Τύπος μαθήματος:Ένα μάθημα μεταφοράς και απόκτησης νέων γνώσεων και δεξιοτήτων.

Στόχοι:Επαναλάβετε και εμπεδώστε τις γνώσεις σχετικά με τις γενικές χημικές ιδιότητες των οξέων. μελετήστε τη δομή του μορίου του νιτρικού οξέος, τις φυσικές και ειδικές χημικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος - την αλληλεπίδρασή του με τα μέταλλα. εισάγει τους μαθητές σε βιομηχανικές και εργαστηριακές μεθόδους για την παραγωγή καθαρού νιτρικού οξέος.

Ως αποτέλεσμα του μαθήματος πρέπει να γνωρίζετε:

1. Σύνθεση και δομή του μορίου του νιτρικού οξέος. ο αριθμός των ομοιοπολικών δεσμών που σχηματίζονται από ένα άτομο αζώτου και ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου σε ένα μόριο νιτρικού οξέος.
2. Γενικές χημικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος: αλληλεπίδραση με δείκτες (λίθος και πορτοκαλί μεθυλίου), με βασικά και αμφοτερικά οξείδια, βάσεις, με άλατα ασθενέστερων και πιο πτητικών οξέων.
3. Ειδικές χημικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος: η αλληλεπίδρασή του με τα μέταλλα.
4. Εργαστηριακές και βιομηχανικές μέθοδοι για την παραγωγή νιτρικού οξέος.

Πρέπει να είστε σε θέση να:

1. Να συντάξετε εξισώσεις χημικών αντιδράσεων από τη σκοπιά της θεωρίας της ηλεκτρολυτικής διάστασης.
2. Να συντάξετε εξισώσεις αντίδρασης για την αλληλεπίδραση συμπυκνωμένων και αραιωμένων οξέων με μέταλλα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του ισοζυγίου ηλεκτρονίων.

Μέθοδοι και μεθοδολογικές τεχνικές:

1. Συνομιλία.
2. Ανεξάρτητη εργασία μαθητών για τη σύνταξη εξισώσεων χημικών αντιδράσεων νιτρικού οξέος με μέταλλα.
3. Εργαστηριακές εργασίες για τη μελέτη των γενικών χημικών ιδιοτήτων του νιτρικού οξέος.
4. Σχεδιάζοντας ένα υποστηρικτικό περίγραμμα.
5. Δημιουργική εργασία: έκθεση μαθητή για τη λήψη νιτρικού οξέος.
6. Επίδειξη πειραμάτων: αλληλεπίδραση αραιού και πυκνού νιτρικού οξέος με χαλκό.
7. Εμφάνιση διαφανειών χρησιμοποιώντας προβολέα πολυμέσων.
8. Αμοιβαία επαλήθευση και αμοιβαία αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ανεξάρτητης εργασίας.

Εξοπλισμός και αντιδραστήρια:

Στα θρανία των μαθητών:διαλύματα νιτρικού οξέος HNO 3 (20 - 25%), δείκτες λυχνία και μεθυλοπορτοκάλι, διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου NaOH, διάλυμα θειικού χαλκού (II) CuSO 4, διάλυμα θειικού σιδήρου (II) FeSO 4, οξείδιο χαλκού (II) CuO, αλουμίνιο οξείδιο Al2O 3, διάλυμα ανθρακικού νατρίου Na 2 CO 3, δοκιμαστικοί σωλήνες, θήκες δοκιμαστικού σωλήνα.
Στο γραφείο του δασκάλου:συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ HNO 3 (60 - 65%), αραιό νιτρικό οξύ HNO 3 (30%), ράφι με δοκιμαστικούς σωλήνες, χάλκινο σύρμα (τεμάχια), σωλήνας εξαγωγής αερίου, κρυσταλλοποιητής με νερό, βάση δοκιμαστικού σωλήνα, εγκατάσταση πολυμέσων (υπολογιστής, οθόνη προβολέα) .

Πλάνο μαθήματος:
Το σχέδιο μαθήματος γράφεται στον πίνακα και τυπώνεται για τη σύνταξη σημειώματος αναφοράς στα θρανία των μαθητών (Παράρτημα 1)

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων:

I Επανάληψη.

Δάσκαλος:Σε προηγούμενα μαθήματα μελετήσαμε μερικές ενώσεις αζώτου. Ας τους θυμηθούμε.
Μαθητης σχολειου:Αυτά είναι αμμωνία, άλατα αμμωνίου, οξείδια του αζώτου.
Δάσκαλος:Ποια οξείδια του αζώτου είναι όξινα;
Μαθητης σχολειου:Οξείδιο του αζώτου (III) N 2 O 3 - ανυδρίτης του αζώτου και οξείδιο του αζώτου (V) N 2 O 5 - νιτρικός ανυδρίτης, αντιστοιχεί στο νιτρικό οξύ HNO3.
Δάσκαλος:Ποια είναι η ποιοτική και ποσοτική σύσταση του νιτρικού οξέος;

Ο δάσκαλος γράφει τον τύπο του νιτρικού οξέος στον πίνακα και ζητά από το μαθητή να τακτοποιήσει τις καταστάσεις οξείδωσης

Μαθητης σχολειου:Το μόριο αποτελείται από τρία χημικά στοιχεία: Η, Ν, Ο - ένα άτομο υδρογόνου, ένα άτομο αζώτου και τρία άτομα οξυγόνου.

II Σύνθεση και δομή HNO 3

Δάσκαλος:Πώς σχηματίζεται ένα μόριο νιτρικού οξέος;

Ο δάσκαλος παρουσιάζει μια παρουσίαση για το νιτρικό οξύ (Παράρτημα 2 - παρουσίαση, Παράρτημα 3 - κείμενο επεξήγησης για την παρουσίαση)

III Φυσικές ιδιότητες:

Δάσκαλος:Τώρα προχωράμε στη μελέτη των φυσικών ιδιοτήτων του νιτρικού οξέος.

Οι μαθητές γράφουν μια σύντομη περιγραφή των φυσικών ιδιοτήτων του νιτρικού οξέος.

Δάσκαλος στον πίνακα επίδειξης που δείχνει τι είναι το συμπυκνωμένο νιτρικό οξύΤο HNO (60 – 65%) είναι ένα άχρωμο υγρό, «καπνίζει στον αέρα», με πικάντικη οσμή. Συμπυκνωμένο 100%Το HNO 3 έχει μερικές φορές κιτρινωπό χρώμα επειδή Είναι πτητικό και ασταθές και σε θερμοκρασία δωματίου αποσυντίθεται, απελευθερώνοντας μονοξείδιο του αζώτου (IV) ή «καφέ» αέριο, γι' αυτό και αποθηκεύεται σε σκούρες γυάλινες φιάλες.

Ο δάσκαλος γράφει στον πίνακα την εξίσωση της χημικής αντίδρασης της αποσύνθεσης του νιτρικού οξέος:

Δάσκαλος:Το νιτρικό οξύ είναι υγροσκοπικό και αναμίξιμο με νερό σε οποιαδήποτε αναλογία. Σε υδατικά διαλύματα είναι ισχυρός ηλεκτρολύτης, σκληραίνει σε θερμοκρασία – 41,6 0 C. Στην πράξη χρησιμοποιείται 65% νιτρικό οξύ, δεν καπνίζει, σε αντίθεση με το 100% - ω.

IV Χημικές ιδιότητες

Δάσκαλος:Ας περάσουμε στο επόμενο στάδιο του μαθήματος. Το νιτρικό οξύ είναι ένας ισχυρός ηλεκτρολύτης. Κατά συνέπεια, θα έχει όλες τις γενικές ιδιότητες των οξέων. Με ποιες ουσίες αντιδρούν τα οξέα;
Μαθητης σχολειου:Με δείκτες, με βασικά και αμφοτερικά οξείδια, με βάσεις, με άλατα ασθενέστερων και πτητικών οξέων, με μέταλλα.
Δάσκαλος:Εδώ είναι οι γενικές ιδιότητες των οξέων.

Η εγκατάσταση πολυμέσων είναι ενεργοποιημένη. Ο δάσκαλος παρουσιάζει μια παρουσίαση σχετικά με τις γενικές χημικές ιδιότητες των οξέων (Παράρτημα 4).

Δάσκαλος:Ας πραγματοποιήσουμε ένα πειραματικό στάδιο του μαθήματος. Το καθήκον σας είναι να πραγματοποιήσετε χημικές αντιδράσεις που επιβεβαιώνουν τις χημικές ιδιότητες των οξέων, χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα το νιτρικό οξύ. Θα εργαστείτε σε ομάδες των 4 ατόμων. Στα θρανία υπάρχουν οδηγίες για εργαστηριακά πειράματα (Παράρτημα 5). Στα τετράδιά σας πρέπει να δημιουργήσετε εξισώσεις για χημικές αντιδράσεις σε μοριακή και ιοντική μορφή.

Δάσκαλος:Ας περάσουμε στις συγκεκριμένες χημικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το νιτρικό οξύ, τόσο αραιωμένο όσο και συμπυκνωμένο, δεν απελευθερώνει υδρογόνο όταν αλληλεπιδρά με μέταλλα, αλλά μπορεί να απελευθερώσει διάφορες ενώσεις αζώτου - από αμμωνία έως μονοξείδιο του αζώτου (IV).

Η εγκατάσταση πολυμέσων είναι ενεργοποιημένη. Ο δάσκαλος παρουσιάζει μια παρουσίαση σχετικά με πιθανά προϊόντα της αναγωγής του νιτρικού οξέος (Παράρτημα 6).

Δάσκαλος:Ας δούμε το διάγραμμα. Στο γραφείο όλων υπάρχουν σχέδια για την αναγωγή του νιτρικού οξέος (αραιωμένο και συμπυκνωμένο) με μέταλλα (Παράρτημα 7).

1. Αντίδραση αραιού νιτρικού οξέος με χαλκό. Συλλογή νιτρικού οξειδίου (II) πάνω από νερό.
2. Αντίδραση πυκνού νιτρικού οξέος με χαλκό. Λήψη μονοξειδίου του αζώτου (IV).

Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης στον πίνακα:

Δάσκαλος: Με βάση τα πειράματα, μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα:

Δάσκαλος:Χρησιμοποιώντας τα σχήματα για την αναγωγή του συμπυκνωμένου και αραιωμένου νιτρικού οξέος με μέταλλα, καθώς και το σχολικό βιβλίο στη σελίδα 127, ας προχωρήσουμε στην ανεξάρτητη εργασία σχετικά με τις επιλογές (Παράρτημα 8). Ο καθένας κάνει τη δική του εκδοχή. Σας προσφέρονται κάρτες - εργασίες. Ο χρόνος εργασίας είναι 5-7 λεπτά.

Η εγκατάσταση πολυμέσων είναι ενεργοποιημένη. Ο δάσκαλος δείχνει τις σωστές επιλογές απαντήσεων (Παράρτημα 9). Οι μαθητές ελέγχουν αν η εργασία έχει ολοκληρωθεί σωστά.

V Παρασκευή νιτρικού οξέος HNO 3

Μαθητης σχολειου:(μήνυμα) Στο εργαστήριο, το νιτρικό οξύ παρασκευάζεται με αντίδραση νιτρικού καλίου ή νατρίου με πυκνό θειικό οξύ με ή χωρίς θέρμανση:

Στη βιομηχανία, το νιτρικό οξύ παράγεται από την καταλυτική οξείδωση της αμμωνίας που συντίθεται από το ατμοσφαιρικό άζωτο:

Ο μαθητής δείχνει ένα διάγραμμα για την παραγωγή νιτρικού οξέος (Παράρτημα 10) και οι μαθητές σημειώνουν τις εξισώσεις αντίδρασης στο τετράδιό τους.

VI Συμπέρασμα

Δάσκαλος:Στο σημερινό μάθημα μάθαμε για τη σύνθεση και τη δομή του νιτρικού οξέος. Επαναλάβαμε και εδραιώσαμε τις γενικές ιδιότητες των οξέων χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του νιτρικού οξέος, εμπεδώσαμε τις γνώσεις μας για τη θεωρία του TED, τη θεωρία της ατομικής δομής και τους χημικούς δεσμούς. Μελετήσαμε τις ειδικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος, δηλαδή την αλληλεπίδρασή του με τα μέταλλα. Μάθαμε για τις μεθόδους παραγωγής νιτρικού οξέος.

D/z:§ 33, πρ. 4 στη σελίδα 128 του σχολικού βιβλίου.
προβλήματα: 4 – 35, 4 – 41 βιβλία προβλημάτων.
μάθετε σημειώσεις.

Βιβλιογραφία

1. Kuznetsova N.E., Titova I.M., Gara N.N., Zhegin A.Yu. Χημεία: εγχειρίδιο για την 9η τάξη των ιδρυμάτων γενικής εκπαίδευσης. – M.: Ventana – Graf, 2004.
2. Εγκυκλοπαίδεια για παιδιά. Χημεία. – Μ.: Avanta, 2000.
3. Maksimenko O.O. Χημεία. Ένας οδηγός για τους υποψήφιους στα πανεπιστήμια. – Μ.: Eksmo, 2003.
4. Polosin V.S., Prokopenko V.G. Εργαστήριο για τις μεθόδους διδασκαλίας της χημείας. Φροντιστήριο. – Μ.: Εκπαίδευση, 1989.
5. Martynenko B.V. Χημεία: Οξέα και βάσεις. – Μ.: Εκπαίδευση, 2000.

Νιτρικό οξύ και οι ιδιότητές του.

Το καθαρό νιτρικό οξύ HNO 3 είναι ένα άχρωμο υγρό. Στον αέρα «καπνίζει», όπως το συμπυκνωμένο υδροχλωρικό οξύ, αφού οι ατμοί του σχηματίζουν μικρά σταγονίδια ομίχλης με την υγρασία του αέρα.

Το νιτρικό οξύ δεν είναι ισχυρό. Ήδη υπό την επίδραση του φωτός σταδιακά αποσυντίθεται:

4HN0 3 = 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0.

Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία και όσο πιο συμπυκνωμένο είναι το οξύ, τόσο πιο γρήγορα γίνεται η αποσύνθεση. Το διοξείδιο του αζώτου που απελευθερώνεται διαλύεται στο οξύ και του δίνει ένα καφέ χρώμα.

Το νιτρικό οξύ είναι ένα από τα ισχυρότερα οξέα: σε αραιά διαλύματα αποσυντίθεται πλήρως σε ιόντα H+ και N0_.

Το νιτρικό οξύ είναι ένας από τους πιο ενεργητικούς οξειδωτικούς παράγοντες. Πολλά αμέταλλα οξειδώνονται εύκολα από αυτό μετατρέποντας στα αντίστοιχα οξέα. Έτσι, το θείο, όταν βράζεται με νιτρικό οξύ, οξειδώνεται σταδιακά σε θειικό οξύ, ο φώσφορος σε φωσφορικό οξύ.

Το νιτρικό οξύ δρα σχεδόν σε όλα τα μέταλλα (βλ. ενότητα 11.3.2), μετατρέποντάς τα σε νιτρικά άλατα και ορισμένα μέταλλα σε οξείδια.

Το συμπυκνωμένο HNO 3 παθητικοποιεί ορισμένα μέταλλα.

Η κατάσταση οξείδωσης του αζώτου στο νιτρικό οξύ είναι +5. Λειτουργώντας ως οξειδωτικός παράγοντας, το HNO 3 μπορεί να αναχθεί σε διάφορα προϊόντα:

4 +3 +2 +1 0 -3

N0 2 N 2 0 3 NO N 2 O N 2 NH 4 N0 3

Ποια από αυτές τις ουσίες σχηματίζεται, δηλαδή πόσο βαθιά ανάγεται το νιτρικό οξύ σε μια δεδομένη περίπτωση, εξαρτάται από τη φύση του αναγωγικού παράγοντα και από τις συνθήκες αντίδρασης, κυρίως από τη συγκέντρωση του οξέος. Όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση HNO3, τόσο λιγότερο βαθιά μειώνεται. Όταν αντιδρά με πυκνό οξύ, το ΝΟ2 απελευθερώνεται συχνότερα. Όταν το αραιό νιτρικό οξύ αντιδρά με μέταλλα χαμηλής δράσης, για παράδειγμα, χαλκό, απελευθερώνεται ΝΟ. Στην περίπτωση των πιο ενεργών μετάλλων - σιδήρου, σχηματίζεται ψευδάργυρος - N2O. Ιδιαίτερα αραιωμένο νιτρικό οξύ αντιδρά με ενεργά μέταλλα - ψευδάργυρο, μαγνήσιο, αλουμίνιο - για να σχηματίσει ιόν αμμωνίου, το οποίο δίνει νιτρικό αμμώνιο με το οξύ. Συνήθως σχηματίζονται πολλά προϊόντα ταυτόχρονα.

Cu + HN0 3 (συμπ.) - Cu (N0 3) 2 + N0 2 + H 2 0;

Cu + HN03 (αραιωμένο) -^ Cu(N03) 2 + N0 + H2O;

Mg + HN0 3 (αραιωμένο) -> Mg(N0 3) 2 + N 2 0 + n 2 0;

Zn + HN0 3 (πολύ αραιό) - Zn(N0 3) 2 + NH 4 N0 3 + H 2 0.

Όταν το νιτρικό οξύ δρα σε μέταλλα, το υδρογόνο, κατά κανόνα, δεν απελευθερώνεται.

Όταν τα μη μέταλλα οξειδώνονται, το πυκνό νιτρικό οξύ, όπως στην περίπτωση των μετάλλων, ανάγεται σε NO 2, για παράδειγμα

S + 6HNO 3 = H 2 S0 4 + 6N0 2 + 2H 2 0.

ZR + 5HN0 3 + 2N 2 0 = ZN 3 RO 4 + 5N0

Τα διαγράμματα που δίνονται απεικονίζουν τις πιο χαρακτηριστικές περιπτώσεις αλληλεπίδρασης νιτρικού οξέος με μέταλλα και αμέταλλα. Γενικά, οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που περιλαμβάνουν HNO 3 είναι πολύπλοκες.

Ένα μείγμα που αποτελείται από 1 όγκο νιτρικού οξέος και 3-4 όγκους πυκνού υδροχλωρικού οξέος ονομάζεται aqua regia. Το Aqua regia διαλύει ορισμένα μέταλλα που δεν αντιδρούν με το νιτρικό οξύ, συμπεριλαμβανομένου του «βασιλιά των μετάλλων» - του χρυσού. Η δράση του εξηγείται από το γεγονός ότι το νιτρικό οξύ οξειδώνει το υδροχλωρικό οξύ με την απελευθέρωση ελεύθερου χλωρίου και το σχηματισμό χλωροξειδίου του αζώτου (1P) ή νιτροζυλοχλωριδίου, N0C1:

HN0 3 + ZNS1 = C1 2 + 2H 2 0 + N0C1.

Το νιτροζυλοχλωρίδιο είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της αντίδρασης και αποσυντίθεται:

2N0C1 = 2N0 + C1 2.

Το χλώριο τη στιγμή της απελευθέρωσης αποτελείται από άτομα, γεγονός που καθορίζει την υψηλή οξειδωτική ικανότητα του aqua regia. Οι αντιδράσεις οξείδωσης χρυσού και πλατίνας προχωρούν κυρίως σύμφωνα με τις ακόλουθες εξισώσεις:

Au + HN0 3 + ZNS1 = AuCl 3 + NO + 2H 2 0;

3Pt + 4HN0 3 + 12HC1 = 3PtCl 4 + 4N0 + 8H 2 0.

Το νιτρικό οξύ δρα σε πολλές οργανικές ουσίες με τέτοιο τρόπο ώστε ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου στο μόριο μιας οργανικής ένωσης να αντικαθίστανται από νιτροομάδες - NO 2. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται νίτρωση και έχει μεγάλη σημασία στην οργανική χημεία.

Τα άλατα του νιτρικού οξέος ονομάζονται νιτρικά. Όλα διαλύονται καλά στο νερό και όταν θερμανθούν αποσυντίθενται απελευθερώνοντας οξυγόνο. Σε αυτή την περίπτωση, τα νιτρικά άλατα των πιο ενεργών μετάλλων μετατρέπονται σε νιτρώδη:

2KN0 3 = 2KN0 2 +O 2

Βιομηχανική παραγωγή νιτρικού οξέος. Οι σύγχρονες βιομηχανικές μέθοδοι για την παραγωγή νιτρικού οξέος βασίζονται στην καταλυτική οξείδωση της αμμωνίας με ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Κατά την περιγραφή των ιδιοτήτων της αμμωνίας, υποδείχθηκε ότι καίγεται σε οξυγόνο και τα προϊόντα αντίδρασης είναι νερό και ελεύθερο άζωτο. Αλλά με την παρουσία καταλυτών, η οξείδωση της αμμωνίας με οξυγόνο μπορεί να προχωρήσει διαφορετικά. Εάν ένα μείγμα αμμωνίας και αέρα περάσει πάνω από τον καταλύτη, τότε στους 750 °C και σε μια ορισμένη σύνθεση του μείγματος, συμβαίνει σχεδόν πλήρης μετατροπή του NH 3 σε N0:

4NH 3 (r) + 5O 2 (g) = 4NO (r) + 6H 2 O (g), ΑΝ = -907 kJ.

Το NO2 που προκύπτει μετατρέπεται εύκολα σε NO2, το οποίο, με νερό παρουσία ατμοσφαιρικού οξυγόνου, παράγει νιτρικό οξύ.

Τα κράματα με βάση την πλατίνα χρησιμοποιούνται ως καταλύτες για την οξείδωση της αμμωνίας.

Το νιτρικό οξύ που λαμβάνεται με την οξείδωση της αμμωνίας έχει συγκέντρωση που δεν υπερβαίνει το 60%. Εάν είναι απαραίτητο, συμπυκνώνεται.

Η βιομηχανία παράγει αραιωμένο νιτρικό οξύ με συγκεντρώσεις 55, 47 και 45%, και πυκνό νιτρικό οξύ - 98 και 97%. Το συμπυκνωμένο οξύ μεταφέρεται σε δεξαμενές αλουμινίου, το αραιωμένο οξύ μεταφέρεται σε δεξαμενές κατασκευασμένες από ανθεκτικό στα οξέα χάλυβα.

Εισιτήριο 5

2. Ο ρόλος του σιδήρου στις διαδικασίες ζωής του οργανισμού.

Σίδηρος στο σώμα. Ο σίδηρος υπάρχει στο σώμα όλων των ζώων και στα φυτά (κατά μέσο όρο περίπου 0,02%). είναι απαραίτητο κυρίως για το μεταβολισμό του οξυγόνου και τις οξειδωτικές διεργασίες. Υπάρχουν οργανισμοί (οι λεγόμενοι συμπυκνωτές) ικανοί να το συσσωρεύσουν σε μεγάλες ποσότητες (για παράδειγμα, βακτήρια σιδήρου - έως και 17-20% του σιδήρου). Σχεδόν όλος ο σίδηρος στα ζώα και τα φυτά συνδέεται με τις πρωτεΐνες. Η έλλειψη σιδήρου προκαλεί επιβράδυνση της ανάπτυξης και χλώρωση στα φυτά που σχετίζονται με μειωμένο σχηματισμό χλωροφύλλης. Η περίσσεια σιδήρου έχει επίσης επιβλαβή επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών, προκαλώντας, για παράδειγμα, στειρότητα των ανθέων του ρυζιού και χλώρωση. Σε αλκαλικά εδάφη, σχηματίζονται ενώσεις σιδήρου που είναι απρόσιτες για απορρόφηση από τις ρίζες των φυτών και τα φυτά δεν τον λαμβάνουν σε επαρκείς ποσότητες. σε όξινα εδάφη, ο σίδηρος μετατρέπεται σε διαλυτές ενώσεις σε υπερβολικές ποσότητες. Όταν υπάρχει ανεπάρκεια ή περίσσεια αφομοιώσιμων ενώσεων σιδήρου στο έδαφος, μπορεί να παρατηρηθούν ασθένειες των φυτών σε μεγάλες εκτάσεις.

Ο σίδηρος εισέρχεται στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων με την τροφή (οι πιο πλούσιες πηγές σε αυτόν είναι το συκώτι, το κρέας, τα αυγά, τα όσπρια, το ψωμί, τα δημητριακά, το σπανάκι και τα παντζάρια). Φυσιολογικά, ένα άτομο λαμβάνει 60-110 mg Σιδήρου στη διατροφή του, κάτι που υπερβαίνει σημαντικά τις ημερήσιες ανάγκες του. Η απορρόφηση του σιδήρου που λαμβάνεται από τα τρόφιμα λαμβάνει χώρα στο άνω μέρος του λεπτού εντέρου, από όπου εισέρχεται στο αίμα σε μορφή δεσμευμένη με πρωτεΐνη και μεταφέρεται με το αίμα σε διάφορα όργανα και ιστούς, όπου εναποτίθεται με τη μορφή σιδήρου- σύμπλεγμα πρωτεϊνών - φερριτίνη. Η κύρια αποθήκη σιδήρου στο σώμα είναι το συκώτι και ο σπλήνας. Λόγω της φερριτίνης, πραγματοποιείται η σύνθεση όλων των ενώσεων του σώματος που περιέχουν σίδηρο: η αναπνευστική χρωστική ουσία αιμοσφαιρίνη συντίθεται στο μυελό των οστών, η μυοσφαιρίνη συντίθεται στους μύες, τα κυτοχρώματα και άλλα ένζυμα που περιέχουν σίδηρο συντίθενται σε διάφορους ιστούς. Ο σίδηρος απελευθερώνεται από τον οργανισμό κυρίως μέσω του τοιχώματος του παχέος εντέρου (στον άνθρωπο, περίπου 6-10 mg την ημέρα) και σε μικρό βαθμό από τα νεφρά.

Εισαγωγή

Ενδιαφέρεστε για την ανθοκομία και ήρθατε στο κατάστημα για να αγοράσετε λίπασμα για τα λουλούδια σας. Κατά την ανασκόπηση των διαφόρων ονομάτων και συνθέσεων, παρατηρήσατε ένα μπουκάλι με την ένδειξη «Αζωτούχο λίπασμα». Διαβάζουμε τη σύνθεσή του: "Φώσφορος, ασβέστιο, αυτό και αυτό... Νιτρικό οξύ; Τι είδους ζώο είναι αυτό;!" Συνήθως σε ένα τέτοιο περιβάλλον εξοικειώνεται κανείς με το νιτρικό οξύ. Και πολλοί στη συνέχεια θα θέλουν να μάθουν περισσότερα γι 'αυτό. Σήμερα θα προσπαθήσω να ικανοποιήσω την περιέργειά σας.

Ορισμός

Το νιτρικό οξύ (τύπος HNO 3) είναι ένα ισχυρό μονοβασικό οξύ. Σε μη οξειδωμένη κατάσταση, μοιάζει με τη φωτογραφία 1. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι υγρό, αλλά μπορεί να μετατραπεί σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης. Και σε αυτό μοιάζει με κρυστάλλους που έχουν ένα μονοκλινικό ή ρομβικό πλέγμα.

Χημικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος

Έχει την ικανότητα να αναμιγνύεται καλά με το νερό, όπου συμβαίνει σχεδόν πλήρης διάσπαση αυτού του οξέος σε ιόντα. Το πυκνό νιτρικό οξύ έχει καφέ χρώμα (φωτογραφία). Παρέχεται από την αποσύνθεση σε διοξείδιο του αζώτου, νερό και οξυγόνο, που συμβαίνει λόγω του ηλιακού φωτός που πέφτει πάνω του. Αν το ζεστάνετε, θα συμβεί η ίδια αποσύνθεση. Όλα τα μέταλλα αντιδρούν μαζί του, με εξαίρεση το ταντάλιο, τον χρυσό και τα πλατινοειδή (ρουθήνιο, ρόδιο, παλλάδιο, ιρίδιο, όσμιο και πλατίνα). Ωστόσο, ο συνδυασμός του με υδροχλωρικό οξύ μπορεί ακόμη και να διαλύσει μερικά από αυτά (πρόκειται για τη λεγόμενη «βότκα regia»). Το νιτρικό οξύ, με οποιαδήποτε συγκέντρωση, μπορεί να δράσει ως οξειδωτικός παράγοντας. Πολλές οργανικές ουσίες μπορούν να αναφλεγούν αυθόρμητα όταν αλληλεπιδρούν μαζί τους. Και μερικά μέταλλα σε αυτό το οξύ θα παθητικοποιηθούν. Όταν εκτίθεται σε αυτά (καθώς και όταν αντιδρά με οξείδια, ανθρακικά και υδροξείδια), το νιτρικό οξύ σχηματίζει τα άλατά του, που ονομάζονται νιτρικά. Τα τελευταία διαλύονται καλά στο νερό. Αλλά τα νιτρικά ιόντα δεν υδρολύονται σε αυτό. Εάν θερμάνετε τα άλατα αυτού του οξέος, θα συμβεί μη αναστρέψιμη αποσύνθεσή τους.

Παραλαβή

Για την παραγωγή νιτρικού οξέος, η συνθετική αμμωνία οξειδώνεται χρησιμοποιώντας καταλύτες πλατίνας-ρόδιου για να παραχθεί ένα μείγμα νιτρωδών αερίων, τα οποία στη συνέχεια απορροφώνται από το νερό. Σχηματίζεται επίσης όταν το νιτρικό κάλιο και ο θειικός σίδηρος αναμειγνύονται και θερμαίνονται.

Εφαρμογή

Το νιτρικό οξύ χρησιμοποιείται για την παραγωγή ορυκτών λιπασμάτων, εκρηκτικών και ορισμένων τοξικών ουσιών. Χρησιμοποιείται για τη χάραξη μορφών εκτύπωσης (πίνακες χάραξης, κλισέ μαγνησίου κ.λπ.), καθώς και για την οξίνιση διαλυμάτων χρωματισμού για φωτογραφίες. Το νιτρικό οξύ χρησιμοποιείται για την παραγωγή χρωστικών και φαρμάκων και χρησιμοποιείται επίσης για τον προσδιορισμό της παρουσίας χρυσού σε κράματα χρυσού.

Φυσιολογικές επιδράσεις

Λαμβάνοντας υπόψη τον βαθμό επίδρασης του νιτρικού οξέος στον οργανισμό, ταξινομείται ως κατηγορία κινδύνου 3 (μέτρια επικίνδυνο). Η εισπνοή των ατμών του οδηγεί σε ερεθισμό της αναπνευστικής οδού. Όταν το νιτρικό οξύ έρχεται σε επαφή με το δέρμα, αφήνει πολλά έλκη μακράς επούλωσης. Οι περιοχές του δέρματος όπου μπαίνει γίνονται ένα χαρακτηριστικό κίτρινο χρώμα (φωτογραφία). Επιστημονικά μιλώντας, εμφανίζεται μια αντίδραση ξανθοπρωτεΐνης. Το διοξείδιο του αζώτου, το οποίο παράγεται όταν το νιτρικό οξύ θερμαίνεται ή αποσυντίθεται στο φως, είναι πολύ τοξικό και μπορεί να προκαλέσει πνευμονικό οίδημα.

συμπέρασμα

Το νιτρικό οξύ είναι ωφέλιμο για τον άνθρωπο τόσο σε αραιωμένη όσο και σε καθαρή κατάσταση. Αλλά πιο συχνά βρίσκεται σε ουσίες, πολλές από τις οποίες είναι πιθανώς γνωστές σε εσάς (για παράδειγμα, νιτρογλυκερίνη).

Νιτρικό οξύ: ιδιότητες και αντιδράσεις,
υποκείμενη παραγωγή

9η τάξη

Όταν τα παιδιά έρχονται σε ένα μάθημα χημείας, θέλουν να μάθουν νέα πράγματα και να εφαρμόσουν τις γνώσεις τους· τους αρέσει ιδιαίτερα να λαμβάνουν ανεξάρτητα πληροφορίες και να πειραματίζονται. Αυτό το μάθημα είναι δομημένο έτσι ώστε, όταν μελετούν νέο υλικό, οι μαθητές να μπορούν να χρησιμοποιούν γνώσεις που έχουν αποκτήσει προηγουμένως: δομή του ατόμου αζώτου, τύποι χημικών δεσμών, ηλεκτρολυτική διάσταση, αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, προφυλάξεις ασφαλείας κατά τη διεξαγωγή ενός πειράματος.

Στόχοι.Εξετάστε την ταξινόμηση και τις ιδιότητες των οξειδίων του αζώτου, καθώς και τις γενικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος υπό το πρίσμα της θεωρίας της ηλεκτρολυτικής διάστασης (ED). Εισάγετε τους μαθητές στις οξειδωτικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της αλληλεπίδρασης αραιού και πυκνού οξέος με μέταλλα. Δώστε μια ιδέα για τις μεθόδους παραγωγής νιτρικού οξέος και τις περιοχές εφαρμογής του.

Εξοπλισμός.Σε κάθε τραπέζι μπροστά στους μαθητές υπάρχει ένα σχέδιο μαθήματος, ένα διάγραμμα της αλληλεπίδρασης του νιτρικού οξέος με τα μέταλλα, ένα σύνολο αντιδραστηρίων και δοκιμές για την εμπέδωση του υλικού που μελετήθηκε.

ΣΧΕΔΙΟ

Οξείδια του αζώτου.

Σύνθεση και δομή του μορίου του νιτρικού οξέος.

Φυσικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος.

Χημικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος.

Παρασκευή νιτρικού οξέος.

Εφαρμογή νιτρικού οξέος.

Ενοποίηση υλικού (δοκιμή σύμφωνα με επιλογές).

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Οξείδια του αζώτου

Δάσκαλος.Θυμηθείτε και γράψτε τους τύπους των οξειδίων του αζώτου. Ποια οξείδια ονομάζονται άλατα που σχηματίζουν άλατα, ποια ονομάζονται μη αλατοποιήσιμα; Γιατί;

Οι μαθητές καταγράφουν ανεξάρτητα τους τύπους των πέντε οξειδίων του αζώτου, τους ονομάζουν, θυμούνται τα οξέα οξυγόνου που περιέχουν άζωτο και καθορίζουν την αντιστοιχία μεταξύ οξειδίων και οξέων. Ένας από τους μαθητές γράφει στον πίνακα (πίνακας).

Τραπέζι

Σύγκριση οξειδίων, οξέων και αλάτων του αζώτου

Εμπειρία επίδειξης:
αλληλεπίδραση οξειδίου του αζώτου (IV) με νερό

Δάσκαλος. Σε ένα δοχείο μεΟΧΙ 2 προσθέστε λίγο νερό και ανακινήστε το περιεχόμενο και στη συνέχεια δοκιμάστε το διάλυμα που προκύπτει με λίθο.

Τι βλέπουμε; Το διάλυμα γίνεται κόκκινο λόγω του σχηματισμού δύο οξέων.

2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3.

Ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου σεΟΧΙ 2 ισούται με +4, δηλ. είναι ενδιάμεσο μεταξύ +3 και +5, τα οποία είναι πιο σταθερά στο διάλυμα, επομένως δύο οξέα αντιστοιχούν στο μονοξείδιο του αζώτου (IV) - το νιτρώδες και το νιτρικό.

Σύνθεση και δομή του μορίου

Δάσκαλος.Γράψτε τον μοριακό τύπο του νιτρικού οξέος στον πίνακα, υπολογίστε τη μοριακή του μάζα και σημειώστε τις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων. Γράψτε τους δομικούς και ηλεκτρονικούς τύπους.

Οι μαθητές συνθέτουν τους παρακάτω τύπους (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Εσφαλμένοι δομικοί και ηλεκτρονικοί τύποι νιτρικού οξέος

Δάσκαλος.Σύμφωνα με αυτούς τους τύπους, δέκα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από το άζωτο, αλλά αυτό δεν μπορεί να είναι, γιατί... Το άζωτο βρίσκεται στη δεύτερη περίοδο και μπορεί να έχει το πολύ οκτώ ηλεκτρόνια στο εξωτερικό του στρώμα. Αυτή η αντίφαση εξαλείφεται αν υποθέσουμε ότι σχηματίζεται ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ του ατόμου αζώτου και ενός από τα άτομα οξυγόνου σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη(Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Ηλεκτρονικός τύπος νιτρικού οξέος.
Τα ηλεκτρόνια του ατόμου του αζώτου υποδεικνύονται με μαύρες κουκκίδες

Στη συνέχεια, ο δομικός τύπος του νιτρικού οξέος θα μπορούσε να απεικονιστεί ως εξής(Εικ. 3) :

Ρύζι. 3. Δομικός τύπος νιτρικού οξέος
(δεσμός δότη-δέκτη φαίνεται με βέλος)

Ωστόσο, έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι ο διπλός δεσμός κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ των δύο ατόμων οξυγόνου. Η κατάσταση οξείδωσης του αζώτου στο νιτρικό οξύ είναι +5 και το σθένος (σημείωση) είναι τέσσερα, επειδή υπάρχουν μόνο τέσσερα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων.

Φυσικές ιδιότητες του νιτρικού οξέος

Δάσκαλος.Μπροστά σας υπάρχουν μπουκάλια με αραιωμένο και συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ. Περιγράψτε τις φυσικές ιδιότητες που παρατηρείτε.

Οι μαθητές περιγράφουν το νιτρικό οξύ ως ένα υγρό βαρύτερο από το νερό, κιτρινωπό χρώμα, με έντονη οσμή. Το διάλυμα νιτρικού οξέος είναι άχρωμο και άοσμο.

Δάσκαλος. Θα προσθέσω ότι το σημείο βρασμού του νιτρικού οξέος είναι +83 °C, το σημείο πήξης είναι –41 °C, δηλ. υπό κανονικές συνθήκες είναι υγρό. Η έντονη οσμή και το γεγονός ότι γίνεται κίτρινο κατά την αποθήκευση εξηγείται από το γεγονός ότι το συμπυκνωμένο οξύ είναι ασταθές και αποσυντίθεται εν μέρει όταν εκτίθεται στο φως ή σε θέρμανση.

Χημικές ιδιότητες του οξέος

Δάσκαλος. Θυμάστε με ποιες ουσίες αλληλεπιδρούν τα οξέα;(Το όνομα του μαθητή.)

Μπροστά σας είναι τα αντιδραστήρια, εκτελέστε τις αναφερόμενες αντιδράσεις* και σημειώστε τις παρατηρήσεις σας (οι αντιδράσεις πρέπει να καταγράφονται υπό το φως του TED).

Τώρα ας στραφούμε στις συγκεκριμένες ιδιότητες του νιτρικού οξέος.

Σημειώσαμε ότι το οξύ γίνεται κίτρινο κατά την αποθήκευση, τώρα θα το αποδείξουμε με μια χημική αντίδραση:

4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2.

(Οι μαθητές καταγράφουν ανεξάρτητα την ηλεκτρονική ισορροπία της αντίδρασης.)

Εκπέμπεται "καφέ αέριο"(NO2) χρωματίζει το οξύ.

Αυτό το οξύ συμπεριφέρεται ιδιαίτερα στα μέταλλα. Γνωρίζετε ότι τα μέταλλα εκτοπίζουν το υδρογόνο από τα όξινα διαλύματα, αλλά αυτό δεν συμβαίνει όταν αλληλεπιδρούν με το νιτρικό οξύ.

Κοιτάξτε το διάγραμμα στο γραφείο σας (Εικ. 4), το οποίο δείχνει ποια αέρια απελευθερώνονται όταν οξέα διαφόρων συγκεντρώσεων αντιδρούν με μέταλλα. (Εργαστείτε με το διάγραμμα.)

Ρύζι. 4. Σχήμα αλληλεπίδρασης νιτρικού οξέος με μέταλλα

Εμπειρία επίδειξης:
αλληλεπίδραση πυκνού νιτρικού οξέος με χαλκό

Μια πολύ αποτελεσματική επίδειξη της αντίδρασης του νιτρικού οξέος (συμπ.) με σκόνη χαλκού ή ψιλοκομμένα κομμάτια σύρματος χαλκού:

Οι μαθητές καταγράφουν ανεξάρτητα την ηλεκτρονική ισορροπία της αντίδρασης:

Παραγωγή οξέος

Δάσκαλος. Το μάθημα θα είναι ελλιπές αν δεν εξετάσουμε το θέμα της απόκτησης νιτρικού οξέος.

Εργαστηριακή μέθοδος: η επίδραση του πυκνού θειικού οξέος στα νιτρικά (Εικ. 5).

NaNO 3 + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HNO 3.

Στη βιομηχανία το οξύ παράγεται κυρίως με τη μέθοδο της αμμωνίας.

Ρύζι. 5. Να ληφθεί μέχρι τώρα νιτρικό οξύ στο εργαστήριο
Είναι βολικό να χρησιμοποιείτε παλιά χημικά σκεύη - ρεζερβουάρ

Η μέθοδος παραγωγής οξέος από άζωτο και οξυγόνο σε θερμοκρασίες άνω των 2000 °C (ηλεκτρικό τόξο) δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη.

Στη Ρωσία, η ιστορία της παραγωγής νιτρικού οξέος συνδέεται με το όνομα του χημικού-τεχνολόγου Ivan Ivanovich Andreev (1880–1919).

Το 1915 δημιούργησε την πρώτη εγκατάσταση για την παραγωγή οξέος από αμμωνία και εφάρμοσε την αναπτυγμένη μέθοδο σε εργοστασιακή κλίμακα το 1917. Το πρώτο εργοστάσιο κατασκευάστηκε στο Ντόνετσκ.

Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει πολλά βήματα.

1) Παρασκευή μίγματος αμμωνίας-αέρα.

2) Οξείδωση αμμωνίας με οξυγόνο αέρα σε πλέγμα πλατίνας:

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O.

3) Περαιτέρω οξείδωση του μονοξειδίου του αζώτου (II) σε μονοξείδιο του αζώτου (IV):

2NO + O 2 = 2NO 2.

4) Διάλυση μονοξειδίου του αζώτου (IV) σε νερό και παραγωγή οξέος:

3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO.

Εάν η διάλυση πραγματοποιείται παρουσία οξυγόνου, τότε όλο το οξείδιο του αζώτου (IV) μετατρέπεται σε νιτρικό οξύ.

5) Το τελικό στάδιο λήψης νιτρικού οξέος είναι ο καθαρισμός των αερίων που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα από τα οξείδια του αζώτου. Η σύνθεση αυτών των αερίων: έως 98% άζωτο, 2–5% οξυγόνο και 0,02–0,15% οξείδια του αζώτου. (Το άζωτο αρχικά ελήφθη στον αέρα για την οξείδωση της αμμωνίας.) Εάν τα οξείδια του αζώτου σε αυτά τα καυσαέρια είναι περισσότερα από 0,02%, τότε μειώνονται ειδικά καταλυτικά σε άζωτο, επειδή ακόμη και τόσο μικρές ποσότητες αυτών των οξειδίων οδηγούν σε μεγάλα περιβαλλοντικά προβλήματα.

Μετά από όλα αυτά που ειπώθηκαν, τίθεται το ερώτημα: γιατί χρειαζόμαστε οξύ;

Εφαρμογή οξέος

Δάσκαλος.Το νιτρικό οξύ χρησιμοποιείται για την παραγωγή: αζωτούχων λιπασμάτων και κυρίως νιτρικού αμμωνίου (πώς λαμβάνεται;); εκρηκτικά (γιατί;); βαφές? νιτρικά, τα οποία θα συζητηθούν στο επόμενο μάθημα.

Διόρθωση του υλικού

Μετωπική έρευνα τάξης

– Γιατί η κατάσταση οξείδωσης του αζώτου στο νιτρικό οξύ είναι +5 και το σθένος είναι τέσσερα;

– Με ποια μέταλλα δεν αντιδρά το νιτρικό οξύ;

– Πρέπει να αναγνωρίσετε το υδροχλωρικό και το νιτρικό οξύ· υπάρχουν τρία μέταλλα στο τραπέζι – χαλκός, αλουμίνιο και σίδηρος. Τι θα κάνετε και γιατί;

Δοκιμή

Επιλογή 1

1. Ποια σειρά αριθμών αντιστοιχεί στην κατανομή των ηλεκτρονίων στα ενεργειακά επίπεδα σε ένα άτομο αζώτου;

1) 2, 8, 1; 2) 2, 8, 2; 3) 2, 4; 4) 2, 5.

2. Συμπληρώστε τις εξισώσεις για πρακτικά εφικτές αντιδράσεις:

1) HNO 3 (αραιωμένο) + Cu...;

2) Zn + HNO 3 (συγ.) ... ;

3) HNO 3 + MgCO 3 ... ;

4) CuO + KNO 3 ... .

3. Υποδείξτε ποια εξίσωση απεικονίζει ένα από τα στάδια της διαδικασίας βιομηχανικής παραγωγής νιτρικού οξέος.

1) 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O;

2) 5HNO 3 + 3P + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO;

3) N 2 + O 2 = 2NO.

4. Μια αρνητική κατάσταση οξείδωσης εκδηλώνεται από το άζωτο στην ένωση:

1) Ν2Ο; 2) ΟΧΙ? 3) ΟΧΙ 2; 4) Na 3 N.

5. Η αλληλεπίδραση των ρινισμάτων χαλκού με συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ οδηγεί στο σχηματισμό:

1) ΟΧΙ 2; 2) ΟΧΙ? 3) Ν 2; 4) NH 3.

Επιλογή 2

1. Η τιμή του υψηλότερου σθένους αζώτου είναι:

1) 1; 2) 2; 3) 5; 4) 4.

2. Καταγράψτε την πιθανή αλληλεπίδραση του πυκνού νιτρικού οξέος με τα ακόλουθα μέταλλα: νάτριο, αλουμίνιο, ψευδάργυρος, σίδηρος, χρώμιο.

3. Επιλέξτε τις ουσίες που είναι πρώτες ύλες για την παραγωγή νιτρικού οξέος:

1) άζωτο και υδρογόνο.

2) αμμωνία, αέρας και νερό.

3) νιτρικά.

4. Το πυκνό νιτρικό οξύ δεν αντιδρά με:

1) διοξείδιο του άνθρακα.

2) υδροχλωρικό οξύ.

3) άνθρακας?

4) υδροξείδιο του βαρίου.

5. Όταν ένα πολύ αραιό οξύ αντιδρά με το μαγνήσιο, σχηματίζεται:

1) ΟΧΙ 2; 2) ΟΧΙ? 3) Ν2Ο; 4) NH 4 NO 3.

* Για παράδειγμα, μπορείτε να προσκαλέσετε τα παιδιά να κάνουν τα ακόλουθα εργαστηριακά πειράματα.

1) Προσθέστε λίθο σε δοκιμαστικό σωλήνα με διάλυμα νιτρικού οξέος και σταδιακά προσθέστε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου. Γράψτε τις παρατηρήσεις σας.

2) Τοποθετήστε λίγη κιμωλία σε δοκιμαστικό σωλήνα και προσθέστε αραιό νιτρικό οξύ.

3) Τοποθετήστε λίγο οξείδιο του χαλκού (II) σε δοκιμαστικό σωλήνα και προσθέστε αραιό νιτρικό οξύ. Τι χρώμα είναι η λύση; Σφίξτε τον δοκιμαστικό σωλήνα στη θήκη και θερμάντε τον. Πώς αλλάζει το χρώμα του διαλύματος; Τι σημαίνει η αλλαγή χρώματος; – Σημείωση επεξεργασία.

Ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα που χρησιμοποιεί ο άνθρωπος είναι το νιτρικό οξύ. Ο τύπος της ουσίας είναι HNO 3 και έχει επίσης διάφορα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά που τη διακρίνουν από άλλα ανόργανα οξέα. Στο άρθρο μας θα μελετήσουμε τις ιδιότητες του νιτρικού οξέος, θα εξοικειωθούμε με τις μεθόδους παρασκευής του και θα εξετάσουμε επίσης το πεδίο εφαρμογής της ουσίας σε διάφορες βιομηχανίες, την ιατρική και τη γεωργία.

Χαρακτηριστικά των φυσικών ιδιοτήτων

Το νιτρικό οξύ που λαμβάνεται στο εργαστήριο, ο δομικός τύπος του οποίου δίνεται παρακάτω, είναι ένα άχρωμο υγρό με δυσάρεστη οσμή, βαρύτερο από το νερό. Εξατμίζεται γρήγορα και έχει χαμηλό σημείο βρασμού +83 °C. Η ένωση αναμιγνύεται εύκολα με νερό σε οποιαδήποτε αναλογία, σχηματίζοντας διαλύματα ποικίλων συγκεντρώσεων. Επιπλέον, το νιτρικό οξύ μπορεί να απορροφήσει την υγρασία από τον αέρα, δηλαδή είναι υγροσκοπική ουσία. Ο δομικός τύπος του νιτρικού οξέος είναι διφορούμενος και μπορεί να έχει δύο μορφές.

Το νιτρικό οξύ δεν υπάρχει σε μοριακή μορφή. Σε υδατικά διαλύματα διαφόρων συγκεντρώσεων, η ουσία έχει τη μορφή των ακόλουθων σωματιδίων: H 3 O + - ιόντα υδρονίου και ανιόντα του υπολείμματος οξέος - NO 3 -.

Αλληλεπίδραση οξέος-βάσης

Το νιτρικό οξύ, το οποίο είναι ένα από τα ισχυρότερα οξέα, εισέρχεται σε ανταλλαγή και εξουδετέρωση. Έτσι, η ένωση συμμετέχει σε μεταβολικές διεργασίες με βασικά οξείδια, με αποτέλεσμα την παραγωγή αλατιού και νερού. Η αντίδραση εξουδετέρωσης είναι η βασική χημική ιδιότητα όλων των οξέων. Τα προϊόντα της αλληλεπίδρασης βάσεων και οξέων θα είναι πάντα τα αντίστοιχα άλατα και νερό:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Αντιδράσεις με μέταλλα

Σε ένα μόριο νιτρικού οξέος, ο τύπος του οποίου είναι HNO 3, το άζωτο εμφανίζει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης, ίση με +5, επομένως η ουσία έχει έντονες οξειδωτικές ιδιότητες. Ως ισχυρό οξύ, είναι ικανό να αντιδρά με μέταλλα της σειράς δραστηριότητας μετάλλων μέχρι υδρογόνο. Ωστόσο, σε αντίθεση με άλλα οξέα, μπορεί επίσης να αντιδράσει με παθητικά μεταλλικά στοιχεία, για παράδειγμα, χαλκό ή ασήμι. Τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασης καθορίζονται τόσο από τη συγκέντρωση του ίδιου του οξέος όσο και από τη δραστηριότητα του μετάλλου.

Αραιώστε το νιτρικό οξύ και τις ιδιότητές του

Εάν το κλάσμα μάζας του ΗΝΟ 3 είναι 0,4-0,6, τότε η ένωση εμφανίζει όλες τις ιδιότητες ενός ισχυρού οξέος. Για παράδειγμα, διασπάται σε κατιόντα υδρογόνου και ανιόντα του υπολείμματος οξέος. Οι δείκτες σε όξινο περιβάλλον, όπως η ιώδης λίθος, αλλάζουν το χρώμα τους σε κόκκινο παρουσία περίσσειας ιόντων Η+. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των αντιδράσεων του νιτρικού οξέος με τα μέταλλα είναι η αδυναμία απελευθέρωσης υδρογόνου, το οποίο οξειδώνεται σε νερό. Αντίθετα, σχηματίζονται διάφορες ενώσεις - οξείδια του αζώτου. Για παράδειγμα, στη διαδικασία αλληλεπίδρασης του αργύρου με μόρια νιτρικού οξέος, ο τύπος του οποίου είναι HNO 3, ανακαλύπτονται μονοξείδιο του αζώτου, νερό και ένα άλας - νιτρικός άργυρος. Ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου στο σύμπλοκο ανιόν μειώνεται καθώς προστίθενται τρία ηλεκτρόνια.

Το νιτρικό οξύ αντιδρά με ενεργά μεταλλικά στοιχεία, όπως μαγνήσιο, ψευδάργυρο, ασβέστιο, σχηματίζοντας μονοξείδιο του αζώτου, το σθένος του οποίου είναι το μικρότερο, είναι ίσο με 1. Σχηματίζονται επίσης αλάτι και νερό:

4Mg + 10HNO3 = NH4NO3 + 4Mg(NO3)2 + 3H2O

Εάν το νιτρικό οξύ, ο χημικός τύπος του οποίου είναι HNO 3, είναι πολύ αραιό, στην περίπτωση αυτή, τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής του με ενεργά μέταλλα θα είναι διαφορετικά. Αυτό μπορεί να είναι αμμωνία, ελεύθερο άζωτο ή μονοξείδιο του αζώτου (I). Όλα εξαρτώνται από εξωτερικούς παράγοντες, οι οποίοι περιλαμβάνουν τον βαθμό λείανσης μετάλλων και τη θερμοκρασία του μείγματος αντίδρασης. Για παράδειγμα, η εξίσωση για την αλληλεπίδρασή του με τον ψευδάργυρο θα είναι η εξής:

Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Το πυκνό οξύ ΗΝΟ 3 (96-98%) σε αντιδράσεις με μέταλλα ανάγεται σε διοξείδιο του αζώτου και αυτό συνήθως δεν εξαρτάται από τη θέση του μετάλλου στη σειρά N. Beketov. Αυτό συμβαίνει στις περισσότερες περιπτώσεις κατά την αλληλεπίδραση με το ασήμι.

Ας θυμηθούμε την εξαίρεση στον κανόνα: το συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ υπό κανονικές συνθήκες δεν αντιδρά με τον σίδηρο, το αλουμίνιο και το χρώμιο, αλλά τα παθητικοποιεί. Αυτό σημαίνει ότι σχηματίζεται ένα προστατευτικό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια των μετάλλων, αποτρέποντας περαιτέρω επαφή με μόρια οξέος. Ένα μείγμα της ουσίας με πυκνό χλωριούχο οξύ σε αναλογία 3:1 ονομάζεται aqua regia. Έχει την ικανότητα να διαλύει τον χρυσό.

Πώς αντιδρά το νιτρικό οξύ με τα αμέταλλα

Οι ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες της ουσίας οδηγούν στο γεγονός ότι στις αντιδράσεις της με μη μεταλλικά στοιχεία, τα τελευταία μετατρέπονται στη μορφή των αντίστοιχων οξέων. Για παράδειγμα, το θείο οξειδώνεται σε θειικό οξύ, το βόριο σε βορικό οξύ και ο φώσφορος σε φωσφορικό οξύ. Οι παρακάτω εξισώσεις αντίδρασης το επιβεβαιώνουν:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

Παρασκευή νιτρικού οξέος

Η πιο βολική εργαστηριακή μέθοδος για τη λήψη μιας ουσίας είναι η αλληλεπίδραση νιτρικών αλάτων με συμπυκνωμένο. Πραγματοποιείται με χαμηλή θέρμανση, αποφεύγοντας την αύξηση της θερμοκρασίας, καθώς στην περίπτωση αυτή το προκύπτον προϊόν αποσυντίθεται.

Στη βιομηχανία, το νιτρικό οξύ μπορεί να παραχθεί με διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, λαμβάνεται από άζωτο αέρα και υδρογόνο. Η παραγωγή οξέος λαμβάνει χώρα σε διάφορα στάδια. Τα ενδιάμεσα προϊόντα θα είναι τα οξείδια του αζώτου. Αρχικά, σχηματίζεται το μονοξείδιο του αζώτου ΝΟ, στη συνέχεια οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε διοξείδιο του αζώτου. Τέλος, σε μια αντίδραση με νερό και περίσσεια οξυγόνου, παράγεται αραιό (40-60%) νιτρικό οξύ από NO 2. Εάν αποσταχθεί με πυκνό θειικό οξύ, το κλάσμα μάζας του ΗΝΟ 3 στο διάλυμα μπορεί να αυξηθεί σε 98.

Η παραπάνω περιγραφείσα μέθοδος για την παραγωγή νιτρικού οξέος προτάθηκε για πρώτη φορά από τον ιδρυτή της βιομηχανίας αζώτου στη Ρωσία I. Andreev στις αρχές του 20ου αιώνα.

Εφαρμογή

Όπως θυμόμαστε, ο χημικός τύπος του νιτρικού οξέος είναι HNO 3. Ποιο χαρακτηριστικό των χημικών ιδιοτήτων καθορίζει τη χρήση του εάν το νιτρικό οξύ είναι προϊόν μεγάλης κλίμακας χημικής παραγωγής; Αυτή είναι η υψηλή οξειδωτική ικανότητα μιας ουσίας. Χρησιμοποιείται στη φαρμακοβιομηχανία για τη λήψη φαρμάκων. Η ουσία χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για τη σύνθεση εκρηκτικών ενώσεων, πλαστικών και βαφών. Το νιτρικό οξύ χρησιμοποιείται στη στρατιωτική τεχνολογία ως οξειδωτικός παράγοντας για καύσιμα πυραύλων. Ένας μεγάλος όγκος του χρησιμοποιείται στην παραγωγή των σημαντικότερων τύπων αζωτούχων λιπασμάτων - άλας. Βοηθούν στην αύξηση της απόδοσης των σημαντικότερων γεωργικών καλλιεργειών και στην αύξηση της περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες στα φρούτα και την πράσινη μάζα.

Τομείς εφαρμογής νιτρικών αλάτων

Έχοντας εξετάσει τις βασικές ιδιότητες, την παραγωγή και τη χρήση του νιτρικού οξέος, θα επικεντρωθούμε στη χρήση των σημαντικότερων ενώσεων του - των αλάτων. Δεν είναι μόνο ορυκτά λιπάσματα, μερικά από αυτά έχουν μεγάλη σημασία στη στρατιωτική βιομηχανία. Για παράδειγμα, ένα μείγμα που αποτελείται από 75% νιτρικό κάλιο, 15% λεπτόκοκκο άνθρακα και 5% θείο ονομάζεται μαύρη σκόνη. Το Ammonal, ένα εκρηκτικό, λαμβάνεται από νιτρικό αμμώνιο, καθώς και από άνθρακα και σκόνη αλουμινίου. Μια ενδιαφέρουσα ιδιότητα των αλάτων νιτρικού οξέος είναι η ικανότητά τους να αποσυντίθενται όταν θερμαίνονται.

Επιπλέον, τα προϊόντα της αντίδρασης θα εξαρτηθούν από το ποιο μεταλλικό ιόν περιλαμβάνεται στο άλας. Εάν ένα μεταλλικό στοιχείο βρίσκεται στη σειρά δραστηριότητας στα αριστερά του μαγνησίου, τα νιτρώδη άλατα και το ελεύθερο οξυγόνο βρίσκονται στα προϊόντα. Εάν το μέταλλο που περιλαμβάνεται στο νιτρικό άλας βρίσκεται από μαγνήσιο έως χαλκό συμπεριλαμβανομένου του, τότε όταν το άλας θερμαίνεται, σχηματίζεται διοξείδιο του αζώτου, οξυγόνο και οξείδιο του μεταλλικού στοιχείου. Άλατα αργύρου, χρυσού ή πλατίνας σε υψηλές θερμοκρασίες σχηματίζουν ελεύθερο μέταλλο, οξυγόνο και διοξείδιο του αζώτου.

Στο άρθρο μας, ανακαλύψαμε ποιος είναι ο χημικός τύπος του νιτρικού οξέος στη χημεία και ποια χαρακτηριστικά των οξειδωτικών του ιδιοτήτων είναι πιο σημαντικά.