Ievads
Maz ticams, ka kāds no jums ir dzirdējis par nātrija nitrātu. Tās vārds bieži tiek minēts skolā, ne tikai rūpniecībā. Bet tikai vārds! Kas vēl ir zināms par nātrija nitrātu? Par to mēs runāsim šodienas rakstā.
DefinīcijaNātrija nitrāts (formula NaNO 3) ir slāpekļskābes nātrija sāls. To var saukt par "nātrija nitrātu" vai "nātrija / nātrija / Čīles nitrātu".
Īpašības
Nātrija nitrātu attēlo bezkrāsaini gari kristāli ar romboedrisku vai trigonālu kristāla režģi. Tie garšo ļoti sāļi. Dažādās vielās tie šķīst atšķirīgi, bet nātrija nitrāts vislabāk "kūst" ūdenī. 380 ° C temperatūrā šis savienojums sadalās nātrija nitrītā un skābeklī. Reakcija izskatās šādi: 2NaNO 3 => 2NaNO 2 + O 2. Arī nātrija nitrāts var iesaistīties apmaiņas reakcijās, no kurām otrs reaģents ir sārmu metālu sāļi. Viens no produktiem vienmēr būs nitrāts, kura šķīdība ir daudz zemāka nekā pašlaik apspriestajai vielai. Piemēram, nātrija nitrātam reaģējot ar kālija hlorīdu, veidojas kālija nitrāts un galda sāls (nātrija hlorīds). Izkausētajam nitrātam ir spēcīgas oksidējošas īpašības, bet šķīdumā - reducējošas īpašības. Kad tas sadalās, izdalās skābeklis, un tāpēc šis savienojums var reaģēt ar nemetāliem.
Šo nitrātu var iegūt vairākos veidos:
Slāpekļskābes reakcija ar metālu vai nātrija oksīdu
Ja slāpekļskābei pievieno tīru nātriju, notiek neitralizācijas reakcija. Tās produkti būs vēlamā viela, ūdens, kā arī gāzveida slāpeklis un tā oksīdi (I, II). Ja tai pašai skābei pievieno nātrija oksīdu, rezultāts ir tagad apspriestais savienojums un ūdens.
Slāpekļskābes reakcija ar skābes sāļiem vai nātrija hidroksīdu
Ja HNO 3 pievieno skābu nātrija sāli (piemēram, tā bikarbonātu), tad veidojas vēlamā viela ūdens un oglekļa dioksīds, kas ātri iztvaiko. Ja nātrija hidroksīds kļūst par otro reaģentu, tad, tāpat kā tā oksīda un slāpekļskābes gadījumā, tiek iegūts tikai nātrija nitrāts un H 2 O.
Amonija nitrāta reakcija ar skābju sāļiem vai nātrija hidroksīdu
Slāpekļskābi var veiksmīgi aizstāt ar amonija nitrātu. Mijiedarbojoties ar nātrija hidroksīdu, veidojas vēlamā viela ūdens un gāzveida amonjaks, un, reaģējot ar nātrija bikarbonātu, šie savienojumi un oglekļa dioksīds kļūst par produktiem.
Galda sāls reakcija ar sudraba nitrātu
Šajā gadījumā notiek apmaiņas reakcija, kuras produkti ir nātrija nitrāts un sudraba hlorīds.
Pieteikums
Šo vielu izmanto kā vērtīgu slāpekļa mēslojumu. Pirotehnikas, pārtikas, stikla un metālapstrādes rūpniecība nevar iztikt bez nātrija nitrāta. Nātrija nitrātu no dabas atradnēm iegūst vairākos veidos:
Šīs vielas izskalošanās ar karstu ūdeni un kristalizācija;
Slāpekļa oksīdu absorbcija, izmantojot cepamās sodas šķīdumu;
Apmaiņas reakcija, kas ietver sulfātu / hlorīdu / nātrija karbonātu un kalcija / amonija nitrātu.
Secinājums
Šī ir nātrija nitrāta svarīgā loma. Ir arī citas vielas, bez kurām cilvēks nevar iztikt, bet par tām runāsim citreiz.
Nitrīti un nitrāti atšķiras ne tikai pēc nosaukuma, bet arī to formulā ir dažādi elementi. Tomēr viņiem ir kaut kas kopīgs. Šo vielu darbības joma ir diezgan plaša. Tie atrodas arī cilvēka organismā, un, ja tie uzkrājas pārāk daudz, cilvēks saņem smagu saindēšanos, kas var izraisīt pat nāvi.
Kas ir nitrāti
Vienkārši sakot, nitrāti ir slāpekļskābes sāļi. To formulā tie satur viencipara anjonu. Agrāk to sauca par nitrātu. Tagad tas ir minerālvielu, kā arī lauksaimniecībā izmantojamo mēslošanas līdzekļu nosaukums.
Nitrātus iegūst ar slāpekļskābes palīdzību, kas iedarbojas uz metāliem, oksīdiem, sāļiem un hidroksīdiem. Visus nitrātus var atšķaidīt ūdenī. Cietā stāvoklī tie ir spēcīgi oksidētāji, bet to īpašības izzūd, ja šķīdumam pievieno slāpekļskābi.
Nitrāti saglabā savas īpašības parastā temperatūrā, bet izkūst zemā temperatūrā un līdz pilnīgai sadalīšanai. Šo vielu iegūšanas process ir ļoti sarežģīts, tāpēc, iespējams, tas interesēs tikai ķīmiķus.
Nitrāti ir sprāgstvielu pamats - tie ir amonīti un citas vielas. Tos galvenokārt izmanto kā minerālmēslus. Tagad nav noslēpums, ka augi šūnu veidošanai izmanto slāpekli no sāls. Augs rada hlorofilu, ar kuru tas dzīvo. Bet cilvēka organismā nitrāti kļūst par nitrītiem, kas cilvēku var nogādāt kapā.
Nitrīti ir arī sāļi
Nitrīti ir arī slāpekļskābes sāļi, taču to ķīmiskajā sastāvā ir atšķirīga formula. Ir zināmi nātrija, kalcija nitrīti. Zināmi arī svina, sudraba, sārmu, sārmzemju, 3D metālu nitrīti.
Tās ir kristāliskas vielas, kas ir raksturīgas arī kālijam vai bārijam. Dažas vielas labi šķīst ūdenī, bet citas, piemēram, sudrabs, dzīvsudrabs vai vara nitrīts, tajā slikti šķīst. Jāatzīmē, ka nitrīti arī praktiski nešķīst organiskajos šķīdinātājos. Bet, paaugstinot temperatūru, nitrītu šķīdība uzlabojas.
Cilvēce izmanto nitrītus slāpekļa krāsvielu ražošanā, kaprolaktāma iegūšanai, kā arī kā oksidējošus un reducējošus reaģentus gumijas, tekstila un metālapstrādes rūpniecībā. Piemēram, nātrija nitrīts ir labs konservants un tiek izmantots betona maisījumu ražošanā kā cietēšanas paātrinātājs un antifrīza piedeva.
Nitrīti ir cilvēka hemoglobīna inde, tāpēc tie katru dienu ir jāizvada no organisma. Tie nonāk cilvēka ķermenī tieši vai ar dažām citām vielām. Ja cilvēka ķermenis funkcionē normāli, nepieciešamais vielas daudzums paliek, un nevajadzīgais tiek izņemts. Bet, ja cilvēks ir slims, ir problēma ar saindēšanos ar nitrītiem.
Salpetru sauc par amonija, nātrija, kalcija un kālija nitrātu sāļiem (nitrātiem). Tos galvenokārt izmanto lauksaimniecībā, kā minerālmēslu, kā arī pirotehnikas un sprāgstvielu rūpnieciskajā ražošanā.
Kālija nitrāts tiek uzskatīts par ļoti vērtīgu mēslojumu, jo tajā vienlaikus ir divas augu dzīvībai svarīgas vielas - slāpeklis un kālijs. Bet tajā pašā laikā kālija nitrāts ir melnā pulvera pamatā un ir vienkārši neaizstājams dažādu pirotehnikas izstrādājumu ražošanā. Taču pašmāju amatnieku eksperimenti radīt raķetes, kūpinātājus un citas “sprāgstvielas” nereti beidzas ļoti slikti. Tāpēc pēdējā laikā ir ierobežota kālija nitrāta tirdzniecība, un, iestājoties pavasarim, vasaras iedzīvotāji arvien vairāk ir spiesti domāt, kā pašu spēkiem pagatavot salpetru. Mūsu padoms ir domāts dārzniekiem amatieriem, kuri izmanto kālija nitrātu tikai miermīlīgiem nolūkiem.
Kā pagatavot kālija nitrātu
- Iegādājieties kālija karbonātu, aka potašu un amonija nitrātu datortehnikas veikalā.
- Izšķīdiniet tos atsevišķi siltā ūdenī, vēlams destilētā. Izmantojiet vienādas reaģentu masas daļas. Abus šķīdumus sajauc nevajadzīgā traukā, ielejot potaša šķīdumu amonija nitrāta šķīdumā.
- Liek katlu uz lēnas uguns. Pannai jābūt pietiekami lielai, jo maisījums reakcijas laikā puto un izplešas. Regulāri samaisiet maisījumu. Drīz no tā sāks izdalīties amonjaka gāze ar asu raksturīgu smaku - tas nozīmē, ka reakcija ir sākusies. Sakarā ar aso gāzes smaku, procesu vislabāk veikt ārā vai telpā ar labu ventilāciju.
- Kad gāzes izdalīšanās apstājas, noņemiet pannu no uguns un atstājiet vēsā vietā uz dienu. Pēc tam apakšā veidojas lieli adatveidīgi kālija nitrāta kristāli, kurus var noņemt, tikai notecinot šķidrumu un nosusinot.
Amonija nitrāts ir viens no visizplatītākajiem mēslošanas līdzekļiem, to izmanto, sējot gandrīz visas kultūras, gan graudaugus, gan dārzeņus, kā arī tiek izmantots kā pārsējs pieaugušiem augiem. Ieguves rūpniecībā amonija nitrātu plaši izmanto kā galveno sprāgstvielu - amonāla, amonīta vai amotola - sastāvdaļu. Amonija nitrāts tiek pārdots visos datortehnikas veikalos sadaļā Mēslojums, kur to var viegli iegādāties. Amonija nitrāta gatavošana amatniecības apstākļos ir ārkārtīgi bīstama un pilnīgi neizdevīga! Jūs varat mēģināt to sintezēt pats tikai nelielās devās, ievērojot visus drošības noteikumus, izglītības nolūkos.
Kā pagatavot amonija nitrātu
- Datortehnikas veikalā jums jāiegādājas: amonjaks, vara sulfāts, kalcija nitrāts.
- Sajauciet amonjaku ar vara sulfātu, līdz iegūst zilu šķīdumu. Aizvietošanas reakcijas rezultātā mēs iegūsim vara hidroksīdu, kas izgulsnējās, un amonija sulfātu, kas paliek šķīdumā.
- Iztukšojiet amonija sulfāta šķīdumu no nogulsnēm un sajauciet ar kalcija nitrātu. Rezultātā mēs iegūstam kalcija sulfātu nogulšņu veidā un šķīdumu, kas satur mūsu amonija nitrātu.
Mēs esam aprakstījuši galvenos salpetes iegūšanas veidus, un tas, ko var pagatavot no mājās ražotas salpetes, ir atkarīgs no jums.
Kad lapā atrodat kļūdu, atlasiet to un nospiediet Ctrl + Enter
Slāpekļa oksīda iegūšana mājās
Smieklu gāzi var iegūt vairākos veidos. Mājās pieejamākā ir G. Deivī metode - amonija nitrāta (amonija nitrāta) termiskā sadalīšana atbilstoši reakcijai:
NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O.
Laboratorijas apstākļos ērtāk ir sildīt sulfamīnskābi ar slāpekļskābi:
NH 2 SO 2 OH + HNO 3 (73 %) = N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O.
Taču sulfamīnskābes un slāpekļskābes ir grūtāk iegūt, tāpēc pievērsīsimies amonija nitrāta sadalīšanai. Starp citu, slāpekļa oksīda sintēzei rūpnieciskā mērogā izmanto amonija nitrāta sadalīšanos.
Karsējot amonija nitrātu, notiek vairākas reakcijas. Šeit ir fragmenti no grāmatas L.I. Bagāla ķīmija un sprāgstvielu ierosināšanas tehnoloģija (1975)
Amonija nitrāts, karsējot nedaudz virs kušanas temperatūras (sausais amonija nitrāts kūst pie 169,6°C), reakcijas rezultātā sadalās.
NH 4 NO 3 NH 3 + HNO 3 (1)
<...>
Sadalīšanās reakciju uz slāpekļa oksīdu un ūdeni pētīja Bertelo, Tomsens un Velijs. Pirmie divi pētnieki atklāja, ka reakcija ir eksotermiska
NH 4 NO 3 => N 2 O + 2H 2 O + 8,8 kcal (2)
Galvenās amonija nitrāta sadalīšanās reakcijas temperatūrā līdz 270°C ir (1) un (2). Izkausēts amonija nitrāts, karsējot virs 250-260 ° C, var izdalīt slāpekļa oksīdus, slāpekli un ūdeni:
NH 4 NO 3 \u003d\u003e 0,5N 2 + NO + 2H 2 O
4NH4NO3 => 3N2 + N2O4 + 8H2O
3NH4NO3 => 2N2 + N2O3 + 6H2O
Saunders (1922), pamatojoties uz gāzes analīzes rezultātiem, nonāca pie secinājuma, ka galvenās sadalīšanās reakcijas temperatūrā līdz 260 ° C ir (1) un (2), kā arī reakcija.
5NH3 + 3HNO3 => 4N2 + 9H2O
Pēc viņa domām, sadalīšanās sprādziena laikā notiek reakcijas rezultātā
8NH4NO3 => 16H2O + 2NO2 + 4NO + 5N2
<...>
Normālam slāpekļa oksīda veidošanās procesam, sadaloties amonija nitrātam, tā temperatūras režīmam un tīrības pakāpei ir ārkārtīgi liela nozīme.
Kā redzams no iepriekš minētajiem datiem, karsējot līdz 240-250 ° C, amonija nitrāts sadalās, veidojoties slāpekļa oksīdam un ūdenim, tomēr arī šajā temperatūrā iegūtā "jēlgāze" satur slāpekļskābes tvaikus, slāpekļa oksīdus. NO un NO 2, amonjaks, hlors (hlorīdu piemaisījumu dēļ), slāpeklis un sublimētā amonija nitrāta "migla". Ir skaidrs, ka šādu maisījumu nevar ieelpot (ja rodas doma atkārtot Dāvja eksperimentus), jo šis nāvējošs! Turklāt, ja kolba ir aizvērta ar gumijas aizbāzni, tad pat pēc īslaicīgas lietošanas tā pakāpeniski tiek iznīcināta (veidojot pilnīgi nekaitīgus produktus).
Tāpēc paņēmiens, kā iegūt smieklu gāzi, karsējot pannā amonija nitrātu (ko "guru" nereti iesaka pasmieties par "profāniem"), labākajā gadījumā izskatās pēc melnā humora.
Pāriesim pie instalēšanas. Amonija nitrāts tiek sadalīts Wurtz kolbā, viegli karsējot. Labāk ir izmantot termometru, bet vajadzības gadījumā var iztikt arī bez tā. Kā liecina pieredze, labāk ir izmantot karsēšanu līdz aptuveni 220 ° C, kamēr tiek novērota neliela kausējuma "vārīšanās". Iegūtā "jēlgāze" attīrīšanai vispirms tiek izlaista caur ledu atdzesētu slazdu, lai savāktu destilētu ūdeni, kas sajaukts ar slāpekļskābi. Turklāt gāze iet caur Drexel kolbu ar dzelzs sulfāta šķīdumu, tā kalpo arī kā sava veida gāzes izdalīšanās ātruma indikators. Pēc tam gāzi mazgā improvizētā mazgātājā (ar porainu pulverizatoru) ar 5-7% sārma (nātrija vai kālija hidroksīda) šķīdumu, kur to attīra no NO 2, slāpekļskābes, hlora. Un, visbeidzot, trešajā porainajā pulverizatora mazgātājā, kurā ielej dzelzs (II) sulfāta šķīdumu, slāpekļa oksīds tiek attīrīts no NO un atlikušo piemaisījumu pēdām. Pēc tam gāze satur slāpekļa oksīdu ar nedaudz ūdens un slāpekļa, kā arī NO 2 un NO pēdas.
Jāatceras, ka jānorāda slāpekļa oksīda attīrīšana, ja to izmanto, lai atkārtotu Deivija eksperimentus Īpaša uzmanība pretējā gadījumā gāze būs toksiska.
Kā reakcijas slodze tika izmantots amonija nitrāta (amonija nitrāta) mēslojums.
Ķīmija ir aizraujoša zinātne. Tie, kurus interesē ne tikai teorija, bet arī izmēģina savas prasmes praksē, precīzi zina, kas ir uz spēles. Katrs skolēns ir iepazinies ar lielāko daļu periodiskās tabulas elementu. Bet vai katram izdevās izmēģināt savu pieredzi, sajaucot reaģentus un veicot ķīmiskos testus? Arī mūsdienās ne visās mūsdienu skolās ir nepieciešamais aprīkojums un reaģenti, tāpēc ķīmija joprojām ir atvērta zinātne patstāvīgām studijām. Daudzi cenšas to uzzināt dziļāk, veicot pētījumus mājās.
Neviens pašdarinātājs nevar iztikt bez slāpekļskābes - ārkārtīgi svarīgas lietas mājsaimniecībā. Vielu ir grūti iegūt: to var iegādāties tikai specializētā veikalā, kur pirkums tiek veikts saskaņā ar dokumentiem, kas apliecina vielas miermīlīgu lietošanu. Tāpēc, ja esat pašdarināts meistars, jūs, visticamāk, nevarēsit iegūt šo komponentu. Šeit rodas jautājums, kā mājās pagatavot slāpekļskābi. Process nešķiet sarežģīts, tomēr iznākumam jābūt vielai ar pietiekamu tīrības pakāpi un nepieciešamo koncentrāciju. Šeit nevar iztikt bez eksperimentālā ķīmiķa prasmēm.
Kur tiek izmantota viela?
Slāpekļskābes izmantošana ir saprātīga drošiem nolūkiem. Vielu izmanto šādās cilvēka darbības jomās:
- krāsojošo pigmentu izveide;
- fotofilmu izstrāde;
- zāļu sagatavošana;
- plastmasas izstrādājumu pārstrāde;
- izmantošana ķīmijā;
- Mēslojums dārzkopībai un dārzkopības kultūrām;
- dinamīta ražošana.
Tīra slāpekļskābe, nemainīta, izskatās kā šķidra viela, kas, saskaroties ar gaisu, sāk izdalīt baltus tvaikus. Tas sasalst jau pie -42 o C, un vārās pie +80 o C. Kā mājās ar savām rokām izņemt tādu vielu kā slāpekļskābi?
1. metode
Kūpinošu vielu iegūst, pakļaujot koncentrātu nātrija (kālija) nitrātam (nātrija (kālija) nitrātam). Reakcijas rezultātā tiek iegūta vēlamā viela un nātrija (kālija) hidrosulfāts. Reakcijas shēma izskatās šādi: NaNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + NaHSO 4. Atcerieties, ka iegūtās vielas koncentrācija ir atkarīga no pirms ieiešanas reakcijā.
2. metode
Slāpekļskābes iegūšana mājās ar mazāku vielas koncentrāciju notiek tāpat, tikai nepieciešams nātrija nitrātu aizstāt ar amonija nitrātu. Ķīmiskais vienādojums izskatās šādi: NH 4 NĒ 3 + H 2 SO 4 =>(NH4) 2 SO 4 + HNO 3 . Ņemiet vērā, ka amonija nitrāts ir lētāks nekā kālija vai nātrija nitrāts, jo lielākā daļa pētnieku veic reakcijas, pamatojoties uz to.
Jo augstāka ir H 2 SO 4 koncentrācija, jo koncentrētāka būs slāpekļskābe. Lai iegūtu līdzsvarotu vielu, ir jāpalielina reakcijai nepieciešamā elektrolīta tilpums. Lai sasniegtu vēlamo rezultātu, praksē viņi izmanto iztvaicēšanas metodi, kas sastāv no elektrolīta tilpuma pakāpeniskas samazināšanas aptuveni 4 reizes salīdzinājumā ar sākotnējo.
Iztvaicēšanas metodes iezīmes
Trauku apakšā ielej izsijātas smiltis un ievieto rezervuāru ar elektrolītu. Šajā gadījumā gāzes plīts vārīšanas, uguns padevības vai samazināšanas process. Process ir ilgs, tāpēc šajā jautājumā ir svarīga pacietība. Speciālisti iesaka izmantot verdošu ūdeni – stikla vai keramikas caurules, kas paredzētas ķīmiskiem eksperimentiem, tostarp iztvaicēšanai. Tie neitralizē burbuļu veidošanos un samazina vārīšanās spēku, novēršot vielas izšļakstīšanos. Šādos apstākļos ir atļauts iegūt slāpekļskābi mājās ar koncentrāciju aptuveni 93%.
Instrumenti un reaģenti vielas praktiskai sagatavošanai
Lai reakcija notiktu, jums būs nepieciešams:
- koncentrēts H 2 SO 4 (> 95%) - 50 ml;
- amonija nitrāts, kālijs, nātrijs;
- 100 ml tilpums;
- 1000 ml tvertne;
- stikla piltuve;
- gumija;
- ūdens vanna;
- sasmalcināts ledus (var aizstāt ar sniegu vai aukstu ūdeni);
- termometrs.
Slāpekļskābes iegūšanai mājās, tāpat kā jebkurai citai ķīmiskai reakcijai, ir nepieciešami piesardzības pasākumi:
- Slāpekļskābes iegūšanas procesā mājās ir nepieciešams uzturēt temperatūru 60-70 ° C robežās. Ja šīs robežas tiek pārsniegtas, skābe sāks sadalīties.
- Reakcijas laikā var izdalīties tvaiki un gāzes, tādēļ, strādājot ar skābēm, noteikti izmantojiet aizsargmasku. Rokas ir jāaizsargā no pēkšņas saskares ar ādu, tāpēc ķīmiķi strādā gumijas cimdos. Lielajās ķīmiskajās rūpniecībās, kur cilvēks nonāk saskarē ar veselībai bīstamām vielām, darbinieki parasti strādā īpašos aizsargtērpos.
Tagad jūs zināt, kā vienkāršā reakcijā iegūt slāpekļskābi. Esiet piesardzīgs, lietojot šādu vielu un izmantojiet to tikai miermīlīgiem nolūkiem.