Związki azotu

Tlenki azotu

Azot tworzy z tlenem kilka tlenków, w których występuje na kilku różnych stopniach utlenienia. Tlenki azotu mają charakter kwasowy albo obojętny, w zależności od stopnia utlenienia azotu w związku, co prezentuje poniższy schemat.

R1XAF0YaguXbT

Na ilustracji jest podział tlenków azotu ze względu na charakter chemiczny kwasowy i obojętny. Charakter chemiczny obojętny: N 2 O pierwszy stopień utlenienia, NO drugi stopień utlenienia. Charakter chemiczny kwasowy: N 2 O 3 trzeci stopień utlenienia, N O 2 czwarty stopień utlenienia, N 2 O 4 czwarty stopień utlenienia, N 2 O 5 piąty stopień utlenienia. — Podział tlenków azotu ze względu na charakter chemiczny
Źródło: GroMar Sp. z o.o. na podstawie M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia : Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa - Bielsko‑Biała 2010., licencja: CC BY-SA 3.0.

Tlenek azotu(I) (tlenek diazotu), $N_{2} O$

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny gaz o słodkawym zapachu i smaku, kiedyś stosowany jako środek znieczulający (gaz rozweselający) w zabiegach dentystycznych.

R4sQv9QwnfGzI

Na ilustracji jest model cząsteczki: dwie niebieskie kulki są połączone wiązaniem potrójnym. Kulka leżąca po prawej stronie modelu łączy się z czerwoną kulką. — Model cząsteczki tlenku azotu(I). Kolorem niebieskim przedstawiono atomy azotu, czerwonym – atom tlenu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R2wpzhGrNo0pE

Na ilustracji jest równanie reakcji: dwa atomy azotu są połączone wiązaniem potrójnym. Atom azotu leżący po prawej stronie jest kationem. Łączy się z anionem tlenu. Obok są strzałki skierowane w przeciwnych kierunkach. Po prawej stronie równania są dwa atomy azotu połączone wiązaniem podwójnym. Atom azotu po lewej stronie jest anionem, po prawej kationem, kation łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. — Struktury rezonansowe cząsteczki tlenku azotu(I). Atomy azotu w cząsteczce są nierównocenne, a ich formalne stopnie utlenienia wynoszą 0 i II.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Otrzymywany w wyniku łagodnego ogrzewania azotanu(V) amonu ( ${NH}_{4} {NO}_{3}$ ):

${NH}_{4} {NO}_{3} \to N_{2} O + 2 H_{2} O$

Rozkłada się z wydzieleniem tlenu, dzięki czemu podtrzymuje palenie. $N_{2} O$ nie reaguje z wodą, ale się w niej rozpuszcza, tworząc roztwór obojętny. Tlenek diazotu należy do głównych gazów cieplarnianych. Będąc trzecim najważniejszym długotrwałym gazem cieplarnianym przyczynia się do powstawania dziury ozonowej i efektu cieplarnianego.

Tlenek azotu(II) (monotlenek azotu), $NO$

Jest to bezbarwny gaz, trudny do skroplenia (temperatura wrzenia –151°C). Łatwo utlenia się do ${NO}_{2}$ , wraz z którym stanowi produkt przejściowy w produkcji kwasu azotowego(V). Z uwagi na jeden niesparowany elektron na atomie azotu jest rodnikiem niestabilnym i bardzo reaktywnym.

R1aGzAtRxH9Yf

Na ilustracji jest model cząsteczki. Niebieska kulka łączy się wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką. — Model cząsteczki tlenku azotu(II). Kolorem niebieskim oznaczono atom azotu, czerwonym – tlenu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RgQwg5y0nAexP

Na ilustracji atom azotu N łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu O. NAd tym zapisem są trzy kropki połączone poziomo linią przerywaną. Atom azotu ma po lewej stronie dwie kropki. Atom tlenu ma po prawej stroni dwie kropki. n — Wzór elektronowy cząsteczki tlenku azotu(II).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W powietrzu samorzutnie reaguje z tlenem, tworząc trujący tlenek azotu(IV).

$2 N O + O_{2} \to 2 {N O}_{2}$

W stanie ciekłym i stałym tlenek ten tworzy dimery, co zmniejsza jego reaktywność.

$2 {NO}_{2} ⇄ N_{2} O_{4}$

Tlenek azotu(II) można otrzymać na drodze bezpośredniej syntezy z pierwiastków w wysokiej temperaturze, możliwej do osiągnięcia podczas wytworzenia łuku elektrycznego.

$N_{2} + O_{2} \overset{łuk elektryczny}{\to} 2 NO$

RSQNIF5zHNw4m

Na zdjęciu są błyskawice na niebie. Tworzą rozgałęzienia. — Tlenek azotu(II) powstaje podczas wyładowań atmosferycznych. Bardzo wysoka temperatura w pobliżu pioruna powoduje, że cząsteczki tlenu i azotu w powietrzu reagują ze sobą, tworząc tlenek azotu(II).
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Na skalę przemysłową można otrzymać $NO$ metodą katalitycznego spalania amoniaku (tzw. metoda Ostwalda).

$4 {NH}_{3} + 5 O_{2} \overset{katalizator}{\to} 4 NO ↑ + 6 H_{2} O$

W warunkach laboratoryjnych $NO$ otrzymywany jest z kwasu azotowego(III). Kwas ten jest stabilny w roztworach rozcieńczonych. W miarę wzrostu jego stężenia lub na skutek ogrzewania, rozkłada się na kwas azotowy(V), tlenek azotu(II) oraz wodę.

$3 {HNO}_{2 (st ę ż .)} \overset{ogrzewanie}{\to} {HNO}_{3} + 2 NO ↑ + H_{2} O$

Tlenek azotu(II) można również otrzymać, działając rozcieńczonym kwasem azotowym(V) na wiórki miedzi.

$3 Cu + 8 {HNO}_{3 (rozc .)} \overset{temperatura pokojowa}{\to} 3 Cu {({NO}_{3})}_{2} + 2 NO ↑ + 4 H_{2} O$

Ciekawostka

RT7kt63K8Xrhq1

Na zdjęciu jest okrągły medal noblowski. Jest na nim wygrawerowany wizerunek Alfreda Nobla. Mężczyzna ukazany jest z lewego profilu. Ma krótko przycięte włosy oraz krótką brodę. Po lewej stronie medalu napis: Alfr Nobel, po prawej stronie rzymskie daty jego narodzin i śmierci. — Medal noblowski
Źródło: dostępny w internecie: en.wikipedia.org, domena publiczna.

Tlenek azotu(II) $NO$ odgrywa ważną rolę w organizmach żywych. Zbadano, że jest produktem przemiany materii w komórkach bakterii. W wyniku jego działania dochodzi do rozkurczu mięśni gładkich naczyń krwionośnych; ponadto $NO$ hamuje zlepianie się płytek krwi, ma wpływ na funkcje ośrodkowego układu nerwowego (m.in. na procesy uczenia, pamięci, mechanizm drgawek, procesy neurodegeneracyjne). Leki, będące donorami $NO$ , stosowane w walce z chorobami serca, jak dusznica bolesna, niewydolność mięśnia sercowego, wpływają rozkurczająco na naczynia krwionośne, obniżają ciśnienie tętnicze krwi. Za wyjaśnienie roli $NO$ w układzie sercowo‑naczyniowym w 1998 r. Nagrodę Nobla otrzymali: R. Furchgott, L.J. Ignarro i F. Murad.

Tlenek azotu(III) (tritlenek diazotu), $N_{2} O_{3}$

Należy do tlenków bardzo nietrwałych, z tego powodu w postaci czystej nie znajduje żadnych praktycznych zastosowań.

Rq70Dt1EJq95i

Na ilustracji jest model cząsteczki. Dwie niebieskie kulki są połączone ze sobą wiązaniem pojedynczym. Kulka leżąca po lewej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką. Kulka leżąca po prawej stronie łączy się u góry wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką, a na dole wiązaniem pojedynczym z czerwoną kulką. — Model cząsteczki tlenku azotu(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R7bziNCZIozci

Na ilustracji jest równanie reakcji. Po lewej stronie równania jest wzór: dwa atomy azotu połączone są wiązaniem pojedynczym. Atom azotu leżący po lewej stronie na górze po lewej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Atom azotu leżący po prawej stronie wzoru jest kationem, u góry po prawej stronie łączy się wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu, a na dole po prawej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Obok są strzałki skierowane z przeciwnych kierunkach. Powstaje cząsteczka o wzorze: dwa atomy azotu połączone są wiązaniem pojedynczym. Atom azotu leżący po lewej stronie na górze po lewej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Atom azotu leżący po prawej stronie wzoru jest kationem, u góry po prawej stronie łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a na dole po prawej stronie łączy się wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu. — Struktury rezonansowe cząsteczki tlenku azotu(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Można go otrzymać w postaci intensywnie niebieskiej cieczy, w temperaturze niższej niż -13,5°C, w reakcji:

$NO + {NO}_{2} \overset{oziębianie}{\to} N_{2} O_{3}$

W temperaturze wyższej niż -13,5°C tlenek azotu(III) częściowo się rozkłada na $NO$ i ${NO}_{2}$ , przez co barwa zmienia się na jasnożółtą.

Jest bezwodnikiem kwasu azotowego(III).

Tlenek azotu(IV) (ditlenek azotu) – ${NO}_{2}$

Jest to brunatny gaz o charakterystycznym zapachu. Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

RbTQ5bWllrtCf

Na ilustracji jest model cząsteczki. Niebieska kulka łączy się z lewej strony wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką, a u góry po prawej stronie wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką. — Model cząsteczki tlenku azotu(IV). Kolorem niebieskim oznaczono atom azotu, kolorem czerwonym atomy tlenu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1aS1ZXzcQJ5d

Na ilustracji jest równanie reakcji. Po lewej stronie równania jest wzór: atom azotu łączy się na dole po lewej stronie wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a na dole po prawej stronie wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu. Obok są strzałki skierowane w dwie strony. Powstaje cząsteczka o wzorze: atom azotu łączy się na dole po lewej stronie z anionem tlenu, a po prawej stronie wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. — Struktury rezonansowe cząsteczki tlenku azotu(IV)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Na skalę techniczną otrzymuje się go po zmieszaniu tlenku azotu(II) i tlenu, zgodnie z równaniem reakcji:

$2 NO + O_{2} \to 2 {NO}_{2}$

Innymi sposobami tlenek ten można otrzymać w wyniku rozkładu stężonego kwasu azotowego(V), redukcji miedzi za pomocą stężonego kwasu azotowego(V) albo w wyniku rozkładu termicznego azotanu(V) ołowiu(II), zgodnie z przedstawionymi równaniami reakcji:

$4 {HNO}_{3 (st ę ż .)} \overset{ogrzewanie}{\to} 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O + O_{2}$

$Cu + 4 {HNO}_{3 (st ę ż .)} \overset{temperatura pokojowa}{\to} Cu {({NO}_{3})}_{2} + 2 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O$

$2 Pb {{(NO}_{3})}_{2 (c . sta ł e)} \overset{ogrzewanie}{\to} 2 PbO + 4 {NO}_{2} ↑ + O_{2} ↑$

Tlenek azotu(IV) jest tlenkiem kwasowym i w reakcji z wodą tworzy równomolową mieszaninę kwasu azotowego(III) i kwasu azotowego(V).

Tlenek azotu(IV) w temperaturze poniżej 147°C spontanicznie dimeryzuje, tworząc dimer $N_{2} O_{4}$ – gaz o słomkowej barwie:

$2 {NO}_{2} ⇄ N_{2} O_{4}$

Ze spadkiem temperatury stopień dimeryzacji rośnie.

R1Ozj5cgGYyY6

Na zdjęciu są dwie zakręcone butelki z zawartością różniącą się kolorami. Po lewej stronie zawartość jest pomarańczowa, po prawej żółta. — Butelka po lewej stronie zawiera tlenek azotu(IV), a butelka po prawej stronie zawiera dimer.
Źródło: dostępny w internecie: wikipedia.org, domena publiczna.

Tlenek azotu(IV) powoduje podrażnienie układu oddechowego, oczu i kaszel. Ze względu na właściwości utleniające, powoduje utlenienie ${Fe}^{2 +}$ zawartego w hemoglobinie do ${Fe}^{3 +}$ , w efekcie czego hemoglobina traci zdolność do przenoszenia tlenu. Odpowiada on także za barwę smogu.

Tlenek azotu(V) (pentatlenek diazotu) – $N_{2} O_{5}$

W temperaturze pokojowej przyjmuje formę białych kryształków rozpuszczalnych w wodzie.

R1EUDtpRGgkgk

Na ilustracji jest model cząsteczki. Są dwie niebieskie kulki. Każda z nich łączy się na górze wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką oraz na dole z czerwoną kulką. Niebieskie kulki łączą się za pośrednictwem jednej wspólnej czerwonej kulki. — Model cząsteczki tlenku azotu(V)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R15xyBprXAzww

Na ilustracji jest wzór: dwa oddzielne atomy azotu łączą się ze sobą na dole za pośrednictwem atomu tlenu. Atom tlenu ma na dole i na górze po dwie czarne kropki. Każdy z atomów azotu łączy się u góry wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, który po lewej i prawej stronie ma po dwie czarne kropki. Atomu azotu łączą się na dole z kolejnym atomem tlenu, który ma trzy pary czarnych kropek. W sumie jest pięć atomów tlenu. — Wzór elektronowy cząsteczki tlenku azotu(V)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Powstaje przez odwodnienie kwasu azotowego(V) za pomocą tlenku fosforu(V) w temperaturze pokojowej. Równanie reakcji otrzymywania tlenku azotu(V):

$2 {HNO}_{3} + P_{2} O_{5} \to N_{2} O_{5} + 2 {HPO}_{3}$

Jest związkiem nietrwałym, rozkładającym się spontanicznie w temperaturze pokojowej do dwutlenku azotu i tlenu. Związek ten reaguje gwałtownie z wodą, jest bezwodnikiem kwasu azotowego. Ze względu na jego nietrwałość nie znajduje on w formie czystej praktycznych zastosowań.

Dla zainteresowanych

Oprócz tlenków, opisanych w tekście, w pewnych warunkach można otrzymać:

1. Azydek nitrozylu $N_{4} O$ – trwały w temperaturze poniżej -33°C. Po raz pierwszy syntezę nitrozyladyzu opisano w 1958 r. Otrzymano go w reakcji azydku sodu z chlorkiem nitrozylu, w temperaturze poniżej −50°C.

RPb5A8cXkgGzc

Na ilustracji jest model cząsteczki. Są cztery niebieskie kulki i jedna czerwona. Pomiędzy trzema niebieskimi kulkami są wiązania podwójne. Niebieska kulka leżąca po lewej stronie wzoru łączy się wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką. — Model cząsteczki azydku nitrozylu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RIsNX4ipd5CFl

Na ilustracji jest wzór: są cztery atomy azotu i jeden atom tlenu. Trzy atomy azotu łączą się ze sobą wiązaniami podwójnymi. Atom azotu leżący po prawej stronie jest anionem, jego poprzednik jest kationem. Atom azotu leżący po lewej stronie wzoru łączy się wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. — Wzór elektronowy azydku nitrozylu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

2. Azydek nitroilu $N_{4} O_{2}$ - trwały w temperaturze poniżej -10°C.

R10ox92FOQkA9

Na ilustracji jest model cząsteczki. Są cztery niebieskie kulki i dwie czerwone. Pomiędzy trzema niebieskimi kulkami są wiązania podwójne. Niebieska kulka leżąca po prawej stronie wzoru łączy się na dole po prawej stronie wiązaniem podwójnym z czerwoną kulką, a u góry wiązaniem pojedynczym z czerwoną kulką. — Model cząsteczki azydku nitroilu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1HOekrUasGDj

Na ilustracji jest wzór: są cztery atomy azotu i dwa atomy tlenu. Trzy atomy azotu łączą się ze sobą wiązaniami podwójnymi. Atom azotu leżący po lewej stronie jest anionem, jego poprzednik jest kationem. Atom azotu leżący po prawej stronie wzoru jest kationem, łączy się na dole po prawej stronie wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a na górze wiązaniem pojedynczym z anionem tlenu. — Wzór elektronowy azydku nitroilu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwasy tlenowe azotu

Kwas azotowy( $V$ ) ${HNO}_{3}$

R17x3nTyXhIvH

Ilustracja przedstawiająca model kulowo‑pręcikowy cząsteczki kwasu azotowego(pięć). Niebieska kulka symbolizuje atom azotu połączony z trzema atomami tlenu symbolizowanymi przez czerwone kulki, w tym z jednym za pomocą wiązania podwójnego, z drugim za pomocą wiązania pojedynczego i z trzecim podstawionym atomem wodoru, również za pomocą wiązania pojedynczego. Atom wodoru symbolizuje mała biała kulka. — Model cząsteczki kwasu azotowego( $V$ ) (czerwone kulki oznaczają atomy tlenu, niebieska – atom azotu, biała – atom wodoru).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1LqXUFf8yx7I

Ilustracja przedstawiająca dwie struktury rezonansowe kwasu azotowego(pięć). Pierwsza zbudowana z atomu azotu połączonego z pierwszym atomem tlenu za pomocą wiązania podwójnego, z drugim związanym z atomem wodoru za pomocą wiązania pojedynczego i z trzecim za pomocą wiązania koordynacyjnego, co symbolizuje strzałka skierowana grotem w stronę atomu tlenu. Na atomach tlenu zaznaczono dodatkowo wolne pary elektronowe. Na pierwszym dwie, na drugim również dwie oraz na trzecim trzy. Powstanie drugiej struktury rezonansowej powoduje ruch elektronów od jednej z trzech wolnych par elektronowych atomu tlenu do atomu azotu oraz zerwanie wiązania podwójnego azot tlen i przejście pary elektronowej na atom tlenu. Zatem w drugiej strukturze rezonansowej atom azotu połączony jest z pierwszym atomem tlenu za pomocą wiązania koordynacyjnego, z drugim podstawionym atomem wodoru za pomocą wiązania pojedynczego oraz z trzecim za pomocą wiązania podwójnego. — Wzory elektronowe kwasu azotowego( $V$ ) (struktury rezonansowe). Zwróć uwagę, że cząsteczka kwasu azotowego( $V$ ) posiada jedno wiązanie koordynacyjne.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RZHatdgeHNY331

Zdjęcie przedstawiające szklaną butelkę ze szlifem zatkaną korkiem szklanym ze szlifem. Butelka wypełniona jest siedemdziesięcioprocentowym wodnym roztworem kwasu azotowego(pięć). Roztwór jest przeźroczysty. — $70 %$ wodny roztwór kwasu azotowego( $V$ ) w całkowicie szklanej butelce
Źródło: W. Oelen, licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwas azotowy( $V$ ) jest bezbarwną cieczą. Gęstość stężonego kwasu azotowego( $V$ ) jest większa niż gęstość wody w temperaturze pokojowej. W postaci stężonej najczęściej spotyka się go jako roztwór około $65 %$ . Omawiany kwas jest określany również jako „dymiący”, ponieważ po otwarciu butelki wydobywają się obłoki brunatnego gazu. Kwas
azotowy( $V$ ) jest nietrwały i w wyniku dłuższego przechowywania ulega reakcji rozkładu, co przedstawia poniższe równanie reakcji:

$4 {HNO}_{3} \overset{światło}{\to} 4 {NO}_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O$

Światło i podwyższona temperatura wpływają na przyspieszenie reakcji rozkładu kwasu.

Kwas azotowy( $V$ ) należy do kwasów silnie utleniających oraz jest jednym z najsilniejszych kwasów tlenowych. W temperaturze $25 ° C$ jego stała dysocjacji $(K_{a})$ wynosi $27,5$ . Równanie dysocjacji kwasu azotowego( $V$ ):

${HNO}_{3} + H_{2} O \to {NO}_{3}^{-} + H_{3} O^{+}$

Kwas azotowy( $V$ ) jest substancją żrącą, która powoduje m.in. poparzenia na skórze w postaci żółtych plam. Jest to efekt zajścia reakcji ksantoproteinowej – pod wpływem stężonego ${HNO}_{3}$ zachodzi nitrowanie pierścieni benzenowych białek i powstaje połączenie o barwie żółtej.

R184EKI1zdCYG

Ilustracja przedstawiająca trzy piktogramy. W kwadratach z czerwonym brzegiem na białym tle znajdują się czarne symbole. Na pierwszym kawałek materiału oraz dłoń nad nimi dwie probówki z wylewaną cieczą, która wypala dziurę zarówno w materiale, jaki w dłoni. Piktogram ten informuje o działaniu żrącym substancji. Drugi piktogram to czaszka ze skrzyżowanymi kośćmi piszczelowymi poniżej. Piktogram informuje o toksyczności ostrej. Na trzecim piktogramie znajduje się płomień z literą O w środku, informuje on o tym, że substancja jest ma działanie utleniające. — Piktogramy określające rodzaj zagrożenia w przypadku stosowania kwasu azotowego( $V$ ), od lewej kolejno:
- działanie żrące na skórę, kat. zagrożeń $1 A$ , $1 B$ , $1 C$ ; poważne uszkodzenie oczu, kat. zagrożenia $1$ ;
- toksyczność ostra, kat. zagrożeń $1$ , $2$ , $3$ ;
- działanie utleniające.
Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna.

RGmSMcS1JNqmv

Zdjęcie przedstawiające fragment zabudowań Zakładów Azotowych w Puławach. Większość budynków to metalowe konstrukcje pokryte niebieską farbą lub pozostawione w oryginalnym metalicznym połysku. W tle znajduje się droga oraz lasy. Nad zakładami błękitne niebo z niedużą ilością białych chmur. — Kwas azotowy( $V$ ) jest produkowany m.in. w Zakładach Azotowych w Puławach.
Źródło: Kowal_kowal, licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwas azotowy( $V$ ) jest jednym z najważniejszych surowców w przemyśle chemicznym. Substancja ta znajduje zastosowanie w produkcji m.in.: nawozów sztucznych, barwników, leków, tworzyw sztucznych oraz materiałów wybuchowych.

Kwas azotowy( $III$ ) ${HNO}_{2}$

RcRwg9zw1un5C

Ilustracja przedstawiająca model kulkowo‑pręcikowy kwasu azotowego(trzy). Struktura zbudowana z atomu azotu połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem tlenu połączonym z atomem wodoru. Atom azotu symbolizuje niebieska kulka, atomy tlenu dwie czerwone kulki, zaś atom wodoru mała biała kulka. — Model cząsteczki kwasu azotowego( $III$ ); czerwone kulki oznaczają atomy tlenu, niebieska – atom azotu, biała – atom wodoru.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RfulL9cnM9xVg

Ilustracja przedstawiająca wzór elektronowy kwasu azotowego(trzy). Atom azotu posiadający wolną parę elektronową zaznaczoną za pomocą kreski połączony jest za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu, za pomocą wiązania pojedynczego z drugim atomem tlenu podstawionym atomem wodoru. Na obu atomach tlenu zaznaczono po dwie wolne pary elektronowe za pomocą kresek. — Wzór elektronowy kwasu azotowego( $III$ )
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwas azotowy( $III$ ) należy do słabych kwasów. Jego stała dysocjacji wynosi $K_{a} = 2 \cdot 10^{- 4}$ . Równanie dysocjacji kwasu azotowego( $III$ ):

${HNO}_{2} + H_{2} O ⇄ {NO}_{2}^{-} + H_{3} O^{+}$

Kwas azotowy( $III$ ) jest nietrwałym kwasem tlenowym. W wyniku zatężania ulega reakcji rozkładu, wg poniższego równania reakcji:

$3 {HNO}_{2} \to {HNO}_{3} + 2 NO + H_{2} O$

Omawiany kwas jest trwały w rozcieńczonym, wodnym roztworze. Zarówno kwas azotowy( $III$ ), jak i jego sole wpływają negatywnie na organizm człowieka. Kwas ${HNO}_{2}$ działa mutagennie.

Sole

Azotany( $V$ )

Sole kwasu azotowego( $V$ ), czyli azotany( $V$ ), były dawniej określane jako saletry. Wszystkie popularne sole kwasu azotowego( $V$ ) są rozpuszczalne w wodzie.

${KNO}_{3}$ – azotan( $V$ ) potasu, saletra potasowa lub indyjska.

R18UCnRUradIP

Zdjęcie przedstawiające białą krystaliczną substancję znajdującą się na szkiełku zegarkowym. To azotan(pięć) potasu. — Azotan( $V$ ) potasu to biała, krystaliczna substancja stała
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Saletra potasowa znajduje zastosowanie m.in. jako nawóz mineralny, składnik czarnego prochu strzelniczego czy konserwant w przemyśle spożywczym do konserwacji mięsa.

${NaNO}_{3}$ – azotan( $V$ ) sodu, saletra sodowa lub chilijska.

Saletra sodowa jest białą, krystaliczną substancją stałą. Sól ta znajduje zastosowanie m.in. jako nawóz mineralny w produkcji materiałów wybuchowych, utleniacz stałych paliw rakietowych, a także jako konserwant w przemyśle spożywczym.

$Ca {({NO}_{3})}_{2}$ – azotan( $V$ ) wapnia, saletra wapniowa lub norweska.

Saletra wapniowa jest białą, krystaliczną substancją stałą. Znajduje zastosowanie m.in. jako nawóz mineralny.

${NH}_{4} {NO}_{3}$ – azotan( $V$ ) amonu, saletra amonowa.

Saletra amonowa to białe lub prawie białe, higroskopijne ciało stałe. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Azotan amonu ma właściwości utleniające.

Ciekawostka

Saletry wykazują właściwości utleniające. Tę cechę wykorzystali Chińczycy, którzy mieszali sól kwasu azotowego( $V$ ) z węglem drzewnym i siarką. W ten sposób otrzymali czarny proch strzelniczy.

Ciekawostka

W wyniku kolizji, poduszki powietrzne w autach są wypełniane azotem, który powstaje dzięki reakcji rozkładu m.in. azydku sodu ( ${NaN}_{3}$ ). Mieszanina reakcyjna składa się z azydku sodu ( ${NaN}_{3}$ ), azotanu( $V$ ) potasu oraz tlenku krzemu( $IV$ ). Jeśli będzie miało miejsce zderzenia auta, w ułamku sekundy zajdą reakcje opisane poniższymi równaniami reakcji chemicznych.

$2 {NaN}_{3} \to 2 Na + 3 N_{2} ↑$

$10 Na + 2 {KNO}_{3} \to K_{2} O + 5 {Na}_{2} O + N_{2} ↑$

$K_{2} O + {SiO}_{2} \to K_{2} {SiO}_{3}$

${Na}_{2} O + {SiO}_{2} \to {Na}_{2} {SiO}_{3}$

Powstały w pierwszej reakcji sód reaguje z azotanem( $V$ ) potasu, przez co tworzy się azot oraz tlenki sodu i potasu, które następnie reagują z tlenkiem krzemu( $IV$ ), tworząc bezpieczne krzemiany.

RGuCfB3Vsa2NT

Zdjęcie przedstawiające poduszki powietrzne w samochodzie. — Poduszki powietrzne w autach są wypełniane azotem.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Jednym z najważniejszych związków azotu i zarazem jednym z najsilniejszych kwasów nieorganicznych jest kwas azotowy( $V$ ). Znajduje liczne i różnorodne zastosowania. Podobnie jego sole, tzw. saletry, stosowane są na wielu różnych płaszczyznach, głównie jako nawozy azotowe. Innym związkiem jest nietrwały kwas azotowy( $III$ ). Zarówno on, jak i jego sole działają negatywnie na organizm człowieka.

Związki azotu podsumowanie

Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższym filmem edukacyjnym i odpowiedz na pytanie: jakie ważne związki chemiczne tworzy azot?

RJcTzVj7dnQns

Film edukacyjny pt. „Jakie ważne związki chemiczne tworzy azot?"
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 1

Dlaczego występuje tak duża ilość różnych tlenków azotu?

RZopVcfiH6Xzc

Ćwiczenie 2

Jakie zagrożenia niosą tlenki azotu?

RNleSHv5aUVXt

Ćwiczenie 3

Stwórz mapę myśli, w której uwzględnisz rodzaje związków azotu.

R12X4JYvll0Tw

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rqt8tbVbjlqoU

Przykładowa odpowiedź:

Rx3InCGGn77nO

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obieg azotu w przyrodzie

Polecenie 2

Czy wiesz, jaki jest obieg azotu w przyrodzie? Jakie związki azotu biorą w nim udział? Gdzie występują tlenki azotu w atmosferze i jak powstają? Zapoznaj się z poniższą grafiką interaktywną przedstawiającą ważną rolę związków azotu w chemii naszej atmosfery, a następnie rozwiąż ćwiczenia.

Czy wiesz, jaki jest obieg azotu w przyrodzie? Jakie związki azotu biorą w nim udział? Gdzie występują tlenki azotu w atmosferze i jak powstają? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej przedstawiającej ważną rolę związków azotu w chemii naszej atmosfery, a następnie rozwiąż ćwiczenia.

R1Phc0glx0kYa1

Ilustracja przedstawia różne związki azotu. Jest podzielona na dwie części - dzień i noc. Na górze ilustracji zaznaczono stratosferę, na dole glebę i mikroorganizmy. Po stronie dnia jest chmura z deszczem, słońce, a pod nim chmura z błyskawicą, pod chmurą z błyskawicą jest samochód, są także dwa drzewa i traktor pracujący w polu. Wymieniono między innymi związki: H N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, NO, N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O. Po stronie nocy wyszczególniono następujące związki: H N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, N H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego, N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego. Po stronie dnia wokół samochodu, chmury z piorunem i słońca są strzałki z tlenkiem azotu(II) i tlenkiem azotu(IV), rodnikami oraz ozonem i tlenem dwucząsteczkowym. Po stronie nocy strzałki biegną od amoniaku do N H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, a do niego od kwasu azotowego. Od N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego I N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego strzałki prowadzą do kwasu azotowego. Pomiędzy N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego i N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego są strzałki skierowane w dwie strony. Ilustrację opisano w 23 punktach. Opisano: 1. OBIEG AZOTU W PRZYRODZIE. Obieg azotu w przyrodzie (cykl azotowy) stanowi cykl biogeochemiczny, który obejmuje przemiany związków azotowych w biosferze. Na ilustracji jest mapa, na której są obszary zaznaczone różnymi kolorami. Kolorem zielonym zaznaczono znaczne obszary południowej Kanady, USA, Ameryki Łacińskiej, Ameryki Południowej z wyjątkiem zachodniego wybrzeża, środkową część Afryki ku obszarom południowym, Europę bez Skandynawii, środkową i wschodnią część Azji, północno‑wschodnią część Indii, Indonezję, Malezję, północną i wschodnią część Australii. Kolorem zielonym oznaczono także północne obszary Oceanu Atlantyckiego i Pacyfiku. Kolorem czerwonym zaznaczono obrzeża północnej części Ameryki Północnej, Europy, Azji. Kolorem fioletowym zaznaczono Centralne obszary oceanów. Bliżej brzegów kolor jest ciemnoniebieski, z wyjątkiem wspomnianej północnej części. Podpis pod ilustracją: Biosfera światowa: mapa o sztucznych barwach odznaczająca skupienia planktonu i roślin (też zwane biomasą) po powierzchni Ziemi. Dane zebrane przez CZCS. Opis: Dzięki cyklowi azotowemu jest zachowana równowaga pomiędzy atmosferą i biosferą. Podczas procesów spalania, wyładowań atmosferycznych, erupcji wulkanicznych oraz niektórych procesów przemysłowych następuje wiązanie azotu poprzez wytwarzanie jonów azotanowych(V). W glebie oraz w środowiskach wodnych azot jest wiązany przez bakterie azotowe np. sinice (cyjanobakterie) oraz inne wolno żyjące bakterie symbiotyczne. Bakterie azotowe w celu rozbicia azotu cząsteczkowego i połączenia azotu z wodorem wytwarzają niezbędny enzym nitrogenazę, który działa jedynie w warunkach beztlenowych. W związku z czym bakterie izolują się od środowiska tlenowego np. poprzez wytwarzanie warstwy śluzu lub żyją wewnątrz brodawek korzeniowych na roślinach motylkowych., 2. Na dole ilustracji biegnie strzałka z napisem: Mikroorganizmy, do wzoru N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, będącego po stronie nocy. Opis. AMONIFIKACJA. To proces zamiany azotu znajdującego się w związkach organicznych (takich jak białka, kwasy nukleinowe, mocznik, kwas moczowy), wywodzących się ze szczątków roślinnych i zwierzęcych, do amoniaku (N H indeks dolny 3). Mechanizm procesu, przebiega w obecności mikroorganizmów (zwłaszcza bakterii amonifikacyjnych), a dzięki niemu organiczny azot staje się przyswajalny dla roślin. Na zdjęciu mikroskopowym są różowe pałeczki niebieskie kropki. Podpis pod zdjęciem: Bakterie Bacillus cereus barwione metodą Schaeffera‑Fultona z widocznymi endosporami w kolorze zielono‑niebieskim. Amonifikacja może przebiegać zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych (bez udziału tlenu)., 3. Na ilustracji biegnie strzałka od traktora do N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego. Opis. ŹRÓDŁO AMONIAKU. Rolnictwo to główne źródło emisji amoniaku (ok. 98%), z czego 72% emisji przypisuje się odchodom zwierząt gospodarskich. Wyzwalanie amoniaku jest zależne od obecności znajdujących się w nich związków azotowych. Emisja amoniaku i jej liczba jest zróżnicowana m.in. w zależności od gatunków zwierząt gospodarskich. Przykładowo w województwie wielkopolskim struktura emisji przedstawia się następująco: bydło – 18,8%, trzoda chlewna – 74,7 %, owce i kozy – 0,1%, drób kurzy 6,4%. Na ilustracji jest kogut i kilka kur. Są na podwórku. Podpis pod zdjęciem: Drób., 4. Na ilustracji po stronie nocy biegnie strzałka od amoniaki do N H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego. Opis. NITRYFIKACJA. Nitryfikacja to biologiczne utlenianie amoniaku do jonów azotanowych(III), a potem do anionów azotanowych(V), przez użycie małych skupisk bakterii autotroficznych i archeonów. Przekształcenie amoniaku w aniony azotanowe(III) jest zazwyczaj etapem, który ogranicza szybkość nitryfikacji. dwa N H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, trzy O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O, strzałka w prawo, dwa N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, plus, cztery H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego. Reakcja ta przebiega dwuetapowo. Początkowo powstaje hydroksyloamina, po czym jony azotanowe(III) są utleniane przez bakterie z rodzaju np. Nitrobacter do anionów azotanowych(V): dwa N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, plus, O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, dwa N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego. Nitryfikacja jest ważnym krokiem w cyklu azotu w glebie. Proces ten został odkryty przez rosyjskiego mikrobiologa Siergieja Winogradskiego. Nitryfikacja autotroficzna wymaga określonych warunków, takich jak: pH od 5,5 do 9 (optymalnie 7,5), zawartość tlenu rozpuszczonego minimum 2 miligramy O indeks dolny 2 na decymetry sześcienne, obecność mikroelementów Ca, Fe, Cu, Mg, P, gazowy amoniak o stężeniu poniżej 1 miligram na decymetr sześcienny (jest toksyczny dla nitryfikatorów), brak innych toksycznych związków (fenoli, antybiotyków itp.), obecność tlenku węgla(IV) lub jonów węglanowych jako źródła węgla dla autotrofów, neutralizacja (np. przez dodatek kredy) powstającego kwasu azotawego(V), który hamuje obie fazy nitryfikacji., 5. Na ilustracji jest strzałka prowadząca od słońca do NO. Opis. N O indeks dolny, x, koniec indeksu dolnego. Głównym zanieczyszczeniem emitowanym bezpośrednio do atmosfery jest tlenek azotu(II) (NO) wraz z niewielką ilością tlenku azotu(IV). W powietrzu wiejskim, z dala od źródeł NO, większość tlenków azotu w atmosferze występuje w postaci N O indeks dolny 2. NO i N O indeks dolny 2 są wspólnie nazywane N O indeks dolny x, ponieważ są szybko przekształcane wzajemnie w ciągu dnia. N O indeks dolny 2 jest rozszczepiany przez światło UV, dając NO i rodnik ·O, który łączy się z tlenem cząsteczkowym (O indeks dolny 2), dając ozon (O indeks dolny 3). N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, św . powyżej, strzałka w prawo, N O, plus, O, razy
O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, O, razy, strzałka w prawo, O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego. Dlatego w ciągu dnia NO, NO₂ i ozon istnieją w quasi‑równowadze, która zależy od ilości światła słonecznego., 6. TLENEK AZOTU(II). Tlenek azotu(II) (NO) jest jedną z dwóch najważniejszych form reaktywnego azotu w powietrzu. Na ilustracji jest model 3D tlenku azotu(II) - niebieska kulka łączy się z czerwoną kulką. Opis. W temperaturze pokojowej występuje jako bezbarwny gaz, o temperaturze topnienia −163,6 °C i temperaturze wrzenia −151,7 °C. Posiada on jeden niesparowany elektron (dlatego też występuje jako rodnik), stąd jest niestabilny i bardzo reaktywny., 7. TLENEK AZOTU(IV). OTRZYMYWANIE. Tlenek azotu(II) (NO) przy zetknięciu z tlenem (O₂) reaguje z wytworzeniem brunatnych par tlenku azotu(IV) (N O indeks dolny 2) według równania reakcji chemicznej: dwa N O, plus, O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, dwa N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 8. TLENEK AZOTU(IV). OTRZYMYWANIE. NO jest utleniany przez ozon w atmosferze w skali czasu wynoszącej dziesiątki minut, prowadząc do otrzymania NO₂ zgodnie z poniższym schematem reakcji chemicznej: N O, plus, O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 9. RODNIKI. Organiczne rodniki nadtlenowe (nietrwałe związki utlenione) mogą być zaangażowane w ten cykl azotowy. Wszystkie formy nadtlenowe, pochodzące z reakcji, ulegają następnie w atmosferze dość skomplikowanym i licznym procesom prowadzącym do otrzymania alkoholi, aldehydów, azotanów(V), kwasów karboksylowych., 10. AZOT. Cząsteczki azotu (N indeks dolny 2) w powietrzu są bardzo stabilne i z tego też powodu nie łatwe do utlenienia. Kilka rodzajów bakterii rozwinęło specjalne mechanizmy pękania potrójnego wiązania w cząsteczce azotu i tworzenia jego utlenionych związków. Na ilustracji są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym dwa atomy azotu. Każdy z nich ma po jednej czarnej pionowej kresce z boku. Podpis pod zdjęciem: Wzór strukturalny N indeks dolny 2. Ale o wiele bardziej istotne są procesy, w których potrójne wiązanie pęka, takie jak wysoka temperatura. Przykładem może być spalanie paliwa w silniku samochodowym. Większość antropogenicznych (wytworzonych przez człowieka) N O indeks dolny x pochodzi właśnie z tego źródła. Na zdjęciu są samochody na ulicy. Z rury wydechowej jednego z nich wydobywa się ciemny dym. Podpis pod zdjęciem: Spaliny. Opis. Pękanie wiązania ma miejsce również podczas innych reakcji, w których występuje wysoka temperatura, tj. w najgorętszych miejscach płomieni spalających biomasę np. podczas procesów spalania, erupcji wulkanicznych, czy procesów przemysłowych. Głównym źródłem pękania wiązania w cząsteczce azotu jest błyskawica (gdzie temperatury dochodzą do 30 000 stopni Celsjusza)., 11. TLENEK AZOTU(IV). Druga najważniejsza reaktywna forma azotu w powietrzu to tlenek azotu(IV) (N O indeks dolny 2). Tlenek azotu(IV) jest rozkładany przez światło słoneczne, tworząc tlenek azotu(II) (NO). Na ilustracji jest model czaszowy cząsteczki - do niebieskiej kulki przylegają z dwóch stron czerwone kulki. Podpis pod zdjęciem: Model 3D tlenku azotu(IV). Opis. Podstawowy stan elektronowy tlenku azotu(IV) jest stanem dubletowym, ponieważ azot posiada jeden niesparowany elektron. Samotny elektron w cząsteczce związku azotu oznacza również, że ten związek jest wolnym rodnikiem, dlatego też jest on często zapisywany jako ·N O indeks dolny 2., 12. Na ilustracji jest strzałka od tlenku azotu do kwasu azotowego. Opis. KWAS AZOTOWY(V). Kwas azotowy(V) może powstawać zarówno w ciągu dnia, jak i w nocy. W świetle dziennym wytwarzany jest w wyniku utleniania N O indeks dolny 2, co stanowi główny sposób usuwania tlenku azotu(IV) z atmosfery. trzy N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O, strzałka w prawo, dwa H N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, N O, 13. KWAS AZOTOWY(V). Na ilustracji jest model kulkowo‑pręcikowy. Niebieska kulka łączy się u góry i na dole po lewej stronie z czerwoną kulką - jedno wiązanie zaznaczono linią przerywaną - oraz na dole po prawej stronie z czerwoną kulką połączoną z małą, białą kulką. Podpis pod ilustracją: Model 3D kwasu azotowego(V). Kwas azotowy(V) jest częścią polarnych chmur stratosferycznych. Trihydrat kwasu azotowego(V) (HNO₃·3 H₂O) tworzy cząsteczki, na których rozwija się dziura ozonowa., 14. KWAS AZOTOWY(V). Kwas azotowy(V) (para) jest wchłaniany bezpośrednio przez ziemię i przekształcany w jony azotanowe(V)., 15. KWAŚNE DESZCZE. H N O indeks dolny 3 może rozpuścić się w kropelkach chmur i spowodować powstawanie kwaśnego deszczu. Na zdjęciu jest las. Na pierwszym planie stoją suche pnie drzew. Podpis pod zdjęciem: Uszkodzenia drzewostanu wywołane kwaśnymi deszczami w Czechach., 16. ASYMILACJA AZOTU. Asymilacja azotu ma na celu generowanie organicznych pochodnych azotowych, takich jak aminokwasy, z nieorganicznych form azotu dostępnych w środowisku naturalnym. Rośliny, grzyby i niektóre bakterie nie potrafiące wiązać azotu (N indeks dolny 2), zależą od właściwości absorbowania azotanów(V) lub amoniaku do własnych potrzeb. Natomiast zwierzęta, są uzależnione od azotu organicznego pochodzącego z pożywienia. Rośliny czerpią azot z gleby w formie anionów azotanowych(V) (N O indeks dolny 3 indeks górny -) i kationów amonowych (N H indeks dolny 4 indeks górny +). Dominującą postacią przyswajalnego azotu w glebach tlenowych, gdzie może mieć miejsce nitryfikacja, są aniony azotanowe(V). Jednak ze względu na fakt, iż występowanie amoniaku może przeważać na łąkach oraz w zalanych glebach beztlenowych (np. pola ryżowe), nie zawsze tak jest. Na liczebność różnych postaci azotu mogą wpływać same korzenie roślin, poprzez zmianę pH i dostarczanie związków organicznych lub tlenu. Ma to wpływ na aktywność drobnoustrojów, taką jak: wzajemna przemiana różnych gatunków azotu, uwalnianie amoniaku z materii organicznej w glebie, wiązanie azotu przez bakterie. Rośliny pobierają jony amonowe poprzez transportery amoniaku, które znajdują się w błonie komórkowej. Aniony azotanowe(V) przenoszone są przez różne białka transportowe, które wykorzystują gradient protonów do napędzania ich transportu. Azot cząsteczkowy przenoszony jest z korzenia do pędu przez ksylem w postaci azotanów(V), rozpuszczonego amoniaku i aminokwasów. Na ilustracji są trzy spiralne wstążki w różnych kolorach. Podpis pod zdjęciem: Glikoproteina Rhesus C PDN 3hd6., 17. TLENEK AZOTU(I). Tlenek azotu(I) (N indeks dolny 2 O) powstaje podczas procesów degradacji mikrobiologicznej. Jest to ważny gaz cieplarniany, ale nie reaguje w troposferze. W stratosferze niszczy ozon. Koncentracja N indeks dolny 2 O w atmosferze zwiększyła się z ok. 270 ppb do 322 ppb do 2008 r., a do wzrostu rozwoju tlenku azotu(I) w atmosferze niewątpliwie przyczynia się jego emisja z terenów rolniczych. Powodem jest prawie dziesięciokrotne zwiększenie zużycia nawozów azotowych w ostatnim czasie. Głównym źródłem emisji tego gazu jest gleba (za 2/3 emisji). Emisja tlenku azotu(I) z gleby jest zależna od ilości wprowadzonego nawozu azotowego do gleby oraz od intensywności nitryfikacji i denitryfikacji, które zależą od wielu innych czynników, takich jak: klimat, ocena gleby, czy też zabiegów agrotechnicznych. Emisja tego tlenku jest zależna również od ilości azotu wymywanego z gleb, co prowadzi do ich zubożenia w azot. Na ilustracji jest model cząsteczki: dwie niebieskie kulki są ze sobą połączone wiązaniem o długości 112,6 pikometrów. Kulka leżąca po prawej stronie łączy się z czerwoną kulką wiązaniem o długości 118,6 pikometra. Podpis pod zdjęciem: Model 3D tlenku azotu(I)., 18. RODNIK razy N O indeks dolny 3. Kolejna forma tlenku azotu to bardzo reaktywny rodnik azotanowy (razy N O indeks dolny 3), który powstaje w ciemności, co kontroluje chemię nocnej atmosfery. Rodniki azotanowe razy N O indeks dolny 3 są najbardziej aktywnymi utleniaczami. Rodniki to związki chemiczne, które są bardzo nietrwałe i zwykle reagują niezwykle szybko.

Reakcja tlenku azotu(IV) z ozonem prowadzi do powstania rodnika razy N O indeks dolny 3 o stosunkowo długim czasie życia: N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, razy, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego. Rodniki ·NO₃ absorbują promieniowanie widzialne (570‑670 nm). Pod wpływem tego promieniowania rozkładają się bezpośrednio na N O indeks dolny 2 i razy O (częściowo powstaje NO i O indeks dolny 2). Funkcją rodników razy N O indeks dolny 3 jest udział w procesach atmosferycznego utleniania aldehydów, alkanów i węglowodorów aromatycznych. Poza tym uczestniczą one w analogicznych procesach w hydrosferze., 19. TLENEK AZOTU(V). Reakcja między razy N O indeks dolny 3 i razy N O indeks dolny 2 jest jedynym sposobem powstawania N indeks dolny 2 O indeks dolny 5 w atmosferze. Na ilustracji jest model cząsteczki. Są dwie niebieskie kulki. Każda z nich łączy się na górze z czerwoną kulką oraz na dole z czerwoną kulką. Niebieskie kulki łączą się za pośrednictwem jednej wspólnej czerwonej kulki. Po zewnętrznych stronach modeli zaznaczono wiązania linią przerywaną. Podpis pod zdjęciem: Model 3D tlenku azotu(V). razy, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, razy, N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka z dwoma grotami N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego. Tlenek azotu(V) jest nietrwały i może rozpaść się z powrotem na ·N O indeks dolny 3 i ·N O indeks dolny 2., 20. RODNIK razy N O indeks dolny 3 razy N O indeks dolny 3 tworzy się również w reakcji dysproporcjonowania tlenku azotu(V): N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, razy, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, razy, N O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 21. TLENEK AZOTU(V). N indeks dolny 2 O indeks dolny 5 utworzony w zanieczyszczonych obszarach może reagować z kroplami wody lub mokrymi powierzchniami z wytworzeniem kwasu azotowego(V) (H N O indeks dolny 3): N indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O, strzałka w prawo, dwa H N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 22. KWAS AZOTOWY(V). Kwas azotowy(V) może powstać również w reakcji rodnika azotanowego z wodą, zgodnie ze schematem: razy, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O, strzałka w prawo, H N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, razy, O H, 23. DENITRYFIKACJA. Denitryfikację stanowi redukcja jonów azotanowych (N O indeks dolny 3 indeks górny -) do wolnego azotu (N indeks dolny 2). Powstały azot zostaje uwolniony do atmosfery w postaci gazowej. Proces ten ma miejsce dzięki bakteriom denitryfikacyjnym (anaeroby, beztlenowce). Bakterie beztlenowe żyją w miejscach niedostępnych dla wolnego tlenu np. w głębokich warstwach gleby bądź w wodach gruntowych. Proces anammox to analogiczny proces przeprowadzany przez bakterie, który prowadzi do bezpośredniego utleniania nadmiernych jonów amonowych do azotu gazowego.

Grafika interaktywna pt. „Obieg azotu w przyrodzie”

Źródło: , GroMar Sp. z o.o., Na podstawie informacji dostępnych pod adresami: http://klimat.czn.uj.edu.pl/; http://www.wodr.poznan.pl/component/k2/item/3377-emisja-amoniaku-z-produkcji-zwierz%C4%99cej, licencja: CC BY-SA 3.0.

Rhq78O0qCIZdZ1

Ćwiczenie 4

R6V5uBI8SNeqG2

Ćwiczenie 5

R1YVIzBxQe4wf2

Ćwiczenie 6

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Azotowce i ich właściwości fizykochemiczne

Charakterystyka i otrzymywanie tlenu

Tlenki azotu

Tlenek azotu(I) (tlenek diazotu), $N_{2} O$

Tlenek azotu(II) (monotlenek azotu), $NO$

Tlenek azotu(III) (tritlenek diazotu), $N_{2} O_{3}$

Tlenek azotu(IV) (ditlenek azotu) – ${NO}_{2}$

Tlenek azotu(V) (pentatlenek diazotu) – $N_{2} O_{5}$