I. CÁC OXIDE CỦA NITROGEN
1. Công thức, tên gọi
Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là NO$_{x}$
Hợp chất NO$_{x}$ có trong không khí:
|
Oxide |
Tên gọi |
|
N$_{2}$O |
Dinitrogen oxide |
|
NO |
Nitrogen monoxide |
|
NO$_{2}$ |
Nitrogen dioxide |
|
N$_{2}$O$_{4}$ |
Dinitrogen tetroxide |
2. Nguồn gốc phát sinh NOx trong không khí
Bảng 6.1. Nguyên nhân hình thành NO$_{x}$ trong không khí
|
Loại NO$_{x}$ |
Nguyên nhân tạo thành |
|
NO$_{x}$ nhiệt (thermal – $NO_{x}$) |
Nhiệt độ rất cao (trên 3 000 °C) hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hóa: N$_{2}$ + O$_{2}$ ⇋ 2NO |
|
NO$_{x}$ nhiên liệu (fuel – NO$_{x}$) |
Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí |
|
NO$_{x}$ tức thời (prompt – NO$_{x}$) |
Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do (gốc hydrocarbon, gốc hydroxyl,...) |
3. Mưa acid
Mưa acid là hiện tượng khi nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6
Tác nhân chính gây mưa acid là SO$_{2}$ và NO$_{x}$:
- $2SO_{2}+O_{2}+2H_{2}O\overset{xt}{\rightarrow}2H_{2}SO_{4}$
- $4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O\rightarrow 4HNO_{3}$
Mưa acid ảnh hưởng đến sinh vật, ăn mòn các công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá và kim loại,...
Một số giải pháp nhằm giảm thiểu nguy cơ gây mưa acid:
- Xử lí khí thải các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu,... trước khi thải ra môi trường
- Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo
- Kiểm soát chất lượng các phương tiện giao thông có động cơ.
II. NITRIC ACID
1. Cấu tạo
Hình 6.1. Công thức Lewis (a) và công thức cấu tạo (b) của nitric acid
Đặc điểm cấu tạo của phân tử nitric acid:
- Nguyên tử N có số oxi hóa +5, là 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
- Phân tử nitric acid có liên kết O – H phân cực mạnh => có khả năng phân li trong nước thành các ion => dễ tan
- Liên kết O – H phân cực mạnh => dễ cho proton => tính acid mạnh
- Nguyên tử N có số oxi hóa + 5 là số oxi hóa cao nhất => có khả năng nhận electron => thể hiện tính oxi hóa. Phân tử HNO$_{3}$ có liên kết cho – nhận kém bền => khả năng hoạt động hóa học mạnh => tính oxi hóa mạnh
2. Tính chất vật lí
Nitric acid tinh khiết là chất lỏng, không màu, bốc khói trong không khí ẩm và tan vô hạn trong nước
3. Tính chất hóa học
a) Tính acid
Nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính chất của một acid Br∅nsted – Lowry.
NH$_{3}$ + HNO$_{3}$ ⟶ NH$_{4}$NO$_{3}$
b) Tính oxi hóa
Nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hóa mạnh
4. Ứng dụng nổi bật của nitric acid đặc
Sản xuất thuốc nổ trinitrotoluene (TNT), nitroglycerin và thuốc súng không khói cellulose trinitrate.
Tạo nước cường toan – aqua regia:
- Au + HNO$_{3}$ + 3HCl $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ AuCl$_{3}$ + NO + 2H$_{2}$O
- HNO$_{3}$ → H+ + NO$_{3}^{-}$
- NaOH + HNO$_{3}$ → NaNO$_{3}$ + H$_{2}$O
- CaCO$_{3}$ + 2HNO$_{3}$ → Ca(NO$_{3}$)$_{2}$ + CO$_{2}$ + H$_{2}$O
III. HIỆN TƯỢNG PHÚ DƯỠNG
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
Hệ quả:
- Gây cản trở sự hấp thụ ánh sáng mặt trời vào nước, làm giảm sự quang hợp của thực vật thủy sinh
- Rong, tảo phát triển mạnh gây thiếu nguồn oxygen trầm trọng cho các loài khác (đặc biệt là tôm, cá)
- Gây mất cân bằng sinh thái
- Xác rong, tảo phân hủy gây ô nhiễm môi trường nước, không khí và tạo chất bùn lắng xuống lòng ao, hồ.
Các biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng phú dưỡng ở ao, hồ: đắp cao bờ, ngăn chặn các đường dẫn nước thải vào ao, chống chảy tràn khi mưa lũ, cho thức ăn chăn nuôi đủ nhu cầu của vật nuôi.
Đề xuất cách cải tạo ao, hồ có hiện tượng phú dưỡng: nạo, vét bùn, xác thực vật và tảo có trong ao