Азот оксидтері және нитраттарының қоршаған ортаға экологиялық әсері. Химия, 11 сынып, дидактикалық материал.

Азот оксидтері

Азоттың оксидтері тұз түзбейтін, тұз түзетін және қышқылдық болып бөлінеді.

N₂O – азот (I) оксиді – тотықтырғыш. Тәтті дәмі бар және әлсіз жағымды иісті газ. Оның есірткілік әсері бар және анастезия кезінде қолданылады. Газды аммоний нитратын 250°С-та қыздыру арқылы алады. NO – азот монооксиді, азот (II) оксиді, тұз түзбейтін оксид – тотықтырғыш. Түссіз, иіссіз газ. Азот пен оттектен алынады. Аммиактың оттекпен катализатор қатысында тотығуы нәтижесінде азот монооксиді түзіледі. Ауада қоңыр газ – азоттың оксидіне (IV) дейін тотығады. Мысалы, магнийдің азот (II) оксидімен әрекеттесуі нәтижесінде магний оксиді мен азот түзіледі.

N₂O₃ – азот (III) оксиді. Қалыпты жағдайда азот (III) оксиді – қою көк сұйықтық. Суда ерігенде азотты қышқыл түзіледі. Азот (III) оксидінің сілтілермен әрекеттесуі кезінде нитриттер түзіледі.

NO₂ – азот диоксиді, азот (II) оксиді. Өткір иісі бар қоңыр газ. Суда ерігенде азот және азотты қышқылдарын түзеді. Сілтілермен әрекеттескенде нитраттар мен нитриттер түзеді. Мысалы, азот (IV) оксидін натрий гидроксидімен әрекеттескенде натрий нитраты мен нитриті және су түзеді. Азот диоксиді азот қышқылы өндірісінде қолданылады. Өнеркәсіпте азот монооксидін тотықтыру арқылы алады. Зертханада азот (IV) оксидін мысты концентрлі азот қышқылымен әрекеттестіру арқылы алады.

N₂O₅ – диазоттың пентаоксиді, азот (V) оксиді. Түссіз кристалдар. Азот диоксидінің озонмен тотығуы арқылы алуға болады. Азот (V) оксидіне сәйкес келетін қышқыл азот қышқылы. Бұл типтік қышқылдық оксид. Ол сумен азот қышқылын түзеді, сонымен қатар сілтілермен нитраттар түзіп әрекеттеседі.

Азот қышқылының химиялық қасиеті

Азот қышқылы бірнегізді күшті қышқылға жатады. Азот қышқылы сутек катионы мен нитрат-ионын түзіп бір сатылы диссоциацияланады. Азот қышқылы негіздік және екідайлы оксидтермен, еритін ерімейтін негіздермен, әлсіз қышқыл тұздарымен әрекеттеседі.

Айрықша қасиеттері

Азот қышқылында азоттың тотығу дәрежесі +5 көрсеткендіктен, күшті тотықтырғыш қасиеттерге ие. Ол жай және күрделі заттарды тотықтырады. Концентрлі азот қышқылы алтын мен платинадан басқа кернеу қатарындағы барлық металдармен әрекеттеседі. Концентрлі азот қышқылының металдармен реакцияларының көбісінде азот қышқылының тотықсыздану өнімі болып сутек емес, азот оксиді (IV) болып табылады. Мысалы, концентрлі азот қышқылының мыспен қыздыру кезінде мыс нитраты, қоңыр газ – азот оксиді (IV) және су түзіледі.

Концентрлі азот қышқылымен ақуыздармен әрекеттесуі нәтижесінде сары түсті қосылыс түзіледі.

Азот қышқылы теріге тисе, тері сарғайып, күйіп кетуі мүмкін. Азот қышқылымен күйік алған жағдайда, күйік орнын көп мөлшерде сумен шайып, ас содасы ерітіндісімен бейтараптау керек.

Нитраттар

Нитраттар – азот қышқылының тұздары. Кейбір сілтілік, сілтілік жер металдардың мен аммоний нитраттарының дәстүрлі атауы селитралар де аталады. NaNO3 – натрий селитрасы, NH4NO3 – аммиак селитрасы, KNO3 – калий селитрасы, Ca(NO3)2 – кальций селитрасы. Барлық селитралар азот тыңайтқыштары ретінде қолданылады. Калий селитрасы дәрі жасау үшін қолданылса, ал жарылатын заттарды аммонал аммиак селитрасынан жасайды. Күміс нитратын ляпис деп те атайды және оны жарақат пен жараны емдеу үшін пайдаланады.

Қазіргі кезде нитраттарды азот қышқылымен металдарды, негіздік және екідайлы оксидтермен, негіздермен, аммиакпен және карбонаттармен әрекеттестіру арқылы алады.

Қатты қыздырғанда сілтілік металл нитраттары оттек бөле ыдырайды.

Азот қышқылының қолданылуы

Химия өнеркәсібінде азот қышқылын эфир өндіруде шикізат (мысалы, нитроглицерин) ретінде пайдаланады. Азот қышқылының көп мөлшері азот тыңайтқыштары, жарылғыш заттар және дәрілік заттар, бояулар, пластмасса, синтетикалық талшықтар өндірісінде қолданылады.

Эвтрофикация

эвтрофикация - биогенді элементтердің, оның ішінде, азот пен фосфордың су көздерінде жиналуына байланысты солар арқылы суқоймаларының бірінші өнімділігінің артуы.

Бұл табиғи процесті антропогендік іс-әрекеттер жеделдетуі мүмкін. Биогенді құрауыштар суқоймаларға су және ауа жолдары арқылы түседі. Суқоймалардың эвтрофтануының негізгі себептеріне топырақ эрозиясы, ауыл шаруашылығында минералды тыңайтқыштардың көп қолданылуы, фосфорлы детергенттердің (әсіресе ары активті синтетикалық заттектер) кең қодданылуы, мал шаруашылығының калдықтарының қалай болса солай тасталуы, қышқыл жаңбыр тудыратын қасиеті бар ауаға тасталатын заттектерді және т.б. жатқызуға болады. Суқоймаларындағы эвтрофтану процесін сипаттайтын негізгі жағдайларға мынадай себептерді жатқызуға болады: 1) су қабатында еріген оттек мөлшерінің азаюы; 2) биогенді элементтер (азоттың, фосфордың, калийдің) концентрацияларының жоғарылауы; 3) органикалық заттектердің қалқыма бөлшектері санының көбеюі; 4) су түбіндегі шөгінділерде фосфордың шоғырлануы; 5) судың лайлануына байланысты күн сәулесінің сулы ортаға өтетін мөлшерінің азаюы; 6) судағы балдырлар популяцияларының өзгеруі (өте ұлы заттектер бөлетін түрлерге ауысуы); 7) фитопланктон әралуандылығының азаюына қарамастан олардың биомассасының әдеуір мөлшерде көбеюі.

Эвтрофикацияның су айдынының биогеоценозына әсері

Судың жоғарғы қабатында биогенді заттардың концентрациясы орын алады, бұл осы аймақта микрофлораның (ең алдымен фитопланктонның, сондай-ақ балдырлардың-өсінділердің) белсенді дамуын және зоопланктонның фитопланктонмен қоректенетін массасының ұлғаюын тудырады. Мұндай өсу судың мөлдірлігін төмендетеді, күн сәулесінің ену тереңдігі азаяды, жарықтың жетіспеуі нәтижесінде су маңындағы өсімдіктердің өлімі басталады. Су түбіндегі су өсімдіктерінің өлу процесі осы өсімдіктер мекендейтін жерлерді қалыптастыратын немесе олардың қоректену тізбегіндегі жоғары буын болып табылатын өзге де организмдердің өлуіне әкеп соғады.

Судың жоғарғы қабатының температуралық режиміне өсімдіктердің (әсіресе балдырлар) биомассасының ұлғаю белсенділігі тәуелді. Түнгі уақытта бұл өсімдіктерде фотосинтез болмайды, бірақ белсенді тыныс алу процесі жалғасады. Жазда жылы күндердің алдында судың жоғарғы горизонттарында оттегінің құрамы төмендейді және осы горизонттарды мекендейтін және оттегіні талап ететін аэробты организмдердің өлімі байқалады ("жазғы замор" деп аталады).

Өлген ағзалар су айдынының түбіне түсіп, аэробты бактериялармен ыдырайды. Алайда гипоксиядан зардап шегетін судың түбіндегі өсімдіктер оттегі өндірісін тиісті деңгейде қамтамасыз ете алмайды. Ал егер эвтрофалық су айдынының жалпы биоөнімділігі ұлғаюын ескерсек, өндіріс пен оттегіні тұтыну арасындағы тепе-теңсіздік артады. Оттегінің жетіспеушілігі өссе, бұл оттегіге мұқтаж су түбіндегі өсімдіктердің өліміне әкеледі. Ұқсас құбылыс қыста таяз су қоймаларында байқалады.

Оттегіден айырылған топырақта фенолдар мен күкіртті сутегі сияқты күшті улардың және метан сияқты күшті парник газының пайда болуымен өлшенген организмдердің анаэробтық ыдырауы жүреді. Нәтижесінде эвтрофикация процесі су айдынының флорасы мен фаунасы түрлерінің көп бөлігін жояды, оның экожүйесін толығымен бұзады немесе өте қатты трансформациялайды және судың санитарлық-гигиеналық сапасын, тіпті суға түсу мен ауыз сумен қамтамасыз ету үшін оның толық жарамдылығына дейін қатты нашарлатады. Су тіпті оттегінің төмен деңгейіне байланысты батпақты болуы мүмкін.