Содержание

Nh4, степень окисления азота и водорода в нем

Общие сведения об аммиаке и степени окисления в Nh4

Брутто-формула – NH3. Молярная масса – 17 г/моль. Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды (dNH = 0,10 нм, угол HNH равен 107,3o). Согласно методу валентных связей, это отвечает sp3-гибридизации валентных орбиталей атома азота (рис. 1).

Рис. 1. Энергетическая диаграмма орбиталей молекулы аммиака.

При охлаждении до (-33,4oC) аммиак под обычным давлением превращается в прозрачную жидкость, затвердевающую при (-77,8oC).

Аммиак хорошо растворим в воде: один объем воды растворяет при комнатной температуре около 700 объемов аммиака. Концентрированный раствор содержит 25% (масс.) NH3 и имеет плотность 0,91 г/см3.Раствор аммиака в воде называют нашатырным спиртом.

Nh4, степени окисления элементов в нем

Чтобы определить степени окисления элементов, входящих в состав аммиака, сначала необходимо разобраться с тем, для каких элементов эта величина точно известна.

Аммиак – это тривиальное название гидрида азота, а, как известно, степень окисления водорода в гидридах равна (+1). Для нахождения степени окисления азота примем её значение за «х» и определим его при помощи уравнения электронейтральности:

x + 3×(+1) = 0;

x + 3 = 0;

x = -3.

Значит степень окисления азота в аммиаке равна (-3):

N-3H+13.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Аммиак — урок. Химия, 9 класс.

Строение молекулы

Формула аммиака — Nh4. Степень окисления азота равна \(–3\). В молекуле три ковалентные полярные связи. У атома азота одна электронная пара остаётся неподелённой и играет важную роль в способности аммиака вступать в химические реакции.

 

Молекула аммиака имеет форму пирамиды, в вершине которой расположен атом азота, а в основании — три атома водорода.

 

Рис. \(1\). Молекула аммиака

 

Общие электронные пары в молекуле смещены к более электроотрицательному атому азота. Он заряжен отрицательно, а атомы водорода — положительно. Поэтому молекула полярна и представляет собой диполь. Благодаря высокой полярности молекулы аммиака способны образовывать водородные связи между собой и с молекулами воды. Образование водородных связей влияет на физические свойства вещества.

Физические свойства

При обычных условиях аммиак представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом. Он легче воздуха. Ядовит.

 

Аммиак очень хорошо растворяется в воде — при \(20\) °С в одном объёме воды может раствориться до \(700\) объёмов аммиака. Раствор с содержанием газа \(25\) % называется аммиачной водой, а \(10\)%-ный раствор используется в медицине как нашатырный спирт.

 

Аммиак легко сжижается при пониженной температуре или при повышенном давления. При испарении жидкого аммиака поглощается много тепла, что позволяет использовать его в холодильных установках.

Химические свойства

1.  Восстановительные свойства.

  

Степень окисления азота в аммиаке — \(–3\), поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он выступает в роли сильного восстановителя.

 

Аммиак окисляется кислородом с образованием азота или оксида азота(\(II\)). Результат реакции зависит от условий её протекания.

 

При горении аммиака в чистом кислороде образуется азот:

 

4N−3h4+3O20=2N20+6h3O−2.

 

Если реакция проводится с катализатором, то образуется оксид азота(\(II\)):

 

4N−3h4+5O20=k4NO+2+6h3O−2.

 

2. Основные свойства.

  

Если в водный раствор аммиака добавить несколько капель фенолфталеина, то его окраска станет малиновой. Значит, раствор содержит гидроксид-ионы. Образование этих ионов происходит в результате реакции между водой и молекулами аммиака:

 

Nh4+h3O⇄Nh4⋅h3O⇄Nh5++OH−.

 

Образующийся в реакции неустойчивый гидрат аммония частично диссоциирует на ионы аммония и гидроксид-ионы.

 

Аммиак реагирует с кислотами. При этом образуются соли аммония. Так, с соляной кислотой образуется хлорид аммония, а с серной — сульфат аммония:

 

Nh4+HCl=Nh5Cl,

 

2Nh4+h3SO4=(Nh5)2SO4.

Получение и применение

В промышленности аммиак синтезируют из азота и водорода:

 

N2+3h3⇄t,p,k2Nh4.

 

Рис. \(2\). Производство аммиака

 

Лабораторный способ получения — реакция между солью аммония и гидроксидом кальция:

 

2Nh5Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2Nh4↑+2h3O.

 

В больших количествах аммиак применяется для производства азотной кислоты и минеральных удобрений, а также красителей и взрывчатых веществ. Используется в холодильных установках. Нашатырный спирт находит применение в медицине и в быту.

Источники:

Рис. 1. Молекула аммиака https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Ammonia-2D-dimensions.png

Рис. 2. Производство аммиака https://cdn.pixabay.com/photo/2014/07/31/21/42/industry-406905_960_720. jpg

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.


Моё видео:



Как вы работаете?

Вам нужно написать сообщение в WhatsApp . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Whatsapp или почту и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.















Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности


Аммиак степень окисления — Справочник химика 21

    Пример 17 [10, с. 186]. Составить материальный баланс отделения окисления аммиака (на 1 т азотной кислоты). Степень окисления ЫНз до N0 — 0,97, до N2 — 0,03 N0 до N02—1,0. Степень абсорбции 0,92. Содержание аммиака в сухой аммиачновоздушной смеси 7,13 /о (масс.). Воздух насыщен парами воды при 30 °С. Относительная влажность 80%. 
[c.19]

    Реакции (а) — (г) практически необратимы и поэтому направление процесса определяется соотношением скоростей реакций. В отсутствие катализаторов прн высоких температурах (выше 900°С) окисление аммиака идет в основном с образованием азота по реакции (в). Для производства азотной кислоты необходимо наиболее полное окисление аммиака по реакции (а), поэтому применяют катализаторы, избирательно ускоряющие ее. На практике степень окисления аммиака кислородом воздуха до оксида азота, т. е. селективность процесса, достигает 98%. В качестве избирательных катализаторов, ускоряющих процесс окисления аммиака до оксида азота, могут служить платина и ее сплавы с металлами платиновой группы, оксиды железа, марганца, кобальта и др. До [c.100]

    В общем случае, когда в исходном газе присутствует окись азота, кислород и аммиак, степень окисления аммиака до окиси азота может быть определена из равенства  

[c. 159]

    Элементы группы 5А проявляют самые разнообразные свойства, от сильно неметаллических у азота до явно металлических у висмута. Азот и фосфор обнаруживают степени окисления от -Ь 5 до — 3. Фосфор, не столь электроотрицательный, как азот, чаще, чем азот, встречается в состояниях с положительными степенями окисления. Важнейшим источником азота служит земная атмосфера, в которой он существует в виде молекул N2- Наиболее важным промышленным процессом связывания N2 в соединения является процесс получения аммиака по методу Габера. Другой важный промышленный процесс, процесс Оствальда, используется для превращения МНз в азотную кислоту НМОз-Это сильная кислота и одновременно хороший окислитель. Соединения азота применяются как важные сельскохозяйственные удобрения. [c.330]

    Окраска является отличительным свойством координационных соединений переходных металлов. Октаэдрические комплексы кобальта могут иметь самую различную окраску в зависимости от того, какие группы координированы вокруг атома этого металла (табл. 20-2). Такие координирующиеся группы называются /шгандами. В растворах окраска обусловлена ассоциацией молекул растворителя, выступающих в роли лигандов, с металлом, а не свойствами самого катиона металла. В концентрированной серной кислоте (сильный обезвоживающий агент) ионы Си» бесцветны в воде они имеют аквамариновую окраску, а в жидком аммиаке — темную ультрамариновую. Комплексы металлов с высокими степенями окисления обладают яркой окраской, если они поглощают энергию в видимой части спектра СгО -ярко-желтой, а МПО4-ярко-пурпурной. [c.206]


    Окисление аммиака степень окисления 51% [c.163]

    Так как атомы азота в аммиаке сильнее притягивают электроны, чем в элементном азоте, говорят, что у них отрицательная степень окисления. В диоксиде азота, где атомы азота слабее притягивают электроны, чем в элементном азоте, он имеет положительную степень окисления. В элементном азоте или элементном кислороде каждый атом имеет нулевую степень окисления. (Нулевая степень окисления приписывается всем элементам в несвязанном состоянии.) Степень окисления — полезное понятие для понимания окислительно-восстановительных реакций. [c.518]

    Следовательно, при образовании иона КН из молекулы аммиака степень окисления азота ие меняется, оставаясь равной —3. Однако число электронных пар, связывающих атом азота с другими атомами, иначе говоря, валентность азота в ионе аммония равиа четырем. [c.126]

    Азотистая кислота и нитриты, действуя в качестве восстановителей, окисляются при этом в азотную кислоту или ее соли. Действуя в качестве окислителей, они восстанавливаются при этом до N0 или более низких степеней окисления азота в зависимости от характера восстановителя. Гидроксиламин восстанавливается до аммиака, а окисляется до свободного азота или до NjO. Гидразин сильный восстановитель, но сам может восстановиться, подвергаясь действию водорода в момент выделения. [c.154]

    При окислении аммиака на железохромовом катализаторе при отсутствии внешне- и внутридиффузионного торможения необходимо различать две характерные области [47—49]. В первой из них, характеризующейся большим избытком кислорода в аммиачно-воздушной смеси, по сравнению со стехиометрическим, расходуемым по реакции (а), степень окисления аммиака не зависит от мольного отношения кислорода к аммиаку. Во второй области, характеризующейся малым избытком кислорода, степень окисления аммиака является функцией мольного отношения кислорода к аммиаку. Граница между этими областями явно проявляется при мольном отношении кислорода к аммиаку в аммиачно-воздушной смеси, равном А [c.158]

    Азот необходим бактериям для синтеза аминокислот (белков), пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, а также некоторых витаминов. Поскольку азот во всех живых организмах содержится в восстановленной форме, все минеральные формы азота с большей, чем у аммиака, степенью окисленности должны быть восстановлены. [c.445]

    Предложено много окисных катализаторов для окисления аммиака до окиси азота. Большинство этих катализаторов обладает недостаточной каталитической устойчивостью. Наиболее активными и каталитически устойчивыми оказались активированные окиси железа и кобальта, на которых в изотермических условия можно получать степень окисления аммиака до окиси азота 0,97—0,98. Однако и на этих катализаторах в неподвижном слое наблюдается закономерная неизотермичность по высоте и диаметру реактора. Скорость процесса снижается вследствие внутридиффузионного торможения. Резкие перепады температур в применяемых крупных зернах (но радиусу их) приводят к быстрому изменению структуры зерен и падению активности катализатора. [c.155]

    В простейших ковалентных соединениях значение положительной степени окисления элемента — соответствует числу оттянутых от атома связывающих электронных пар, а величина отрицательной степени окисления — числом притянутых электронных пар. Например, в молекуле H I хлор и водород одновалентны степень окисления более электроотрицательного хлора (3,0) принимается равной —1, а менее электроотрицательного водорода (2,1) +1. В молекулах аммиака h4N и трифторида азота NF, азот образует три связи, т. е. трехвалентен. В ooTBeT TBHii же с рг зличием в электроотрицательностях азота (3,0), водорода /2,1) и фтора (4,0) азоту в HgN приписывается отрицательная степень окисления —3, а в NFg — положительная степень окисления —1-3, [c.82]

    Поскольку азот в Nh4 имеет низшую степень окисления —3 аммиак является восстановителем в ряде реакций. В кислороде он горит  [c.397]

    Так как температура в слое катализатора зависит от содержания аммиака в исходном газе и от температуры подогрева исходной смеси, в работе [481 изучено влияние температуры исходного газа на входе в кипящий слой железохромового катализатора на степень окисления аммиака. Как видно из рис. 80, повышение температуры подогрева исходного газа сначала приводит к увеличению степени окисления аммиака до максимального значения при дальнейшем повышении температуры степень окисления снижается. Увеличение степени окисления аммиака при повышении температуры исходного газа перед кипящим слоем катализатора происходит за счет снижения входного эффекта (см. главу П), который заключается в том, что температура исходного газа при проходе его через газораспределительную решетку изменяется от 4х (До решетки) до в основной части кипящего слоя. В то же время нагревание исходного газа выше 300° С приводит не только к уменьшению величины входного эффекта, но и к термическому окислению аммиака до азота на стенках реактора и при прохождении через газораспределительную решетку. Конкуренция этих двух факторов приводит к максимуму на кривой (рис. 80). Увеличение концентрации аммиака в исходном газе приводит к смещению этого максимума в сторону низких температур подогрева. Смещение максимума в сторону низких температур (на рис. 80 показано пунктирной линией) объясняется тем, что с увеличением концентрации аммиака в исходном газе тепловой эффект процесса (считая на единицу объема аммиачно-воздушной смеси) возрастает, количество выделившегося тепла в зоне входного эффекта увеличивается, величина же входного эффекта уменьшается, что приводит к увеличению степени окисления аммиака до окиси азота.[c.159]


    На рис. 79 отображено влияние линейной скорости газа на степень окисления аммиака до окиси азота на железохромовом катализаторе при наличии проскока аммиака через слой. Как видно из [c.158]

    Из данных табл. 6 (стр. 124) видно, что электроотрицательность хлора и иода меньше, а фтора бо/п.ше, чем электроотрнцателыгость азота. Отсюда следует, что п соединениях N I3 и NI3 степень окисленности азота равна —3, а в NF3 опа равна -НЗ, Поэтому фторид азота отличается по свойствам от нитридов хлора и иода. Например, при взаимодействии с водою N lj или NIj образуется аммиак, а а случае NFj получается оксид азота (П1)  [c.401]

    Изменение степени окисления аммиака в зависимости от температуры подогрева нитрозных газов приведено на рис. 81. В этом случае содержание окиси азота в нитрозном газе было 4,5 объемн. %, а аммиака — 5 объемн. %. Как видно из рис. 81, при повышении температуры подогрева нитрозных газов степень окисления аммиака возрастает. Увеличение степени окисления аммиака при повышении температуры нитрозных газов перед слоем катализатора также обязано снижению величины зоны входного температурного эффекта. [c.160]

    Количество аммиака для получения 100000 т ННОз с учетом степени окисления и степени абсорбции  [c.11]

    При взаимодействии с водой иодида и хлорида азота образуется аммиак, а при гидролизе фтористого азота NFa получается оксид азота (III). Напишите уравнения соответствующих реакций и сделайте вывод о степени окисления азота в его галогенопроизводных. [c.128]

    В присутствии солей аммония гидроксиды раствором аммиака не осаждаются (почему ). На воздухе идет окисление солей железа и кобальта до соединений со степенью окисления металлов + 3. [c.637]

    Подсчитать расход а) аммиака и б) воздуха на 1 т моногидрата I INO3, если степень окисления Nh4 и N0 равна 0,96, а степень абсорбции 0,98. При подсчете учитывать расход воздуха только для реакций окисления Nh4 и N0. [c.41]

    Согласно приведенному выше определению значение положительной степенн окисления элемента соответствует числу оттянутых от атома связывающих электронных пар, а значение отрицательной степени окисления—числу притянутых электронных пар. Например, в молекулах аммиака HзN и трифторида азота ЫР. 1 азот трехвалентен — образует три связи. В соответствии с различием в электроотрицательностях азота (3,0), водорода (2,1) и фтора (4,0) азоту в НзМ приписывается отрицательная степень окисления —3, а в NF.з—положительная степень окисления -)-3. [c.84]

    Без изменения степени окисления элементов происходит также образование комплексных ионов. Например, нерастворимый в воде 2п(0Н)г легко растворяется в присутствии аммиака за счет образования устойчивого катионного комплекса (lgA = 8,7)  [c.176]

    Определите степень окисления аммиака в воздушно-аммиачной смеси, если на титрование 400 мл (температура 24°С, давление 741 мм рт. ст.) исходной смеси расходовалось 10 мл 0,1 н. раствора кислоты, а па титрование конечного продукта окисления из того же объема — 6 мл 0,1 н. раствора щелочи. В условии задачи есть данные, использование которых необязательно. Проведите решение, исключив эти данные. [c.35]

    Гидроксиламин NHjOH рассматривают как продукт замещения гидроксогруппой атома водорода в молекуле аммиака. Степень окисления азота в нем равна —1, поэтому гидроксиламин может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, но последние выражены сильнее. Гидроксиламин проявляет основные свойства и с кислотами образует соли, например хлорид гидроксиламмония (NHjOHj l и т. п.. Азот гидроксиламина имеет неподеленную электронную пару и может играть роль донора. Поэтому гидроксиламин, как и аммиак, проявляет свойство образовывать комплексные соединения. Это кристаллическое, хорошо растворимое вещество применяют в лабораторной практике и в органическом синтезе. [c.324]

    Так, азот образует соединения, в которых степень его окисленности изменяется от —3 (аммиак и соли аммония) до +5 (азотная кислота и ее соли). Азот, входящий в состав аммиака, может выступать только в качестве восстановителя, азот азотной кислоты— только в качестве окислителя. Азотистая же кислота HNO2 и ее соли, где степень окисленности азота равна — -3, вступают в реакции как с сильными окислителями, так и с сильными восстановителями. В первом случае она окисляется до азотной кислоты, во втором — восстанавливается обычно до оксида азота N0. [c.271]

    Французская фирма Кюльман впервые начала получать 70% ную азотную кислоту. В системе, предложенной этой фирмой, окис ление аммиака проводится воздухом при атмосферном давлении а абсорбция под давлением 4,4 ат. Отличительная особенность си стемы заключается в применении двух абсорбционных колонн, ра ботающих последовательно. Каждая колонна диаметром 5 лг и вы сотою 30 м имеет 29 тарелок специальной конструкции. На тарел ках располагаются змеевики, по которым проходит испаряющийс аммиак. Степень окисления окиси азота, поступающей в абсорб [c.170]

    Рассчитайте, сколько теплоты выделится при окислении на платиновом катализаторе 1 кг аммиака. Энтальпия реакции окисления Nh4 АЯ298——226,825 кДж/моль. Степень окисления аммиака кислородом воздуха достигает 98%. [c.128]

    Подсчитать расход аммиака, воздуха и воды на 1 т 50-ироцентной язотной кислоты при степени окисления, равной 0,95, и степени абсорбции, равной 0,96. При подсчете расход воды и воздуха учитывать только на реакцию образов,311ия HNOз. [c.42]

    Соединения, содержащие атомы в крайних степенях окисления, ведут себя однозначно одни мо1 ут быть только восстановителями, другие — ТОЛ11КО окислителями. Азот в аммиаке и нитридах металлов достигает максимальной отрицательной степени окисления и не способен более к присоединению электронов, R азотной кислоте и ее солях азот достигает максимальной ноложите гьной TenefiH окисления и не способен более терять электрон[>), [c.153]

    Комплексные соли. Никель образует разнообразные устойчивые комплексные соединения с различными лигандами в этих соединениях он проявляет степень окисления +2. Многочисленные соли гексаакваникеля (И) окрашены в зеленый цвет различных оттенков. В средах, содержащих аммиак, образуется гексааммин-иикель(П)-ион темно-синего цвета  [c.317]

    На рис. 78 показано влияние размера зерен железохромового катализатора на степень окисления аммиака при полном превращении аммиака и при отсутствии внешнедиффузионного торможения процесса. В этом случае катализатор имел преобладаюпщй размер пор 1000-1500 А, удельную поверхность 8 м /г, а аммиачно-возт душная смесь содержала 5 объемн. % аммиака. Как видно из рис. 78, степень окисления аммиака до окиси зота снижается с увеличением размера зерен катализатора, несмотря на отсутствие проскока аммиака через слой. Это говорит о том, что увеличение размера зерен приводит не только к уменьшению доли доступной поверхности [c.157]

    Пример. Определить основные размеры контактного аппарата для окисления аммиака под давлением 7,5 атм, производительностью по HNO3 2,5 ш1ч. Степень окисления Nh4 в N0 96% степень абсорбции 99%. Содержание аммиака в газе, поступающем на окисление, 11%. Катализатор — платино-родиевая сетка d = 0,009 см w. п = = 1024. Процесс осуществляется при 900° С. [c.241]


[PDF] ЗАДАНИЯ А5 для самостоятельного решения

Download ЗАДАНИЯ А5 для самостоятельного решения…

ЗАДАНИЯ А5 для самостоятельного решения Задания для самостоятельного решения 1. В каком соединении хлор проявляет валентность VII? 1) HClO 2) ZnCl2 3) NaClO3

4) HClO4

2. Степень окисления +1 хлор проявляет в соединении 1) HClO 2) CaCl2 3) CCl4

4) Ca(ClO2)2

3. Атомы азота и углерода имеют одинаковую степень окисления в соединениях 1) Nh4 и CO 2) NO2 и ССl4 3) N2O3 и СО2 4) Na3N и Ch5 4. Высшую степень окисления азот имеет в соединении 1) Ca3N2 2) (Nh5)2S 3) NO2

4) KNO3

5. В каком из соединений степень окисления хлора равна +7? 1) Nh5Cl 2) KClO 3) Ca(ClO3)2 4) HClO4 6. Высшую степень окисления хлор проявляет в соединении 1) KClO2 2) KClO4 3) СCl4 4) MgCl2 7. Такую же степень окисления, как и в Ch5, углерод имеет в соединении 1) CO 2) Al4C3 3) CaCO3 4) CO2 8. Высшую степень окисления элемент имеет в оксиде 1) N2O 2) Al2O3 3) SO2

4) FeO

9. Степень окисления хлора в соединении KClO3 равна 1) –1 2) +3 3) +5

4) +7

10. В каком из соединений степень окисления фосфора равна –3? 1) K3Р 2) Na3PO3 3) HPO3 4) Ca3(PO4)2 11. В каком веществе степень окисления азота равна +3? 1) N2O5 2) Ca3N2 3) HNO2

4) KNO3

12. Электроотрицательность фосфора меньше, чем электроотрицательность 1) кремния 2) азота 3) алюминия 4) магния 13. Такую же степень окисления, как и в HCl, хлор имеет в соединении 1) Cl2O 2)Nh5Cl 3) HClO 4) Cl2O7 14. В каком соединении степень окисления хлора равна +7? 1) HCl 2) Cl2O 3) KClO3

4) HClO4

15. Высшую степень окисления элемент имеет в оксиде 1) CaO 2) NO2 3) P2O3

4) Cl2O

16. Валентности элементов в водородных соединениях уменьшается в ряду 1) S → Se → Te 2) S → P → Si 3) Cl → Br → I 4) N → O → F

17. Высшую степень окисления углерод имеет в соединении 1) СО 2) СН4 3) Na4C 4) Na2СO3 18. Низшую степень окисления азот проявляет в соединении, формула которого 1) N2O 2) NO 3) Nh4 4) NCl3 19. Степень окисления алюминия в соединении AlCl3 такая же, как у азота в соединении 1) NO 2) N2O3 3) N2O 4) N2O5 20. В каком соединении сера проявляет валентность VI? 1) h3S 2) SO3 3) Na2S

4) SO2

21. Минимальную и максимальную степень окисления атомы азота проявляют в веществах: 1) Nh4, N2O5 2) N2O, N2O3 3) NO2, NO 4) Nh4, NO 22. Степень окисления углерода равна –4 в соединении 1) CCl4 2) CO2 3) Ch5

4) CS2

23. Разную степень окисления атомы серы и углерода имеют в соединениях 1) K2SO4 и CO2 2) SO2 и h3CO3 3) Na2SO3 и CO2 4) h3SO3 и CaCO3 24. В каком соединении степень окисления углерода равна –4? 1) CaCO3 2) CaC2 3) Ch5 4) NaHCO3 25. В каком из соединений степень окисления азота равна –3? 1) (Nh5)2SO4 2) HNO3 3) Ba(NO2)2 4) N2O3 26. Такую же степень окисления, как и в Cl2O7, хлор имеет в соединении 1) HCl 2) Nh5ClO4 3) Ca(ClO3)3 4) HClO2 27. Одинаковую степень окисления +5 атомы фосфора имеют в соединениях 1) P2O3 и Ph4 2) P2O5 и h4PO4 3) Ph4 и P2O5 4) Ph4 и Na3PO4 28. Одинаковую степень окисления азот имеет в соединениях 1) Nh4 и NO 2) NO и NO2 3) NO2 и N2O5 4) N2O5 и HNO3 29. Одинаковую степень окисления атомы хлора имеют в соединениях: 1) Cl2O7 и HClO4 2) CaCl2 и Mg(ClO2)2 3) HCl и KClO3 4) Cl2O и NaClO2 30. Такую же степень окисления, как и в CuS, сера имеет в соединении 1) h3SО4 2) (Nh5)2S 3) SO3 4) Li2SO3 31. В каких соединениях атомы азота и фосфора имеют одинаковое значение степени окисления? 1)Nh4 и PCl3 2) Nh4 и Ca3P2 3) NO2 и P2O5 4) NO2 и P2O3 32. Такую же степень окисления, как и вSO2, сера имеет в соединении 1) K2SO4 2) h3SO3 3) (Nh5)2S 4) SO3 33. В каком соединении углерод проявляет низшую степень окисления?

1) карбонат натрия 3) оксид углерода (II)

2) метан 4) оксид углерода (IV)

34. В каком из соединений степень окисления серы равна +4? 1) K2SO3 2) h3SO4 3) (Nh5)2S 4) Fe2(SO4)3 35. Одинаковую степень окисления фосфор проявляет в каждом из двух соединений: 1) P2O3 и Ca3P2 2) P4 и h4PO4 3) Ph4 и h4PO3 4) P2О5 и h4PO4 36. Высшая и низшая степени окисления углерода равны соответственно 1) +6 и –2 2) +4 и –2 3) +4 и –4 4) +6 и –4 37. В каком из соединений степень окисления азота равна +3? 1) Nh5Cl 2) Ca(NO2)2 3) Al(NO3)3 4) Nh4 38. Такую же степень окисления, как у хлора в Cl2O5, азот имеет в соединении 1)KNO3 2) NO2 3) (Nh5)3PO4 4) Mg(NO2)2 39. Валентность элемента в высшем оксиде растёт в ряду 1) Be → B → C 2) Ca → Sr → Mg 3) Cl → Br → I

4) H → Li → Na

40. В каком соединении кислород проявляет положительную степень окисления? 1) h3O2 2) NO2 3) OF2 4) KClO3 41. Атом кислорода проявляет степень окисления +2 в соединении 1) OF2 2) Na2O 3) KOH 4) h3O2 42. Отрицательную степень окисления сера проявляет в 1) Na2SO3 2) (Nh5)2S 3) CuSO4

4) SO3

43. Атом серы имеет отрицательную степень окисления в соединении 1) h3S 2) h3SO3 3) SO2 4) Na2SO4 44. Одинаковую степень окисления атомы азота имеют в соединениях N2O3 и 1) Ca(NO2)2 2) (Nh5)2S 3) KNO3 4) Nh4 45. Степень окисления –1 водород проявляет в соединении с 1) хлором 2) калием 3) углеродом 4) кислородом 46. Степени окисления атома азота в соединениях Nh4 и NO соответственно равны 1) +5 и +2 2) –1 и +1 3) –3 и +3 4) –3 и +2 47. Степень окисления +3 хлор имеет в соединении 1) HClO3 2) Nh5Cl 3) KClO 4) Ca(ClO2)2 48. Такую же степень окисления, как и в N2O5, азот имеет в соединении 1) NO2 2) HNO3 3) Nh4 4) Nh5Cl 49. Высшую и низшую степень окисления соответственно азот проявляет в соединениях 1) NО2 и NО 2) Nh4 и NO 3) N2 и N2O5 4) N2O5 и Nh5Cl 50. В каком из соединений углерод имеет высшую степень окисления? 1) Al4C3 2) CO 3) CН4 4) K2CO3

Какова степень окисления азота в Nh4? – Restaurantnorman.com

Какова степень окисления азота в Nh4?

-3
Здесь степень окисления азота -3, а водорода +1. Теперь Nh4 = 1(-3) + 3(+1) = -3 + 3 = 0. Следовательно, это нейтральная молекула.

Какова степень окисления N в аммиаке и азотной кислоте?

Соединения азота, с другой стороны, охватывают степень окисления азота в диапазоне от -3, как в аммиаке и аминах, до +5, как в азотной кислоте.

Каковы степени окисления азота в nano3 и в Nh4?

Окисление азота +5. Молекула NaNO3 нейтральна.

Какова степень окисления NF3?

+ 3
Степень окисления N в NF3 равна +3.

Какова степень окисления азота в no2?

Степень окисления N в NO2 равна +4. NO2 является примером степени окисления азота +4.

Что такое окисление N в HNO3?

Если принять за x степень окисления N в азотной кислоте.Следовательно, вариант (C), равный 5, является правильным ответом.

Каков заряд N в HNO3?

+1
Азот имеет формальный заряд +1.

Каковы две степени окисления азота в нитрите аммония?

Ответ отправлен Nh5NO3 может быть записан как (Nh5)+ + (NO3)-. Отсюда х1 = -3. Следовательно, мы находим две разные степени окисления N в Nh5NO3. Это -3 и +5.

Каков заряд окисления азота?

+2
Степень окисления азота +2.

Какова степень окисления азота в нитратах?

Какова степень окисления азота в ионе NO3–. Простой расчет показывает, что это +5. Но элементы второго периода никогда не проявляют переменных степеней окисления.

Может ли NO2 окисляться?

Оксид азота (NO) в кислородсодержащем водном растворе имеет короткий период полураспада, что часто объясняется быстрым окислением как до NO2-, так и до NO3-. Химическая судьба NO в водном растворе часто считается такой же, как и в воздухе, где NO окисляется до NO2 с последующей димеризацией до N2O4.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Каков заряд N в Nh4? — Ответы на все

Каков заряд N в Nh4?

Существует три набора связей между азотом и водородом в Nh4. Отрицательная плотность электронов в каждой из этих трех связей будет стягиваться ближе к азоту, в результате чего азот будет иметь отрицательный заряд три.

Nh4 окисляется или восстанавливается?

Является ли реакция аммиак-вода окислительно-восстановительной? Нет, это кислотно-щелочная реакция, а не окислительно-восстановительная. Степени окисления атомов не меняются; в обеих частях уравнения N есть бык.

Какова степень окисления C2h5?

Степень окисления углерода в этилене (C2h5) равна –2, тогда как в этане (C2H6) углерод имеет степень окисления –3. Степень окисления водорода в этилене и этане равна +1.

Окисление или восстановление N2 в Nh4?

В целом N2 является окислителем. Это заставляет h3 терять электроны, которые N2 приобретает и восстанавливает. Разбейте уравнение на две полуреакции. N2 окисляется с повышением степени окисления.

Что такое степень окисления Nh4?

Nh4, аммиак является нейтральным соединением, поскольку отдельные элементы со степенью окисления, составляющие соединение Nh4, представляют собой азот (N) и водород (H), сумма которых равна нулю. Здесь степень окисления азота равна -3, а водорода +1. Теперь Nh4 = 1(-3) + 3(+1) = -3 + 3 = 0,

Какова степень окисления O в O2?

0

Какова степень окисления C2O4?

-2

Какая степень окисления у серебра?

+1

Как узнать степень окисления?

1 ответ

  1. Степень окисления свободного элемента всегда равна 0.
  2. Степень окисления одноатомного иона равна заряду иона.
  3. Степень окисления H равна +1, но она равна -1 в сочетании с менее электроотрицательными элементами.
  4. Степень окисления О в соединениях обычно равна -2, а в пероксидах -1.

Какова степень окисления H в h3?

Какая степень окисления может быть у водорода?

Какова степень окисления Nh5?

Ответ: Nh5 имеет заряд +1, степень окисления или число азота -3, а водорода +1.

Какова степень окисления P в PO43?

Какова степень окисления фосфора в po4 3? В ионе фосфата степень окисления фосфора равна +5. Сумма степеней окисления PO43-, многоатомного иона, равна -3, заряду иона.

Каковы степени окисления P и H в ph5+?

Степень окисления P в Ph5+​ равна −3.

Твердофазная квазивнутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция Простой способ подготовиться Чистый AgMnO2

Реферат

Два моноклинных полиморфа из [Ag(NH 3 ) 2 ]MnO 4 , содержащего уникальный координационный способ перманганат-ионов готовили, а высокотемпературный полиморф использовали в качестве предшественника для синтеза чистого AgMnO 2 . Водородные связи между обнаружены ионы перманганата и атомы водорода аммиака методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа монокристаллов. Под тепловым распада эти водородные связи индуцировали твердофазный квазивнутримолекулярный окислительно-восстановительная реакция между катионом [Ag(NH 3 ) 2 ] + и анионом MnO 4 еще до потери аммиачного лиганда или перманганатного атома кислорода. Полиморфы распались на мелкодисперсное элементарное серебро, аморфные соединения MnO x и газы H 2 O, N 2 и NO.Отжиг первичного разложения продукт при 573 К, металлическое серебро прореагировало с оксидами марганца и привело к образованию аморфных оксидов серебра и марганца, который начал кристаллизоваться только при 773 К и полностью трансформировался в AgMnO 2 при 873 К.

Введение

Твердофазный квазивнутримолекулярный окислительно-восстановительные реакции соединений, содержащих окислительно-восстановительные катионы и анионы обеспечивают простой способ получения наноразмерных оксиды переходных металлов, которые можно использовать в качестве катализаторов и сенсоров. 1–5 Восстановление AgMnO 4 до {AgMnO x } ( x = 2–3; формулы, приведенные в { }, означают материалы с известным химическим, но неизвестным фазовым составом) материалы типа играет ключевую роль в приготовлении высокоэффективных катализаторов при окислении CO 6 и при сжигании N-гетероциклов и хлорированных соединений (катализаторы Кёрбля). 7 Из-за высокой реакционной способности перманганата серебра, однако контроль процесса термического разложения затруднен и производство вышеупомянутых катализаторов в больших масштабах оставалось серьезной проблемой.В частности, AgMnO 2 многообещающий кандидат типа делафойссита (CuMnO 2 ) тонкий пленок и компонентов солнечных батарей для приготовления высокоплотных клетки. Тем не менее, его описанный синтез состоит из рискованных шагов и потенциально взрывоопасные реакции, такие как процесс самовоспламенения AgNO 3 и нитрат марганца с этиленгликолем. 8,9 Следовательно, безопасный препарат AgMnO 2 в фазово-чистом форма без образования сопутствующих загрязнений требовательна.Квази-внутримолекулярный/внутрикристаллический окислительно-восстановительный процесс с регулируемой температурой реакция высоковалентной марганцовокислотной серебряной соли выглядит следующим образом: простой и многообещающий метод получения смешанных оксидов металлов. Следовательно, интересно приготовить комплексы AgMnO 4 и восстановить перманганат-ионы их лигандами, которые могут действовать как квазивнутримолекулярные восстановители на молекулярном уровне. С использованием пиридин в качестве лиганда/восстановителя приводит к образованию комплексов, которые во время при нагревании разлагаются на Ag/Mn 3 O 4 композиты без образование соединений AgMnO x . 4,10 Хотя нет информации о восстановительном термическом разложении комплексов перманганата серебра и аммиака (NH 3 ), других переходных металлов перманганатные комплексы легко превращались в шпинелеподобные смешанные оксиды (MMn 2 O 4 , где M = Cu, Zn и Компакт диск). 11−14 Наши предыдущие успешные работы по синтезу и исследования по разложение соединений с окислительно-восстановительными катионными/анионными частями 3,4,10 побудило нас к изучению аммиака комплексы перманганата серебра как потенциальные прекурсоры в низкотемпературной (<373 К) получение наноразмерного Кёрбля и окисление СО катализаторы.

Три аммиачных комплекса перманганата серебра имеют был описан (Таблица 1): [Ag(NH 3 ) 2 ]MnO 4 ( 1 ), его моногидрат ( 2 ) и [Ag(NH 3 ) 3 ]MnO 4 ( 3 ). В принципе, содержание водорода в трех аммиачных лигандов (9H) в соединении 3 достаточно для завершения восстановление одного перманганата (четыре атома кислорода) в металлическое серебро и марганец. Здесь нашей целью является получение фаз {AgMnO x } с использованием наименее богатых водородом соединений 1 и 2 . Хотя соединение 1 имеет известно давно, достоверных данных об этом нет. существование соединения 2 . Только Скальяри и Марангони упомянул о его существовании и объявил изоморфным гидратированный перхлорат диамминсеребра(I) ( 2-Cl ). 15

Таблица 1

Аммиачные комплексы Серебряный Перманганат

Соединение Метка Ref
[AG (NH 3 ) 2 ] MNO 4 1 (1245 (1245 ) ), (23)
[AG (NH 3 ) 2 ] MNO 4 · H 2 O O 2 (15)
[AG (NH 3 ) 3 ] MNO 4 3 (20)
[AG (NH 3 ) 2 ] MNO 4 , низкотемпературные полиморф LT-1 настоящая работа
[Ag(NH 3 ) 2 ]MnO 4 , высокая температура полиморф HT-1 настоящая работа

структуры аммиачных комплексов перманганатов переходных металлов играют ключевую роль в инициировании твердофазных окислительно-восстановительных реакций и приводят к в смешанных оксидах марганца; 12,14 таким образом, это необходимо изучить существование возможных полиморфов/гидратов 1 и выяснить их структуру и термические свойства.

Экспериментальная секция

Внимание! Перманганат и перхлорат соединения потенциально взрывоопасны; таким образом, они должны были быть обработаны с большой осторожностью. Все используемые химикаты (AgNO 3 , 25% водный раствор NH 3 , NaClO 4 ·H 2 O, KMnO 4 , NaMnO 4 , HOH8Cl концентрированный, NaMnO 4 уксусная кислота, ацетат аммония, метанол и щавелевая кислота) химически в чистом виде были поставлены компанией Deuton-X Ltd., Эрд, Венгрия.

Гравиметрический анализ содержания марганца и серебра выполнен путем растворения образцов в HClO 4 (HCl и H 2 SO 4 привели к осаждению AgCl и Ag 2 SO 4 ) и взаимодействие их со щавелевой кислотой с получением серебра(I)- и марганца(II)-содержащих решения. Содержание серебра удаляли и анализировали как AgCl (с добавлением HCl), а содержание марганца(II) определяли гравиметрически. как оксинат. 3,4 Избыток щавелевой кислоты измеряли с титрование 0,02 М KMnO 4 по стандарту процедура. Содержание аммиака удаляли добавлением 10% NaOH, а смесь воздуха и аммиака отсасывали через серную раствора кислоты с помощью вакуума (во избежание окисления аммиака марганцовкой, мы не смогли выпарить аммиак при нагревании). Наконец, избыток серной кислоты измеряли с помощью 0,1 М NaOH. в присутствии индикатора метилового оранжевого.

Преобразование Фурье инфракрасные (FT-IR) спектры кристаллических образцов были записаны в режиме ослабленного полного отражения на приборе Bruker. Альфа-Фурье-ИК-спектрометр (разрешение: 2 см –1 ) и на ИК-спектрометре Biorad Excalibur Series FTS 3000, в таблетках KBr от 4000 до 400 см –1 . Измерения в дальнем ИК-диапазоне были зарегистрирована на спектрометре BioRad-Digilab FTS-30-FIR для 400–40 см –1 диапазон в нуйоле мулл между полиэтиленом тарелки. Низкотемпературные ИК измерения проводились на приборе Bruker. IFS 66v FT-IR спектрометр в таблетках KBr от 400 до 4000 см –1 с разрешением 2 см –1 в охлаждаемом жидким азотом проточный криостат.Данные трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ) были получены с передачей Talos Thermo Scientific на 200 кэВ электронный микроскоп. Зерна образцов измельчали ​​в этаноле. и нанесены на медные сетки, покрытые углеродом Лейси. Мы получили ПЭМ в светлом поле (BFTEM), ПЭМ с высоким разрешением (HRTEM) и под большим углом кольцевые изображения в темном поле (HAADF), а также электронные изображения с выбранной областью дифракционные (SAED) картины. Химический состав зерен был измерен с помощью детекторной системы «Super-X», имеющей четыре кремниевых дрейфовых детектора, встроенных в колонну микроскопа.

Элементный состав твердых растворов относительно металла содержание определяли методом атомно-эмиссионной спектроскопии с использованием Spectro Оптически-эмиссионный синхронный спектрометр Genesis с индуктивно-связанной плазмой (SPECTRO Analytical Instruments GmbH, Клеве, Германия) с аксиальной плазмой наблюдение. Многоэлементные стандартные решения для индуктивно-связанных для калибровки использовали плазму (Merck Chemicals GmbH, Дармштадт, Германия).

Монокристаллические структуры двух полиморфных модификаций комплекса 1 определены при 100 К ( LT-1 ) и 180 К ( НТ-1 ) с использованием Mo Kα излучения.Данные интенсивности были собраны на дифрактометре Rigaku RAXIS-RAPID с графитовым монохроматор. Численная поправка на поглощение применялась к данные. Положения атомов определяли методом переворота заряда. 16 Уточнены позиции неводородных атомов анизотропным полноматричным уточнением методом наименьших квадратов. 17−,19 Атомы водорода помещены в геометрически рассчитанные положения. Структура LT-1 уточнена как немероэдрический двойник. с 0.8572(18) и 0,1428(18) вкладов близнецов.

Результаты и обсуждение

Получение и свойства диамминсеребра(I) перманганат Соединения

В литературе мы нашли ограниченную информацию об аммиачных комплексах перманганата серебра(I). 15,20−23 Перманганат диамминсеребра(I) был получен сначала Клоббом 23 по реакции водного раствора нитрата серебра и перманганат калия, растворенный в воде и насыщенный аммиаком при 283 К.Скальяри и Марангони описали диамминсеребро (I). моногидрат перманганата, который получают по реакции аммиачный раствор азотнокислого серебра и перманганат калия. 15 Различные цвета [Ag(NH 3 ) 2 ](ClO 4 ,MnO 4 )·H 2 O твердый решения привели к выводу о существовании изоморфизма между соединением 2 и его перхлоратным аналогом (соединение 2-ClO 4 ).Бруни и Леви 20 повторили эксперименты Клобба 23 и Скальяри 15 , но продукты в обоих случаях было доказано, что это безводное соединение 1 . Реакция твердого перманганата серебра с газообразным аммиаком при 283 К за 72 ч. в соединении 3 . Для установления личности соединений, образующихся в опытах Скальяри 15 , и уточнить фазовые соотношения в продуктах сформированы методами, использованными Клоббом, 23 мы повторяли известные способы приготовления.Подготовленный и предварительно зарегистрированные соединения системы AgMnO 4 /NH 3 приведены в таблице 1.

Методы Клобба 23 и Скальяри 15 привели к получению тех же основных продуктов, что и мы выделили из реакции водного раствора диамминсеребра(I) нитрат 26 и перманганат натрия при охлаждение до 283 К. Было доказано, что эти продукты представляют собой безводное диамминсеребро (I). перманганат (соединение 1 ; рис. S1).Различия пиковых интенсивностей дифрактограмм между образцы можно отнести к преимущественной ориентации. Следующий Однако эксперимент Скальяри 15 обнаружено также небольшое количество неидентифицированной фазы. Таким образом, наш дальнейшие исследования были сосредоточены на соединении 1 , полученном с использованием NaMnO 4 и [Ag(NH 3 ) 2 ]NO 3 . Использование NaMnO 4 дало лучший выход соединения 1 , чем эксперименты, проведенные с KMnO 4 .

Полиморфизм соединения

1

Поскольку метод Скальяри 15 привел к получению безводного перманганата соль, изоморфный перхлорат и твердые растворы [Ag(NH 3 ) 2 ](ClO 4 ,MnO 4 ) также должны быть безводный. Нокеманн и Мейер изучали структуру безводных перхлорат диамминсеребра (I) ( 1-ClO 4 ) подробно, 24 , и они обнаружили существование двух полиморфов: орторомбического HT-1-ClO 4 и моноклинного (низкотемпературного) LT-1-ClO 4 .В отличие от Скальяри результаты, орторомбический полиморф при комнатной температуре не был изоморфным с моноклинной формой соединения 1 при комнатной температуре. Этот противоречивый результат побудил нас изучить существование других полиморфов состава соединения 1 . Были проведены исследования дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). на соединениях 1 и 1-ClO 4 между 123 и 303 К. На основании результатов (рис. S2 и S3), аналогично перхлоратам, перманганатный комплекс (соединение 1 ) имел две моноклинные полиморфы.Только низкотемпературные формы (соединения LT-1 и LT-1-ClO 4 ) были изоморфными, тогда как формы при комнатной температуре представляли собой отдельные фазы (соединения HT-1 и HT-1-ClO 4 ). Пиковая температура фазовых переходов и значения энтальпии для соединения LT-1 и HT-1 или LT-1-ClO 4 и HT-1-ClO 4 приведены в табл.

Таблица 2

Фазовый переход Температуры и Энтальпии для соединений 1 и 1-CLO 4 4

T , K δ H , KJ / MOL Ref
LT-1 HT-1 HT-1 162.3 1.107 Настоящая работа
LT-1-CLO 4 HT-1-CLO 4 225. 7 1.030 настоящая работа
  200–210 не измерено (23)
Температура фазового перехода для перманганатного комплекса было примерно на 60 К ниже, чем у перхлоратного соединения, но значения энтальпий фазовых переходов были близки друг к другу. Поскольку не было изоморфизма между формами комнатной температуры перманганатной (соединение HT-1 ) и перхлоратной (соединение HT-1-ClO 4 ) солей изучены возможные причины, по которым они могут образовывать твердые растворы друг с другом.Моноклиника ячейка HT-1 и орторомбическая ячейка HT-1-ClO 4 были очень похожи по размеру (табл. 5). В самом деле, орторомбическая ячейка была частным случаем моноклинной ячейки с единственным углом β эквивалентно 90°. В принципе, два твердых решения (моноклинная и орторомбическая) можно ожидать с или без концентрационные пределы и с переменными a , b , c и параметрами β между соединениями HT-1 и HT-1-ClO 4 .К определить виды образующихся твердых растворов, ряд реакций были приготовлены путем непрерывного увеличения концентрации перхлората/перманганата. соотношение (~1:9, ~3:7, ~1:1, ~7:3 и ~9:1, 11,5:1, 13:1, 20:1 и 100:1) в исходном растворе NaClO 4 /KMnO 4 (NaMnO 4 ). Состав и кристалл система выделенных твердых растворов с их исходными соотношениями ClO 4 /MnO 4 приведены в таблице 3.

Таблица 3

Состав и тип решетки Сплошные решения из [AG (NH 3 ) 2 ] № 3 и (K, Na) (MnO 4 , CLO 4 ) Решения

4 70303
Prinanganate используются фаза ClO 4 /MnO 4 соотношение ClO 4 /MnO 4 соотношение в Твердый раствор Кристаллическая структура
kmno 4 99: 1 99: 3 Orthorhombic
kmno 4 95: 5 86:14 orthorhombic
kmno 4 92: 8 72:28 72:28 72:28 92:28 Kmno 4 90:10 69:31 Monoclinic
kmno 4 70:30 62:38 Monoclinic
kmno 4 50:50 26:74 Monoclinic
Namno 4 30:70 23:77 Monoclinic
Namno 4 10:90 0:95 05:95 Monoclinic

. Реакция [ Ag(NH 3 ) 2 ]NO 3 с (K,Na)(MnO 4 ,ClO 4 )-содержащие растворы с менее 3:7 MnO 4 /ClO 4 молярное соотношение приводило к немедленному выпадению осадка даже при комнатной температуре.Однако раствор с молярным соотношением 1:1 MnO 4 /ClO 4 приходилось охлаждать, чтобы получить кристаллические материалы. Низкая растворимость KMnO 4 требовало использования такого количества воды, которое могло растворить нужный продукт при комнатной температуре. При увеличении соотношения KMnO 4 /NaClO 4 при охлаждении растворов осаждается только KMnO 4 . Поэтому твердый раствор продукты с молярным соотношением MnO 4 /ClO 4 выше 3 (фаза раствора) могут готовиться только с использованием хорошо растворимого NaMnO 4 . (Растворимость NaMnO 4 выше почти на 1 порядок, чем растворимость перманганата калия, 16 , что обеспечивает более простой способ приготовления труднорастворимого перманганата комплексов, чем обычно используемые пути.) Увеличение молярного соотношения KMnO 4 /NaClO 4 в исходном реагенте привело к в непрерывном увеличении содержания перманганата в образующемся твердые растворы (табл. 3). Два типа твердых растворов, моноклинный и орторомбический, были изолированы ().Зазора смешиваемости не обнаружено. Произошел фазовый переход с содержанием перманганата ~28 мол. % (табл. 3).

Порошковые дифрактограммы твердых растворов [Ag(NH 3 ) 2 ](ClO 4 ,MnO 4 ) (зеленый и синий, 3 и 14 мол. % содержания перманганат-иона, орторомбическая решетка соответственно; пурпурный и красный, 31 и 77% содержания перманганат-иона, моноклинные соответственно).

Рентгеновские дифрактограммы (XRD) образцов с 3 и 14 мол. % (зеленый и синий) и 31 и 77 мол. % (фиолетовый и красный) перманганата ионы соответствовали орторомбическим HT-[Ag(NH 3 ) 2 ]ClO 4 и моноклинным HT-[Ag(NH 3 ) 2 ]MnO 4 9014 (рис. ), соответственно.При содержании перманганат-иона ~28 мол. % обе фазы существовали вместе (рис. S6). Несколько положений пиков XRD орторомбической и моноклинной дифрактограммы твердых растворов смещены по сравнению с пиками чистой перхлоратной и перманганатной фаз соответственно за счет различия в размерах ионов перхлората и перманганата.

ИК спектры твердых растворов [Ag(NH 3 ) 2 ](ClO 4 ,MnO 4 ) с 97:3, 86:14 и 26:74 ClO

5 7 /M 4

4 соотношений (синяя, фиолетовая и зеленая линии соответственно; ) однозначно показали постепенное замещение перхлорат- и перманганат-ионами.То относительная интенсивность ν as (Cl–O)(F 2 ) полос перхлората на ~1080 см –1 уменьшилась по сравнению с ν как (Mn–O)(F 2 ) полосы перманганата на ~900 см –1 . Эти полосы также продемонстрировали заметный сдвиг в положении своих пиков. увеличивается с увеличением концентрации перманганата в твердые растворы. Положения пиков перхлората и перманганата ионы смещались в сторону более высоких и более низких значений волнового числа соответственно, с увеличением концентрации перманганата.Значения волнового числа и относительные интенсивности ν как (Cl–O и Mn–O)(F 2 ) ИК-пики, измеренные на твердом растворе образцы приведены в табл. 4.

ИК спектры твердых растворов [Ag(NH 3 ) 2 ](ClO 4 ,MnO 4 ) с 3 мол. % (100:1), 14 мол. (20:1) и Содержание перманганата 74 мол. % (1:1).

Таблица 4

Интенсивность и положение асимметричных Режимы растяжения перхлората и перманганатных анионов в [AG (NH 3 ] (CLO ] (CLO 4 , MNO 4 ) Твердые решения

99:31 (9: 1) 96:74 (1: 1) 96:74 1080
CLO 4 / MNO 4 Соотношение ν AS (CL-O) (F 2 ), CM -1 ν AS (Mn-O) (F 2 ), CM -1 I CL-O / I MN-O
97: 3 (100: 1) 1054 909, 902 34. 3
86:14 (100: 5) 1055 9055, 895 908, 895 6.04
69:31 (9: 1) 1071 888 2.27
62 : 38 (7: 3) 1078 886 886 1.66
26:74 (1: 1) 884 0. 34
23:77 (3: 7) 1082 883 0,30
5:95 (1:9) 1094 881 0.05

Кристаллографическая характеристика полиморфов

LT-1 и HT-1

Мы попытались собрать монокристалл Данные РФА для комплекса 1 при комнатной температуре, но соединение всегда разлагается во время измерения. Поэтому монокристалл структуры его полиморфных модификаций определяли при 100 К ( LT-1 ; CCDC 2044599) и 180 К ( HT-1 ; CCDC 2044600). Обе модификации кристаллизуются в моноклинной кристаллическая система. Низкотемпературная модификация ( LT-1 ) имела более низкую P 2/ m симметрию, что была максимальной неизоморфной подгруппой симметрии группы HT-1 ( I 2/ m ). Кристаллические данные и детали определения и уточнения структуры приведены в таблицах 5 и S1.

Стол 5

Решетка Параметры соединений LT-1 и

9074 7.9095 (5) , å 98.057 96.4388 (4) 96.4388 (4) 3
9
A , Å 7. 8112 (3)
B , Å 6.0205 (4) 6.0682 (2) 6.0682 (2)
C , Å 12.6904 (11) 13.1260 5)
β, deg 98.056 (7)
V , Å 3 598.34 (8) 618.25 (4)
d вычисл , г/см 3 2. 896 2.803

LT-1 был изоморфен известна структура комплекса LT-1-ClO 4 , но HT-1 отличается от HT-1-ClO 4 . Асимметричный единица LT-1 содержала четыре четверти катиона серебра (I), четыре половины аммиачных лигандов и две половины перманганатных анионов. Напротив, содержание асимметричной единицы HT-1 составляло половину атомов LT-1 из-за ее более высокой симметрия.Элементарные ячейки и структурные мотивы двух модификаций были очень похожи (таблица 5 и ), но отношения симметрии асимметричных единиц также так как расстояния и углы связи были разными. Два перманганата анионы координировались каждым вторым ионом серебра в обеих структурах, порождая уникальную трехмерную координационную сеть ( и S7). Координационная геометрия вокруг каждой секунды ион серебра имеет октаэдрическую форму за счет координации двух соседних серебряных ионы (аргентофильные взаимодействия), два перманганата и два аммиака молекулы. Аксиальные «соседи» ионов серебра имеют SP-4 геометрия, основанная на двух октаэдрически координированных ионах серебра (аргентофильные взаимодействие) и две молекулы аммиака. Все аммиачные лиганды, координированные перманганаты и «аргентофильные» ионы серебра находятся в транс-положении. Октаэдры (O,O)Ag OC-6 (Ag SP-4 ,Ag SP-4 )(N,N) (O и N представляют собой координированный перманганат и аммиак соответственно) гораздо более искажены в структуре HT-1 , чем у LT-1 (таблица S2).Каждый катион серебра имеет две транс-координированные молекулы аммиака, и атомы водорода молекул аммиака разупорядочены в течение двух позиции в обеих структурах через зеркальную плоскость ( и S8).

Структуры серебряных цепей соединений LT-1 (цвета по элементам) и HT-1 (салатовый) модификации. То координация вокруг ионов серебра чередуется между квадратно-плоской (состоящий из двух аргентофильных взаимодействий и двух координированных аммиачных молекул) и октаэдрические (включая координацию двух дополнительных перманганат-анионы).

Октаэдрически скоординированный атомов вокруг иона серебра.

Сравнение аналогичной насадки в решетках LT-1 (цвета по элементам) и HT-1 (салатовый) модификации.

Ионы серебра образовывали бесконечные цепочки, параллельные кристаллографической оси b в обеих структурах (). Расстояние Ag–Ag составляет половину длина кристаллографических осей b LT-1 (3,010 Å) и HT-1 (3,034 Å), которые были очень близки к тем, что встречаются в низко- и высокотемпературных модификациях аналогичных перхлоратных комплексов (3.020 и 3,089 Å для соединения LT-1-ClO 4 и HT-1-ClO 4 при 170 и 293 K соответственно). Ag–Ag цепи совпадали с осями вращения 2-го порядка, связи Ag–N находятся на зеркальных плоскостях, а ионы серебра — на центрах инверсии в обеих структурах. Все анионы перманганата сократились вдвое. по зеркальным плоскостям. В высокотемпературной модификации параллельно 2-кратные оси вращения, 2-кратные винтовые оси, связанные между собой Ag-Ag цепочки друг к другу.Кроме того, между каждыми двумя зеркальными плоскостями существует плоскость скольжения, которая сопоставляет серебряные координационные сферы с друг друга. Таким образом, перманганат-анионы связаны инверсией центры.

В структуре HT-1 Ag–N облигации находятся на оси элементарной ячейки a и c , тогда как в LT-1 связи Ag–N наклонены от единицы направления осей клеток. Расстояния Ag–N в соединениях LT-1 и HT-1 (2.100–2.150 и 2.112–2.113 Å соответственно) согласуются с диапазоном, найденным для различных [Ag(NH 3 ) 2 ]Соединения X-типа (2,110–2,160 Å, таблица S3). Узлы Ag(NH 3 ) 2 повернуты на 74,75/83,16 и 82,02° (лестничные структура) в полиморфах LT-1 и HT-1 , соответственно (рис. S9a,b). Значительное различия в расстояниях Ag–O можно обнаружить в соединениях LT-1 и HT-1 . Плоскости азота и атомы кислорода перпендикулярны цепочкам серебра в обоих соединениях; углы N–Ag–O перечислены в таблице S2.

Участвуют все атомы кислорода перманганата в формировании водородных связей с атомами водорода аммиака. Водородная связь параметры для полиморфов LT-1 и HT-1 перечислены в Таблице S4. В твердой фазе LT-1 и HT-1 , обширная водородная связь сеть существует с участием молекул аммиака и перманганата атомы кислорода. Атомы водорода аммиака были разупорядочены между двумя положения, которые, по сути, совпадали с двумя разными водородными связями положения перманганатных анионов (белый и голубой водородные атомов, рисунок S8).Это наблюдение предполагает определенная гибкость для позиций аммиака с переключением между два сайта водородных связей.

Упаковка в кристаллической решетке аналогично в соединениях LT-1 и HT-1 , и их сравнение можно увидеть в . Параметры Китайгородского (отношение молекулярных объемы и объем элементарной ячейки) оказались равными 81,1 и 79,6% для соединения LT-1 и HT-1 соответственно. То индексы сходства клеток для соединений LT-1 и HT-1 и LT-1 и LT-1-ClO 4 равны 0.01446 и 0,01264 соответственно. 27

В соответствии с вышеупомянутым структурные мотивы, четыре и две кристаллографически разные перманганатные среды в соединениях LT-1 и LT-2 соответственно.

Особенности ИК-спектроскопии и рамановской спектроскопии соединения

1 Полиморфы (Соединения LT-1 и HT-1 )

По заказу чтобы понять данные ИК-спектроскопии и рамановской спектроскопии, мы выполнили факторный групповой анализ как для низкотемпературных ( LT-1 ), так и для высокотемпературных ( HT-1 ) полиморфов на основе соответствующие пространственные группы. В результате этого анализа мы могли продемонстрировать, как первоначально изолированные тетраэдрические моды трансформируются при заданной группе симметрии/фактора узла (точнее, единице клеточная группа) симметрия и может быть правильно отнесена к колебательным режимы. Приведены температурно-зависимые ИК и рамановские спектральные данные. на рисунках S10–S12 и в таблицах 6 и 7 соответственно. Однако спектры дальнего ИК-диапазона (рис. S13) можно было зарегистрировать только при комнатной температуре.Было обнаружено, что рамановские аналоги катионных мод слишком слабы. в спектрах твердых комплексов; таким образом, только полосы КР, принадлежащие к ионам перманганата можно отнести (рис. S12) в спектрах комбинационного рассеяния, зарегистрированных при 123 K (соединение LT-1 ) и 183 K (соединение HT-1 ), выше и ниже ~162 К, температура фазового перехода соединения 1 . При повышении температуры соединение HT-1 быстро разлагается под действием лазерного излучения с длиной волны 532 нм, и только появились полосы, принадлежащие образовавшимся оксидам марганца (рис. S14).

Таблица 6

Данные ИК и КР для перманганата Ионы, расположенные в соединениях LT-1 и

6 912, 893, 884 912, 893, 884
Соединение Соединение 4 ( LT-1 )
назначение ИК (298 K) Raman (183 K) IR (180 K) IR (87 K) Raman (123 K)
ν S ( 1 ) 832 833 833 844,830 849 829 831 831
Δ S (E) 344 (E) 344 (широкий) 346 345
ν Ar (F 2 ) 2 )

900, 884, 879 900, 884, 879, 898 907, 898 911, 893, 884
905, 897
Δ Ar (F 2 ) 375 (широкий) 391 391 390 390 390

Таблица 7

IR Spectra катионного участка в соединениях LT-1 (87 K) и HT-1 в 180 и 300 К a

9029 2 90 296 1180
  комп. ND LT-1 HT-1
Назначение 87 K 180 K 300 K 300 K
ν 3 ) (NH 3 ) 1 ) 3348ш 3340ш, 3314 3314
  3339 3 302403, 302403, 3293sh
3331
3319sh
3312
3299
3292
2 × δ в (NH 3 ) 3267 3257 3247
3255sh 3234 3234
39303 3947
3932
ν S (NH 3 ) ( 1 ) 3203 3184
  3187 3154 3150
3179
3165sh
3153
δ в (NH 3 ) (Е) 1605 1602 1589
1591 1586
1588
1580
δ с (NH 3 ) (Е) 1231sh 1225 1222sh, +1183
+1221 1189 1171sh
1192 1182
1186 1173, 1157ш  
 
1173
ρ (NH 3 ) 675sh 669sh 612
646 640 569
629 По 620
623sh 598
605sh 572
583 530
574
570
546
535
529    
ν S (AGN) S (AGN) 404 400 403, 400 404
ν AS (AGN) 456 451 не обнаруживаются
Δ (Nagn, OAgN) ∼200    

На основании соотношения анализ полиморфов LT-1 и HT-1 (рис. S15–S19), девять внутренних мод перманганат-иона можно ожидать при C s сайт симметрии и C 2 h группы факторов (ν с , δ с , 2ν как , 2δ as ) (A g и B u ) и (δ s , ν as , δ as ) (A u и B ), а из них 5 15 g и B ИК- и КР-активны.Соединение LT-1 имеет два разных типа ионов перманганата; таким образом, число вибраций в два раза больше, чем у соединения HT-1 . Из-за внешних вибраций MnO 4 (затрудненные переводы и заторможенные вращения), общее количество мод фактор-группы эквивалентна 2 × 12 = 24 и имеет 12 внешних колебательные степени свободы (рис. S15) для соединений LT-1 и HT-1 соответственно. Моды, присвоенные перманганат-иону в соединениях LT-1 и HT-1 , приведены в табл. 6.

Комплексный катион [Ag(NH 3 ) 2 + ] режимы разложения на компоненты аммиака в виде лиганда ( C 3 v ) мод и к трансляции центральных ионов серебра. Суммарное количество мод групп факторов, обусловленное внутренним колебаниям и четырем или двум типам кристаллографических различных аммиачных лигандов: 4 × 12 = 48 и 2 × 12 = 24, что приводит к 48 и 24 колебательным степеням свободы в соединениях LT-1 и HT-1 соответственно.Внешние режимы ( T xy и R xy ) являются дважды вырожденными модами относительно C 3 v 4 9. Общая численность фактор-группы моды, за счет внешних колебаний, удваиваются и учетверяются (следствие двух и четырех кристаллографических типов NH 3 ) и равны 4 × 12 = 48 и 2 × 12 = 24 колебательных степеней свободы для соединений LT-1 и HT-1 соответственно. Относительно ионов Ag + есть 3 режима акустического происхождения, из 48 (соединение LT-1 ) и 24 (соединение HT-1 ) внешних мод, принадлежащих к видам A u + 2B u . Всего 45 и 21 оптический мод поступательного происхождения, 72 и 36 оптических мод вращательного происхождения, а также 84 и 42 оптических моды из-за внутренних вибраций для соединения LT-1 и HT-1 соответственно.

Назначение колебательных мод в полиморфах

LT-1 и HT-1

Две моды перманганат-иона (δ s и δ как ) появились только в дальний ИК диапазон.Две синглетные полосы КР, принадлежащие модам ν s (Mn–O) при 833 см –1 (соединение LT-1 ) и 831 см –1 (соединение HT-1 ), были наиболее интенсивные полосы КР этих соединений. Полосы ν as (Mn–O) около 900 см –1 были расщепляются на дублеты при 123 K (соединение LT-1 ) и 183 K (соединение HT-1 ), что можно объяснить присутствием двух кристаллографически различных положений перманганата (соединение LT-1 ) или нарушение симметрии иона перманганата.

В ИК спектрах соединений LT-1 (87 K) и HT-1 (180 K) обнаружено появление двух очень слабых синглетных полос мода ν s (Mn–O) (A 1 ) (табл. 6). Полоса ν s стала синглетной при комнатной температуре в ИК спектре соединения HT-1 (таблица 6 и рисунок S11). Появление мод ν s и δ s показывает снижение симметрии перманганат-иона, а две полосы ν s подтверждают наличие двух кристаллографически различных перманганатные участки в соединении LT-1 .Коэффициент интенсивности ν с (Mn–O)/ν как (Mn–O) в ИК спектрах соединений LT-1 и HT-1 было противоположно соотношению интенсивностей этих полос, обнаруженному в Спектры комбинационного рассеяния (рисунок S12). Соответственно, интенсивность полосы ν as в ИК спектре соединений LT-1 и HT-1 была наибольшей.

Катионные моды

Моды Ag–N и NH 3 катиона [Ag(NH 3 ) 2 ] + были отнесены по модам, обнаруженным в ИК- и КР-спектрах соединений [Ag(NH 3 ) 2 ]X, где X – нитрат, сульфат или перхлорат 24,28−32 (табл. 7).Спектры комбинационного рассеяния твердых соединений не показали заметных сдвигов. для катионных мод. Температурная зависимость ИК спектроскопического приводило к расщеплению мод NH 3 , которое может быть связано с изменением прочности водородных связей, т. е. свобода вращения аммиака при повышении температуры. Это расщепление было более выраженным для соединения LT-1 , чем для для соединения HT-1 . Эффект фазового перехода и температуры на ИК и КР спектрах соединений LT-1 / HT-1 можно увидеть в и S12.

Сравнение ИК спектров соединения 1 полиморфы (87 К, соединение LT-1 ; 300 К, соединение НТ-1 ).

Обнаружена сложная система полос для соединения LT-1 в 87 K, принадлежащие модам ν as (NH 3 ) (A 1 ), расположенным между 3348 и 3292 см –1 . Зонная структура не менялась с повышением температуры до тех пор, пока 160 K. Соединение HT-1 имело четыре антисимметричных компонента валентной моды NH 3 при 180 K (табл. 7).Выше 250 K компоненты полосы ν as (NH 3 ) схлопывались в одну более широкую полосу с плечом. Аналогичный сульфат диамминсеребра(I) характеризовался замерзанием свобода вращения аммиачного лиганда около ∼250 К. 33

мода соединений LT-1 и HT-1 с (NH 3 ) 3203–3153 и 3184–3154 см –1 при 87 и 180 K соответственно] смещены по сравнению с к соответствующему значению газообразного аммиака [ν с (NH 3 ) 3337 см –1 ]. Сдвиг газообразного аммиака ν as (NH 3 ) и ν s (NH 3 ) (3414 и 3337 см –1 соответственно) к более низким значениям волновых чисел можно отнести к образование дательной связи Ag–N и увеличение прочности (ковалентный характер) этой связи увеличивал величину сдвига. 29,30

Антисимметричный режим деформации соединений LT-1 и HT-1 , δ as (NH 3 ) (E), привели к четырем и двум компонентам ИК-спектров при 87 и 180 К соответственно.Соответственно, два (один) дублет, принадлежащий двум и один тип катионов [Ag(NH 3 ) 2 ] + обнаружены в решетках соединений LT-1 и HT-1 соответственно. Первые обертоны антисимметричности амминная мода деформации [2 × δ as (NH 3 )] появилась в области растяжения NH 3 . Ленточные системы симметричной моде деформации NH 3 для соединений LT-1 и HT-1 располагались на 1221–1173 см –1 (87 К) и 1223–1166 см –1 (180 К) соответственно. 31,34

Режим качания координированного аммиака оказался наиболее чувствительным к типу координационной среды. Соответственно, четыре разных аммиачные лиганды в двух разных катионах Ag(NH 3 ) 2 + в соединении LT-1 давали комплекс система полос в диапазоне 675–529 см –1 , состоящая из из 11 полос. Шесть полос HT-1 , найденных при 180 К, трансформировались. на две полосы при 300 К.

Моды связи Ag–N в ИК-спектры соединений LT-1 и HT-1 , исключая симметричные и антисимметричные Моды растяжения Ag–N (404 и 456 см –1 для компаунд LT-1 и 404 и 451 см –1 для соединение HT-1 ), проявлялось только в дальней ИК-области.То Спектры дальнего ИК-диапазона можно было записать только при комнатной температуре ( HT-1 , рисунок S13). Широкополосная система с центром на ∼160 см –1 с асимметричной формой (находится между 210 и 90 см –1 ) содержали изгиб NAgN моды на ~200 см –1 , решетка L 1 вибрация (∼116 см –1 ) и моды OAgN а также комбинационные и обертонные полосы колебаний решетки. 29

Вклад водородных связей в относительную Прочность сцепления (RBS) в Полиморфах

LT-1 и HT-1

δ s (NH 3 ) волновых чисел металлического аммиака комплексы зависят от прочности связи M–NH 3 .Гринберг 34 определил линейную шкалу RBS в амминных комплексах. 34 Расчетный RBS значения в [Ag(NH 3 ) 2 ] + катионов компаунды LT-1 и HT-1 при различных температурах приведены в таблице S5. Самый высокий РБС значения оказались равными 66,9 для соединения LT-1 при 87 K и 65,5 и 64,8 для соединения HT-1 при 180 и 300 К соответственно. Эти значения соответствуют 20,6, 19,1 и 18.2% вклад взаимодействий водородных связей для самой сильной водородной связи позиция. Температурные и фазовые превращения имели лишь небольшую влияние на максимальное значение параметра RBS согласно результаты монокристаллической РФА, которые показали незначительные изменения с Ag-N расстояние и типы/положения водородных связей в течение фазы трансформация. Вывод, согласующийся со Сватосом и его коллегами, 30,31 предполагает гораздо более высокий вклад связи Ag–N при сдвиг ν с (NH) и δ с (NH) значения в комплексах аммиака, чем у водородных связей этих аммиачные лиганды.Аналогичные значения RBS сульфата диамминсеребра(I), нитратные и перхлоратные комплексы при комнатной температуре обнаружены быть между 53 и 68%, между 62 и 63% и 70%, соответственно. Эти значения были сравнимы с найденными для соединений LT-1 и HT-1 .

Результаты УФ-спектроскопии

Коэффициент диффузного отражения в УФ-излучении спектр (рисунок S18) твердого раствора соединения HT-1 (1%) в HT-1-ClO 4 показали широкополосную систему, которая не позволяет однозначно назначения.

Характеристики термического разложения соединения

1 ( LT-1 ) в твердой фазе

Соединение 1 ( HT-1 ) реакция в инертная и окислительная атмосфера. Реакция протекает при ~354 K в обеих атмосферах (рисунок S21, который предположил, что кислород воздуха не играл роли в инициировании процесс разложения). Общая потеря массы составила 26,7 % в инертной среде. атмосфере, что соответствовало образованию {AgMnO 2 } с формальным выходом двух NH 3 и одного O 2 (теоретическая потеря массы = 26.8%). Низкая температура разложения соединения HT-1 (∼353 K) и экзотермический характер реакции, однако, убедительно свидетельствовало о появлении тепловыделения. окислительно-восстановительный процесс между восстановителем аммиака и окислителем перманганата анион. В инертной атмосфере единственным источником кислорода был перманганат. атом кислорода. 22,28 Признаков эндотермического потеря аммиачного лиганда (рис. S22 и S23). Окисление координированного аммиака ионами серебра(I) в твердую фазу при 353 К можно исключить, поскольку аналогичный диамминсеребро сульфат теряет аммиак и образуется сульфат серебра при 473 К без Взаимодействие серебра(I) с аммиаком. 28,35

В реакция разложения 1 при 353 К, только часть аммиака окисляется до нитрата и разложение завершается при 398 K (экзотермическая реакция, без тепловыделения реакции). Разложение промежуточное соединение, которое образуется при 353 K ( I-353 K ), содержит остаточные NH 3 и Ag + а также NO 3 . Образовавшийся нитрат-анион нейтрализует заряд иона серебра. Ионы перманганата не играют роли в далее (398 К) процесс разложения, т.к. они полностью исчезают из системы даже при 353 К (см. ниже).Металлические серебряные формы только после основной реакции разложения соединения НТ-1 (при 353 К) из I-353 К при повышении температуры до 398 K. Поскольку I-353 K содержит Ag + и NH 3 , они могут реагировать друг с другом с образованием металлического серебра.

Чтобы лучше понять механизм разложения HT-1 , мы проанализировали его с помощью совместных измерений ТГ-МС в инертной среде. и окислительной атмосфере. Чтобы проследить эволюцию N 2 и O 2 , измерения ТГ-МС были выполнены при аргон как инертный газ (и S27 и S28).ТГ–МС данные показывают, что за основной стадией разложения следует образование H 2 O ( м / м / Z = 18, H 2 O + ), N 2 ( M / Z 28, N 2 + ), № ( м / z 30, № + ), и N 2 O ( м / z 44, N 2 O + 90) и незначительное количество O 2 ( m / z 32 , O 2 + ).

Результаты ТГ-МС соединения HT-1 в кислородсодержащей воздушная (а) и инертная аргоновая (б) атмосферы.

Отношения интенсивностей m / z 18 (H 2 O + ), 17 (NH 3 + или OH + ) и 16 (NH 2 + и O + ) пиков () подтвердил, что м / з 17 в первую очередь образовались в результате фрагментации воды, поэтому лишь небольшое количество аммиака выделяется в процессе разложения. Точно так же мы можно заключить, что родительским фрагментом N + был в основном N 2 , а NO был второстепенным продуктом разложения в атмосфере аргона. (Эти образцы не могли быть измельчены во избежание их разложения при измельчении.)

Теплота реакции в атмосфере кислорода был ниже этого в инертной атмосфере (Δ H = −131,60 и -156,33 кДж/моль в O 2 и N 2 соответственно) несмотря на сходный характер кривых разложения в обоих СМИ (рисунок S21).В инертной атмосфере, кислородный баланс отрицательный; Таким образом, только небольшая часть может окисляться до газа NO, что подтверждается данными ТГ-МС ( и S27 и S28). Основная реакция может быть описана как

При наличии O 2 , кислород баланс стал положительным и образовалось большее количество NO, чем в инертной атмосфере (). Эндотермическое образование NO приводило к снижению общий положительный энергетический баланс.

Подготовка и характеристика оксидов серебра и марганца Образуется при разложении соединения

1

Реакция элементарного серебра или Ag 2 O с MnO, Mn 3 O 4 и Mn 2 O 3 в присутствии кислорода дали различные оксиды серебра и марганца с общей формулой {Ag x MnO 2 } n как AgMnO 2 ( x = 1; n = 1), {Ag 2 MnO 2 } ( x = 2; n = 1), тип Ag . 8 Mn 8 O 16 ( x = 0,225; n = 8). 36-40 Разложение 7 или уменьшение AGMNO 4 (1: 1 AG / Mn Stoichiomotry) с H 2 , 41 H 2 O 2 , 42 CO, 43 или металлическое серебро 44 давали смешанные оксиды состава {AgMnO x } ( x = 2–3). Состав соединения 1 и AgMnO 4 (Ag:Mn = 1:1) предопределила стехиометрию однофазного распада товар.Многофазные продукты, возможно, содержали марганец и серебро. фазы вместе.

Разложение соединения с помощью растворителя

1

Разложение с ограничением температуры под действием растворителя обработать комплексов перманганата металлов с аммиаком для получения наноразмерных оксиды марганца смешанного металла. 11−14 Процесс разложения определялся тем, что что температура органического растворителя не может превышать его кипения точки до полного испарения жидкой фазы. Таким образом, используя избыток растворителя и обратный холодильник, экзотермические процессы разложения твердые вещества могут плавно протекать в суспензии с инертной органической растворитель с температурой кипения, близкой к температуре разложения конкретного комплекса. Поскольку температура разложения соединение 1 составляет около 353 К, бензол был идеальным устойчивым к окислению растворитель (т. кип. = 353,25 К). Соединение HT-1 разлагается в бензольной суспензии значительно медленнее, и разложение протекает в достаточно контролируемым способом по сравнению с таковым в твердой фазе.водный экстракт содержал только один продукт, идентифицированный XRD и IR как NH 4 NO 3 ·AgNO 3 двойная соль 45,46 (рис. S24 и S25). Его формирование подтвердили, что только часть содержания аммиака окисляется до нитрата, тогда как другая часть осталась в исходной степени окисления (аммиак). Твердый остаток водной экстракции был почти аморфным. стеклообразный материал с расстоянием когерентности ~1,2 нм. Металлик серебро не образовывалось в процессе разложения под действием растворителя при этой температуре (353 К).Химический анализ образовавшегося остатка после водного выщелачивания продукта разложения, полученного при 353 K дал средний состав AgMn 2,35 O 3,83 , что указывало на то, что ∼60 мол. % серебра было отмыто вне как AgNO 3 ·NH 4 NO 3 и только ~40% было включено в смешанные оксидные фазы. Предполагая присутствие серебра(I) во всех оксидных фазах экспериментально определенный средний заряд марганца составил 2,83+.

Твердофазный Промежуточные продукты разложения соединения

1

In твердой фазы, энтальпия реакции разложения был очень высоким (-156.33 кДж/моль по N 2 ), в результате чего при локальном перегревании и бурной реакции. Для того, чтобы изолировать и определить промежуточные продукты разложения, мы исследовали продукты при 398 К. Однако рентгенограмма смеси не содержала пики этих соединений вообще; таким образом, выделение AgNO 3 ·NH 4 NO 3 могло образоваться только в водной среде. выщелачиванием из различных видов аммоний-, серебро- и нитрат-ионсодержащих соединения. Состав твердого продукта разложения (после водное выщелачивание) соответствовало обобщенной формуле AgMn 3.60 О 5,74 . Продукт разложения при этой температуре (398 К) содержал металлическое серебро, а также некоторое количество аморфного и плохо кристаллизуется фаза оксида марганца. Вывод показал, что 72% серебра имел вид NH 4 Ag(NO 3 ) 2 , а 28% представляло собой металлическое серебро или серебро, включенное в серебро. продукты оксида марганца. Средняя степень окисления марганца был 2,60+ ().

Рентгенограмма продуктов, образующихся при термическом разложении соединения НТ-1 на воздухе при 125, 300 и 600 °С.

При дальнейшем нагревании мелкодисперсное серебро легко вступало в реакцию с оксидами марганца (MnO, Mn 2 O 3 и Mn 3 O 4 ). 36−40 Реакция α-MnO 2 не дает серебра–марганца оксидов, но γ- и ρ-MnO 2 образовались при разложении нитрата марганца(II) 47 реагирует с металлическим Серебряный. Реакция, в ходе которой элементарное серебро полностью исчез, протекал в воздушной атмосфере даже при 573 К ().Морфология и структура аморфного образца, сформированного при 573 К. с помощью ТЕМ (). Изображения BFTEM показали размер 20–200 нм, преимущественно округлую форму. и агрегированные зерна, и их соответствующие модели SAED указывали что они в основном состоят из атомов, имеющих ближний порядок (а).

ПЭМ-изображения разложения продукт, нагретый до 300°С. ( а ) Изображение BFTEM с малым увеличением и картина SAED. (б) STEM-изображение увеличено из области 1, отмеченной белым прямоугольником в части a и соответствующий ему спектр ЭДС.(c) Изображение HRTEM, увеличенное с область 2, отмеченная белым прямоугольником в части a. Белые стрелки указывают к аморфной оболочке. ( d ) изображение HRTEM, увеличенное из области 3, отмеченной белым прямоугольником в части a. Белые линии отмечают расстояние 0,28 нм, что предположительно соответствует интервалу d {220} шпинелеподобного AgMn 2 O 4 .

Согласно изображениям HRTEM, большая часть зерен была некристаллические и были покрыты аморфной оболочкой (белые стрелки на в).Однако, зерна с характерной каймой оксидов серебра и марганца также произошло (г). На самом деле дифракционная картина выявила аморфное гало с ∼0,42 нм и несколько точек с интервалом 0,35 нм. HAADF-STEM (также называемые Z-контрастом) изображения показали белые контрастные зерна, усеянные точками. Серые контрастные «частицы» размером 1–2 нм (б). Мы связаны эти серые точки с остатками металлического серебра, которые предположительно диффундирует в {Ag x MnO 2 } n .

Аморфные и слабокристаллические материал превратился в кристаллические фазы выше 773 K, превращенные в фазово-чистые AgMnO 2 () идентифицированы в ссылках (8) и (9) при 873 K и разложил выше 903 К. Общая схема превращений теплового продукты разложения суммируются в . При нагреве образцов до 973 К, продукт содержал только ок. 20% AgMnO 2 и несколько неидентифицированные фазы, возможно, с составами {AgMn 2 O 4 } и {Ag 2 MnO 2 } (рис. S26), что требует будущих исследований для идентификации этих неизвестные фазы системы Ag–Mn–O.

Формирование Agmno 2 в разложении соединения 1 O 4 соответствует МН II Mn III 2 O 4 , MN III MN II Mn III O 4 или их промежуточные соединения).

Аммиак | Агентство по охране окружающей среды США

Обзор

Рис. 1. Отстойник полигона. Аммиак (NH 3 ) является распространенным токсикантом, получаемым из отходов (см. рис. 1), удобрений и природных процессов.Аммиачный азот включает как ионизированную форму (аммоний, NH 4 + ), так и неионизированную форму (аммиак, NH 3 ). Повышение рН способствует образованию более токсичной неионизированной формы (NH 3 ), а снижение — ионизированной (NH 4 + ). Температура также влияет на токсичность аммиака для водных организмов.

Аммиак является частой причиной гибели рыб. Однако наиболее распространенные проблемы, связанные с аммиаком, связаны с повышенными концентрациями, влияющими на рост рыб, состояние жабр, массу органов и гематокрит (Milne et al.2000). Продолжительность и частота воздействия сильно влияют на тяжесть последствий (Milne et al. 2000).

Аммиак в отложениях обычно возникает в результате бактериального разложения органического вещества, накапливающегося в отложениях. Микробиота осадков минерализует органический азот или (реже) производит аммиак за счет диссимиляционного восстановления нитратов. Аммиак особенно распространен в бескислородных отложениях, поскольку нитрификация (окисление аммиака в нитриты [NO 2 ] и нитраты [NO 3 ]) ингибируется. Аммиак, образующийся в отложениях, может быть токсичным для биоты бентоса или поверхностных вод (Lapota et al. 2000).

Аммиак также вызывает биохимическую потребность в кислороде в принимающих водах (называемую азотсодержащей биологической потребностью в кислороде или NBOD). Это происходит потому, что растворенный кислород поглощается бактериями и другими микробами, окисляющими аммиак в нитриты и нитраты. Возникающее в результате снижение содержания растворенного кислорода может уменьшить видовое разнообразие и даже вызвать гибель рыбы.

Кроме того, аммиак может привести к интенсивному росту растений (эвтрофикации) из-за своих питательных свойств (см. модуль Питательные вещества).Водоросли и макрофиты поглощают аммиак, тем самым снижая концентрацию воды.

Перечень источников, местонахождений и биологических эффектов

В этом модуле аммиак рассматривается как непосредственный стрессор с токсическим механизмом действия. Его питательные свойства рассматриваются в модуле Питательные вещества.

Аммиак должен быть потенциальной причиной, если источники и деятельность человека, наблюдения на месте или наблюдаемые биологические эффекты подтверждают часть путей от источника к повреждению (см. рис. 2).

Приведенный ниже контрольный список поможет вам определить ключевые данные и информацию, которые помогут определить, следует ли включать аммиак в число возможных причин. Список предназначен для того, чтобы помочь вам собрать доказательства в поддержку, ослабление или устранение аммиака как возможной причины.
Для получения дополнительной информации о конкретных записях перейдите на вкладку Когда в список .

Рассмотрите возможность включения аммиака в качестве возможной причины при наличии следующих источников и видов деятельности, доказательств на месте и биологических эффектов:

Источники и виды деятельности
  • Водохранилища Рисунок 2 .Простая концептуальная диаграмма, иллюстрирующая причинно-следственные связи от источников к нарушениям, связанным с аммиаком. Нажмите на схему, чтобы просмотреть увеличенную версию.
  • Выпуски по переработке бытовых отходов
  • Септик
  • Промышленные точечные источники
  • Сельскохозяйственные и городские стоки (удобрения)
  • Внесение навоза
  • Операции по концентрированному кормлению животных
  • Аквакультура
  • Фильтрационная свалка
  • Атмосферные источники
  • Прибрежная растительность
Улики
  • Медленно движущаяся или стоячая вода
  • Высокая плотность рыбы
  • Наличие органических отходов
  • Неприятный запах
  • Наличие органических взвешенных веществ или хлопьев
  • Щелочная, бескислородная или теплая вода
  • Высокая продуктивность растений (например,г., цветение водорослей)
Биологические эффекты
  • Уменьшение или отсутствие видов, чувствительных к аммиаку
  • Физиологические эффекты (например, снижение экскреции азота, снижение связывания кислорода с гемоглобином)
  • Поведенческие эффекты (например, потеря равновесия, повышенная возбудимость, учащенное дыхание)
  • Морфологические эффекты (например, пролиферация жаберных пластинок, уменьшение лимфоидной ткани в селезенке, поражение кровеносных сосудов, секреция слизи)
  • Воздействие на организмы и популяции (например,г. , снижение роста и численности, массовая гибель)
Рассматривать способствующие, модифицирующие и сопутствующие факторы в качестве возможных причин при выборе аммиака в качестве возможной причины:
  • Температура: Токсичность аммиака (как общего аммиака) увеличивается с повышением температуры (US EPA 1999).
  • pH: Концентрация аммиака и токсичность увеличиваются по мере увеличения pH, хотя требуется меньше аммиака для токсического воздействия при более низком pH (IPCS 1986, Wurts 2003).
  • Растворенный кислород: Кислород потребляется при окислении аммиака (нитрификация), а низкий уровень кислорода увеличивает уровень аммиака за счет ингибирования нитрификации.
  • Сезон: Общая концентрация аммиачного азота в поверхностных водах летом обычно ниже, чем зимой. Это связано с поглощением растениями и снижением растворимости аммиака при более высоких температурах воды (IPCS 1986).
  • Ионная сила: Толерантность к аммиаку может повышаться с увеличением ионной силы или солености (Sampaio et al.2002).
  • Отложения: Тонкодисперсные отложения имеют тенденцию образовывать аммиак из-за низкого уровня кислорода и высокого содержания органических веществ.
Подумайте о том, чтобы не включать (исключать) аммиак в качестве возможной причины, если у вас есть следующие доказательства на вашем объекте: совпадение
).
  • На объекте присутствуют все стадии жизни видов, чувствительных к аммиаку.
  • Когда вносить в список

    Источники и виды деятельности, которые предполагают внесение аммиака в список возможных причин

    Количество аммиака в поверхностных водах зависит от многих видов деятельности человека в водоемах и связанных с ними водоразделах. Чем обширнее соответствующие источники и виды деятельности, тем больше вероятность того, что концентрация аммиака может нанести вред поверхностным водам.

    • Водохранилища : Водохранилище может способствовать повышению концентрации аммиака.Отсутствие турбулентности и перемешивания уменьшит улетучивание аммиака, что приведет к более высокой концентрации аммиака ниже по потоку. Термическая стратификация в водохранилищах может привести к более высоким концентрациям аммиака в гиполимнионе, что, в случае плотин с донным выпуском, может привести к увеличению содержания аммиака в водах ниже по течению.
    • Муниципальные очистные сооружения : Муниципальные очистные сооружения и государственные очистные сооружения (POTW) обрабатывают бытовые отходы и работают в соответствии с разрешенными лимитами, предназначенными для защиты принимающих водоемов от избыточного поступления загрязняющих веществ, таких как аммиак (Constable et al.2003). Однако во время ливней избыточный сток может отводиться в комбинированные канализационные стоки (ОКС), в результате которых неочищенные бытовые отходы сбрасываются непосредственно в ручьи и озера. Отказы очистных сооружений также могут привести к большим выбросам аммиака в водотоки (см. рис. 3). Рисунок 3 . Сброс с очистных сооружений.
      Фотография предоставлена ​​Фотогалереей программы гидрологии токсичных веществ Геологической службы США
    • Септическое просачивание и неисправные комплексные установки : Утечки из неисправных септиктенков или их полей выщелачивания, а также сбросы из плохо функционирующих комплексных очистных сооружений могут внести значительное количество аммиака в ручьи и озера.
    • Промышленный точечный источник : Некоторые отрасли промышленности выпускают аммиак в качестве побочного продукта вместе со своими отходами. Эти сбросы в конце трубы регулируются лимитами разрешений для защиты принимающих водоемов, но там, где первоначальная конструкция системы неадекватна или проблемы в эксплуатации приводят к неадекватной очистке сбросов, в результате повышается концентрация аммиака. Это особенно актуально для отраслей промышленности, которые производят аммиак, аминированные органические вещества или другие азотсодержащие отходы, такие как пищевая промышленность (например, пищевая промышленность).например, птица, домашний скот или морепродукты), фармацевтическое производство (например, процессы ферментации), бумажные фабрики и очистка дымовых газов на угольных электростанциях.
    • Сельскохозяйственные и городские стоки : Сток и фильтрат от сельскохозяйственных, рекреационных (например, полей для гольфа) или бытовых удобрений могут непосредственно увеличивать количество аммиака в поверхностных водах (см. рис. 4). Рисунок 4 . Сельскохозяйственный сток.
      Фото любезно предоставлено NOAA Ocean Service Education
    • Внесение навоза : Навоз, содержащий аммиак и другие азотистые соединения, часто разбрасывается по полям, а затем смывается в ручьи и другие водоемы дождем или таянием снега. Пасущийся скот разбрасывает мочу и навоз на пастбищах, а там, где у них есть доступ к ручьям, мочу и навоз вносят непосредственно в воду.
    • Операции по концентрированному кормлению животных : Сток с откормочных площадок и других операций по концентрированному кормлению животных может содержать высокие уровни аммиака и других азотистых соединений.
    • Аквакультура : Сточные воды с рыбных и креветочных ферм содержат много аммиака, если их не обрабатывать должным образом.
    • Свалки : Фильтрат со свалок может содержать высокие концентрации аммиака (Mancl and Veenhuizen 1991).
    • Атмосферные источники : Эти источники включают аммиак, образующийся в результате сельскохозяйственной деятельности, и выбросы оксидов азота от автомобилей и промышленности (NOAA 2000). Это регионально важные источники, но редко указывающие на конкретные нарушения.
    • Прибрежная растительность : Удаление растительности с берегов поверхностных вод увеличивает сток поверхностных вод и температуру воды и уменьшает поступление древесных остатков. Увеличение стока поверхностных вод может увеличить количество аммиака, поступающего непосредственно в водоем.Повышенная температура воды усиливает токсичность аммиака. Снижение турбулентности из-за меньшего количества древесного мусора может уменьшить улетучивание и насыщение кислородом.
    • Высокая продуктивность растений : Высокая продуктивность водорослей или растений может снизить аммиак за счет ассимиляции, увеличить аммиак за счет фиксации азота или повысить pH-токсичность за счет поглощения CO 2 , что приведет к переходу на более неионизированный аммиак.

    Местные доказательства, которые предлагают включить аммиак в список возможных причин

    Рисунок 5 .Водохранилище для защиты от наводнений вдоль Лос-Гатос-Крик в Кэмпбелле, Калифорния.
    Предоставлено Геологической службой США В дополнение к наблюдениям за источниками, описанными выше, данные наблюдений на участке могут свидетельствовать о том, что высокое содержание аммиака должно быть включено в качестве потенциальной возможной причины: имеют высокие концентрации аммиака из-за отсутствия турбулентности и улетучивания и большего накопления метаболических отходов и продуктов разложения, включая аммиак (ВОЗ, 1986).

    Высокая плотность рыбы : Уменьшение стока может привести к концентрации рыбы в прудах или других убежищах, концентрированию экскрементов и повышению концентрации аммиака.

    Наличие органических отходов : Органические отходы – это остатки любого когда-то живого организма или их экскременты. Экскременты и сточные воды содержат большое количество аммиака, поэтому признаки наличия такого материала в водоеме могут указывать на наличие аммиака в качестве возможной причины. Напротив, в растительном материале обычно мало азота, и связанные разлагатели могут поглощать аммиак и снижать его водную концентрацию.Определение типа органических отходов, присутствующих в водоеме, поможет выявить возможные причины. Чрезмерное количество органических отходов в воде может привести к образованию сероватого оттенка с видимыми отложениями ила в зонах отложений.

    Зловонный запах : Аммиак как газ имеет характерный резкий запах (подумайте о средствах для мытья окон и полов). Концентрации аммиака в ручьях редко бывают достаточно высокими, чтобы иметь этот запах, но вода с неприятным, септическим запахом или запахом органических отходов может иметь относительно высокие концентрации аммиака.

    Взвешенные вещества : Взвешенные вещества из сточных вод или стоков могут содержать большое количество аммиака или выступать в качестве катализаторов роста бактерий, способствующих накоплению аммиака. Определение типа присутствующего взвешенного материала важно для выявления возможных причин.

    Щелочная, бескислородная или теплая вода : Характеристики воды, способствующие образованию аммиака (например, аноксия) или повышающие токсичность (например, высокий pH и температура), являются признаками того, что причиной может быть аммиак.

    Биологические эффекты, которые предполагают включение аммиака в список возможных причин

    Неионизированный аммиак очень токсичен для водных животных, особенно рыб, поскольку он может легко диффундировать через жаберные мембраны (Sampaio et al. 2002). Ионизированный аммиак не так легко проходит через жаберные мембраны, поэтому он значительно менее токсичен, чем неионизированная форма (Camargo and Alonso 2006). У большинства рыб аммиак выделяется путем пассивной диффузии аммиака через жабры в соответствии с градиентом его парциального давления (Wilson et al.1998). Нарушение этого градиента приводит к увеличению внутренней концентрации аммиака, влияя на внутренние органы, функцию нервной системы и дыхание.

    Сокращение видов и процессов, чувствительных к аммиаку : Лососевые, как правило, особенно чувствительны при остром воздействии, связанном с эпизодическими источниками. Однако чувствительность к хроническому воздействию менее таксономически постоянна. В частности, наиболее чувствительным родом рыб, используемым для получения критерия хронического качества воды, является солнечная рыба ( Lepomis spp.) (Агентство по охране окружающей среды США, 1999 г.).

    Ранние стадии жизни рыб более чувствительны, чем молодь или взрослые особи. Следовательно, последствия более вероятны в сезоны, когда присутствуют ранние стадии жизни.

    Беспозвоночные, особенно членистоногие, как правило, менее восприимчивы, чем рыбы. Следовательно, наблюдения о том, что рыба страдает больше, чем беспозвоночные, согласуются с аммиаком как причиной. Однако недавняя информация свидетельствует о том, что некоторые пресноводные мидии (Unionidae), особенно глохидии и молодые особи, очень чувствительны к аммиаку (Newton and Bartsch, 2006).

    Неионизованный аммиак может оказывать токсическое действие на бактерии Nitrosomonas и Nitrobacter , подавляя процесс нитрификации. Это ингибирование может привести к повышенному накоплению аммиака в водной среде, повышая уровень токсичности для бактерий и водных животных (Carmargo and Alonso 2006).

    Физиологические, морфологические и поведенческие эффекты : Специфические биотические эффекты, предполагающие рассмотрение аммиака в качестве возможной причины, описаны в таблице 1. Обратите внимание, однако, что наблюдение за этими эффектами не подтверждает причинно-следственную связь. В некоторых случаях такой же наблюдаемый эффект может быть вызван другими стрессорами или несколькими агентами. Если вы подозреваете, что аммиак является причиной наблюдаемых биологических нарушений, то также учитывайте pH, температуру и низкое содержание растворенного кислорода — факторы стресса, которые часто связаны с концентрацией аммиака и способствуют ее повышению.

    Таблица 1. Физиологические, морфологические и поведенческие эффекты повышенного содержания аммиака в рыбе
    Эффекты Артикул
    Снижение дыхательной функции, вызывающее гипервентиляцию Аренда и др.2003 г., Твитчен и Эдди 1994 г., МПХБ 1986 г.
    Нарушение функции нервов; эффекты на периферическую и центральную нервную систему, вызывающие повышенную возбудимость Сампайо и др. 2002 г., Твитчен и Эдди 1994 г., МПХБ 1986 г.
    Судороги Твитчен и Эдди, 1994 г., IPCS, 1986 г.
    Кома Твитчен и Эдди, 1994 г., IPCS, 1986 г.
    Повреждение жаберного эпителия, вызывающее удушье Ланг и др.1987
    Пролиферация жаберной ткани Ланг и др. 1987
    Стимуляция гликолиза и подавление цикла Кребса, вызывающие прогрессирующий ацидоз и снижение способности крови переносить кислород Камарго и Алонсо 2007
    Разобщение окислительного фосфорилирования, вызывающее ингибирование образования АТФ и истощение запасов АТФ в базилярной области головного мозга Камарго и Алонсо, 2007 г., Сампайо и др.2002
    Нарушение работы кровеносных сосудов и осморегулирующей активности, вызывающее нагрузку на печень и почки Камарго и Алонсо, 2007 г., Сампайо и др. 2002, Босаковски и Вагнер 1994
    Угнетение иммунной системы, вызывающее повышенную восприимчивость к бактериальным и паразитарным заболеваниям Камарго и Алонсо, 2007 г. , Сампайо и др. 2002
    Снижение Na + до потенциально фатально низкого уровня Твитчен и Эдди 1994

    Эффекты на уровне организмов и популяций : Вышеуказанные эффекты могут привести к эффектам на уровне организмов и популяций, включая:

    • Снижение скорости роста
    • Снижение активности кормления
    • Снижение плодовитости и репродуктивного успеха
    • Уменьшение численности населения
    • Повышенная смертность (т.г., гибель рыбы)
    • Повышенная эрозия плавников рыб

    Доказательства объекта, подтверждающие исключение аммиака из числа возможных причин

    Рекомендации по исключению аммиака из числа возможных причин ограничиваются ситуациями, в которых физические и химические характеристики объекта не позволяют аммиаку логически объяснить ухудшение состояния. Таким образом, отсутствие очевидных источников и наблюдений за местом не может быть использовано для исключения аммиака как возможной причины. Тем не менее, отсутствие источников или других доказательств может быть использовано для отсрочки рассмотрения аммиака, если другие возможные причины подтверждаются.

    Источники : Водосбросы, водопады и бурные потоки в ручьях и реках естественным образом улетучивают аммиак. Таким образом, высокие концентрации аммиака физически исключаются постоянным улетучиванием из-за турбулентности. Однако на концентрацию аммиака повлияет изменение стока в течение года, и это следует учитывать. Скрининг в этих ситуациях должен быть дополнен измерением концентрации аммиака.

    Наблюдения за участком : Мы предостерегаем от использования контрольных показателей воздействия для исключения аммиака из вашего первоначального списка возможных причин, поскольку разные виды имеют разную толерантность к аммиаку, а концентрации редко хорошо охарактеризованы.В Таблице 2 приведены примерные значения токсичности для выбранных видов со значениями как острой, так и хронической токсичности из действующих Критериев качества воды для аммиака (Агентство по охране окружающей среды США, 1999 г. ).

    Таблица 2. Средние острые значения для репрезентативных видов a и средние хронические значения для видов b , используемые для получения критериев качества окружающей воды для аммиака (US EPA 1999)
    Виды Среднее острое значение (мг N/л) Среднее хроническое значение (мг N/л)
    Cladoceran, Daphnia magna 35.76 12,3
    Моллюск, Musculium transversum 35,65 2,26
    Рыба, Pimephales promelas 43,55 3,09
    Канальный сом, Ictalurus punctatus 34,44 8,84
    a LC 50 или EC 50 означает
    b Среднее геометрическое NOEC и LOEC при pH = 8, 25 3 C o

    способа измерения

    Концентрация аммиака в воде измеряется как общий аммиак и обычно выражается в мг/л. Концентрация неионизированного аммиака (NH 3 ) определяется по хорошо зарекомендовавшим себя формулам (см. ссылку на калькулятор ниже). При проведении различия между неионизированным и ионизированным аммиаком важно учитывать влияние температуры и pH (Eaton et al. 2005).

    • Зонд для аммиака : Измерительный зонд подсоединен к электронному ионометру, который измеряет и отображает напряжение от аммиака, которое затем преобразуется в концентрацию с использованием стандартной кривой.
    • Колориметр : Один или несколько реагентов добавляются к образцу через определенные промежутки времени, чтобы интенсивность окрашивания была пропорциональна количеству аммиака, реагирующего с реагентом. Это цветовое поглощение затем измеряют с помощью колориметра или спектрофотометра. Бланки и стандарты используются для построения стандартной кривой, по которой показания абсорбции образца преобразуются в концентрацию аммиака.

    Доля неионизированного аммиака (NH 3 ) не измеряется напрямую, а вместо этого рассчитывается с использованием показателей общего аммиака, pH, температуры и ионной силы (измеряемых либо с точки зрения общего содержания растворенных твердых веществ, либо с точки зрения электропроводности). Для этой цели Американское рыболовное общество разработало калькулятор аммиака (Таблица 9 на указанной веб-странице должна быть загружена). После ввода необходимых данных инструмент рассчитает количество неионизированного аммиака как в мг/л, так и в мкг/л.

    Концептуальные диаграммы

    О концептуальных диаграммах

    Концептуальные диаграммы используются для описания предполагаемых взаимосвязей между источниками, стрессорами и биотическими реакциями в водных системах.

    Схема простой концептуальной модели

    Рисунок 2 .Простая концептуальная диаграмма, иллюстрирующая причинно-следственные связи от источников к нарушениям, связанным с аммиаком. Нажмите на схему, чтобы просмотреть увеличенную версию. Многие виды человеческой деятельности и связанные с ними источники могут способствовать повышению концентрации аммиака в водных системах, что может привести к летальному и сублетальному воздействию на водные организмы. Изменение русла может привести к уменьшению поглощения азота в ручье, в то время как уменьшение растительности в прибрежной зоне и водоразделе, связанное с сельским хозяйством и урбанизацией, может уменьшить поглощение азота окружающим ландшафтом.Изменение русла и забор воды могут уменьшить улетучивание аммиака из-за изменения скорости и глубины воды.

    Источники, связанные с сельским хозяйством, урбанизацией, промышленностью и аквакультурой, также могут непосредственно увеличивать поступление аммиака в водные системы посредством четырех основных путей переноса (или источников, определяемых транспортом): ливневых стоков, просачивания или просачивания в источники подземных вод, атмосферных выбросов и отложений, или прямые сбросы сточных вод (см. рис. 6).

    Аммиак является ключевым компонентом круговорота азота в реках, где он может растворяться в толще воды или ассоциироваться с отложениями.При достаточно высоких концентрациях аммиак может быть токсичным для водных организмов. В целом неионизированный аммиак (NH 3 ) является формой, наиболее токсичной для водной биоты. Относительный вклад неионизированных форм по сравнению с ионизированными в общую концентрацию аммиака зависит от определенных критериев качества воды, в первую очередь от pH: по мере увеличения pH увеличивается доля аммиака в его неионизированной форме.

    Круговорот азота в ручьях

    Повышенные концентрации аммиака или колебания в ручьях могут привести к ухудшению состояния, замедлению роста, изменению поведения, повышению восприимчивости к другим факторам стресса, увеличению смертности и снижению репродуктивного успеха в затронутой биоте и, в конечном итоге, могут изменить популяцию структура сообщества и функция экосистемы (рис. 7). Рисунок 7. Иллюстрация путей поступления азота.

    Подробная схема концептуальной модели

    Высокие концентрации аммиака в водных системах могут оказывать летальное и сублетальное воздействие на водные организмы, потенциально изменяя структуру сообщества и функцию экосистемы. Эта концептуальная диаграмма (рис. 8) иллюстрирует связи между стрессорами, связанными с аммиаком (середина диаграммы), человеческой деятельностью и источниками, которые могут усиливать эти стрессоры (верхняя часть диаграммы), и биологическими реакциями, которые могут возникнуть (нижняя часть диаграммы).

    В некоторых случаях также показаны дополнительные шаги, ведущие от источников к стрессорам, способы действия, ведущие от стрессоров к реакциям, и другие модифицирующие факторы. Это повествование обычно следует диаграмме сверху вниз, слева направо. Рисунок 8. Пример подробной концептуальной схемы для аммиака. Нажмите на схему, чтобы просмотреть увеличенную версию.

    Связь источников и действий с непосредственными стрессорами

    Изменение каналов может увеличить концентрацию аммиака несколькими способами.Изменения, которые уменьшают сложность каналов (например, трубопроводы или потоки каналов), могут привести к снижению поглощения азота. Заполнение русел водотоков может привести к снижению улетучивания аммиака вверх по течению от водохранилищ из-за снижения скорости воды (и увеличения глубины воды). Уменьшение стока воды вниз по течению от водохранилищ (или в ручьях, затронутых водозабором) может ограничивать доступность среды обитания, теснить биоту и концентрировать продукты жизнедеятельности, богатые аммиаком.

    Многие виды деятельности человека и виды землепользования также сокращают растительность в прибрежных водах и водоразделах, что может уменьшить количество азота, поглощаемого наземными растениями, и еще больше уменьшить сложность русла из-за уменьшения поступления древесных остатков.

    Некоторые виды деятельности человека и виды землепользования могут напрямую попадать аммиаку в водные системы, и во многих случаях нарушения, связанные с аммиаком, наблюдаются только при наличии таких прямых выбросов. Источники, связанные с сельским хозяйством, включают отходы животноводства от операций по концентрированному кормлению животных (CAFO), других животноводческих операций и объектов аквакультуры, а также удобрения, вносимые на поля. Источники, связанные с развитием городов и пригородов, включают удобрения, вносимые на поля для гольфа и газоны; человеческие отходы из канализационных и септических систем и очистных сооружений; мусорные свалки; и азотсодержащие выбросы транспортных средств.

    Промышленность (например, угольные электростанции и другие промышленные объекты) также могут выделять аммиак в окружающую среду. Аммиак из этих источников может попасть в водные системы четырьмя основными путями переноса (или источниками, определяемыми транспортом): ливневыми стоками, утечкой или фильтрацией в источники подземных вод, атмосферными выбросами и осаждением или прямым сбросом сточных вод. Каждый из этих определяемых транспортом источников может привести к увеличению поступления аммиака в поверхностные воды.

    В ручьях аммиак может быть растворен в толще воды или связан с отложениями.В нетоксичных концентрациях аммиак действует как питательное вещество и может стимулировать микробное и растительное производство (дополнительную информацию об этих путях см. в разделе о питательных веществах). Концентрации аммиака также будут зависеть от круговорота азота или трансформации азота между различными степенями окисления. Этот цикл зависит от микробной активности и уровня растворенного кислорода, поэтому эти факторы играют важную роль в определении концентрации аммиака.

    В достаточно высоких концентрациях аммиак может быть токсичным для водных организмов.В целом неионизированный аммиак (NH 3 ) является формой, наиболее токсичной для водной биоты. Относительный вклад неионизированных форм по сравнению с ионизированными в общую концентрацию аммиака зависит от определенных критериев качества воды, в первую очередь от pH: по мере увеличения pH увеличивается доля аммиака в его неионизированной форме. Стрессовые факторы, такие как ионная сила и температура, также могут влиять на токсичность аммиака за счет их воздействия на переносимость и токсичность аммиака.

    Связь непосредственных стрессоров с биологическими реакциями

    Когда концентрации аммиака или колебания увеличиваются в водотоках, концентрации аммиака в водных организмах могут повышаться из-за снижения экскреции азота и увеличения диффузии аммиака через жаберные мембраны. Повышение внутренней концентрации аммиака может иметь несколько пагубных последствий, включая снижение иммунной, осморегуляторной, нервной системы и дыхательной функции. Например, скорость оттока Na + увеличивается в присутствии аммиака, и рыбы должны увеличить приток Na + , чтобы сохранить баланс Na + .

    Все эти различные способы действия могут способствовать ухудшению состояния, снижению роста, изменению поведения и повышению восприимчивости пораженной биоты к другим стрессорам.Например, повышенные концентрации аммиака могут привести к усилению повреждения жабр и органов, усилению эрозии плавников или усилению секреции слизи у рыб; возможные изменения в поведении включают повышенную возбудимость, гипервентиляцию и судороги.

    В конечном счете, эти воздействия могут привести к изменениям в структуре популяций и сообществ, а также в функционировании экосистем. Например, таксоны, особенно чувствительные к неионизированному аммиаку, такие как мидии и рыба, могут уменьшиться, в то время как более устойчивые организмы станут преобладать.

    Обзоры литературы

    В этом разделе представлена ​​аннотированная библиография ссылок, содержащая информацию о взаимосвязи стресс-реакция на аммиак, а также общую справочную информацию. Это не исчерпывающая библиография ссылок, касающихся аммиака, а скорее выделение нескольких ссылок, которые могут быть особенно полезными.

    • Камарго Дж., Алонсо А. (2006) Экологические и токсикологические последствия загрязнения неорганическим азотом водных экосистем: глобальная оценка.Международная организация по охране окружающей среды 32:831-849.

    В этом документе обсуждаются три основных последствия загрязнения неорганическим азотом в виде NH 4 + , NH 3 , NO 2 , HNO 2 5 , в деталях: подкисление пресноводных экосистем без большой кислотонейтрализующей способности, распространение первичных продуцентов, вызывающих эвтрофикацию, и токсичность для водных позвоночных и беспозвоночных. В документе также описываются риски для здоровья человека и экономические риски загрязнения неорганическим азотом.

    • Камарго Дж., Алонсо А. (2007) Загрязнение неорганическим азотом водных экосистем: причины и последствия. Энциклопедия веб-сайта Земли.

    В этом документе обсуждаются последствия увеличения загрязнения неорганическим азотом. Документ объясняет подкисление пресноводных экосистем, эвтрофикацию, токсичные водоросли, токсичность неорганического азота в виде NH 4 + , NH 3 , NO 2 и NO 3 3 3 3 — , к водным организмам и их неблагоприятному воздействию на здоровье человека.

    • Клемент Б., Мерлин Г. (1995) Вклад аммиака и щелочности в токсичность свалочного фильтрата для ряски. Наука об окружающей среде 170:71-79.

    В этом исследовании используются тесты на токсичность, чтобы определить, являются ли аммиак и щелочность основными факторами токсичности свалочного фильтрата для ряски. Образцы фильтрата из свалки собираются и используются в тестах на токсичность с различными значениями pH. Кроме того, некоторые образцы фильтрата были очищены от аммиака и использованы для определения воздействия аммиака.

    • Констебль М., Чарльтон М., Дженсен Ф., Макдональд К., Крейг Г., Тейлор К. (2003) Оценка экологического риска аммиака в водной среде. Оценка человеческого и экологического риска 9(2):527-548.

    Этот документ представляет собой тематическое исследование, в котором исследуется возможность летального и сублетального воздействия на смесь видов позвоночных и беспозвоночных в пресноводных водоемах Канады. В Красную реку и гавань Гамильтона сбрасываются многочисленные муниципальные очистные сооружения, и в прошлом они демонстрировали высокий уровень аммиака.Документ включает несколько моделей риска для водных сообществ, которые были разработаны для демонстрации чувствительности видов к аммиаку.

    • Даймонд Дж., Маклер Д., Раснэйк В., Грубер Д. (1993) Вывод критериев аммиака для конкретного участка для верхнего стока с преобладанием сточных вод. Экологическая токсикология и химия 12:649-658.

    В этом документе рассматривается диапазон чувствительности к аммиаку нескольких видов позвоночных и беспозвоночных, обитающих на восточном побережье Соединенных Штатов.В исследовании изучалось влияние pH и температуры на токсичность аммиака для местных видов.

    В этом документе подробно рассматриваются основные свойства, источники и воздействие аммиака на водную среду Канады.

    В этом документе дается общий подробный обзор аммиака. Его темы варьируются от химических свойств до воздействия на окружающую среду и воздействие на человека.

    • Скотт Д., Лукас М., Уилсон Р. (2005) Влияние высокого pH на ионный баланс, выделение азота и поведение пресноводных рыб эвтрофного озера: лабораторное и полевое исследование.Водная токсикология 73:31-43.

    В этой статье основное внимание уделяется влиянию летнего цветения цианобактерий и повышению pH в Слэптон-Лей, пресноводном гиперэвтрофном озере, на нелососевые виды рыб. Считается, что летнее цветение цианобактерий и повышение pH связаны с усилением воздействия сельского хозяйства и очистных сооружений, отчасти из-за NH 3 .

    • Штумм В., Морган Дж. Дж. (1996) Водная химия. Wiley-Interscience, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

    Этот стандартный текст по лимнохимии дает хорошее объяснение химического состава аммиака в поверхностных водах.

    В этом документе представлена ​​обновленная версия 1998 г., касающаяся критериев качества окружающей воды по аммиаку. В нем рассматривается острая и хроническая токсичность аммиака для пресноводных организмов.

    • Вебстер Дж., Малхолланд П., Танк Дж., Валетт М., Доддс В., Петерсон Б., Боуден В., Дам С., Финдли С., Грегори С., Гримм Н., Гамильтон С., Джонсон С., Марти Э., Макдауэлл В., Мейер Дж. , Morrall D, Thomas S, Wollheim W (2003) Факторы, влияющие на поглощение аммония в ручьях: межбиомная перспектива.Пресноводная биология 48: 1329-1352.

    В этом документе обсуждается межсайтовый азотный эксперимент Лотика (LINX), целью которого было выяснить, как различные физические, химические и биологические процессы в водотоках влияют на поглощение аммония. В исследовании рассматривались 11 ручьев от Аляски до Пуэрто-Рико. На каждом участке аммоний вводили в верхней части исследуемого участка. Затем в нижней части участка были собраны замеренные по времени пробы, и данные по всем 11 регионам были сопоставлены.

    • Webster J, Swank W (1985) Факторы внутри ручья, влияющие на перенос питательных веществ из лесных и вырубленных водоразделов. в: Блэкмон Р. (ред.). Материалы журнала Forester and Water Quality: Симпозиум Среднего Юга. Университет Арканзаса.

    В этом документе описывается поглощение питательных веществ посредством автотрофных и гетеротрофных процессов, образование частиц макробеспозвоночных и удержание растворенных и твердых питательных веществ древесными остатками. Исследование сосредоточено на влиянии лесозаготовок и возникающих в результате изменений физических характеристик водотока на поступление и поглощение питательных веществ.

    Ссылки

    • Босаковски Т., Вагнер Э.Дж. (1994) Исследование эрозии плавников форели, качества воды и условий выращивания на государственных рыбоводных заводах в Юте. Журнал Всемирного общества аквакультуры 25(2):308-316.
    • Камарго Дж., Алонсо А. (2006) Экологические и токсикологические последствия загрязнения неорганическим азотом водных экосистем: глобальная оценка. Международная организация по охране окружающей среды 32:831-849.
    • Камарго Дж., Алонсо А. (2007) Загрязнение неорганическим азотом водных экосистем: причины и последствия.Энциклопедия веб-сайта Земли.
    • Клемент Б., Мерлин Г. (1995) Вклад аммиака и щелочности в токсичность свалочного фильтрата для ряски. Наука об окружающей среде 170:71-79.
    • Констебль М., Чарльтон М., Дженсен Ф., Макдональд К., Крейг Г., Тейлор К. (2003) Оценка экологического риска аммиака в водной среде. Оценка человеческого и экологического риска 9(2):527-548.
    • Даймонд Дж., Маклер Д., Раснэйк В., Грубер Д. (1993) Вывод критериев аммиака для конкретного участка для верхнего стока с преобладанием сточных вод.Экологическая токсикология и химия 12:649-658.
    • Eaton AD, Clesceri LS, Rice EW, Greenberg AE, Franson MAH (Eds. ) (2005) Стандартные методы исследования воды и сточных вод (21-е издание). Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия.
    • Environment Canada and Health Canada (2001) Отчет об оценке списка приоритетных веществ для аммиака в водной среде. Министр общественных работ и государственных служб Канады.
    • IPCS (Международная программа химической безопасности) (1986 г.) Критерии гигиены окружающей среды 54: Аммиак.Объединенная национальная программа по окружающей среде, Международная организация труда, Всемирная организация здравоохранения.
    • Lang T, Peters G, Hoffman R, Meyer E (1987) Экспериментальные исследования токсичности аммиака: влияние на частоту вентиляции, рост, эпидермальные слизистые клетки и структуру жабр радужной форели Salmo gairdneri. Болезни водных организмов 3:159-167.
    • Лапота Д., Дакворт Д., Уорд Дж. (2000) Смешивающие факторы в токсикологии отложений – выпуски 1–19. Центр космических и военно-морских систем, Сан-Диего, Калифорния.
    • Лиз Х., Хансен Дж., Бергман Х., Мейер Дж. (2003) Структурные изменения в жабрах присосок Лост-Ривер, подвергшихся воздействию повышенного pH и концентрации аммиака. Сравнительная биохимия и физиология, часть C 134: 491-500.
    • Mancl K, Veenhuizen M (1991) Предотвращение загрязнения реки навозом животных. Расширение Университета штата Огайо. АЕХ-708-91.
    • Milne I, Seager J, Mallett M, Sims I (2000) Воздействие кратковременного импульсного воздействия аммиака на рыбу. Экологическая токсикология и химия 19(12):2929-2936.
    • Newton N, Bartsch M (2006) Летальное и сублетальное воздействие аммиака на молодь мидий Lampsilis (Unionidae) в отложениях и контактах только с водой. Экологическая токсикология и химия 26:2057-2065.
    • NOAA (2000) Атмосферный аммиак: источники и судьба. Обзор текущих федеральных исследований и будущих потребностей (PDF). Комитет по окружающей среде и природным ресурсам, Подкомитет по исследованиям качества воздуха. 19 стр.
    • Sampio L, Wasielesky W, Miranda-Filho K (2002) Влияние солености на острую токсичность аммиака и нитратов для молоди Mugil platanus .Бюллетень загрязнения окружающей среды и токсикологии 68:668-674.
    • Скотт Д., Лукас М., Уилсон Р. (2005) Влияние высокого pH на ионный баланс, выделение азота и поведение пресноводных рыб эвтрофного озера: лабораторное и полевое исследование. Водная токсикология 73:31-43.
    • Штумм В., Морган Дж. Дж. (1996) Водная химия. Wiley-Interscience, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
    • Твитчен И., Эдди Ф. (1994) Сублетальное воздействие аммиака на пресноводных рыб. в: Мюллер Р., Ллойд Р. (ред.).Сублетальное и хроническое действие поллютантов на пресноводных рыб. ФАО и Fishing News Books, Оксфорд, Великобритания.
    • Агентство по охране окружающей среды США (1999 г.) 1999 г. Обновление критериев качества окружающей воды для аммиака. Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия. ЭПА-822-Р-99-014. 153 стр.
    • Вебстер Дж., Малхолланд П., Танк Дж., Валетт М., Доддс В., Петерсон Б., Боуден В., Дам С., Финдли С., Грегори С., Гримм Н., Гамильтон С., Джонсон С., Марти Э., Макдауэлл В., Мейер Дж., Морралл Д., Томас С., Воллхейм В. (2003) Факторы, влияющие на поглощение аммония в ручьях: межбиомная перспектива.Пресноводная биология 48: 1329-1352.
    • Webster J, Swank W (1985) Факторы внутри ручья, влияющие на перенос питательных веществ из лесных и вырубленных водоразделов. в: Блэкмон Р. (ред.). Материалы журнала Forester and Water Quality: Симпозиум Среднего Юга. Университет Арканзаса.
    • Wilson J, Iwata K, Iwama G, Randall D (1998) Ингибирование выделения и образования аммиака у радужной форели при сильном щелочном воздействии. Сравнительная биохимия и физиология, Часть B 121:99-109.
    • Wurts W (2003) Суточный цикл pH и токсичность аммиака.Мировая аквакультура 34(2):20-21.

    Контакты: Авторы и участники

    Как рассчитать химический заряд аммиака (Nh4)

    Формальный химический заряд Аммиак (Nh4) равен нулю, на самом деле он не имеет химического заряда . Хотя это легко просто сказать, важно поместить этот ответ в контекст и понять, что он означает в химии. Также важно знать, как вычислить заряд атома.

    Давайте рассмотрим, как рассчитать официальное обвинение и что это значит.

    Что такое номер оплаты?

    Одним из наиболее важных факторов, определяющих взаимодействие химических веществ друг с другом, являются электронные связи, существующие между атомами. Электроны вращаются вокруг ядра атома и заряжены отрицательно. Электронная оболочка каждого атома имеет определенное количество электронов, и атом пытается поддерживать это количество электронов, даже если это означает, что общий заряд атома будет несбалансированным.В атоме также есть протоны, которые имеют такой же индивидуальный электрический заряд.

    Заряд атома обычно выражается числом справа от символа элемента: NA1+. 1+, представляющий заряд атома, также называется числом заряда.

    Атомы состоят из нескольких оболочек, каждая из которых имеет разное количество электронов. Самая внутренняя оболочка обычно имеет два электрона, вторая оболочка может содержать восемь, а третья оболочка может содержать до 18 электронов.Электроны, составляющие внешнюю оболочку атома, в совокупности называются валентной оболочкой. На валентной оболочке происходят химические реакции между атомами. Зарядовое число атома отражает тот факт, что валентная оболочка атома обычно имеет полный набор электронов, независимо от того, должен ли атом получить или потерять электроны, чтобы это произошло.

    Периодическая таблица элементов

    Периодическая таблица элементов группирует элементы по количеству электронов, которые атомы элемента имеют для использования в химических реакциях.

    Фото: Геральт через Pixabay

    Элементы, находящиеся в самой левой части периодической таблицы, столбцы I и II, имеют валентные оболочки, которые практически пусты. Они имеют только один или два электрона и в основном представляют собой металлы — щелочные металлы и щелочноземельные металлы. Исключением является водород, который является двухатомным неметаллом. Колонки с третьего по седьмой в таблице Менделеева — это неметаллы, и у них есть соответственно три и четыре электрона для реакций. Есть даже элементы, которые не могут реагировать с другими элементами.Их называют благородными газами, и они уже имеют полные валентные оболочки. К ним относятся ксенон и радон.

    «Аргон переварю в хлор, ксенон во фтор, все благородные газы в реактивные; мой плач устрашит даже звезды». — Джессика Стерн

    Число заряда элемента можно использовать, чтобы выяснить, каким зарядом будет обладать атом, когда он взаимодействует с другими атомами во время химической реакции. В зависимости от того, теряет или приобретает атом электроны, он может приобретать положительный или отрицательный заряд.В качестве примера рассмотрим взаимодействие между хлором и натрием. Атом хлора при реакции с натрием получит один электрон, а натрий потеряет электрон. Это сделало бы атомы: Cl1+ и Na1- соответственно.

    Обратите внимание, что в неизменном виде все элементы имеют нулевой заряд. Это потому, что они не реагировали с другим атомом и, следовательно, не теряли и не приобретали электроны.

    Свойства аммиака

    Теперь мы можем взглянуть на химическую структуру аммиака и начать понимать, почему он не имеет заряда.

    Аммиак представляет собой соединение, состоящее из атомов водорода и азота. Это бесцветный газ с резким резким запахом. Он может быть опасным и едким в концентрированных формах и часто используется в моющих растворах и удобрениях.

    Точная химическая формула аммиака: NH 3 . Это означает, что он состоит из одного атома азота и трех атомов водорода, расположенных в форме пирамиды. Азот имеет неподеленную пару электронов, которые способны отдать атом водорода (H+).Связь не является полной ионной связью, это ковалентная связь. Это означает, что неподеленная пара является отрицательным концом полярной молекулы. Таким образом, пара азота имеет частичный отрицательный заряд, который уравновешивается частичным положительным зарядом на другом конце молекулы.

    Неподеленная пара электронов может расщепляться, когда атом NH 3 принимает протон водорода, становясь Nh5+ (аммоний). Однако до тех пор, пока это не произойдет, присутствие неподеленной пары делает атом NH 3 нейтральной молекулой с нулевым зарядом.Чтобы понять, почему это так, мы можем вычислить формальный заряд атома.

    Фото: Бен Миллс — собственная работа, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6628922

    Расчет формального заряда

    Расчет формального заряда атома — это метод электронного учета. При расчете формального заряда атома предполагается, что электроны в химической связи равномерно распределены по атомам.

    Уравнение для определения формального заряда атома выглядит следующим образом:

    • Формальный заряд = [число валентных электронов в атоме] – [(число несвязанных электронов) + (число связей )].

    В качестве альтернативы, эта формула делает связь между связывающими электронами и электронами в неподеленных парах немного более явной: число связывающих электронов)]

    Какое бы уравнение вы ни выбрали, вы можете использовать общие заряды элементов для выполнения уравнения. Из таблицы общих зарядов элементов мы узнаем, что водород имеет заряд +1, а азот — -3.

    Выполнение операции дает нам общий заряд аммиака:

    Общий заряд = 5 (количество валентных электронов) – [3 (связей с водородом) + 2 (неподвижных электрона) = 0

    Следовательно, атом аммиака имеет нулевой общий заряд — нейтральный заряд.

    Обратите внимание, что значения, указанные для общих зарядов элементов, отражают только наиболее распространенное расположение электронной оболочки. Наиболее распространенными являются те, которые обладают наибольшей стабильностью. Хотя эти стабильные договоренности наиболее вероятны, могут появиться и другие обвинения.Вышеупомянутые благородные газы — единственные атомы, у которых нет вариаций электронов в их валентной оболочке, поскольку вы уже можете найти восемь электронов на их внешней оболочке.

    О Даниэле Нельсоне PRO INVESTOR

    Даниэль получил степень бакалавра и продолжает обучение на степень магистра в области науки о взаимодействии человека с компьютером. Он надеется работать над проектами, объединяющими естественные и гуманитарные науки. Его опыт в области образования и обучения разнообразен, включая образование в области компьютерных наук, теории коммуникации, психологии и философии.Он стремится создавать контент, который обучает, убеждает, развлекает и вдохновляет.

    Именование Соединения

    У каждого соединения есть имя. В идеале это название должно указывать на состав соединения и, возможно, кое-что о его свойствах. Такие названия называются систематические названия и основаны на наборе правил, составленных IUPAC. Несмотря на то что все соединения имеют систематические названия, многие также имеют тривиальные или общеупотребительные названия.В Таблице 6.1 перечислены общие (тривиальные) названия некоторых молекулярных соединений. Несколько ионных соединений перечислены в таблице. 6.2, как с их общими, так и с систематическими названиями.

    ТАБЛИЦА 6. 2 Названия и формулы некоторых распространенных ионных соединения.
    Общее название Систематическое название Формула
    отбеливатель гипохлорит натрия NaOCl
    мел карбонат кальция СаСО 3
    известь оксид кальция СаО
    магнезиальное молоко гидроксид магния Мг(ОН) 2


    А.Номера окисления
    Многие правила присвоения имен основаны на концепции степеней окисления. Степень окисления элемента представляет положительный или отрицательный характер (природу) атома этого элемента в конкретной ситуации связи. Номера окисления присваиваются по следующим правилам:

    1. Степень окисления несвязанного элемента равна 0. В уравнении

      Zn + 2 HCl H 2 + ZnCl 2

      степень окисления цинка (Zn) в виде несвязанного атома равна 0, а степень окисления водорода в H 2 равна 0.

    2. Степень окисления одноатомного иона – это заряд этого иона. В ZnCl 2 , степень окисления хлора как Cl равна -1, а цинка поскольку Zn 2+ равен +2. В Ag 2 S степень окисления серебра так как Ag + равен +1, а сера как S 2- равна -2.
    3. Водород в соединении обычно имеет степень окисления +1. Исключение к этому правилу происходит, когда водород связан с металлом.
    4. Кислород в соединении обычно имеет степень окисления -2. Пероксиды исключение из этого правила: в перекиси водорода H 2 O 2 , например, степень окисления кислорода равна -1.
    5. Сумма степеней окисления атомов в соединении равна 0. Например, в соединении ZnCl 2 степень окисления иона цинка равна +2, а для каждого хлорид-иона -1. Сумма этих степеней окисления (+2 для цинка и -2 для двух ионов хлорида) равно 0.
    6. В многоатомном ионе суммарный заряд иона представляет собой сумму окисления число атомов в ионе. Мы можем использовать это правило для расчета окисления количество азота в нитрат-ионе, NO 3 , по установке составить следующее уравнение:
      Степень окисления азота
      +3 (степень окисления кислорода) = -1
      Степень окисления кислорода = -2
      Подставляя, получаем:
      Степень окисления азот +3(-2) = -1
      Путем преобразования это уравнение становится:
      Степень окисления азот = -1 — 3(-2)
      = -1 + 6 = + 5

    Б. Бинарные соединения
    Многие химические соединения являются бинарными; то есть они содержат два элемента. Бинарный соединения бывают нескольких видов.

    1. Бинарные соединения, содержащие металл и неметалл
    Бинарные соединения металла и неметалла содержат катион металла и неметаллический анион. Названия и формулы катионов и анионов были введены в разд. 5.7 (таблицы 5.7-5.9). Напомним, что щелочные металлы образуют только ионы с зарядом +1, щелочноземельные металлы образуют только ионы с зарядом +2, а алюминий образует только ион Al 3+ .Для этих ионов название элемента, за которым следует термин ион, является недвусмысленным. имя. Например, ион натрия может быть только Na + , ион кальция только Ca 2+ . Согласно правилам IUPAC, названия всех других металлических катионы содержат название элемента, за которым следует его степень окисления (в скобки) в этом ионе. Это правило предотвращает двусмысленность. Название хром ион не говорит, является ли ион Cr 2+ или Cr 3+ ; собственные названия этих ионов — хром (II) и хром (III).Анионы в бинарных соединениях называют корневым названием элемента, за которым следует по суффиксу ide ; например, бром ид ион это Br , ион сульфида представляет собой S 2-, а ион оксида представляет собой O 2-. В этих примерах корневое имя элемента выделено курсивом. Для бинарных соединений катион назван первым, а анион — вторым. Таким образом,

    NiCl 2 представляет собой хлорид никеля (II)
    K 2 S – сульфид калия
    CaBr 2 представляет собой бромид кальция
    . ZnO – оксид цинка(II)


    Прежде чем покинуть эту группу соединений, следует еще раз упомянуть второй и менее предпочтительный способ обозначения катионов одного и того же элемента в разных степенях окисления. Этот старый метод дает окончание ous для иона с более низкой степенью окисления и окончание ic для иона с более высокой степенью окисления. Часто в этой системе также используется латинский корень названия элемента. Таким образом, в этой системе Fe 2+ является двухвалентным, а Fe 3+ трехвалентным; Pb 2+ — свинцовый, а Pb 4+ — свинцовый. Эти элементы, в которых используются латинские корни, показаны в таблице 6.3.

    ТАБЛИЦА 6.3 Некоторые элементы с неанглийскими корнями (корень выделен курсивом)
    Элемент Латинское название   Элемент Латинское название
    медь чашка ром свинец слива бомж
    золото аур um серебро серебро тум
    железо Ферр ум олово станн гм


    2. Бинарные соединения, содержащие два неметалла но не водород
    Бинарные соединения двух неметаллов, ни один из которых не является водородом, являются молекулярными а не ионный. Они не содержат катионов и анионов. Углекислый газ (CO 2 ) и трихлорид фосфора (PCl 3 ) являются примерами таких соединений. Они называются с использованием префиксов, чтобы указать, сколько атомов элемента находится в одном молекула соединения. (Префиксы перечислены в таблице 6.4.)

    ТАБЛИЦА 6.4 Префиксы, используемые в названиях бинарных соединений двух неметаллов
    Номер
    атомов
    Префикс   Номер
    атомов
    Префикс   Номер
    атомов
    Префикс
    1 моно- 5 пента- 9 нон-
    2 ди- 6 шестигранник 10 дека-
    3 тройной 7 гепта- 11 хендека-
    4 тетра- 8 окта- 12 додека-

     

    Имя второго элемента изменяется на корень его имени, за которым следует окончание ide. Как в формуле, так и в названии этих соединений первым идет самый неметаллический элемент (см. Рисунок 5.16 в главе 5). Префикс mono часто опускается для первого элемента, но никогда не опускается для второго. Таким образом,


    СО – окись углерода
    SF 6 представляет собой гексафторид серы
    . N 2 O – монооксид диазота

    3.Бинарные кислоты
    Бинарное соединение, образующееся, когда галоген или любой элемент, кроме кислорода, из Соединения 6 группы периодической таблицы с водородом можно назвать так: бинарные неметаллические соединения, обсуждавшиеся в предыдущем разделе. Однако, когда эти соединения растворяются в воде, раствор содержит водород ионы. Поскольку это свойство идентифицирует кислоту (раздел 5.7D), эти соединения также должны быть названы кислотами.Поэтому эти соединения имеют два набора названий, один для чистого состояния и один для соединения, растворенного в воде (см. Таблицу 6.5). Следует отметить два момента: (1) Название кислоты имеет префикс гидро . и суффикс ic. (2) Эти формулы всегда пишутся с водородом первый. Другие неметаллы образуют соединения с водородом, но это , а не . кислоты; их формулы пишутся водородом в последнюю очередь. Метан, CH 4 , примерами являются аммиак, NH 3 , и арсин, AsH 3 .

    ТАБЛИЦА 6.5 Номенклатура бинарных кислот
    Формула Имя в чистом виде Наименование в водном растворе
    HCl хлористый водород соляная кислота
    В 2 Ю сероводород сероводородная кислота
    HBr бромистый водород бромистоводородная кислота


    4. Псевдобинарные соединения
    Некоторые многоатомные ионы настолько похожи на одноатомные, что их классифицируют как в качестве таких. Эти ионы называются псевдобинарными ионами. В их состав входит аммоний ион, NH 4 + , гидроксид-ион, OH , цианид ion, CN и др. Соединения, содержащие эти ионы, являются псевдобинарными. соединения.

    Свойства иона аммония очень похожи на свойства ионов щелочных металлов.Соединения, содержащие гидроксид-ион, являются основаниями. Общее определение основания состоит в том, что его водный раствор содержит больше гидроксида, чем ионов водорода. (Базы были введены в Раздел 5.7D.)

    Ион цианида ведет себя очень похоже на ион галогена. Многие соединения, содержащие ион цианида, чрезвычайно токсичны.


    C. Тройные соединения
    Тройные соединения – это соединения, содержащие три элемента.Ионный тройной соединения образуются при соединении одноатомного катиона с многоатомным (содержащий несколько атомов) анион, как и в нитрате натрия, NaNO 3 . А многоатомный анион является производным тройной кислоты.

    1. Тройные кислоты и их анионы
    Когда тройное соединение содержит водород и многоатомный анион (например, HNO 3 ), его название в чистом виде водород , за которым следует название аниона.Чистая HNO 3 имеет название нитрат водорода. Когда это соединение растворяется в воде, оно представляет собой кислоту и называется так. HNO 3 в водном растворе называется азотной кислотой. В таблице 6.6 приведены формулы некоторых из этих соединений, названия, которые они носят в водном растворе, степени окисления содержащихся в них неметаллов, кроме кислорода, а также названия и формулы их анионов. Правила обозначения этих соединений кислотами приведены в таблице. Обязательно изучайте таблицу, когда читаете правила и замечаете закономерности, показанные в именах и формулах.

    Правила наименования тройных кислот следующие:

    1. Название наиболее распространенной оксикислоты для конкретного неметалл — это корень названия элемента плюс суффикс ic . Она имеет без префикса. Название аниона этой кислоты является корнем элемента имя плюс суффикс ели . Степень окисления неметалла в этом кислотность высокая, но не обязательно максимально возможная.Эти кислоты иногда упоминается как ic-ate кислот. Из оксикислот в таблице 7.6 азотная, серная, фосфорная и хлорная относятся к разряду «наиболее распространенных». В в таблице, в формулах, отмеченных звездочкой, указаны наиболее распространенные кислоты для конкретного неметалла.
    2. Название кислоты, в которой неметалл имеет следующая более низкая степень окисления — это корень элемента плюс суффикс ous. Название его аниона — корень плюс ите .Эти кислоты можно назвать ус-ит кислот. Из кислот в таблице 6.6 азотистая, сернистая и хлористая попасть в эту группу. Их формулы можно предсказать, если вы узнали формулы первой группы. Анион кислоты ous-ite содержит на один атом кислорода меньше, чем у кислоты ic-ate .
    3. Как и в случае с галогенами, если имеется оксикислота, в которой неметалл имеет еще более низкую степень окисления, эта кислота названа с использованием префикс-суффикс гипо-оус, и его анион с использованием гипо-ит. Из из кислот, указанных в таблице 6.6, в эту категорию входит только хлорноватистая кислота. Его формула можно предсказать, если знать формулу хлорной кислоты. Анионы этих кислоты содержат на два атома кислорода меньше, чем анионы ic-ate кислоты.
    4. Опять же, как с галогенами, если есть оксикислота в которых неметалл имеет более высокую степень окисления, чем в наиболее распространенных кислота, эта кислота называется перик-кислота , а ее анион пер-ат. Из кислот, указанных в таблице 6.6, в эту группу входит только хлорная. Его формула может можно предсказать по формуле хлорной кислоты. Анион будет содержать один больше атома кислорода, чем анион кислоты ic-ate .

    Формулы солей этих кислот представляют собой нейтральные комбинации ионов (обсуждается в Раздел 6.1). Чтобы назвать их, сначала назовите катион в соответствии с правилами, приведенными в Раздел 6.2Б1. Названия анионов приведены в таблице 6.6.

    2. Тройные кислоты, содержащие углерод
    Многие кислоты содержат только углерод, водород и кислород. Например, уксусная кислота. Его формула может быть записана как

    HC 2 H 3 O 2 или HCH 3 CO 2 или CH 3 COOH или CH 3 CO 2 H

    Независимо от того, как это написано, есть только один кислый водород в уксусной кислоте; остальные три атома водорода не разделяются в виде ионов водорода в водный раствор.Обратите внимание, как кислый водород помещается сам по себе в каждую формул для обозначения этой разницы. Многие кислоты, такие как уксусная кислота, содержат группа атомов, связанных с группой -COOH. Только водород группы -COOH представляет собой кислотный водород. Например,

    C 6 H 5 COOH бензойная кислота

    C 2 H 3 Акриловая кислота COOH

    Эти кислоты называются карбоновыми кислотами.Более полно они обсуждаются в Глава 15. В названии анионов этих кислот ic кислоты заменены на a te. Таким образом,

    уксусная кислота HC 2 H 3 O 2 , дает ацетат-ион, C 2 H 3 O 2 — 9
    бензойная кислота C 6 H 5 COOH, дает бензоат-ион, C 2 H 5 COO
    акриловая кислота C 2 H 3 COOH, дает акрилат-ион, C 2 H 3 COO

     

    3. Соли, содержащие более одного катиона
    Иногда вы встретите соль, содержащую более одного катиона. Если оба катиона являются металлами, их называют в том порядке, в котором они написаны по уже приведенным правилам. Если один из катионов является водородом, соль можно назвать, либо назвав катион водородом , либо добавив bi в качестве префикса к названию аниона. Таким образом, NaHCO 3 можно назвать гидрокарбонатом натрия или бикарбонатом натрия.Соли с более чем одним катионом, одним из которых является водород, иногда называют кислыми солями. .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.