NH 4 NO 3
Нитраты калия, натрия, кальция и аммония называют селитрами . Например, селитры: KNO 3 – нитрат калия (индийская селитра) , NаNО 3 – нитрат натрия (чилийская селитра) , Са(NО 3) 2 – нитрат кальция (норвежская селитра) , NH 4 NO 3 – нитрат аммония (аммиачная или аммонийная селитра, ее месторождений в природе нет). Германская промышленность считается первой в мире, получившей соль NH 4 NO 3 из азота N 2 воздуха и водорода воды, пригодную для питания растений .
Физические свойства
Нитраты – вещества с преимущественно ионным типом кристаллических решёток. При обычных условиях это твёрдые кристаллические вещества, все нитраты хорошо растворимы в воде, сильные электролиты.
Получение нитратов
Нитраты образуются при взаимодействии:
1) Металл + Азотная кислота
Cu + 4HNO 3 (k) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
2) Основный оксид + Азотная кислота
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
3) Основание + Азотная кислота
HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O
4) Аммиак + Азотная кислота
NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
5) Соль слабой кислоты + Азотная кислота
В cоответствии с рядом кислот каждая предыдущая кислота может вытеснить из соли последующую :
2 HNO 3 + Na 2 CO 3 = 2 NaNO 3 + H 2 O + CO 2
6) Оксид азота (IV ) + щёлочь
2NO 2 + NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
в присутствии кислорода -
4 NO 2 + O 2 + 4 NaOH = 4 NaNO 3 + 2 H 2 O
Химические свойства нитратов
I . Общие с другими солями
1) C металлами
Металл, стоящий в ряду активности левее, вытесняет последующие из их солей:
Cu(NO 3) 2 + Zn = Cu + Zn(NO 3) 2
2) С кислотами
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
3) Со щелочами
Cu(NO 3) 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2NaNO 3
4) C c олями
2AgNO 3 + BaCl 2 = Ba(NO 3) 2 + 2AgCl↓
II . Специфические
Все нитраты термически неустойчивы. При нагревании они разлагаются с образованием кислорода. Характер других продуктов реакции зависит от положения металла, образующего нитрат, в электрохимическом ряду напряжений:
1) Нитраты щелочных (исключение - нитрат лития) и щелочноземельных металлов разлагаются до нитритов:
2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2
2К NO 3 = 2 KNO 2 + O 22) Нитраты менее активных металлов от Mg до Cu включительно и нитрат лития разлагаются до оксидов:
2Mg(NO 3) 2 = 2MgO + 4NO 2 + O 2
2Cu(NO 3) 2 =2CuO + 4NO 2 + O 2
3) Нитраты наименее активных металлов (правее меди) разлагаются до металлов:
Hg(NO 3) 2 = Hg + 2NO 2 + O 2
2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2
4) Нитрат и нитрит аммония:
Нитрат аммония разлагается в зависимости от температуры так:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O (190-245 ° C)
2NH 4 NO 3 = N 2 + 2NO + 4H 2 O (250-300 ° C)
2NH 4 NO 3 = 2N 2 + O 2 + 4H 2 O (выше 300 ° C)
Нитрит аммония:
NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O
Дополнительно:
Разложение нитрита аммония
Исключения:
4LiNO 3 = 2Li 2 O + 4NO 2 + O 2
Mn(NO 3) 2 =MnO 2 + 2NO 2
4Fe(NO 3) 2 =2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2
Качественная реакция на нитрат-ион NO 3 – – взаимодействие нитратов c металлической медью при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты или с раствором дифениламина в Н 2 SO 4 (конц.).
Опыт. Качественная реакция на ион NO 3 – .
В большую сухую пробирку поместить зачищенную медную пластинку, несколько кристалликов нитрата калия, прилить несколько капель концентрированной серной кислоты. Пробирку закрыть ватным тампоном, смоченным концентрированным раствором щелочи и нагреть.
Признаки реакции - в пробирке появляются бурые пары оксида азота(IV), что лучше наблюдать на белом экране, а на границе медь – реакционная смесь появляются зеленоватые кристаллы нитрата меди(II) .
Протекают следующие уравнения реакций:
КNO 3 (кр.) + Н 2 SO 4 (конц.) = КНSО 4 + НNО 3
Азотная кислота представляет собой одноосновную кислоту, которая подвергается диссоциации в водном растворе согласно следующему уравнению:
HNO 3 ↔ H + + NO 3 — .
тем самым образуя соли - нитраты (NaNO 3 - нитрат натрия, Ca(NO 3) 2 - нитрат кальция, Al(NO 3) 3 -нитрат алюминия и т.д.).
В обычных условиях нитраты представляют собой твердые вещества с ионной кристаллической решеткой, хорошо растворимые в воде.
Химические формулы нитратов
Химические формулы нитратов рассмотрим на примере NaNO 3 - нитрата натрия, Ca(NO 3) 2 - нитрата кальция, Al(NO 3) 3 -нитрата алюминия. Химическая формула показывает качественный и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов входит в конкретное соединение) По химической формуле можно вычислить молекулярную массу хлоридов (Ar(Na) = 23 а.е.м., Ar(N) = 14 а.е.м., Ar(Ca) = 40 а.е.м., Ar(Al) = 27 а.е.м.):
Mr(NaNO 3) = Ar(Na) + Ar(N) + 3×Ar(O);
Mr(NaNO 3) = 23 + 14 + 3×16 = 23 + 14 + 48 = 85.
Mr(Ca(NO 3) 2) = Ar(Ca) + 2×Ar(N) + 6×Ar(O);
Mr(Ca(NO 3) 2) = 40 + 2×14 + 6×16 = 40 + 28 + 96 = 164.
Mr(Al(NO 3) 3) = Ar(Al) + 3×Ar(N) + 9×Ar(O);
Mr(Al(NO 3) 3) = 27 + 3×14+ 9×16 = 27 + 42+ 144 = 213.
Графические (структурные) формулы нитратов
Структурная (графическая) формула является более наглядной. Рассмотрим структурные формулы нитратов на примере все тех же NaNO 3 - нитрата натрия, Ca(NO 3) 2 - нитрата кальция, Al(NO 3) 3 -нитрата алюминия.
Рис. 1. Структурная формула нитрата натрия.
Рис. 2. Структурная формула нитрата кальция.
Рис. 3. Структурная формула нитрата алюминия.
Ионная формула
Нитраты представляют собой средние соли способные диссоциировать на ионы в водном растворе:
NaNO 3 ↔ Na + + NO 3 — ;
Ca(NO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2NO 3 — ;
Al(NO 3) 3 ↔ Al 3+ + 3NO 3 — .
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Найдите формулу вещества, если его плотность по водороду равна 67,5, а состав выражается следующими массовыми долями элементов: 23,7% серы, 23,7% кислорода и 52,65% хлора. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (сера), «у» (кислород) и «z» (хлор). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел): x:y:z = ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O) : ω(Cl)/Ar(Cl); x:y:z= 23,7/32: 23,7/16: 52,65/35,5; x:y:z= 0,74: 1,48: 1,48 = 1: 2: 2. Значит простейшая формула соединения серы, кислорода и хлора будет иметь вид SO 2 Cl 2 и молярную массу 135 г/моль. Значение молярной массы вещества можно определить при помощи его плотности по водороду: M substance = M(H 2) × D(H 2) ; M substance = 2 × 67,5 = 135 г/моль. Чтобы найти истинную формулу соединения найдем отношение полученных молярных масс: M substance / M(SO 2 Cl 2) = 135 / 135 = 1. Значит простейшая формула соединения серы, кислорода и хлора совпадает с молекулярной и имеет вид SO 2 Cl 2 . Это сульфурилхлорид. |
| Ответ | SO 2 Cl 2 . Это сульфурилхлорид |
ПРИМЕР 2
| Задание | При полном сгорании на воздухе 7,4 г кислородсодержащего органического соединения образовалось 6,72 л (н.у.) углекислого газа и 5,4 мл воды. Выведите простейшую формулу этого соединения. |
| Решение | Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у»и «z» соответственно:
C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); m(H) =. Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr): M(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль; M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль. m(C) = ×12 = 3,6 г; m(H) = = 0,6 г. m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 7,4 - 3,6 - 0,6 = 3,2 г. Определим химическую формулу соединения: x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z= 3,6/12:0,6/1:3,2/16; x:y:z= 0,3: 0,6: 0,2 = 1,5: 3: 1 = 3: 6: 2. Значит простейшая формула соединения имеет вид C 3 H 6 O 2 . |
| Ответ | C 3 H 6 O 2 |
Лето – пора созревания большинства сельскохозяйственных культур. Когда, как не в это время, лакомиться плодами щедрой матушки природы! На рынках – изобилие овощей и фруктов. Продавцы наперебой предлагают свою продукцию, уверяя покупателей, что их товар – самый полезный, экологически чистый и без нитратов! Что же такое нитраты, так ли они опасны для здоровья и возможно ли вырастить урожай без них?
Нитраты – это соли азотной кислоты. Они в небольших дозах присутствуют во всех живых организмах, а растения без них просто не смогут вырасти и дать плоды. Но даже, если растение выросло без применения азотных удобрений, в нем все равно будут присутствовать нитраты. Количество их зависит от множества факторов: особенностей сорта, влажности, температуры, интенсивности освещения, использования удобрений.
В организм человека они попадают с водой или пищей, могут превращаться в нем в вещества с канцерогенной активностью, со временем провоцирующие онкологические заболевания.
Проблема не в наличии нитратов, а в их количестве и концентрации.
Для человека по данным ВОЗ предельно допустимая суточная доза нитратов составляет 3,7 мг на 1 кг массы тела. Если она превышена, может произойти отравление. Его симптомы: головокружение, тошнота, усиленное сердцебиение, общая слабость.
При появлении первых признаков отравления пострадавшему необходимо:
Промыть желудок.
Принять активированный уголь.
В разных частях растения содержание нитратов не одинаково. Наибольшее количество солей азотной кислоты концентрируется:
 |
в сердцевине |
 |
в кочерыжке и жилках листа |
 |
в стеблях и на кончике корня |
 |
в стебле и корнях |
 |
в кожуре |
 |
прямо под коркой |
 |
в слое, прилегающем к кожуре |
Чтобы нитраты не доставили вам неприятностей, необходимо знать несколько правил, которые сведут к минимуму возможную опасность:
при правильном длительном хранении овощей нитраты со временем разрушаются;
максимально накапливаются нитраты в плодах на начальной стадии роста, по мере созревания они расходуются, поэтому незрелые плоды наиболее опасны;
не следует покупать слишком большие плоды или слишком маленькие; наименьшее количество нитратов в полностью дозревших овощах и фруктах среднего размера;
в кислых на вкус плодах наименьшее содержание нитратов, так как витамин С, содержащийся в них, разрушает их;
в соленом и консервированном виде часть вредных веществ переходит в раствор;
тщательно мойте овощи, фрукты, корнеплоды, очищайте их от кожуры;
снизить количество вредных веществ, поможет их замачивание в холодной воде на несколько часов;
при кулинарной обработке овощей большая часть нитратов разрушается;
выращенные в ранние сроки растения содержат намного больше нитратов, чем овощи, выросшие в свой срок в открытом грунте.
К сожалению, определить на глаз содержание нитратов в продуктах практически невозможно, но при покупке стоит обратить внимание на слишком крупный размер, наличие белых прожилок в мякоти, ее рыхлость и водянистость, чрезмерно насыщенный цвет и идеальную форму – все это может быть признаком большого содержания нитратов.
Берегите себя и своих близких, и пусть дары природы приносят вам только пользу!
Миловзорова А. М., Морозова С. М., Самойленкова Т. Г.
