Kimyo · Elementlar kimyosi · 8-sinf

Azot, ammiak va nitrat kislota

Havodagi azot qanday qilib ammiak, selitra va paxta uchun o‘g‘itga aylanadi?

Vaziyat

Har bir nafas olganimizda o‘pkamizga kiradigan havoning to‘rtdan uch qismi azot. Oqsillar uchun azot hammaga kerak, lekin paxta ham, bug‘doy ham uni havodan to‘g‘ridan-to‘g‘ri ololmaydi: N₂ molekulasi juda mustahkam. Navoiyazot, Farg‘onaazot va Maxam-Chirchiq zavodlari havodagi azotdan ammiak, undan nitrat kislota va ammiakli selitra ishlab chiqaradi. Inert azot qanday qilib faol birikmalarga aylanadi va ular dalaga qanday yetib boradi?

Mavzu

Azot, ammiak va nitrat kislota. Navoiyazot va Maxam-Chirchiq: havodagi azotdan ammiak, ammiakdan nitrat kislota va ammiakli selitra

Asosiy tushunchalar

N≡N uch bog‘i
Ammiak favvorasi
Ostvald usuli

Formulalar

2 NH_{4} Cl + Ca (OH)_{2} \overset{\overset{}{t}}{\to} CaCl_{2} + 2 NH_{3} ↑ + 2 H_{2} O

Laboratoriyada ammiak olish (9-laboratoriya ishi).

NH_{3} + H_{2} O \overset{}{⇌} NH_{4}^{+} + OH^{-}

Ammiakli suv — kuchsiz asos: fenolftalein malina rangga kiradi.

4 NH_{3} + 5 O_{2} \overset{\overset{}{Pt - Rh}}{\to} 4 NO + 6 H_{2} O

Ostvald usuli, 1-bosqich: ammiakning katalitik oksidlanishi.

3 Cu + 8 HNO_{3} \overset{}{\to} 3 Cu (NO_{3})_{2} + 2 NO ↑ + 4 H_{2} O

Suyultirilgan nitrat kislota misni eritadi: vodorod emas, NO ajraladi.

NH_{3} + HNO_{3} \overset{}{\to} NH_{4} NO_{3} ω (N) = 35 %

Ammiakli selitra — azotli o‘g‘it.

Nazariya

Azot va N≡N bog‘i

Azot (Z = 7, $2 s^{2} 2 p^{3}$ ) — V A guruh elementi, birikmalarida oksidlanish darajasi −3 dan +5 gacha. Havoning hajm bo‘yicha 78,08 % i — azot. N₂ molekulasida atomlar uchlamchi bog‘ bilan bog‘langan (bitta σ va ikkita π): uni uzish uchun 945 kJ/mol kerak — O=O dan (498) deyarli ikki marta ko‘p. Shuning uchun azot oddiy sharoitda inert: chips qadoqlari va oziq-ovqat omborlari azot bilan to‘ldiriladi. −195,8 °C da qaynaydi (shu haroratgacha sovitilsa, suyuladi); sanoatda suyuq havoni haydab olinadi, laboratoriyada esa ammoniy nitritni qizdirib: $NH_{4} NO_{2} \overset{\overset{}{t}}{\to} N_{2} ↑ + 2 H_{2} O$ . Yuqori haroratda azot faollashadi: $N_{2} + O_{2} \overset{}{⇌} 2 NO$ (chaqmoqda), $3 Mg + N_{2} \overset{\overset{}{t}}{\to} Mg_{3} N_{2}$ , $N_{2} + 3 H_{2} \overset{}{⇌} 2 NH_{3}$ (katalizator, bosim).

Azotning tabiatda aylanishi

O‘simliklar N₂ ni bevosita o‘zlashtira olmaydi — azot avval bog‘lanishi kerak: 1) chaqmoq N₂ va O₂ ni NO ga, yomg‘ir uni nitratga aylantiradi; 2) dukkakli o‘simliklar (beda, no‘xat, mosh) ildizidagi tuganak bakteriyalar N₂ ni ammiakka aylantiradi; 3) zavodlar Gaber–Bosh usulida ammiak sintez qiladi. O‘simlik NO₃⁻ va NH₄⁺ ni so‘rib, oqsil quradi; qoldiqlar chiriganda azot NH₄⁺ ga, bakteriyalar yordamida NO₃⁻ ga aylanadi; denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar nitratni yana N₂ ga qaytaradi. Diorama oldida jarayonni tanlab ko‘ring.

Ammiak

NH₃ — uchburchakli piramida (H–N–H 106,7°), azotda bo‘linmagan elektron jufti bor. Rangsiz, o‘tkir hidli gaz, havodan yengil (M = 17 g/mol < 29), −33,3 °C da qaynaydi, bosim ostida oson suyuladi (sovitgichlarda ishlatiladi). Suvda juda yaxshi eriydi: 20 °C da 1 hajm suvda ≈ 700 hajm NH₃ — «favvora» tajribasi shunga asoslangan. Eritmasi — ammiakli suv (10 % li — «novshadil spirti»), kuchsiz asos: $NH_{3} + H_{2} O \overset{}{⇌} NH_{4}^{+} + OH^{-}$ . Kislotalar bilan ammoniy tuzlari hosil qiladi: $NH_{3} + HCl \overset{}{\to} NH_{4} Cl$ — havoda mayda NH₄Cl kristallaridan iborat oq «tutun» paydo bo‘ladi. Kislorodda yonadi: $4 NH_{3} + 3 O_{2} \overset{}{\to} 2 N_{2} + 6 H_{2} O$ , platina ustida esa NO gacha oksidlanadi. 9-laboratoriya ishi: NH₄Cl va so‘ndirilgan ohak aralashmasi probirkada (og‘zi biroz pastga qaragan) qizdiriladi, ammiak og‘zi pastga qaratilgan quruq kolbaga yig‘iladi; ho‘l qizil lakmus ko‘karadi, HCl ga botirilgan tayoqcha oq tutun beradi. Ammoniy tuzlarini aniqlash: ishqor bilan qizdirilsa — NH₃ ajraladi.

Azot oksidlari va Ostvald usuli

Azot beshta oksid hosil qiladi: N₂O (+1) va NO (+2) — befarq (tuz hosil qilmaydi), N₂O₃ (+3), NO₂ (+4) va N₂O₅ (+5) — kislotali oksidlar. NO rangsiz, havoda darhol qo‘ng‘ir NO₂ ga aylanadi: $2 NO + O_{2} \overset{}{\to} 2 NO_{2}$ . NO₂ zaharli, kislotali yomg‘ir va smog sababchisi; dvigatellarda chaqmoqdagi kabi hosil bo‘ladi. Nitrat kislota Ostvald usulida olinadi: 1) $4 NH_{3} + 5 O_{2} \overset{}{\to} 4 NO + 6 H_{2} O$ — Pt–Rh to‘rida ≈ 850–900 °C da; 2) $2 NO + O_{2} \overset{}{\to} 2 NO_{2}$ ; 3) $4 NO_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{\to} 4 HNO_{3}$ . Navoiyazot va Maxam-Chirchiq nitrat kislota va undan ammiakli selitra ishlab chiqaradi. Laboratoriyada qizdirilgan platina spiral ammiak bug‘i ustida o‘zi qizarib turadi — reaksiya issiqlik chiqaradi.

Nitrat kislota va nitratlar

HNO₃ — kuchli kislota va kuchli oksidlovchi: metallar bilan vodorod ajralmaydi, azot qaytariladi. Konsentrlangan: $Cu + 4 HNO_{3} \overset{}{\to} Cu (NO_{3})_{2} + 2 NO_{2} ↑ + 2 H_{2} O$ — qo‘ng‘ir gaz; suyultirilgan: $3 Cu + 8 HNO_{3} \overset{}{\to} 3 Cu (NO_{3})_{2} + 2 NO ↑ + 4 H_{2} O$ — rangsiz NO, probirka og‘zida qo‘ng‘irlashadi. Sovuq konsentrlangan HNO₃ temir va alyuminiyni passivlaydi — u alyuminiy sisternalarda tashiladi. Yorug‘likda parchalanadi ( $4 HNO_{3} \overset{}{\to} 4 NO_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O$ ), shuning uchun to‘q shishada saqlanadi. Ammiakli selitra: $NH_{3} + HNO_{3} \overset{}{\to} NH_{4} NO_{3}$ , ω(N) = 28 : 80 = 35 % (savdodagi o‘g‘itda ≈ 34 %). 4-amaliy ish: NH₄⁺ ioni — ishqor bilan qizdirilganda NH₃ (ho‘l lakmus ko‘karadi); NO₃⁻ ioni — mis va konsentrlangan H₂SO₄ bilan qizdirilganda qo‘ng‘ir NO₂.

Xavfsizlik va model

Xavfsizlik: ammiak va azot oksidlari zaharli — tortish shkafida ishlang; gazni hidlaganda probirkani yuzga tutmang, bug‘ni qo‘l bilan o‘zingizga yelping; konsentrlangan HNO₃ va H₂SO₄ terini kuydiradi — ko‘zoynak va qo‘lqop; qizdirilayotgan probirka og‘zini o‘zingizga va boshqalarga qaratmang. Model: gaz ajralish tezliklari sxematik (vaqt qisqartirilgan); hajmlar n.sh. ga keltirilgan ( $V_{m}$ = 22,4 l/mol), kolbadagi gaz — 20 °C da; kolba ammiak bilan aralashib siqib chiqarish orqali to‘ladi; favvorada ammiak to‘liq eriydi, kolbaga suv NH₃ egallagan hajmcha kiradi; ammiakli suv pH i $K_{b}$ = 1,8·10⁻⁵ bilan hisoblangan; NO → NO₂ jarayoni va platina harorati sxematik.

Bilasizmi?

Azotni 1772-yilda shotland kimyogari Daniel Rezerford kashf etgan. Lavuaze uni «azote» — yunoncha «hayotsiz» deb atagan: bu gazda sham o‘chadi va hayvonlar yashay olmaydi.
Nitrat kislota olishning ammiakni platina ustida oksidlash usulini nemis kimyogari Vilgelm Ostvald XX asr boshida yaratgan; u 1909-yilda kataliz bo‘yicha ishlari uchun Nobel mukofotini olgan.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Ohak va birikmalar sinflari — 8-sinf
Metallmaslar va galogenlar — 8-sinf
Xlor va xlorid kislota — 8-sinf
Kislorod guruhi va oltingugurt — 8-sinf
Sulfat kislota va kontakt usuli — 8-sinf
Fosfor va mineral o‘g‘itlar — 8-sinf
Uglerod va uning birikmalari — 9-sinf
Kremniy va silikatlar — 9-sinf
Cho‘yan va po‘lat olish — 9-sinf
Metallar va qotishmalar — 9-sinf