Tìm hiểu về ion Nitrat và nitric P1.

[ong noi loc]

TÌM HIỂU VỀ ION NITRAT VÀ NITRIC TÁC HẠI CỦA CHÚNG
PHẦN I. SƠ LƯỢC

​

Nitơ tồn tại trong thiên nhiên chủ yếu dưới dạng phân tử hai nguyên tử N2 và là một nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 78,03% thể tích của không khí. Một cách gần đúng có thể coi thể tích của không khí gồm có 4 phần N2 và một phần O2.

Trong phân tử N2, nitơ liên kết với nhau bằng ba liên kết hoá trị. Để phá vỡ liên kết này cần một năng lượng rất lớn khoảng 942 kJ/mol. Điều này giải thích tính trơ của phân tử N2 và giải thích tại sao đa số hợp chất đơn giản của N2, mặc dù trong đó có liên kết bền, đều là hợp chất thu nhiệt. Cũng chính vì thế mà phần lớn các sinh vật sống không thể sử dụng trực tiếp nó được.

Nitơ có trong mọi sinh vật dưới dạng hợp chất hữu cơ phức tạp như prôtêin, axit nucleic, một số sinh tố và kích thích tố, chất màu của máu, clorophin....Nitơ là một trong những nguyên tố dinh dưỡng chính đối với thực vật. Bởi vậy trong nông nghiệp, những lượng lớn hợp chất của nitơ được thường xuyên cung cấp cho đất dưới dạng phân đạm để nuôi cây trồng. trong nước mưa có một lượng nhỏ axit nitơrơ (HNO2) và axit nitric (HNO3) được tạo thành do hiện tượng phóng điện trong khí quyển.

Nitơ tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau như NO[SUB]3[/SUB]- (+5), NO[SUB]2[/SUB]- (+3) và NH[SUB]4[/SUB]+ (-3). Trong các dạng này thì NO3- và NO2- được quan tâm hơn cả vì chúng là những ion có khả năng gây độc cho con người.

Ngoài các trạng thái trên nitơ còn tồn tại ở trạng thái khí như N2, NO, N2O. Trong các dạng tồn tại của nitơ thì NO[SUB]3[/SUB]- là dạng bền nhất và được tìm thấy nhiều trong nước ngầm tại các khu vực đất trồng trọt.


1/ Nitrat

Nitrat là muối của axit nitric. Trong muối nitrat, ion NO[SUB]3[/SUB]- có cấu tạo hình tam giác đều với góc ONO bằng 120 độ và độ dài liên kết N-O bằng 1,218 Angtron

Ion NO[SUB]3[/SUB]- không có màu nên các muối nitrat của những cation không màu đều không có màu. Hầu hết các muối nitrat đều dễ tan trong nước. Một vài muối hút ẩm trong không khí như NaNO3 và NH4NO3. Muối nitrat của những kim loại hoá trị hai và hoá trị ba thường ở dạng hydrat

Muối nitrat khan của kim loại kiềm khá bền với nhiệt ( chúng có thể thăng hoa trong chân không ở 380 - 500 độC ). Còn các nitrat của kim loại khác dễ phân huỷ khi đun nóng. Độ bền nhiệt của muối nitrat phụ thuộc vào bản chất cation kim loại

Cd là một kim loại kém hoạt động trong môi trường axit yếu có thể khử được NO[SUB]3[/SUB]- về NO[SUB]2[/SUB]-

NO[SUB]3[/SUB]- + Cd(Cu) + 2H+ ----> NO[SUB]2[/SUB]- + Cd[SUP]2+ [/SUP]+ H2O​

Dựa vào phản ứng đặc trưng này mà người ta có thể xây dựng các phương pháp khác nhau để phát hiện và định lượng nitrat.

2/ Nitrit

Muối của axit nitrơ gọi là nitrit, muối nitrit bền hơn axit nhiều. Hầu hết muối nitrit dễ tan trong nước, muối ít tan là AgNO[SUB]2[/SUB]. Đa số muối nitrit không có màu.

​

Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ, ion NO[SUB]2[/SUB]- có khả năng tạo liên kết cho nhận với ion kim loại. Một phức chất thường gặp là natri cobantinitrit Na[SUB]3[/SUB][Co(NO[SUB]2[/SUB])6]. Đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K[SUP]+[/SUP] nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu vàng.

Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân huỷ khi nóng chảy mà chỉ phân huỷ trên 500 độC. nitrit của các kim loại khác kém bền hơn, bị phân huỷ khi đun nóng, chẳng hạn như AgNO[SUB]2 [/SUB]phân huỷ ở 140 độC, Hg(NO[SUB]2[/SUB]) ở 75 độC.

Trong môi trường axit, muối nitrit có tính oxi hoá và tính khử như axit nitrơ. axit nitrơ cũng như muối NaNO[SUB]2 [/SUB]được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá học, nhất là công nghiệp phẩm nhuộm azô.

3/ Chu trình NiTo

Chu trình của nitơ chủ yếu là các phản ứng liên quan đến sinh học. Tất cả các phản ứng trong chuỗi:

N[SUB]2 [/SUB]---> NH[SUB]3[/SUB] ---> NO[SUB]2[/SUB]- ---> NO[SUB]3[/SUB]- ---> NH[SUB]4[/SUB]+ ---> Protein​

và các phản ứng ngược lại thành N2 đều có thể do vi sinh vật thực hiện.

Các hợp chất của nitơ xuất hiện trong nước như NH4+, NO2-, NO3- là sản phẩm của quá trình phân huỷ vi sinh yếm khí (NH4+), hiếu khí (NO2-, NO3-) các chất hữu cơ chứa nitơ từ xác các sinh vật, chất thải hữu cơ...ở giai đoạn đầu các chất đạm dưới tác dụng cuả vi khuẩn yếm khí sẽ phân huỷ thành NH3:

(NH2)2CO + H2O ---> 2 NH3 + CO2​

Ion amoni (NH[SUB]4[/SUB]+) trong nước sau một thời gian tương đối dài sẽ chuyển dần thành NO[SUB]3[/SUB]-.

Các nguồn thải từ một số ngành công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm chứa axit nitric ( hoà tan trong nước mưa tạo HNO3) cũng đưa vào nước một lượng khá lớn NO[SUB]3[/SUB]-.

Thành phần nitơ trong đất chủ yếu ở dạng hữu cơ, do kết quả của quá trình phân huỷ thực vật và động vật chết, phân, nước tiểu...nó được chuyển hoá thành NH3, NH4+ sau đó bị oxi hoá bởi vi khuẩn tạo thành NO[SUB]2[/SUB]- rồi NO[SUB]3[/SUB]- và thực vật sử dụng NO[SUB]3[/SUB]- làm chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, nồng độ tự nhiên của nitrat trong đất không cao lắm, chưa đủ để đảm bảo cho cây trồng có năng suất cao. Vì vậy, người nông dân phải bổ sung vào đất các loại phân đạm như urê (NH2)2CO , NH4NO3, (NH4)2SO4....đều đặn để cấp thêm nitơ cho đất, nhất là sau khi thu hoạch đất bị bạc màu. Khi đó các vi khuẩn sẽ chuyển hoá NH4+ thành NO[SUB]3[/SUB]- để cho cây hấp thụ.

Ngày nay do sử dụng phân đạm trong sản suất nông nghiệp quá nhiều và chưa đúng quy định là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm NO[SUB]3[/SUB]- trong nước. Tuy nhiên, nitrat và amoni một phần chủ yếu được cây cối hấp thụ, một phần giải phóng ra ngoài khí quyển dưới dạng N[SUB]2[/SUB], NH3 và phần còn lại tích tụ trong đất và tan trong nước ngầm. Từ đó cho thấy nếu luợng đạm đưa vào đất càng nhiều thì lượng NO[SUB]3[/SUB]- dư thừa càng tăng.