Trong Bài 6: Một số hợp chất của nitrogen với oxygen của môn Hóa học 11 Kết Nối Tri Thức sẽ giúp các em sẽ tìm hiểu về tính chất vật lý và hóa học của các oxide nitrogen, nitric acid. Hãy cùng Kiến thức THPT tham khảo bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa nitrogen và oxygen!
Tìm hiểu một số hợp chất của nitrogen với oxygen
Công thức và tên gọi
– Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là \(\text{NO}_x\), một loại hợp chất điển hình gây ô nhiễm không khí. Hợp chất \(\text{NO}_x\) có trong không khí là \(\text{N}_2\text{O}\), NO, \(\text{NO}_2\), \(\text{N}_2\text{O}_4\).
- \(\text{N}_2\text{O}\): Dinitrogen oxide
- NO: Nitrogen monoxide
- \(\text{NO}_2\): Nitrogen dioxide
- \(\text{N}_2\text{O}_4\): Dinitrogen tetroxide
Nguồn gốc hình thành \(\text{NO}_x\) trong không khí
– Ngoài các nguồn gốc tự nhiên như núi lửa phun trào, cháy rừng, mưa dông kèm theo sấm sét, và sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ, sự phát sinh NOx chủ yếu đến từ hoạt động của con người.
– Các nguồn phát thải NOx nhân tạo bao gồm giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nhà máy nhiệt điện và các hoạt động trong đời sống hàng ngày.
– Một số nguyên nhân hình thành NOx trong không khí được thể hiện trong bảng sau:
| Loại \(\text{NO}_x\) | \(\text{NO}_x\) nhiệt
(thermal – \(\text{NO}_x\)) |
\(\text{NO}_x\) nhiên liệu
(fuel – \(\text{NO}_x\)) |
\(\text{NO}_x\) tức thời
(prompt – \(\text{NO}_x\)) |
| Nguyên nhân tạo thành | Nhiệt độ rất cao (trên 3 000 °C) hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hoá:
N2 + O2 ⇌ 2NO |
Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí. | Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do (gốc hydrocarbon, gốc hydroxyl,…). |
\(\text{NO}_x\) là một trong những 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.
Mưa acid là gì?
– Nước mưa thông thường có pH khoảng 5,6, chủ yếu do sự hòa tan của carbon dioxide, tạo ra môi trường acid nhẹ. Khi pH của nước mưa thấp hơn 5,6, hiện tượng này được gọi là mưa acid.
– Tác nhân chính gây ra mưa acid là SO₂ và NOx, chủ yếu được phát thải từ các hoạt động công nghiệp, nhà máy nhiệt điện, giao thông, cũng như khai thác và chế biến dầu mỏ.
– Dưới tác động của các ion kim loại trong khói bụi, khi SO₂ và NOx bị oxy hóa bởi oxygen, ozone, hydrogen peroxide, và các gốc tự do, chúng sẽ hòa tan vào nước, tạo thành acid sulfuric và acid nitric.
– Mưa acid có tác động tiêu cực đến môi trường, con người và sinh vật, đặc biệt rõ rệt khi pH của nước mưa dưới 4,5. Hiện tượng này ảnh hưởng đến sinh vật, ăn mòn các công trình xây dựng và kiến trúc làm từ đá và kim loại.
Cấu tạo và tính chất của Nitric Acid
Cấu tạo của nitric acid
– Đặc điểm cấu tạo của phân tử nitric acid :
- Nguyên tử nitrogen có số oxi hóa là +5, đây là mức số oxi hóa cao nhất của nitrogen.
- Liên kết O – H có tính phân cực mạnh, hướng về phía nguyên tử oxygen.
- Liên kết N → O là một liên kết cho – nhận
Tính chất vật lí
– Nitric acid tinh khiết là một chất lỏng không màu, có khối lượng riêng là 1,53 g/mL. Nó nóng chảy ở nhiệt độ −42 °C và sôi ở 83 °C. Nitric acid dễ bay hơi trong không khí ẩm và có khả năng hòa tan vô hạn trong nước.
Tính chất hoá học
– Tính acid
- Nitric acid có khả năng nhường proton, thể hiện tính chất của một axit theo lý thuyết Bronsted – Lowry. Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng để sản xuất các loại phân bón giàu dinh dưỡng như ammonium nitrate và calcium 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, cho thấy tính oxi hoá mạnh.
- Với tính oxi hóa mạnh, nitric acid thường được sử dụng để phá mẫu quặng nhằm nghiên cứu và xác định hàm lượng các kim loại có trong quặng.
Hiện tượng phú dưỡng và nguyên nhân gây nên
– Hiện tượng phú dưỡng xảy ra do sự dư thừa dinh dưỡng cung cấp nguồn thức ăn phong phú cho sự phát triển mạnh mẽ của sinh vật phù du.
– Thông thường, khi hàm lượng nitrogen trong nước (bao gồm các ion nitrate, nitrite, ammonium) đạt 300 μg/L và hàm lượng phosphorus (dưới dạng ion phosphate) đạt 20 μg/L, hiện tượng này sẽ xuất hiện.
– Nguồn dinh dưỡng trong ao, hồ thường xuất phát từ nước thải (từ nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt) được dẫn vào ao, hồ qua các cống cố định hoặc chảy tràn trên mặt đất khi có mưa hoặc lũ. Ngoài ra, trong nhiều đầm nuôi trồng thủy sản, sự dư thừa thức ăn cho động vật cũng góp phần tạo ra tình trạng dư dinh dưỡng.
– Hiện tượng phú dưỡng gây cản trở sự hấp thụ ánh sáng mặt trời vào nước, làm giảm khả năng quang hợp của thực vật thủy sinh. Sự phát triển mạnh mẽ của rong và tảo làm thiếu hụt oxygen nghiêm trọng cho các loài khác, đặc biệt là tôm và cá, dẫn đến mất cân bằng sinh thái. Thêm vào đó, xác của rong và tảo phân hủy gây ô nhiễm môi trường nước và không khí, đồng thời tạo ra lớp bùn lắng xuống đáy ao, hồ.
Qua bài học này, chúng ta đã hiểu biết thêm các kiến thức mới của các phân tử. Các em có muốn tìm hiểu thêm về những hợp chất khác của nitrogen và oxygen không? Hãy khám phá trong các bài học tiếp theo nhé!
<<Xem thêm>> Hoá học lớp 11 bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước
Tác giả:
thaovy
Chào các bạn! Mình là Thảo Vy - Sinh viên K28 - Đại học Sư phạm Hà Nội. Với nhiều năm kinh nghiệm giảng dạy, chuyên môn vững vàng, phương pháp sư phạm hiện đại và nhiệt huyết làm nghề hy vọng sẽ giúp các em đạt kết quả tốt nhất.
