Читайте также:
|
В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление.
В.И. Вернадский
Обычно соли значительно более устойчивы, чем соответствующие кислоты (?). Однако нитраты даже активных металлов – сильные окислители3. В частности, KNO 3 используется как составляющее пороха.
Растворимые соли, содержащие N, P, Са и K (элементы, необходимые для растений), используются в качестве удобрений. Это гидро- и дигидрофосфаты Са и аммония, а также селитры (нитраты аммония и калия).
Природные запасы селитр к концу XIX века начали истощаться, поэтому в 1898 г.
на заседании Британской ассоциации ученых была поставлена проблема искусственного связывания азота воздуха во избежание «азотного голода».
И до сих пор вследствие высокой инертности молекул азота актуальны поиски эффективных способов перевода N2 в соединения, усваиваемые растениями и животными, т.к. методы, используемые в настоящее время, являются слишком энергоемкими:
1). Продувка воздуха через электродугу, растянутую магнитом в диск. Способ предложен в 1904 г. и дублирует природный процесс, протекающий при грозовых разрядах:
2N2 +1/2O2 → NO, ∆G0 = 36 кДж/моль.
2). С 1905 г. используют цианамидный способ (очень энергоемок, поскольку осуществляется при температуре 2000-30000С):
CaO + C → CaC2 + CO,
CaC2 + N2 → CaCN2 + C.
Продукт цианамид кальция Ca[N = C = N] дорог, но сравнительно эффективен при использовании на кислых почвах, т.к. в процессе его гидролиза кроме NH (3 который легко усваивается растениями) образуется CaCO (3 способный снижать кислотность почвы и структурировать ее).
3). В 1906 г. запатентован способ Габера-Боша: синтез аммиака из N2 и H2 под высоким давлением (1000 атм.) в присутствии катализатора[65] (Fe0 ) при 4000С с использованием рециркуляции реагентов. (Патент на теорию этого метода выдан Ле Шателье в 1901 г.).
4). В 1969 г. предложен способ превращения N2 в гидразин (ракетное топливо) по схеме:
N2 + V(OH)2 + H2O ⎯⎯Mg⎯[66]+ → V(OH)3 + N2H4 .
об.у.
При об.у. осуществляются и реакции:
Li + N2 → Li3N и LiH + N2 → LiNH2 .
Однако получение данных азотофиксаторов: V(OH)2 , Li, LiH – 0 достаточно энергоемко.
Решение проблемы связывания N2 осуществляется, во-первых, поиском катализаторов, сравнимых по эффективности с природными (например, с нитрогеназой2), а во-вторых, использованием нетрадиционных технологий.
Так, с помощью плазмотрона удается из азота и уксусной кислоты сразу синтезировать аминокислоты (но пока с малым выходом).
Можно, считают ученые, создать гены азотофиксации у самих растений. Возможно, эти способы помогут в решении и другой проблемы – снизить содержание нитратов в пищевых продуктах, т.к. не надо будет вносить селитры в почву, а значит, их избыток не будет накапливаться в растениях, не успевая перерабатываться в белки[67].
Кроме того, при избытке удобрений (и фосфатных) они из почвы вымываются в водоемы и вызывают гибель в них живых обитателей, т.к. способстуют разрастанию водорослей, которые «съедают» O2 в воде. И водоемы постепенно превращаются в болота, в которых анаэробное (т.е. без O2 ) разложение приводит к образованию дурно пахнущих веществ.
Азиды
Азид водорода HN (3 б/ц летучая жидкость, т.кип.=360С), в котором формально ст.ок. N равна (–1/3). Однако по сути HN3 является продуктом эквивалентного замещения O−2 в HNO 3 на N−3 :
H 
N,
Поэтому за счет N(V) он окисляет медь подобно азотной кислоте (сравним реакции:
Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO + H2O,
Cu + HNN2 = Cu(NN2 )2 + N2 + H3N).
А смесь HN 3 и HCl – действует как «царская водка» в результате образования “Сl”.
Однако, в отличие от HNO, 3 азид водорода диссоциирует в воде слабо
(K d = 2,6 ⋅10−5 ) и, кроме того, за счет N−3 склонен окисляться, восстанавливая даже I2 .
Как следствие явного проявления и окислительных, и восстановительных свойств HN 3 взрывается при 3000С или от удара (продукты: N2 и H2 ).
Взрывоопасны и азиды тяжелых металлов (поэтому Pb(N3)2 используют в качестве запала); напротив, NaN 3 разлагается при нагревании спокойно (на Na и N2 ).
Получают NaN 3 реакцией конденсации NaNH2 и N2O. Ее равновесие сдвинуто вправо за счет того, что образующаяся вода связывается амидом натрия по реакции:
NaNH2 + H2O → NH3 + NaOH.
Из азида натрия можно получить HN 3 действием на NaN, 3 например,
хлороводородной кислотой. (За счет чего идет процесс?)
Дата добавления: 2015-07-25; просмотров: 89 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Кислородосодержащие соединения | | | Галиды и оксогалиды |