§11. Нитраты

Соли азотной кислоты называют нитратами. Нитраты щелочных металлов, кальция и аммония еще называют селитрами, например: KNO₃ – калиевая селитра; NaNO₃ – натриевая (чилийская) селитра; Ca(NO₃)₂ – кальциевая (норвежская) селитра; NH₄NO₃ – аммиачная селитра.

Все нитраты – твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, малоустойчивые при высокой температуре. В отличие от хлоридов, которые плавятся, не разлагаясь, нитраты разлагаются при температуре близкой к температуре их плавления. Продукты разложения бывают разные, в зависимости от химической активности металла, входящего в состав соли. Разложение нитратов можно изобразить схемой:

Разложение нитратов при нагревании

Например:
1. Соли металлических элементов до Mg при разложении образуют нитриты и кислород:
2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂.
2. Соли металлических элементов от Mg до Cu при разложении образуют основной оксид, нитроген(IV) оксид и кислород:
2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂.
3. Соли металлических элементов расположенных в ряду активности металлов после Cu образуют металл, нитроген оксид и кислород:
2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂.

Лабораторный опыт 6. Ознакомление с образцами нитратов и солей аммония

Ознакомьтесь с выданными вам образцами солей нитратной кислоты и аммония. Выясните цвет, растворимость в воде, запах. Полученные результаты запишите в таблицу:

Название соли	Формула соли	Цвет	Запах	*Растворимость в воде*

Качественная реакция на нитрат-ион

Нитратная кислота и нитраты содержат нитрат-ион NO₃^–. Для определения нитрат-иона NO₃^– в пробирку помещают немного исследуемого вещества, добавляют медных опилок, вливают концентрированную серную кислоту и нагревают. Выделение бурого газа NO₂ свидетельствует о наличии нитрат-ионов.

Схематически это можно изобразить так:

Например:
KNO₃ + H₂SO₄ → KHSO₄ + HNO₃(k)
4HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Применение нитратов

Нитраты используют преимущественно как удобрения.
Нитраты щелочных металлов используют как компоненты ракетного топлива.
KNO₃ используют для производства черного пороха.
KNO₃, NaNO₃ – в малых количествах используют для производства мясных продуктов, некоторых сортов сыра (придают мясным продуктам красно-коричневый цвет).
AgNO₃ — для производства зеркал, в гальванотехнике, в аналитической химии, небольшие дозы в медицине как вяжущее и бактерицидное средство.
Ba(NO₃)₂, Sr(NO₃)₂, Pb(NO₃)₂– в пиротехнике.

Проблема содержания нитратов в пищевых продуктах

Из-за применения интенсивных технологий выращивания растений, которые предусматривают использование большого количества минеральных удобрений, нитраты накапливаются в продуктах. Много нитратов в колбасах, молоке, 80% нитратов попадает в организм из растений. Их больше в ранних овощах, овощах защищенного грунта. Высокое содержание нитратов содержит редис, редька, дыни, кабачки, яблоки, свекла.

Сами нитраты не ядовиты, но в организме они превращаются в ядовитые вещества – нитриты, которые взаимодействуют с гемоглобином крови окисляя Fe²⁺ до Fe³⁺. Вместо гемоглобина образуется метгемоглобин, который теряет красную окраску и приобретает темно-коричневый цвет. Метгемоглобин не способен переносить кислород. Возникает кислородная недостаточность, нарушается тканевое дыхание. Как следствие возникают эрозивные гастриты, нарушения деятельности щитовидной железы, сердечно-сосудистой системы. Кроме того, под действием нитритов в организме образуются канцерогенные вещества, вызывающие онкологические заболевания. Наиболее чувствительны к нитритам дети, больные и люди старшего возраста.

Уменьшить количество нитратов можно, если овощи, плоды перед употреблением тщательно промыть горячей водой, после чего яблоки, огурцы почистить, а из моркови вырезать сердцевину. Снижению вредного воздействия на организм нитратов и нитритов способствует употребление витаминов, особенно А, Е, В₉.

Содержание нитратов можно определить индикаторной бумагой ДФА (дифениламина) по следующей шкале:

Окраска бумаги ДФА	Содержание нитратов
ярко-синий	очень высокое
синий	високое
светло-синий	среднее
голубой	низкое
светло-голубой	отсутствует

Задания для самоконтроля

■

129. Пользуясь опорными схемами вместо знаков вопроса поставьте формулы соединений для осуществления преобразования:

130. Осуществите преобразования:
а) NH₄Cl ↔ NH₃ → N₂ → NO → HNO₃ → Mg(NO₃)₂ → MgO;
б) NH₄OH ↔ NH₃ → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃;
в) HNO₃ → Al(NO₃)₃ → Al(OH)₃ → Al₂O₃;
г) NaNO₃ → O₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → Fe(NO₃)₃.

131. Напишите уравнения реакций разложения таких нитратов: KNO₃, Al(NO₃)₃, Hg(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂, Ca(NO₃)₂.

132. Состав соли по результатам химического анализа таков: H₄O₃N₂. Как видоизменить эту формулу, чтобы было видно, что это за соль? Назовите ее. Напишите уравнение электролитической диссоциации.

▲ ●

133. Среди формул солей выберите формулу чилийской селитры:
а) KNO₃;
б) NaNO₃;
в) NH₄NO₃.

134. Среди формул солей выберите формулу кислой соли:
а) NH₄Cl;
б) KH₂PO₄;
в) K₃PO₄.

135. Нитраты для организма:
а) полезны;
б) вредны;
в) вредны в избыточном количестве.

●●

136. Нарисуйте схему круговорота Нитрогена в природе.

137. Осуществите преобразования:
а) N₂ → NO → NO₂;
б) HNO₃ → Са(NO₃)₂ → СаO.

●●●

138. Закончите уравнения реакций:
а) Cu(NO₃)₂ → CuO + ? + ?
б) LiNO₃ → ? + O₂

139. Выразите химическими уравнениями следующие процессы:
а) взаимодействие аммоний хлорида с гашеной известью;
б) разложение плюмбум нитрата;
в) взаимодействие аммоний сульфата с барий хлоридом;
г) разложение аммоний нитрата;
д) взаимодействие аммоний сульфида с раствором щелочи.

●●●●

140. Как доказать качественный состав азотной кислоты? Ответ подтвердите уравнением реакции.

141. Какие вещества можно получить при наличии аммоний хлорида и купрум нитрата и продуктов их взаимодействия? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

142. Закончите уравнения реакций горения в селитре угля и серы:
KNO₃ + C → K₂CO₃ + N₂ + CO;
KNO₃ + S → K₂SO₄ + N₂ + SO₂;
KNO₃ + C + S → K₂SO₄ + N₂ + CO₂.