Hóa học 11 KNTT Bài 6: Một số hợp chất của nitrogen với oxygen

a. Công thức, tên gọi

Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là NO_x, một loại hợp chất điển hình gây ô nhiễm không khí. Hợp chất NO_x có trong không khí là NO₂, NO, N₂O₄, N₂O

Oxide	Tên gọi
N2O	Dinitrogen oxide
NO	Nitrogen monoxide
NO2	Nitrogen dioxide
N2O4	Dinitrogen tetroxide

 

b. Nguồn gốc phát sinh NO_x trong không khí

− Bên cạnh nguồn gốc tự nhiên như:

+ Núi lửa phun trào

+ Cháy rừng

+ Mưa dông kèm theo sấm sét

+ Sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ thì sự phát sinh NO_x chủ yếu là do hoạt động của con người.

− Các nguồn gây phát thải NO_x nhân tạo từ hoạt động giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nhà máy nhiệt điện và trong đời sống.

Bảng 6.1. Nguyên nhân hình thành NO_x trong không khí

 

- NOx là một trong các nguyên nhân gây mưa acid, sương mù quang hoá, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozone và hiện tượng phú dưỡng, làm ô nhiễm môi trường.

(1) Sinh khối là một thuật ngữ dùng để mô tả các vật chất hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật sống.

(2) Gốc tự do là nguyên tử/nhóm nguyên tử có electron tự do, chưa tạo thành cặp electron.

c. Mưa acid

− Nước mưa thông thường có pH khoảng 5,6 chủ yếu do có carbon dioxide hoà tan tạo môi trường acid yếu.

− Khi nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 thì gọi là hiện tượng mưa acid.

− Tác nhân chính gây mưa acid là 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,....

− Với sự xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi, khí SO₂ và NO_x bị oxi hoá bởi oxygen, ozone, hydrogen peroxide, gốc tự do,... rồi hoà tan vào nước, tạo thành sulfuric acid và nitric acid.

Ví dụ:

SO₂ + 2H₂O \(\xrightarrow{{{xúc\ tác}}}\) 2H₂SO₄

4NO₂ + O₂ + H₂O  \(\xrightarrow{{{xúc\ tác}}}\) 4HNO₃

− Các giọt acid li ti tạo thành theo mưa rơi xuống bề mặt Trái Đất.

− Mưa acid gây tác động xấu đối với môi trường, con người và sinh vật, rõ rệt nhất khi nước mưa có giá trị pH dưới 4,5. Mưa acid, ảnh hưởng đến sinh vật, ăn mòn các công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá và kim loại,...

a. Cấu tạo

− Nitric acid (HNO₃) có công thức Lewis và công thức cũng trúc Lama và công trực cấu tạo như Hình 6.1.

− Đặc điểm cấu tạo của phân tử nitric acid:

+ Nguyên tử N có số oxi hoá +5, là số oxi hoá 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.

b. Tính chất vật lí

Nitric acid tinh khiết là chất lỏng, không màu, có khối lượng riêng D = 1,53 g/mL. Nitric acid nóng chảy ở – 42°C và sôi ở 83°C. Nitric acid bốc khói mạnh trong không khí ẩm và tan vô hạn trong nước.

c. Tính chất hoá học

Tính acid

− Nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính chất của một acid Bronsted-Lowry.

− Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng để sản xuất phân bón giàu dinh dưỡng như ammonium nitrate, calcium nitrate.

NH₃ + HNO₃ \(\to\) NH₄NO₃

CaCO₃ + 2HNO₃ \(\to\) Ca(NO₃)₂+CO₂+H₂O

− Ammonium nitrate cung cấp nguyên tố nitrogen ở cả dạng ammonium và cả dạng nitrate.

Tính oxi hoá

Phân tử nitric acid chứa nguyên tử nitrogen có số oxi hoá cao nhất (+5) nên nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hoá mạnh.

− Nguyên nhân của hiện tượng phú dưỡng là do sự dư thừa dinh dưỡng đã cung cấp nguồn thức ăn dồi dào cho sinh vật phù du phát triển rất mạnh.

− Thông thường, khi hàm lượng nitrogen trong nước (bao gồm ion nitrate, nitrite, ammonium) đạt 300 \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ }\)g/L và hàm lượng phosphorus (các dạng ion phosphate) đạt 20 \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ }\)g/L sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng.