Một số hợp chất của nitrogen với oxygen

I. Các oxide của nitrogen

1. Công thức, tên gọi

Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là: NO_x.

2. Nguồn gốc phát sinh NO_x trong không khí.

Tự nhiên: Núi lửa phun trào, cháy rừng, mưa dông kèm sấm sét.

Con người: do hoạt động của con người: giao thông vân tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp…

Tác hại: Là nguyên nhân gây mưa acid, sương mù quang hóa, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon, làm ô nhiễm môi trường…

Nguyên nhân hình thành NOx trong không khí

3. Mưa acid

Mưa acid là hiện tượng nước mưa có pH < 5,6.

Tác nhân chính gây mưa acid SO₂ và NO_x, phát thải chủ yếu do các hoạt động công nghiệp, nhiệt điện, giao thông, khai thác và chế biến dầu mỏ, ...

Ví dụ:

2SO₂ + O₂ + 2H₂O 2H₂SO₄

4NO₂ + O₂ + 2H₂O 4HNO₃

Tác hại: Gây ảnh hướng xấu đến môi trường, con người và sinh vật như: ăn mòn các công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá và kim loại, …

II. Nitric acid

1. Cấu tạo

• Nguyên tử N có số oxi hóa +5, số oxi hóa cao nhất của nitrogen.
• Liên kết O-H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen.
• Liên kết N → O là liên kết cho nhận

Công thức Lewis và mô hình cấu tạo phân tử Nitric acid

2. Tính chất vật lí

Nitric acid tinh khiết là chất lỏng, không màu, có khối lượng riêng D = 1,53 g/ml.

Nitric acid bốc khói mạnh trong không khí ẩm và tan vô hạn trong nước.

3. Tính chất hóa học

3.1. Tính acid

Thể hiện tính chất hóa học của một acid.

+ Làm quỳ tím đổi màu thành đỏ.

+ Tác dụng với base.

+ Tác dụng với oxide base.

+ Tác dụng với muối

Trong công nghiệp, sản xuất phân bón giàu dinh dưỡng như ammonium nitrat, calcium nitrate.

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

3.2. Tính oxi hóa

Acid nitric có tính oxi hóa mạnh.

a) Với kim loại: HNO₃ oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt).

Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, ...

3Cu + 8HNO₃(loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn: Mg, Zn, Al, ...

+ HNO₃ đặc bị khử đến NO₂.

Ví dụ:

Mg + 4HNO₃(đặc) → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

+ HNO₃ loãng bị khử đến N₂O hoặc N₂.

8Al + 30HNO₃ (loãng) → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

+ HNO₃ rất loãng bị khử đến NH₃(NH₄NO₃).

4Zn + 10HNO₃ (rất loãng) → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc nguội.

b) Với phi kim

Khi đun nóng HNO₃ đặc có thể tác dụng với phi: C, P, S, …(trừ N₂ và halogen).

S + 6HNO₃(đ) → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

c) Với hợp chất

H₂S, HI, SO₂, FeO, muối iron (II), … có thể tác dụng với HNO₃ nguyên tố bị oxi hoá trong hợp chất chuyển lên mức oxi hoá cao hơn.

Ví dụ:

3FeO + 10HNO₃(đặc) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

3H₂S + 2HNO₃(đặc) → 3S + 2NO + 4H₂O

III. Hiện tượng phú dưỡng

Nguyên nhân: Do sự dư thừa dinh dưỡng đã cung cấp nguồn thức ăn dồi dào cho sinh vật phù du phát triển rất mạnh.

Tác hại: Gây cản trở sự hấp thụ ánh sáng mặt trời vào nước, làm giảm sự quang hợp của thực vật thủy sinh; tạo ra sự dư thừa dinh dưỡng.

Hạn chế: Lưu thông nước, xử lý nước thải và sử dụng phân bón đúng liều lượng, đúng cách, đúng thời điểm.