, N 2 + O 2 ↔ 2NO

Обратимата реакция за получаване на амоняк протича при температура 200˚C, под налягане до 350 atm и винаги в присъствието на катализатор (Fe, F 2 O 3, FeO, в лабораторията с Pt)

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 kJ

Според принципа на Льо Шателие, увеличаването на добива на амоняк трябва да настъпи с увеличаване на налягането и намаляване на температурата. Скоростта на реакцията при ниски температури обаче е много ниска, така че процесът се провежда при 450-500 ˚C, като се постига 15% добив на амоняк. Нереагиралите N2 и H2 се връщат обратно в реактора и по този начин повишават степента на реакцията.

Азотът е химически пасивен по отношение на киселини и основи и не поддържа горене.

Касова бележка V индустрия– фракционна дестилация на течен въздух или отстраняване на кислород от въздуха чрез химически средства, например чрез реакция 2C (кокс) + O 2 = 2CO при нагряване. В тези случаи се получава азот, който също съдържа примеси от благородни газове (главно аргон).

В лабораторията малки количества химически чист азот могат да бъдат получени чрез реакция на комутация с умерено нагряване:

N -3 H 4 N 3 O 2(T) = N 2 0 + 2H 2 O (60-70)

NH 4 Cl(p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100˚C)

Използва се за синтез на амоняк. Азотна киселина и други азотсъдържащи продукти, като инертна среда за химични и металургични процеси и съхранение на запалими вещества.

Н.Х. 3

Бинарно съединение, степента на окисление на азота е – 3. Безцветен газ с остър характерен мирис. Молекулата има структура на непълен тетраедър [: N(H) 3 ] (sp 3 хибридизация). Наличието на донорна двойка електрони на sp 3 хибридната орбитала на азота в молекулата NH 3 определя характерната реакция на добавяне на водороден катион, което води до образуването на катион амоний NH4. Втечнява се при свръхналягане при стайна температура. В течно състояние той се свързва чрез водородни връзки. Термично нестабилен. Силно разтворим във вода (повече от 700 l/1 l H 2 O при 20˚C); съотношението в наситен разтвор е 34% тегловни и 99% обемни, рН = 11,8.

Много реактивен, склонен към присъединителни реакции. Гори в кислород, реагира с киселини. Проявява редуциращи (поради N -3) и окислителни (поради Н +1) свойства. Изсушава се само с калциев оксид.

Качествени реакции –образуването на бял „дим“ при контакт с газообразен HCl, почерняване на лист хартия, навлажнен с разтвор на Hg 2 (NO3) 2.

Междинен продукт при синтеза на HNO 3 и амониеви соли. Използва се в производството на сода, азотни торове, багрила, експлозиви; течният амоняк е хладилен агент. Отровни.
Уравнения на най-важните реакции:

2NH3 (g) ↔ N2 + 3H2
NH 3 (g) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH —
NH 3 (g) + HCl (g) ↔ NH 4 Cl (g) бял „дим“
4NH 3 + 3O 2 (въздух) = 2N 2 + 6 H 2 O (изгаряне)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO+ 6 H 2 O (800˚C, кат. Pt/Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500˚C)
2 NH 3 + 3Mg = Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O = NH 4 HCO 3 (стайна температура, налягане)
Касова бележка. IN лаборатории– изместване на амоняка от амониеви соли при нагряване с натриева вар: Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
Или кипене на воден разтвор на амоняк и след това изсушаване на газа.
В индустриятаАмонякът се получава от азот и водород. Произвежда се от промишлеността във втечнена форма или под формата на концентриран воден разтвор под техническото наименование амонячна вода.

Амонячен хидратН.Х. 3 * з 2 О. Междумолекулна връзка. Бял, в кристалната решетка – молекули NH3 и H2O, свързани чрез слаба водородна връзка. Присъства във воден разтвор на амоняк, слаба основа (продукти на дисоциация - NH4 катион и OH анион). Амониевият катион има правилна тетраедрична структура (sp 3 хибридизация). Термично нестабилен, напълно се разлага при кипене на разтвора. Неутрализиран от силни киселини. Показва редуциращи свойства (поради N-3) в концентриран разтвор. Той претърпява йонообменни и комплексообразуващи реакции.

Качествена реакция– образуване на бял „дим“ при контакт с газообразен HCl. Използва се за създаване на леко алкална среда в разтвора по време на утаяването на амфотерни хидроксиди.
1 М разтвор на амоняк съдържа главно NH 3 *H 2 O хидрат и само 0,4% NH 4 OH йони (поради хидратна дисоциация); По този начин йонният „амониев хидроксид NH 4 OH“ практически не се съдържа в разтвора и няма такова съединение в твърдия хидрат.
Уравнения на най-важните реакции:
NH 3 H 2 O (конц.) = NH 3 + H 2 O (кипене с NaOH)
NH 3 H 2 O + HCl (разреден) = NH 4 Cl + H 2 O
3(NH 3 H 2 O) (конц.) + CrCl 3 = Cr(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8(NH 3 H 2 O) (конц.) + 3Br 2 (p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2(NH 3 H 2 O) (конц.) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4(NH3H2O) (конц.) + Ag2O = 2OH + 3H2O
4(NH 3 H 2 O) (конц.) + Cu(OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6(NH3H2O) (конц.) + NiCl2 = Cl2 + 6H2O
Често се нарича разреден разтвор на амоняк (3-10%) амоняк(името е измислено от алхимици), а концентрираният разтвор (18,5 - 25%) е разтвор на амоняк (произвежда се от индустрията).

Азотни оксиди

Азотен оксидНЕ

Несолеобразуващ оксид. Безцветен газ. Радикалът съдържа ковалентна σπ връзка (N꞊O), в твърдо състояние димер на N 2 O 2 с N-N връзка. Изключително термично стабилен. Чувствителен към кислород от въздуха (става кафяв). Слабо разтворим във вода и не реагира с нея. Химически пасивен към киселини и основи. При нагряване реагира с метали и неметали. силно реактивна смес от NO и NO 2 („азотни газове“). Междинен продукт при синтеза на азотна киселина.
Уравнения на най-важните реакции:
2NO + O 2 (g) = 2NO 2 (20˚C)
2NO + C (графит) = N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P(червен) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150-200˚C)
2NO + 4Cu = N 2 + 2 Cu 2 O (500-600˚C)
Реакции на смеси от NO и NO 2:
NO + NO 2 + H 2 O = 2HNO 2 (p)
NO + NO 2 + 2KOH (разреден) = 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + Na 2 CO 3 = 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450-500˚C)
Касова бележка V индустрия: окисляване на амоняк с кислород върху катализатор, в лаборатории— взаимодействие на разредена азотна киселина с редуциращи агенти:
8HNO 3 + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 НЕ+ 4 H2O
или намаляване на нитратите:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = 2 НЕ + I 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4

Азотен диоксидНЕ 2

Киселинен оксид, условно съответства на две киселини - HNO 2 и HNO 3 (киселина за N 4 не съществува). Кафяв газ, при стайна температура мономер NO 2, на студено течен безцветен димер N 2 O 4 (диазотен тетроксид). Реагира напълно с вода и основи. Много силен окислител, който причинява корозия на металите. Използва се за синтез на азотна киселина и безводни нитрати, като окислител на ракетно гориво, пречиствател на масло от сяра и катализатор за окисление на органични съединения. Отровни.
Уравнение на най-важните реакции:
2NO 2 ↔ 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O = 2HNO 3 + N 2 O 3 (син.) (на студено)
3 NO 2 + H 2 O = 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH (разреден) = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH = KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (кат. Pt, Ni)
NO 2 + 2HI(p) = NO + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50-60˚C)
NO 2 + K = KNO 2
6NO 2 + Bi(NO 3) 3 + 3NO (70-110˚C)
Касова бележка: V индустрия -окисление на NO от атмосферен кислород, в лаборатории– взаимодействие на концентрирана азотна киселина с редуциращи агенти:
6HNO 3 (конц., хор.) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (конц., хор.) + P (червен) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (конц., хор.) + SO 2 = H 2 SO 4 + 2 NO 2

диазотен оксидн 2 О

Безцветен газ с приятна миризма („весещ газ”), N꞊N꞊О, формална степен на окисление на азота +1, слабо разтворим във вода. Подпомага изгарянето на графит и магнезий:

2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450˚C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
Получава се чрез термично разлагане на амониев нитрат:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (195-245˚C)
използван в медицината като анестетик.

диазотен триоксидн 2 О 3

При ниски температури – синя течност, ON꞊NO 2, формална степен на окисление на азота +3. При 20 ˚C се разлага 90% в смес от безцветен NO и кафяв NO 2 („нитрови газове“, промишлен дим – „лисича опашка“). N 2 O 3 е киселинен оксид, на студено с вода образува HNO 2, при нагряване реагира по различен начин:
3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO
С алкали дава соли HNO 2, например NaNO 2.
Получава се чрез взаимодействие на NO с O 2 (4NO + 3O 2 = 2N 2 O 3) или с NO 2 (NO 2 + NO = N 2 O 3)
със силно охлаждане. „Азотните газове“ също са опасни за околната среда и действат като катализатори за разрушаването на озоновия слой на атмосферата.

Диаазот пентоксид н 2 О 5

Безцветно, твърдо вещество, O 2 N – O – NO 2, степента на окисление на азота е +5. При стайна температура се разлага на NO 2 и O 2 за 10 часа. Реагира с вода и основи като киселинен оксид:
N2O5 + H2O = 2HNO3
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2
Получава се чрез дехидратиране на димяща азотна киселина:
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
или окисление на NO 2 с озон при -78˚C:
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2

Нитрити и нитрати

калиев нитритKNO 2 . Бяло, хигроскопично. Топи се без разлагане. Устойчив на сух въздух. Силно разтворим във вода (образува безцветен разтвор), хидролизира при аниона. Типичен окислител и редуциращ агент в кисела среда, той реагира много бавно в алкална среда. Влиза в йонообменни реакции. Качествени реакциивърху йона NO 2 - обезцветяване на виолетовия разтвор на MnO 4 и появата на черна утайка при добавяне на I йони. Използва се в производството на багрила, като аналитичен реагент за аминокиселини и йодиди и компонент на фотографски реактиви. .
уравнение на най-важните реакции:
2KNO 2 (t) + 2HNO 3 (конц.) = NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (разр.)+ O 2 (напр.) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (виол.) = 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- = 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (наситен) + NH 4 + (наситен) = N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (bts.) = 2NO + I 2 (черно) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (разреден) + Ag + = AgNO 2 (светложълт)↓
Касова бележка Vиндустрия– намаляване на калиевия нитрат в процесите:
KNO3 + Pb = KNO 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (конц.) + Pb (гъба) + H 2 O = KNO 2+ Pb(OH) 2 ↓
3 KNO3 + CaO + SO2 = 2 KNO 2+ CaSO 4 (300 ˚C)

з itrate калий KNO 3
Техническо наименование поташ,или индийскисол , селитра.Бял, топи се без разлагане и се разлага при допълнително нагряване. Стабилен на въздух. Силно разтворим във вода (с високо ендо-ефект, = -36 kJ), без хидролиза. Силен окислител по време на синтез (поради отделянето на атомен кислород). В разтвор се редуцира само от атомен водород (в кисела среда до KNO 2, в алкална среда до NH 3). Използва се в производството на стъкло, като хранителен консервант, компонент на пиротехнически смеси и минерални торове.

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (400-500 ˚C)

KNO 3 + 2H 0 (Zn, разредена HCl) = KNO 2 + H 2 O

KNO 3 + 8H 0 (Al, конц. KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)

KNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + KCl (230-300 ˚C)

2 KNO 3 + 3C (графит) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S (изгаряне)

KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)

KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)

Касова бележка: в индустрията
4KOH (хор.) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O

и в лабораторията:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓