Химические уравнения соли нитрата натрия

Нитрат натрия: способы получения и химические свойства

Нитрат натрия NaNO₃ — соль щелочного металла натрия и азотной кислоты. Белое вещество, весьма гигроскопичное, которое плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.

Относительная молекулярная масса Mr = 84,99; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,266; t_пл = 306,5º C;

Способ получения

1. Нитрат натрия можно получить путем взаимодействия гидроксида натрия и разбавленной азотной кислоты, образуется нитрат натрия и вода:

2. В результате взаимодействия горячего гидроксида натрия, оксида азота (IV) и кислорода образуется нитрат натрия и вода:

3. В результате реакции между горячим гидроксидом натрия, оксидом натрия (IV) и кислородом, происходит образование нитрата натрия и воды:

4. При комнатной температуре, в результате взаимодействия оксида азота (IV) и натрия образуется нитрат натрия и газ оксид азота (II):

2NO₂ + Na = NO↑ + NaNO₃

5. При смешивании горячего пероксида водорода и нитрита азота происходит образование нитрата натрия и воды:

Качественная реакция

Качественная реакция на нитрат натрия — взаимодействие с медью при нагревании в присутствии концентрированной кислоты:

1. При взаимодействии с серной кислотой и медью, нитрат натрия образует сульфат натрия, нитрат меди, газ оксид азота и воду:

Химические свойства

1. Hитрат натрия разлагается при температуре 380–500º С с образованием нитрита натрия и кислорода:

2. Н итрат натрия может реагировать с простыми веществами :

2.1. Н итрат натрия реагирует со свинцом при температуре выше 350 ºС . При этом образуется нитрит натрия и оксид свинца:

NaNO₃ + Pb = NaNO₂ + PbO

2.2. Нитрат натрия реагирует при комнатной температуре с цинком и разбавленной хлороводородной кислотой с образованием нитрита натрия и воды:

Нитрат натрия ГОСТ 828-77

Систематическое
наименованиеНитрат натрияТрадиционные названияНатриевая селитра,
натронная селитра,
чилийская селитра,
нитронатритХим. формулаNaNO₃СостояниетвёрдоеМолярная масса84,993 г/мольПлотность2,257 г/см³Твёрдость2Поверхностное натяжение119 (320°C)
117 (350°C)
114 (400°C) Н/мДинамическая вязкость2,86 (317°C)
2,01 (387°C)
1,52 (457°C) мПа•сТ. плав.308 °CТ. кип.с разложением °CТ. разл.380 °CМол. теплоёмк.67 Дж/(моль·К)Энтальпия образования-257 кДж/мольЭнтальпия плавления16 кДж/мольРастворимость в жидком аммиаке127 г/100 млРастворимость в воде91,6 (25 °С)
114,1 (50°C)
176,0 (100°C)Растворимость в гидразине100 (20°C)ГОСТГОСТ 828-77 ГОСТ 4168-79 ГОСТ 4197-74Рег. номер CAS7631-99-4PubChem24268Рег. номер EINECS231-554-3SMILESКодекс АлиментариусE251RTECSWC5600000ChEBI63005Номер ООН1498ChemSpider22688ЛД₅₀3500 мг/кг (мыши, перорально)Токсичность

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Нитрат натрия (азотнокислый натрий, натриевая селитра, чилийская селитра, натронная селитра) — натриевая соль азотной кислоты с формулой NaNO₃. Бесцветные прозрачные кристаллы с ромбоэдрической или тригональной кристаллической решеткой без запаха. Вкус — резкий солёный. Применяется очень широко и является незаменимым в промышленности соединением.

Содержание

• 1 Свойства
  • 1.1 Физические свойства
  • 1.2 Химические свойства
• 2 Получение
• 3 Применение

Свойства

Физические свойства

Молекулярная масса — 85. Это бесцветные длинные кристаллы, плотностью 2,257 г/см 3 . t_пл 308 °C, при t выше 380 °С разлагается.

Растворимость (г в 100 г) в:

• воде — 72,7 (0°С), 87,6 (20°С), 91,6 (25 °С), 114,1 (50 °C), 124,7 (60°С), 176,0 (100°С)
• жидком аммиаке — 127 (25 °С)
• гидразине — 100 (25 °С)
• этаноле — 0,036 (25 °С)
• метаноле — 0,41 (25 °С)
• пиридине — 0,35 (25 °С).

Натриевая селитра обладает высокой гигроскопичностью, что затрудняет использование этого вещества в пиротехнике.

Химические свойства

При нагревании более 380°С разлагается с выделением кислорода и нитрита натрия:

Может вступать в реакции обмена с солями щелочных металлов. Благодаря меньшей, по сравнению с нитратом натрия, растворимости образующихся нитратов, равновесие указанных реакций смещено вправо:

NaNO₃ + KCl ⟶ KNO₃ + NaCl NaNO₃ + RbI ⟶ RbNO₃ + NaI

Проявляет сильные окислительные свойства в твердом агрегатном состоянии и в расплавах.

В процессе разложения выделяет кислород, вследствие чего может взаимодействовать с неметаллами:

Реакция с серой проходит с большим выделением света и тепла, таким, что стеклянный сосуд, в котором проводится опыт, может лопнуть или расплавиться.

Его окислительные свойства близки к свойствам нитрата калия, поэтому он может использоваться аналогично в некоторых направлениях, например в пиротехнике.

Получение

В лаборатории нитрат натрия можно получить следующими способами:

• Взаимодействием металлического натрия или его оксида с азотной кислотой:

21Na + 26 HNO₃ ⟶ 21NaNO₃ + NO↑ + N₂O↑ + N₂↑ + 13H₂O Na₂O + 2HNO₃ ⟶ 2NaNO₃ + H₂O

• Гидроксида натрия или кислых солей натрия с азотной кислотой:

NaOH + HNO₃ ⟶ NaNO₃ + H₂O NaHCO₃ + HNO3 ⟶ NaNO3 + CO₂↑ + H₂O

Также вместо азотной кислоты можно использовать нитрат аммония:

NaOH + NH₄NO₃ ⟶ NaNO₃ + NH₃↑ + H₂O NaHCO₃ + NH₄NO₃ ⟶ NaNO₃ + NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O

• Взаимодействием нитрата серебра с пищевой солью (качественная реакция на ион Cl — ):

AgNO₃ + NaCl ⟶ NaNO₃ + AgCl↓

Применение

Применяется как удобрение; в пищевой, стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей для придания огню жёлтого цвета. Получается из природных залежей выщелачиванием горячей водой и кристаллизацией; абсорбцией раствором соды окислов азота; обменным разложением кальциевой или аммиачной селитры с сульфатом, хлоридом или карбонатом натрия.

Химические уравнения соли нитрата натрия

I. Нитраты (селитры)

Азотная кислота – одноосновная, образует один ряд солей – нитраты состава:

Нитраты калия, натрия, кальция и аммония называют селитрами. Например, селитры:KNO₃ – нитрат калия (индийская селитра), NаNО₃ – нитрат натрия (чилийская селитра), Са(NО₃)₂ – нитрат кальция (норвежская селитра), NH₄NO₃ – нитрат аммония (аммиачная или аммонийная селитра, ее месторождений в природе нет). Германская промышленность считается первой в мире, получившей соль NH₄NO₃ из азота N₂ воздуха и водорода воды, пригодную для питания растений.

Рис.1. Аммиачная селитра Рис.2. Калиевая селитра Рис.3. Натриевая селитра

II. Физические свойства

Нитраты – вещества с преимущественно ионным типом кристаллических решёток. При обычных условиях это твёрдые кристаллические вещества, все нитраты хорошо растворимы в воде, сильные электролиты.

III. Получение нитратов

Нитраты образуются при взаимодействии:

1) Металл + Азотная кислота

2) Основный оксид + Азотная кислота

3) Основание + Азотная кислота

4) Аммиак + Азотная кислота

5) Соль слабой кислоты + Азотная кислота

В cоответствии с рядом кислот каждая предыдущая кислота может вытеснить из соли последующую:

6) Оксид азота (IV) + щёлочь

в присутствии кислорода —

IV. Химические свойства нитратов

I. Общие с другими солями

1) Взаимодействие с металлами

Металл, стоящий в ряду активности левее, вытесняет последующие из их солей:

2) Взаимодействие с кислотами

3) Взаимодействие со щелочами

4) Взаимодействие с cолями

II. Специфические

Все нитраты термически неустойчивы. При нагреванииразлагаются с образованием кислорода. Характер других продуктов реакции зависит от положения металла, образующего нитрат, в электрохимическом ряду напряжений:

1) Нитраты щелочных (исключение — нитрат лития) и щелочноземельных металлов разлагаются до нитритов:

2) Нитраты менее активных металлов от Mg до Cu включительно и нитрат лития разлагаются до оксидов:

3) Нитраты наименее активных металлов (правее меди) разлагаются до металлов:

4) Нитрат и нитрит аммония:

Нитрат аммония разлагается в зависимости от температуры так:

Качественная реакция на нитрат-ион NO₃ – – взаимодействие нитратов c металлической медью при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты или с раствором дифениламина в Н₂SO₄ (конц.).

Опыт: “Качественная реакция на ион NO₃ – “

Признаки реакции — в пробирке появляются бурые пары оксида азота(IV), что лучше наблюдать на белом экране, а на границе медь – реакционная смесь появляются зеленоватые кристаллы нитрата меди(II).

Протекают следующие уравнения реакций:

V. Применение нитратов

Почему азота в природе много (он входит в состав атмосферы), а растения часто дают плохой урожай из-за азотного голодания?

Растения не могут усваивать молекулярный азот N₂ из воздуха. Это проблема «связанного азота». При недостатке азота задерживается образование хлорофилла, поэтому растения имеют бледно-зеленую окраску, как следствие, задерживается рост и развитие растения. Азот – жизненно важный элемент. Без белка нет жизни, а без азота нет белка.

Как же усваивается атмосферный азот? Часть связанного азота поступает в почву во время гроз. Химия процесса такова:

Существуют растения способные повышать плодородие почвы, в чем же их особенность? Эти растения (люпин, люцерна, клевер, горох, вика) относятся к семейству бобовых (мотыльковые), на корнях которых развиваются клубеньковые бактерии, способные связывать атмосферный азот, переводя его в соединения, доступные для растений.

Растения, связывающие атмосферный азот

Снимая урожаи, человек ежегодно уносит вместе с ними огромные количества связанного азота. Эту убыль он покрывает внесением не только органических, но и минеральных удобрений (нитратных, аммиачных, аммонийных). Азотные удобрения вносят под все культуры. Азот усваивается растениями в виде катиона аммония NH₄ + и нитрат-аниона NO₃ – .

«Классификация азотных удобрений»

Одной из важных характеристик является содержание питательного элемента в удобрении. Расчет питательного элемента для азотных удобрений ведут по содержанию азота.

Влияние нитратов на окружающую среду и организм человека

Азот как основной питательный элемент влияет на рост вегетативных органов – зеленых стеблей и листьев. Азотные удобрения не рекомендуется вносить поздней осенью или ранней весной, т. к. талые воды смывают до половины удобрений. Важно соблюдать нормы и сроки внесения удобрений, вносить их не сразу, а в несколько приемов. Применять медленно действующие формы удобрений (гранулы, покрытые защитной пленкой), при посадке использовать сорта, склонные к низкому накоплению нитратов. Коэффициент использования азотных удобрений – 40–60%. Избыточное употребление азотных удобрений не только ведет к аккумуляции нитратов в растениях, но и приводит к загрязнению ими водоемов и грунтовых вод. Антропогенными источниками загрязнения водоемов нитратами являются также металлургия, химическая, в том числе целлюлозно-бумажная, и пищевая отрасли промышленности. Одним из признаков загрязнения водоемов является «цветение» воды, вызванное бурным размножением синезеленых водорослей. Особенно интенсивно оно происходит во время таяния снега, летних и осенних дождей. Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов регламентируется ГОСТом. Для суммы нитрат-ионов в почве принято значение 130 мг/кг, в воде разных водоисточников – 45 мг/л. (ПДК (NO₃ – в почве) – 130 мг/кг, ПДК (NO₃ – в воде) – 45 мг/л.).

Для самих растений нитраты безвредны, а вот для человека и травоядных животных они опасны. Смертельная доза нитратов для человека – 8–15 г, допустимое суточное потребление – 5 мг/кг. Многие растения способны накапливать большие количества нитратов, например: капуста, кабачки, петрушка, укроп, свекла столовая, тыква и др.

Такие растения называют нитратонакопителями. В организм человека 70% нитратов поступает с овощами, 20% – с водой, 6% – с мясом и рыбой. Попадая в организм человека, часть нитратов всасывается в желудочно-кишечном тракте в неизмененном виде, другая часть, в зависимости от присутствия микроорганизмов, значения рН и других факторов, может превращаться в более ядовитые нитриты, аммиак, гидроксиламин NН₂ОН; в кишечнике из нитратов могут образоваться вторичные нитрозамины R₂N–N=О, обладающие высокой мутагенной и канцерогенной активностью. Признаки небольшого отравления – слабость, головокружение, тошнота, расстройство желудка и т. д. Снижается работоспособность, возможна потеря сознания.

В организме человека нитраты взаимодействуют с гемоглобином крови, превращая его в метгемоглобин, в котором железо окислено до Fe 3+ и не может служить переносчиком кислорода. Именно поэтому один из признаков острого отравления нитратами – синюшность кожных покровов. Выявлена прямая зависимость между случаями появления злокачественных опухолей и интенсивностью поступления в организм нитратов при избытке их в почве.

Опыт: “Исследование содержания нитратов в продуктах питания”
(качественная реакция на нитрат-ион NO₃ – )

Первая помощь при отравлении нитратами

Первая помощь при отравлении нитратами – это обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных – глауберовой соли Na₂SO₄•10H₂O и английской соли (горькая соль) MgSO₄•7H₂O, cвежий воздух.

Уменьшить вредное влияние нитратов на организм человека можно с помощью аскорбиновой кислоты (витамина С); если ее соотношение с нитратами составляет 2:1, то нитрозамины не образуются. Доказано, что прежде всего витамин С, а также витамины Е и А являются ингибиторами – веществами, предотвращающими и тормозящими процессы преобразования нитратов и нитритов в организме человека. Необходимо ввести в рацион питания побольше черной и красной смородины, других ягод и фруктов (кстати, в висячих плодах нитратов практически нет). И еще один естественный нейтрализатор нитратов в организме человека – это зеленый чай.

Причины накопления нитратов в овощах и способы выращивания экологически чистой продукции растениеводства

Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается. Плоды, достигшие полной зрелости, уже не содержат нитратов – происходит полное превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (огурцы, кабачки). Удобрять такие культуры азотными удобрениями желательно не позднее чем за 2–3 недели до уборки урожая. Кроме того, полному превращению нитратов в белки препятствуют плохая освещенность, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия). Не следует увлекаться внесезонными тепличными овощами. Например, 2 кг тепличных огурцов, съеденных за один прием, могут вызвать опасное для жизни отравление нитратами. Надо также знать, преимущественно в каких частях растения накапливаются нитраты: у капусты – в кочерыжке, у моркови – в сердцевине, у кабачков, огурцов, арбузов, дыни, картофеле – в кожуре. У дыни и арбуза не следует есть незрелую мякоть, прилежащую к корке. Огурцы лучше почистить и срезать место прикрепления их к стеблю. У зеленных культур нитраты накапливаются в стеблях (петрушка, салат, укроп, сельдерей). Содержание нитратов в различных частях растений неравномерно: в черешках листьев, стебле, корне содержание их в 1,5–4,0 раза выше, чем в листьях. Всемирная организация здравоохранения считает допустимым содержание нитратов в диетических продуктах до 300 мг NO₃ – на 1 кг сырого вещества. (ПДК (NO₃ – в диетических продуктах) – 300 мг/кг.). Если самое высокое содержание нитратов отмечается в свекле, капусте, салате, зеленом луке, то самое низкое содержание нитратов – в репчатом луке, томатах, чесноке, перце, фасоли.

Чтобы вырастить экологически чистую продукцию, прежде всего необходимо грамотно вносить азотные удобрения в почву: в строго рассчитанных дозах и в оптимальные сроки. Выращивать овощи, особенно зеленные культуры, надо при хорошей освещенности, оптимальных показателях влажности почвы и температуры. И все же для уменьшения содержания нитратов овощные культуры лучше подкармливать органическими удобрениями. Несвоевременное внесение удобрений, особенно в избыточных дозах, в том числе и органического удобрения – навоза, приводит к тому, что поступившие в растение минеральные соединения азота не успевают полностью превратиться в белковые.

Нитраты в производстве взрывчатых веществ

Многие взрывчатые смеси содержат в своем составе окислитель (нитраты металлов или аммония и др.) и горючее (дизельное топливо, алюминий, древесную муку). Поэтому соли – нитрат калия, нитрат бария, нитрат стронция и другие – применяются в пиротехнике.

Азотное удобрение нитрат аммония вместе с алюминием и древесным углем входит в состав взрывчатой смеси – аммонала. Основная реакция, которая протекает при взрыве:

Высокая теплота сгорания алюминия повышает энергию взрыва. Применение нитрата аммония в составе аммонала основано на его свойстве разлагаться при детонации с образованием газообразных веществ:

В руках террористов взрывчатые вещества приносят мирным людям только страдания.

Шесть веков продолжалось господство черного пороха в военном деле. Теперь его применяют в качестве взрывчатого вещества в горном деле, в пиротехнике (ракеты, фейерверки), а также как охотничий порох. Черный или дымный порох – это смесь 75% нитрата калия, 15% древесного угля и 10% серы.

Нитрат серебра AgNO₃, который чернит ткань, бумагу, парты и руки (ляпис), применяют как противомикробное средство для лечения кожных язв, для прижигания бородавок и в качестве противовоспалительного средства при хроническом гастрите и язве желудка: пациентам назначают пить 0,05%-й раствор АgNO₃. Порошкообразные металлы Zn, Мg, Al, cмешанные с нитратом серебра, используют в петардах.

Основный нитрат висмута Вi(ОН)₂NО₃ назначают внутрь при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки в качестве вяжущего и антисептического средства. Наружно – в мазях, присыпках при воспалительных заболеваниях кожи.

Соль нитрит натрия NaNО₂ применяют в медицине как спазмолитическое средство.

Применение нитритов в пищевой отрасли промышленности

Нитриты применяют в колбасном производстве: 7 г на 100 кг фарша. Нитриты придают колбасе розовый цвет, без них она серая, как вареное мясо, и не имеет товарного вида. К тому же присутствие нитритов в колбасе необходимо еще и по другой причине: они предотвращают развитие микроорганизмов, выделяющих токсичные яды.