a. Nguồn gốc các oxide của nitrogen

– Khí nitrogen monoxide (NO) được tạo thành trong không khí ở nhiệt độ cao.

– Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp với oxygen trong không khí tạo thành khí nitrogen dioxide (NO₂) màu nâu đỏ.

2NO + O₂ → 2NO₂

Hình 5.1. Hiện tượng sấm sét

 

– Nitrogen oxide được hình thành từ những hiện tượng trong tự nhiên hoặc các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ cao.

– Các khí này độc, có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người.

– Chúng cũng là một trong những nguyên nhân chính gây nên hiệu ứng nhà kính và hiện tượng mưa acid.

b. Hiện tượng mưa acid

– Mưa acid là hiện tượng nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 chủ yếu là do sự oxi hoá khí SO₂, và các khí oxide của nitrogen (NO_x) với xúc tác của các ion kim loại trong khói, bụi, … Các khí này hoà tan trong nước tạo thành dung dịch H₂SO₄ và dung dịch HNO₃.

Ví dụ:

2SO₂ + O₂ + 2H₂O → 2H₂SO₄

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

– Nguyên nhân gây ra mưa acid có thể do hoạt động của núi lửa, cháy rừng, sấm sét hoặc do con người tiêu thụ nhiều nguyên liệu tự nhiên như than đá, dầu mỏ, …

– Hiện tượng này gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người, động – thực vật và có thể làm thay đổi thành phần nước của sông, hồ, gây hại cho động vật sống dưới nước và các loại sinh vật khác, huỷ hoại các công trình kiến trúc, …

Hình 5.2. Quá trình hình thành mưa acid

 

Hình 5.3. Một số tác hại của mưa acid

 

a. Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí của nitric acid

Hình 5.4. Cấu tạo phân tử nitric acid (a), mô hình phân tử nitric acid (b), nitric acid được bảo quản trong lọ thuỷ tinh tối màu (c)

 

Nitric acid tinh khiết kém bền, bị phân huỷ một phần giải phóng khi nitrogen dioxide (NO2) ngay ở điều kiện thường khi có ánh sáng. Khí này tan trong dung dịch acid, làm cho dung dịch HNO3 đặc có màu vàng.

 

– Nitric acid tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, có khối lượng riêng là 1,53 g/cm, sôi ở 86°C.

– Nitric acid tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào. Nitric acid thương mại thường có nồng độ 68%, khối lượng riêng là 1,40 g/cm.

b. Tính chất hoá học của nitric acid

– Nitric acid là một trong số các acid mạnh, trong dung dịch loãng nó phân li hoàn toàn thành H⁺ và NO₃^–.

HNO3 → H+ + NO3–

– Dung dịch HNO₃ làm quỳ tím hoá đỏ; tác dụng với basic oxide, base và muối của acid yếu hơn tạo thành muối nitrate.

– Nitric acid là một trong ba acid chính của ngành công nghiệp hoá chất hiện đại và có khả năng ăn mòn kim loại.

– Nitric acid là một acid có tính oxi hoá mạnh. Do đó, HNO₃ oxi hoá được hầu hết các kim loại trừ vàng (Au), platinum (Pt), …

– Trong hoá học hữu cơ, dung dịch nitric acid 68% được sử dụng để chế tạo thuốc nổ, ví dụ như trinitrotoluene (TNT); sản xuất nitrobenzene.

– Hỗn hợp nitric acid đặc và hydrochloric acid đặc có tỉ lệ thể tích 1 :3 (cũng tương ứng với tỉ lệ mol 1 :3), được gọi là dung dịch nước cường toan. Dung dịch này có khả năng hoà tan platinum và vàng.

 

Hình 5.5. Một số ứng dụng của HNO₃ trong đời sống và sản xuất

 

Một số kim loại như Al, Fe và Cr bị thụ động hoá trong dung dịch HNO3 đặc, nguội, do tạo ra màng oxide bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của acid.

 

 

– Ao hồ có khả năng tự lọc nước nhờ các vi sinh vật tự nhiên.

– Các vi sinh vật này có vai trò cân bằng hệ sinh thái của hồ, sông và tạo ra các dưỡng chất.

– Các dưỡng chất này khi không được tiêu thụ hết sẽ gây ra tình trạng dư thừa, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, gây nhiều tác động tiêu cực cho môi trường.

 

Hình 5.6. Hiện tượng phú dưỡng ở ao hồ

 

Hình 5.7. Quá trình hình thành hiện tượng phú dưỡng

 

– Chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt, … khi không được xử lí theo quy chuẩn, nếu thải vào sông, hồ cũng gây ra hiện tượng trên.

– Ao, hồ bị phú dưỡng làm các loại thực vật sống dưới nước (như rong, tảo, lục bình, bèo, …) phát triển mạnh mẽ; làm tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, dẫn đến sự suy giảm lượng oxygen trong nước, nhất là ở tầng sâu, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước, làm ô nhiễm môi trường nước, .