Аммоний степень окисления: Окисление аммиака – степень и валентность

Nh5, степень окисления азота в ионе аммония

Общие сведения об ионе аммония и степени окисления в Nh5

Атом азота имеет на внешнем энергетическом уровне два спаренных и три неспаренных электрона:

₇N 1s²2s²2p³;

Неспаренные 2з-электроны атома азота в молекуле аммиака образуют три электронные пары с электронами атомов водорода. У атома азота остается неподеленная пара электронов 2s², т.е. два электрона с антипараллельными спинами на одной атомной орбитали. Атомная орбиталь иона водорода не содержит электронов (вакантная орбиталь). При сближении молекулы аммиака и иона водорода происходит взаимодействие неподеленной пары электронов атома азота и вакантной орбитали иона водорода, возникает химическая связь по донорно-акцепторному механизму. Атом азота молекулы аммиака является донором, а ион водорода – акцептором. Обозначив неподеленную пару электронов двумя точками, вакантную орбиталь квадратом, а связи черточками, можно представить образование иона аммония схемой, изображенной на рис. 1.

Рис. 1. Схема образования иона аммония.

Nh5, степени окисления элементов в нем

Из выше указанного ясно, что ион аммония имеет заряд (+). Чтобы определить степени окисления элементов, входящих в его состав, сначала необходимо разобраться с тем, для каких элементов эта величина точно известна.

Так как аммиак является гидридом азота, то степень окисления водорода в ионе аммония равна (+1). Для нахождения степени окисления азота примем её значение за «х» и определим его при помощи уравнения электронейтральности:

x + 4×(+1) = -1;

x — 4 = -1;

x = -3.

Значит степень окисления азота в ионе аммония равна (-3):

(N^-3H

+1₄)^—.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Аммиак — урок.

Химия, 8–9 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.

 

 

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.

 

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.

Объявления о защитах диссертаций,Диссертационный совет

21.09.2020

Масленников Даниэль Владимирович Диссертация «Исследование факторов, определяющих морфологию и микроструктуру продуктов реакции термического разложения (Ce_1-xGd _x)₂ (C₂O₄)₃•10H₂O (x = 0, 0. 1)» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 02.12.2020

08.06.2020

Бычков Алексей Леонидович Диссертация «Механохимическая обработка природных полимеров и её технологическое применение» на соискание ученой степени доктора химических наук

Защита диссертации: 23.09.2020

08.06.2020

Мищенко Ксения Владимировна Диссертация «Синтез и термические превращения формиатов и оксокарбоната висмута с получением металлического висмута и его оксидов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 16.09.2020

04.10.2019

Ухина Арина Викторовна Диссертация «Структурно-морфологические особенности формирования металл-алмазных композиций» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 18.12.2019

19.08.2019

Семыкина Дарья Олеговна Диссертация «Cтруктурно-морфологические и электрохимические свойства натрий/литий ванадий-содержащих электродных материалов для натрий/литий-ионных аккумуляторов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 27.11.2019

15.10.2018

Тяпкин Павел Юрьевич Диссертация «Нанокомпозиты на основе оксидов железа, синтезированных в порах мезопористого диоксида кремния» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 21.12.2018

08.10.2018

Скрипкина Татьяна Сергеевна Диссертация «Механохимическая модификация структуры гуминовых кислот для получения комплексных сорбентов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 19.12.2018 в 10:00

08.10.2018

Подгорбунских Екатерина Михайловна Диссертация «Исследование механоферментативных превращений полимеров трудноперерабатываемого растительного сырья» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 19.12.2018 в 12:00

03.10.2018

Шубникова Елена Викторовна Диссертация «Структура и кислородная проницаемость оксидов со смешанной проводимостью

Sr_1-yBa_yCo_0.8-xFe_0.2M_xO_3-δ (M=W, Mо)» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 05.12.2018

26.09.2018

Лозанов Виктор Васильевич Диссертация «Синтез и физико-химическое исследование тугоплавких соединений, образующихся в системах на основе гафния, тантала и иридия» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 12.12.2018

03.05.2017

Прокип Владислав Эдвардович Диссертация «Физико-химическое исследование германатов гафния» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 05.07.2017 в 10:00

01.02.2017

Пестерева Наталья Николаевна Диссертация «Процессы переноса вдоль границы раздела фаз MeWO₄|WO₃ и физико-химические свойства композитов MeWO₄-WO₃ (Me = Ca, Sr, Ba)» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 05.04.2017 в 10:00

27.12.2016

Попов Михаил Петрович Диссертация «Изучение влияния модификации вольфрамом на функциональные свойства перовскита состава Ba _{0. 5}Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 01.03.2017 в 10:00

10.08.2016

Подгорнова Ольга Андреевна Диссертация «Синтез, структура и электрохимические свойства катодных материалов на основе LiCoPO₄» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 12.10.2016 в 10:00

22.04.2016

Рыбин Вячеслав Андреевич Диссертация «Физико-химическое исследование базальтового волокна с защитными щелочестойкими покрытиями» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 22.06.2016 в 10:00

23.10.2015

Архипов Сергей Григорьевич Диссертация «Получение сокристаллов и солей аминокислот с органическими кислотами и сравнение их структуры и свойств со структурами и свойствами исходных компонентов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 24.12.2015 в 10:00

8.6 Азот. Аммиак. Соли аммония

1.     Охарактеризуйте реакцию синтеза аммиака:
	б) окислительно-восстановительная
в) экзотермическая	г) все ответы верны
2.      Атом азота имеет промежуточную степень окисления в составе:
3.     Взаимодействие аммиака с кислотами относится к типу реакций:
4.      С азотом при обычных условиях реагирует:
5.     Плотность газовой смеси, предназначенной для синтеза аммиака, составляет 0,5 г/л. Объемная доля (%) водорода в смеси равна:
6.     Аммиак можно получить:
а) взаимодействием нитрида кальция с водой	б) термическим разложением гидрокарбоната аммония
в) взаимодействием соли аммония со щелочью	г) все ответы верны
7.     Неверным для азота является утверждение:
а) не имеет аллотротных модификаций	б) в природе находится только в свободном виде
в) высшая степень окисления азота в соединениях равна +5	г) высшая валентность атома азота составляет (IV)
8.     Бинарные (двухэлементные) соединения металлов с азотом называются:
9.     Азот в лаборатории получают:
	б) термическим разложением нитрита аммония
в) взаимодействием меди с НNO3(конц.)	г)взаимодействием меди с НNO3(разб.)
10.                         Какой объем газа (л, н.у.) получится при нагревании смеси, состоящей из 10,7 г NH4Cl  и  избытка  Ca(OH)2:

Аммоний-ион восстановление и окисление — Справочник химика 21

    J. Написать уравнения реакции получения азота а) восстановлением нитрата калия железом б) разложением нитрита аммония в) окислением аммиака. В каждом случае указать окислитель и восстановитель. [c.146]

    Соли ванадия в различной степени окисления имеют различную окраску, меняющуюся в зависимости от концентрации и pH среды. Последовательное изменение окраски ионов в растворе можно наблюдать при восстановлении ванадата аммония в соляно-кислотном растворе металлическим цинком. В этом случае происходит последовательное восстановление ванадия (V) до ванадия (И) [c.95]

    Превращение иона аммония в окисленные соединения подчиняется определенным термодинамическим закономерностям. На рис. 3.1 представлены основные стабильные соединения азота, находящиеся в растворе. В области активного окисления превалирует нитрат-ион, восстановления — ион аммония. Между ними располагается узкая область, в которой наиболее устойчив нитрит-ион. С биологической точки зрения важна граница, когда нитрит-ион переходит в ядовитую азотистую кислоту. При рНбиологические превращения азота не происходят. Верхнее значение pH для нитрификации составляет несколько выше 9, при котором проходит граница ион аммония — МНз-НгО . Окисление аммиака может происходить только в области сравнительно высоких значений окислительно-восстановительного потенциала, для первой фазы нитрификации несколько более низких, чем для второй. Физиологические характеристики нитрификаторов хорошо согласуются с областями устойчивости продуктов и субстратов реакции.  [c.63]

    Только в 1878 г. Байер осуществил синтез изатина из фенилуксусной кислоты через стадию образования оксиндола [425, 544] и тем самым завершил полный синтез индиго. В том же году метод синтеза был улучшен хлорид IV было предложено получать обработкой изатина (III) пятихлористым фосфором, а для восстановления продукта реакции (IV) в индоксил (V) применять цинк в уксусной кислоте или сульфид аммония при окислении индоксила воздухом было получено индиго (I) [715, 842]. [c.187]

    При подготовке вещества к анализу для отделения или связывания мешающих компонентов во всех методах широко применяют различные типы реакций. Однако конечный этап определения связан в большинстве случаев с реакцией одного из этих типов. В зависимости от реакции, метод определения того или другого компонента относят к соответствующей группе методов объемного анализа. Так, например, кальций в силикатах можно определить следующим путем. К раствору после разложения силиката прибавляют лимонную кислоту, чтобы связать алюминий и железо (реакция комплексообразования), затем осаждают кальций щавелевокислым аммонием (реакция осаждения) промытый осадок щавелевокислого кальция растворяют в кислоте и освободившуюся щавелевую кислоту титруют (окисляют) перманганатом. Несмотря на использование в ходе анализа реакций различных типов, описанный метод определения кальция относят к группе методов окисления и восстановления. [c.272]

    Реакции, при которых возникают соединения аммония, иодония и сульфония, принадлежат к первой группе, ко второй относятся реакции окисления и восстановления. Окисление атома впечет за собой потерю электронов (увеличение положительного заряда), восстановление сопровождается увеличением числа электронов (потерей положительного заряда). [c.323]

    При действии на металлы азотной кислотой в зависимости от концентрации азотной кислоты и активности металла продуктами восстановления могут быть преимущественно оксид азота (IV) или оксид азота(II). В отдельных случаях НЫОз может восстанавливаться до оксида азота(I) и даже до аммиака, который образует с НЫОз нитрат аммония. При окислении азотной кислотой металлы, как правило, превращаются в нитраты. [c.304]

    Реакцией внутримолекулярного окисления и восстановления является получение азота из дихромата аммония  [c.305]

    Методы окисления — восстановления. В данных методах можно применять растворы многих окислителей и восстановителей. Часто пользуются раствором сульфата железа (II), которым титруют, например, хром и ванадий после их окисления персульфатом аммония  [c.458]

    Для определения всего азота, связанного в различных органических и минеральных соединениях в виде аммиачного, нитритного и нитратного, предназначен метод, основанный на реакциях восстановления окисленного азота до аммиака с последующим образованием сернокислого аммония, окисления органических соединений до углекислого газа и минерализации азота органических соединений до сернокислого аммония. Полученный сернокислый аммоний разлагается щелочью, образующийся аммиак отгоняют в раствор борной кислоты. Количество отогнанного аммиака определяют титрованием серной кислоты или колориметрическим методом с реактивом Несслера. [c.271]

    Реакции, при которых возникают соединения аммония, иодония и сульфония, принадлежат к первой группе, ко второй относятся реакции окисления и восстановления. Окисление атома влечет за собой потерю [c.316]

    S. Внутримолекулярная реакция окисления-восстановления при разложении дихромата аммония изображается схемой  [c.53]

    Оксид азота (I) N2O получают разложением (внутримолекулярным окислением—восстановлением) нитрата аммония при нагревании  [c.257]

    Так как окислительно-восстановительный потенциал зависит от соотношения активностей окисленной и восстановленной форм ионов, то, варьируя это соотношение, изучить характер изменения электродного потенциала, окислительные и восстановительные свойства раствора. Это осуществить, вводя в раствор вещества, связывающие ту или иную форму ионов. Уменьшение концентрации окисленной формы при постоянной концентрации восстановленной формы снижает потенциал исследуемой системы, и, наоборот, всякое уменьшение концентрации восстановленной формы при постоянной концентрации окисленной увеличивает окислительновосстановительный потенциал системы. При этом изменяются окислительные и восстановительные свойства раствора. Так, например, введение в раствор, содержащий ферро-ферри-ионы, ацетата натрия уменьшает окислительно-восстановительный потенциал, поскольку ионы Ре + связываются в комплекс. Это снижает окислительную способность раствора и повышает его восстановительное действие. Введение в эту же систему оксалата аммония, образующего комплекс с ионами Р +, увеличивает потенциал изучаемой системы при этом возрастает окислительное свойство раствора И снижается восстановительная способность его. Для установления характера изменения окислительно-восстановительного потенциала систем составить гальванический элемент типа [c.303]

    Окисление е5п> . Осаждение сульфидов и сернистых соединений ионов второй группы. К раствору 1 приливают 3—4 капли 3%-ного раствора перекиси водорода при нагревании и затем водный раствор аммиака до рН>7, прибавляют 0,6 н. раствор хлористоводородной кислоты и избыточное количество 2%-ного-раствора тиоацетамида, нагревают в течение 5 мин, затем смесь разбавляют равным объемом воды с таким расчетом, чтобы кислотность соответствовала примерно рН=1. Если раствор содержит Лз -ионы, то для их восстановления рекомендуется добавлять несколько капель иодида аммония. Осадок отделяют центрифугированием. [c.151]

    Высокозарядные ионы металлов способны восстанавливаться ступенчато и давать несколько полярографических волн. Это характерно, например, для анионов хромата, молибдата, вольфрамата, ванадата, катионов железа (П1), кобальта и др. На рис. 25.8 показано восстановление хромат-ионов в растворе гидроксида аммония. Первая волна соответствует восстановлению хромат-ионов до хрома (П1), вторая — переходу хрома(И1) в хром (И). Высшая степень окисления образует волну при более положительном потенциале, чем средняя (или низшая) степень окисления. Это явление иногда используют для устранения влияния посторонних ионов. Так, никель (И восстанавливается легче кобальта (И) и мешает определению последнего. В этом случае можно сначала окислить кобальт до трехвалентного, например пероксидом водорода в аммиачном растворе. Полярогра- [c.502]

    К этому типу реакций относятся многие реакции термического разложения солей (например, рассмотренная ранее реакция разложения бихромата аммония). Внутримолекулярному окислению-восстановлению подвергаются вещества, содержащие в своем составе атомы-окислители и атомы-восстановители, например, Nh5NO2  [c.43]

    А. был получен Н, Н, Зининым в 1842 г. восстановлением нитробензола сульфидом аммония. При окислении А. получается осадок черного цвета, называемый черным анилином (стойкая черная краска). А. принадлежит к важнейшим продуктам химической промышленности. Он используется для получения различных органических веществ, анилиновых красок, различных азокрасителей, синтеза лекарственных веществ. А. ядовит. [c.18]

    Марганец получают либо электролизом раствора MnS04, либо восстановлением из его оксидов кремнием в электрических печах. Второй (силикотермический) метод более экономичен, но дает менее чистый продукт. При электролитическом методе руду восстанавливают до соединений марганца со степенью окисленности — -2, а затем растворяют в смеси серной кислоты с сульфатом аммония. Получающийся раствор подвергают электролизу. Снятые с катодов осадки металла переплавляют в слитки. [c.662]

    Ток восстановления реагента, иаблю.цающийся при потенциалах (—-0,6) — (—0,7) в, не мешает регистрации поляризационной кривой восстановления кобальта, максимум которой в щелочной среде близок к —0,8 в. В нейтральной среде на фоне 0,5 М раствора хлорида аммония реакции окисления — восстановления кобальта и восстановления реагента происходят при более положительных потенциалах. Максимум катодного тока 2-нитрозо-1-нафтола наблюдается в интервале 0,1—О в, максимум тока электрохимического [c.106]

    Сущность метода заключается в восстановлении окисленных соединений азота до ионов аммония сплавом Деварда. Затем пробу выпаривают почти досуха, все азотные соединения превращают в сульфат аммония в присзггствии концентрироваанной серной кислоты и сульфата калия для повышения температуры кипения смеси и меди в качестве катализатора. Затем аммиак выделяют из смеси дистилляцией, поглощают раствором борной кислоты с индикатором и определяют его титриметрическим или спектрометрическим методом. [c.149]

    Диметилцинк п этом случае дает выходы около 45%, но с ним опасно работать. Смесь (около 55 45) цис-транс-изомеров 1,3-диметилциклопентана была получена с выходом 91% из 1-хлор-1,3-диметилцикло-пентана восстановлением натрием в жидком аммиаке. Этим же методом был получен 1-метил-З-этилциклопентан (смесь цис-транс-изомеров около 50 50) из 1-глор-1-этил-3-метилциклопонтана. Промежуточные гидроксициклопентаны были получены действием соответствующего реактива Гриньяра на 3-метилциклопентанон, приготовленный сухой перегонкой 3-метиладипиновой кислоты над гидроокисью бария. В свою очередь адипинопая кислота была синтезирована окислением 4-метил-циклогексанола (из /г-крезола) азотной кислотой в присутствии ванадата аммония. Общие выходы, считая на 4-метилциклогексанол, были около 20%. [c.453]

    Процесс сухой очнстки от сероводорода активным углем основан на окислении сероводорода до элементарной серы кислородом на поверхности активного угля. Образующаяся при очистке элементарная сера отлагается в порах угля по мере заполнения поверхности угля серой процесс очистки замедляется и прекращается. Для восстановления поглотительной способности угля его промывают раствором сернистого аммония. После промывки и пропарки активный уголь вновь пригоден для очистки газа. Каталитическая очистка газа протекает в две ступени на первой ступени на катализаторе при подаче пара или водорода органические соединения серы превращаются в сероводород, а на второй ступени сероводород удаляют из газа. [c.47]

    При разложении молибдата аммония возможно потемнение белого оксида молибдена (VI) вследствие частичного его восстановления до MooOs (фиолетовый) или даже до М0О2 (коричнево-фиолетовый). Поэтому после охлаждения тигля для окисления низших оксидов молибдена смочите осадок МоОз одной-двумя каплями концентрированной азотной кислоты и опять прокалите. Какого цвета М0О3 Аналогично проведите опыт по термическому разложению вольфрама аммония или вольфрамовой кислоты. Одинаковы ли цвета оксидов молибдена (VI) и вольфрама (VI) Исследуйте растворимость полученных оксидов в воде и растворе щелочи. Напишите уравнения реакций. [c.153]

    Уменьшение концентрации окисленной формы при постоянной К(зицентрации восстановленной снижает потенциал исследуемой системы, и наоборот, всякое уменьшение концентрации восстановленной формы нри постоянной концентрации окисленной увеличивает окислительно-восстановительный иотенциал. Так, например, введение в раствор, содержащий ферри-и ферроионы, ацетата натрия уменьшает окислительно-восстановительный потенциал, так как иоиы трехва-леитного железа связываются в комплекс. Введение в эту же систему оксалата аммония, образующего комплекс с железом (И), увеличивает потенциал изучаемой системы. [c.306]

    Сырьем для производства минеральных солей и удобрений служат природные минералы, полупродукты химической промышленности и промышленные отходы. Природное минеральное сырье — основная сырьевая база солевой технологии. При переработке природных фосфатов, баритовых руд, боратов, хромитов, нефелииа, природных солей калия, магния и натрия получают фосфорные, калийные и борные удобрения, а также сульфид натрия, дихроматы натрия и калия, сульфат аммония и другие соли. При переработке природного сырья наряду с физическими методами выщелачивания, выпаривания, кристаллизации используют реакции обменного разложения и окисления — восстановления. Одним из методов вскрытия руд (т. е. переведения их ценных компонентов в растворимое или реакционноспособное состояние) служит разложение их кислотами или щелочами или спекание с последними. Этот метод основан на реакциях обменного разложения разделение полученных продуктов производят, пользуясь их различной растворимостью, летучестью одного из компонентов и т. п. Примером может служить обработка природных фосфатов кислотами, при которой нерастворимые фосфорнокислые соли переходят в водорастворимую форму. Многие методы вскрытия природного сырья основаны на — окислительно-восстановительных реакциях к ним принадлежат некоторые виды обжига окислительный, восстановительный, хлорирующий примерами служат производства сульфида натрия и бария восстановительным обжигом, сульфата натрия и барита, производство хроматов окислительным обжигом хромитовых руд и т. п. Для производства солей используют атмосферный воздух — неисчерпаемый источник кислорода для окислительного обжига и азота для получения азотных удобрений. [c.142]

    Уже упоминалось, что коррозионные процессы, как правило, являются электрохимическими. В водной среде они протекают так же, как и в батарейке для карманного фонаря, состоящей из центрального угольного и внешнего цинкового электродов, разделенных электролитом — раствором хлорида аммония (рис. 2.1). Лампочка, соединенная с обоими электродами, горит, пока электрическая энергия генерируется химическими реакциями на электродах. На угольном электроде (положительный полюс) идет реакция химического восстановления, на цинковом (отрицательный полюс) — окисления, при этом металлический цинк превращается в гидратированные ионы цинка Zn -nHaO. В водном растворе ионы притягивают молекулы воды (правда, число последних неопределенно). Этим ионы металла в растворе отличаются от ионов в газе, которые не гидратируются. Обычно при обозначении гидр атированных ионов цинка не учитывают гидратную воду и пишут просто Zn . Чем больше поток электричества в элементе, тем большее количество цинка корродирует. Эта связь описывается количественно законом Фарадея, открытым в начале XIX века  [c.20]

    Экстракцию серным эфиром используют и для вьщеления Np. Метод основан на извлечении Np совместно с U и Ри после их окисления персульфатом аммония в присутствии AgNOs и последующем восстановлении Np(VI) до Np(lV), который остается в маточном растворе Окончательное вьщеление Np проводят соосаждением с гидроксидом и оксалатом лантана. Предел обнаружения (3-5) Ю » Ки/препарат. Активность Ыр рассчитывают по площади пиков на у-спектрах с энергией 228 или 277 кэВ. [c.310]

    Восстановление соединений молибдена (VI) и вольфрама (VI). 1. В пробирку внесите 4—5 капель насыщенного раствора молибдата аммония, подкислите его несколькими каплями концентрированной соляной кислоты и по каплям добавьте раствор хлорида олова (П) до появления синей окраски. При восстановлении соединений молибдена (VI) хлоридом олова (II) образуется так называемая молибденовая синь . Последняя не является индивидуальным соединением, а содержит молибден промежуточных степеней окисления от +5 до +6. Предположительный состав молибденовой сини М040ю(0Н)2, формулу которой записы- [c.156]

    Выполнение работы. В пробирку с раствором молибдата аммония (3—4 капли) добавлять по каплям избыток раствора полисульфида аммония до появления в растворе красной окраски, характерной для тиомолибдата аммония (Nh5)2MoS4. Полисульфид. аммония (МН4)25 , содержащий частично и сульфид аммония, применяется во избежание восстановления молибдена (VI) серой до низшей степени окисления. К полученному тиомолибдату аммония прибавлять по каплям 2 и. раствор хлороводородной кислоты до выпадания черного осадка сульфида молибдена МоЗд. Запись данных опыта. Написать уравнения реакций  [c. 235]

    Опыт 1. Внутримолекулярное окисление — восстановление дихромата аммония. Поместите в сухую н[юбирку 2- 3 микрошпателя дихромата аммония и нагрейте до начала реакции, после чего прекратите на1 ревание. Обратите внимание на особенности протекания реакции и ее продукты газообразные — азот и пары воды и твердый — полутораоксид хрома. [c.144]

    Оксид азот а(1) NjO получают разложением (внутримолекулярным окислением—восстановлением) нитрата аммония при нагревалии  [c.343]

    Азотная кислота на реакциЕО не расходовалась и добавлялась для создания определенной кислотности среды в начале реакции. В качестве промежуточных быстро протекающих процессов происходило восстановление иона серебра марганцем (II) и обратное окисление серебра пероксодисульфатом аммония. Какой ион являлся катализатором в данном процессе  [c.45]

    Восстановление. Молибден (VI) и вольфрам (VI) легко переходят в средние степени окисления. А1 и Zn в сернокислых растворах восстанавливают Мо (VI) до Мо (V) (синий раствор), до Мо (IV) (оливково-зеленый раствор) и до Мо (III) (бурый раствор). Можно получить, пропуская молибдат аммония через колонку редуктора Джонса (см. рис. 72). Аналогично вольфрамат натрия в солянокислой среде восстанавливается до раствора вольфрамовой сини. Р е также можно получить действием на кислый раствор вольфрамата натрия сульфатом железа (II), хлоридом олова (II). А1, Fe, Zn восстанавливают вольфрамат до ШгОб (синий цвет), затем до коричневого соединения вольфрама. [c.240]

    Если в растворе присутствуют ЫО -ионы, то их разлагают, нагревая анализируемую смесь с солями аммония, мочевиной, азотистоводородной или сульфаминовой кислотами (см. 11, стр. 381). После этого проводят одну из реакций открытия NOa-ионов (см. 10, стр. 378) 1) восстановление до аммиака 2) образование бурого кольца [Fe(N0)IS04 (непрочное соединение) 3) окисление металлической меди и др. [c. 386]

---

Как определить степень окисления? — материалы для подготовки к ЕГЭ по Химии

Автор — Александр Игоревич Новичков .

Степень окисления — это формальный заряд атома. Слово «формальный» означает, что этого заряда у атома в действительности может и не быть, вернее, он может оказаться немного другим. Однако по разным причинам эти условные заряды удобны и химики всего мира пользуются понятием «степень окисления».

Отметим, что степень окисления указывается в верхнем правом углу атома в формате или , где – целое число. Например:

Существуют определённые правила нахождения степени окисления.

1. Степень окисления простых веществ равна нулю. Напомню, что простыми называют вещества, состоящие из одного вида атомов. Примеры:
2. Некоторые атомы в сложных соединениях проявляют только одну степень окисления. Такие степени окисления называются постоянными.

— Исключения у водорода соединения , в которых у водорода степень окисления
— Исключения у кислорода

1. Сумма степеней окисления всех атомов сложного соединения должна быть равна нулю. Пользуясь именно эти правилом, мы будем расставлять степени окисления в сложных соединениях.
   Как именно?

Пример 1: расставьте степени окисления в соединении .
Мы знаем степень окисления тогда мы можем найти, что общее количество «плюсов» у четырех атомов . Чтобы в сумме был ноль, у трех атомов заряд должен быть , значит у каждого атома

Пример 2: Найдите степени окисления всех атомов в соединении
Сначала подпишем постоянные степени окисления

Посчитаем общее количество плюсов и минусов

Для того, чтобы плюсов и минусов было одинаковое количество у двух хромов в сумме должно быть , а значит, у каждого атома

Пример 3: Найдите степени окисления всех атомов в соединении
Для начала заметим, что для нахождения степени окисления удобно «раскрыть скобки» и представить соединение как и тогда задание выполняется аналогично заданию из примера 2.
Ответ:

1. В некоторых устоявшихся группах атомов в составе веществ (кислотные остатки и ион аммония) степени окисления атомов неизменны и их тоже стоит запомнить.

Пользуясь этими правилами, можно расставить степени окисления практически во всех соединений, встречающихся на ЕГЭ по химии.

Репетитор-онлайн — подготовка к ЦТ

Степень окисления — это условный заряд атома в химическом соединении, определяемый в предположении, что все связи в нем, кроме ковалентных неполярных, ионные.

В отличие от ковалентности, степень окисления имеет знак, может быть как целочисленной, так и дробной или равной нулю. Обозначают степень окисления арабской или римской цифрой, перед которой ставят соответствующий знак, например: +1, −3, 0. Степень окисления указывают над символом элемента. В бинарном соединении (NaCl, K₂S, CaH₂) отрицательную степень окисления имеет атом с большей электроотрицательностью.

Правила расчета степени окисления:

1. В простых веществах степень окисления атомов равна нулю (, ).

2. Степень окисления атома в одноатомном ионе равна заряду иона: например, степень окисления атома кальция в ионе Ca²⁺ равна +2.

3. Металлы в соединениях имеют только положительную степень окисления: для атомов щелочных металлов она всегда равна +1, для атомов элементов групп IIА и IIВ — +2, для атома алюминия в устойчивых соединениях — +3.

4. Во всех сложных соединениях степень окисления атома фтора, как наиболее электроотрицательного элемента, равна −1.

5. Кислород — второй по электроотрицательности элемент, поэтому в сложных соединениях степень окисления атома кислорода равна −2. Исключения: соединения со фтором (, ), пероксиды (), надпероксиды () и озониды ().

6. Степень окисления атома водорода в большинстве соединений равна +1, за исключением гидридов металлов (), силана , соединений с бором () и комплексных гидридов , .

7. В электронейтральных частицах алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов равна нулю, а в сложных ионах — заряду иона.

8. Высшая положительная степень окисления атома, как правило, равна номеру группы в периодической системе (исключения: медь, серебро, золото, фтор, кислород), например, высшая степень окисления атома азота равна +5 (не путайте с валентностью!).

9. Для атомов неметаллов групп IVA–VIIA низшая отрицательная степень окисления равна разности номера группы и числа 8; например, для атомов азота и хлора низшие значения степени окисления соответственно равны −3 (5 − 8 = −3) и −1 (7 − 8 = −1). Низшая степень окисления атома бора равна −3. Для атомов металлов низшая степень окисления равна нулю.

Низшую степень окисления неметаллы проявляют в соединениях с металлами (, , , ) и другими неметаллами, электроотрицательность которых больше (, , , , ).

Рассмотрим примеры расчета степени окисления атомов для электронейтральных и заряженных частиц.

Определим степень окисления атома Mn в K₂MnO₄. Согласно правилам 3 и 4 степень окисления атома калия +1 и −2 у атома кислорода, поэтому в соответствии с правилом 7 имеем (х — степень окисления атома марганца):

2(+1) + x + 4(−2) = 0;

х = + 6.

Определим степень окисления атома Сr в ионе Cr2O72−. Согласно правилу 5, степень окисления атома кислорода равна +2, поэтому с учетом заряда иона, равного −2, и числа атомов хрома (2) имеем (х — степень окисления хрома):

2x + 7(−2) = −2;

x = + 6.

Определим степень окисления атома железа в составе Fe₂(SO₄)₃. Заряд группировки атомов SO₄ равен −2. Тогда имеем:

Fe2x(SO4)3−2:2x+3(−2)=0; x = +3.

Определим степень окисления атома хрома в составе комплексной соли [Cr(NH₃)₃(H₂O)₃]Cl₃. Молекулы NH₃ и H₂O электронейтральны, а заряд хлорид-иона равен −1. Имеем:

.

Степень окисления атома азота в химии класса 11 аммония JEE_Main

Подсказка: Для расчета степени окисления атома необходимо знать степень окисления каждого атома. Мы предполагаем, что атом, степень окисления которого рассчитывается как «x».

Полное пошаговое решение:
Мы знаем, что заряд атома водорода равен +1 и есть четыре атома водорода, поэтому мы возьмем четыре заряда +1.{+ 1} _ {\ rm {4}}} = 1 \\ \ Rightarrow {\ rm {x}} + 4 \ times (1) = 4 \\ \ Rightarrow x = — 3 \ end {array} $
. Итак, можно сделать вывод, что степень окисления азота составляет -3. Таким образом, из предложенных пяти вариантов E — правильный вариант. Варианты A, B, C и D неверны.

Дополнительная информация:
Окислительное число означает количество электронов, которые атом теряет или приобретает, чтобы образовать химические связи с другим атомом.
Некоторые правила записи степеней окисления:
1) В свободном несоединенном элементе степень окисления равна нулю.
2) Сумма степени окисления всех участвующих атомов в соединении всегда равна нулю.
3) Сумма степени окисления всех участвующих атомов в ионе равна заряду иона.
4) Степень окисления атома фтора во всех соединениях равна -1.
5) Степень окисления галогенов во всех соединениях равна -1
6) Водород всегда имеет степень окисления +1, за исключением гидридов.
7) Кислород имеет степень окисления -2, за исключением пероксидов.

Примечание: Окислительное число измеряет потерю или исключение электронов при образовании химических связей. Степень окисления некоторых обычных атомов, таких как водород и кислород, никогда не меняется, за исключением некоторых исключений.

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

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, 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.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

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

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

Высшая и низшая степени окисления

Структура димолибдата аммония (рис. 3), определенная методом рентгеновской кристаллографии на кристаллах с завода-изготовителя, состоит из бесконечных цепочек пар октаэдров MoO с общими ребрами ₆ , при этом соседние пары связаны тетраэдрами MoO ₄ с цепями, имеющими равное количество октаэдров и тетраэдров.Структура сильно отличается от структуры дихромата, который содержит дискретные ионы [Cr ₂ O ₇ ] ^2-. Гептамолибдат аммония, (NH ₄ ) ₆ Mo ₇ O ₂₄ .4H ₂ O, получают путем кристаллизации раствора MoO ₃ в водном аммиаке необходимого NH ₃ / Mo / H ₂ Стехиометрия O при температуре окружающей среды. Структура состоит только из связанных октаэдров [MoO ₆ ].

Если молибдаты должны использоваться в органических средах, они находятся в форме суспензий, хотя некоторая растворимость молибдатов в органических растворителях (спиртах и ​​кетонах) может быть достигнута путем замены уравновешивающих катионов натрия и аммония катионами алкиламмония.Молибдаты алкиламмония представляют собой соли, а не комплексы. Соединение тетракис (изопропиламмоний) октамолибдат (VI), [C ₃ H ₁₀ N] ₄ [Mo ₈ O ₂₆ ] является типичным для этого типа соединения.

Гетерополимолибдаты
Гетерополимолибдаты состоят из октаэдров [MoO ₆ ], включающих атомы другого элемента, гетероатома. Гетероатомы полностью окружены атомами кислорода октаэдров [MoO ₆ ].Результирующая координация гетероатома может быть тетраэдрической или октаэдрической. Виды 12-молибдо,
[X ^{n +} MO ₁₂ O ₄₀ ] ^{(8- n ) —} , являются важной группой с тетраэдрически координированными гетероатомами (X). Примером является 12-молибдофосфорная кислота H ₃ [PMo ₁₂ O ₄₀ ] .28 H ₂ O, полученная растворением триоксида молибдена в фосфорной кислоте; он желтого цвета и хорошо растворяется в воде.12-молибдофосфат аммония, который осаждается при добавлении молибдата аммония к раствору гидрофосфата динатрия, используется для гравиметрического определения фосфата.

Ряд гетерополимолибдатов растворим в кислородорганических растворителях, например 12-молибдокремниевая кислота и 12-молибдофосфорная кислота.

анаэробного окисления аммония | Обзоры FEMS Microbiology

Хотя эта реакция протекает в 25 раз быстрее, чем у Nitrosomonas , она позволяла расти со скоростью только 0.003 ч ⁻¹ (время удвоения 11 суток). ¹⁵ Исследования мечения N показали, что гидроксиламин и гидразин являются важными промежуточными продуктами в этом новом процессе. Новый тип гидроксиламин-оксидоредуктазы, содержащий необычный цитохром P ₄₆₈ , был очищен из культуры Anammox. Микросенсорные исследования показали, что на границе раздела кислород / бескислородный газ во многих экосистемах нитриты и аммиак встречаются в отсутствие кислорода. Кроме того, постепенно увеличивается количество сообщений о неучтенных высоких потерях азота при очистке сточных вод, что указывает на то, что анаэробное окисление аммония может иметь более широкое распространение, чем предполагалось ранее.Недавно разработанные системы нитрификации, в которых предотвращается окисление нитрита до нитрата, являются идеальным партнером для процесса Anammox. Комбинация этих процессов частичной нитрификации и Anammox остается проблемой для будущего применения при удалении аммония из сточных вод с высокими концентрациями аммония.

Наблюдалась максимальная скорость удаления аммония 1,2 ммоль л ⁻¹ час ⁻¹ . В экспериментах с непрерывным потоком азотный и окислительно-восстановительный балансы показали, что аммоний действительно исчез в анаэробных условиях и что на каждый моль потребленного аммония требовалось 0,6 моль нитрата, что приводило к получению 0,8 моль газообразного диазота. Этот недавно открытый процесс получил название Anammox (анаэробное окисление аммония).

Таблица 1 Свободная энергия Гиббса

для нескольких реакций автотрофной денитрификации [3,8]

Уравнение реакции	Δ G ° ′ (кДж моль −1 NH + 4 или NO — 3 )
2НО — 3 + 5H 2 + 2H + → N 2 + 6H 2 O	−560
8NO — 3 + 5HS — + 3H + → 4N 2 + 4H 2 O + 5SO 2− 4	−465
3NO — 3 + 5NH + 4 → 4N 2 + 9H 2 O + 2H +	−297
NO — 2 + NH + 4 → N 2 + 2H 2 O	−358
2O 2 + NH + 4 → NO — 3 + H 2 O + 2H +	−349
6O 2 + 8NH + 4 → 4N 2 + 12H 2 O + 8H +	−315

Уравнение реакции	Δ G ° ′ (кДж моль −1 NH + 4 или НЕТ — 3 )
2НО — 3 + 5H 2 + 2H + → N 2 + 6H 2 O	−560
8NO — 3 + 5HS — + 3H + → 4N 2 + 4H 2 O + 5SO 2− 4	−465
3NO — 3 + 5NH + 4 → 4N 2 + 9H 2 O + 2H +	−297
NO — 2 + NH + 4 → N 2 + 2H 2 O	−358
2O 2 + NH + 4 → НЕТ — 3 + H 2 O + 2H +	−349
6O 2 + 8NH + 4 → 4N 2 + 12H 2 O + 8H +	−315

Таблица 1

Свободная энергия Гиббса нескольких реакций, участвующих в автотрофной денитрификации [3,8]

Уравнение реакции	Δ G ° ′ (кДж моль −1 NH + 4 или NO — 3 )
2НО — 3 + 5H 2 + 2H + → N 2 + 6H 2 O	−560
8NO — 900 63 3 + 5HS — + 3H + → 4N 2 + 4H 2 O + 5SO 2− 4	−465
3NO — 3 + 5NH + 4 → 4N 2 + 9H 2 O + 2H +	−297
NO — 2 + NH + 4 → N 2 + 2H 2 O	−358
2O 2 + NH + 4 → NO — 3 + H 2 O + 2H +	−349
6O 2 + 8NH + 4 → 4N 2 + 12H 2 O + 8H +	−315

902 00

Уравнение реакции 90Δ184	G ° ′ (кДж моль −1 NH + 4 или NO — 3 )
2NO — 3 + 5H 2 + 2H + → N 2 + 6H 2 O	−560
8NO — 3 + 5HS — + 3H + → 4N 2 + 4H 2 O + 5SO 2- 4	−465
3NO — 3 + 5NH + 4 → 4N 2 + 9H 2 O + 2H +	−297
NO — 2 + NH + 4 → N 2 + 2H 2 O	−358
2O 2 + NH + 4 → NO — 3 + H 2 O + 2H +	−349
6O 2 + 8NH + 4 → 4N 2 + 12H 2 O + 8H +	−315

В экспериментах с бескислородной загрузкой аммоний и нитрат были преобразованы в течение 9 дней инкубации, когда был добавлен интактный посевной материал (биомасса Anammox) из пилотной установки. Однако, когда посевной материал был подвергнут γ-облучению или стерилизации при 121 ° C, или когда посевной материал не подвергался инкубации, изменений в концентрации нитрата и аммония не наблюдалось. Кроме того, добавление различных ингибиторов (2,4-динитрофенол, карбонилцианид m, -хлорфенилгидразон или HgCl ₂ ) в инкубации приводило к полному ингибированию окисления аммония и восстановления нитрата (Таблица 2).В этих экспериментах с начальными концентрациями аммония 5 мМ и выше скорость окисления аммония была пропорциональна количеству использованной биомассы. Взятые вместе, эти эксперименты убедительно показали, что анаэробное окисление аммония было биологическим процессом, осуществляемым микроорганизмами. Удельная скорость окисления аммония (0,08 нмоль NH ⁺ ₄ мин ^-1 (мг сухой массы) ^-1 ) в этих серийных экспериментах была довольно низкой по сравнению со скоростями (1.2 нмоль NH ⁺ ₄ мин ^-1 (мг сухой массы) ^-1 ), полученного на опытной установке. Это указывает на то, что в периодических экспериментах конверсия ограничивалась диффузией субстратов в гранулы биомассы. Эксперименты с маркировкой ¹⁵ NH ⁺ ₄ в сочетании с ¹⁴ NO ^— ₃ показали почти исключительное производство газа ^14-15 N ₂ . Это открытие не согласуется с постулируемой общей реакцией [3] (см. Раздел 1), в которой для каждого меченого аммония 0.6 нитрат будет реагировать с образованием 0,8 газообразного диазота (т.е. 75% образовавшегося диазота будет ^15-14 N ₂ и 25% будет ^15-15 N ₂ ). Только если в качестве действующего окислителя принять нитрит, а не нитрат, наблюдаемые и расчетные значения будут согласовываться [4].

Таблица 2

Влияние различных обработок стимуляторами и ингибиторами на анаэробную активность окисления аммония в периодических экспериментах с биомассой пилотной установки Anammox (адаптировано после [4,6,14])

сульфатредукции 9018 901 99 сульфатредукции

Обработка ингибитором / стимулятором	Способ действия	Проверенная концентрация или период	Эффект
NH + 4 + NO — 2	тест активности	0–7 мМ	нормальная активность
Нет биомассы	нет	0 мг л −1	нет активности
Стерилизация при 121 ° C	денатурация	20–120 мин	нет активности
облучение	Gamma		60 мин	нет активности
Пенициллин V	ингибирование клеток стеночный синтез бактерий	0–100 мг л −1	нет
Пенициллин G	ид.	0–1000 мг л −1	нет
Бромэтансульфоновая кислота	ингибирование метаногенеза	0–20 мМ	нет
Na 4 стимуляция
20 мМ	нет
Na 2 MoO 4	ингибирование сульфатредукции	20 мМ	нет
ингибирование синтеза хлорамфеникол18	400 мг л −1	нет
Гидразин	ингибирование NH 2 OH окисление	0–3 мМ	активация
ацетон	растворитель		растворитель для N-serve 9018 м	нет
N-serve	ингибирование нитрификации	0–50 мг л 9 0071 -1	нет
Аллилтиомочевина	ингибирование нитрификации	0–10 мМ	нет
ацетилен	ингибирование нитрификации													, 4-динитрофенол	разобщитель	0–400 мг л -1	ингибирование
карбонилцианид m -хлорфенилгидразон	разобщитель		0183
HgCl 2	повреждение клеток	0–300 мг л -1	ингибирование
Кислород	окислительный стресс	0–0.2 мМ	ингибирование
фосфат	хелатирующий агент	<1 мМ	нет
фосфат	хелатирующий агент	> 2 мМ	19 ингибитор лечения стимулятор	Способ действия	Проверенная концентрация или период	Эффект
NH + 4 + NO — 2	тест активности	0–7 мМ	нормальная активность
Нет биомассы	нет	0 мг л −1	нет активности
Стерилизация при 121 ° C	денатурация	20–120 мин	без активности	без активности	инактивация	60 мин	нет активности
Пенициллин V	ингибирование синтеза клеточной стенки бактерий	0–100 мг л -1	нет
Пенициллин G	id.	0–1000 мг л −1	нет
Бромэтансульфоновая кислота	ингибирование метаногенеза	0–20 мМ	нет
Na 4 стимуляция
20 мМ	нет
Na 2 MoO 4	ингибирование сульфатредукции	20 мМ	нет
ингибирование синтеза хлорамфеникол18	400 мг л −1	нет
Гидразин	ингибирование NH 2 OH окисление	0–3 мМ	активация
ацетон	растворитель		растворитель для N-serve 9018 м	нет
N-serve	ингибирование нитрификации	0–50 мг л 9 0071 -1	нет
Аллилтиомочевина	ингибирование нитрификации	0–10 мМ	нет
ацетилен	ингибирование нитрификации													, 4-динитрофенол	разобщитель	0–400 мг л -1	ингибирование
карбонилцианид m -хлорфенилгидразон	разобщитель		0183
HgCl 2	повреждение клеток	0–300 мг л -1	ингибирование
Кислород	окислительный стресс	0–0.2 мМ	ингибирование
Фосфат	хелатирующий агент	<1 мМ	нет
Фосфат	хелатирующий агент	> 2 мМ	19 Таблица ингибирования эффектов различных обработок со стимуляторами и ингибиторами анаэробной окислительной активности аммония в периодических экспериментах с биомассой из пилотной установки Anammox (адаптировано после [4,6,14]) нет 0–100 мг л −1 сульфатредукции 9018 901 99 сульфатредукции Обработка ингибитором / стимулятором Механизм действия Концентрация или период испытаний Эффект NH + 4 + NO — 2 тест активности 0–7 мМ нормальная активность биомассы 0 мг л −1 без активности Стерилизация при 121 ° C денатурация 20–120 мин отсутствие активности Гамма-облучение инактивация 60 мин отсутствие активности пенициллин 9018 ингибирование бактериальной стенки нет Пенициллин G ид. 0–1000 мг л −1 нет Бромэтансульфоновая кислота ингибирование метаногенеза 0–20 мМ нет Na 4 стимуляция 20 мМ нет Na 2 MoO 4 ингибирование сульфатредукции 20 мМ нет ингибирование синтеза хлорамфеникол18 400 мг л −1 нет Гидразин ингибирование NH 2 OH окисление 0–3 мМ активация ацетон растворитель растворитель для N-serve 9018 м нет N-serve ингибирование нитрификации 0–50 мг л 9 0071 -1 нет Аллилтиомочевина ингибирование нитрификации 0–10 мМ нет ацетилен ингибирование нитрификации , 4-динитрофенол разобщитель 0–400 мг л -1 ингибирование карбонилцианид m -хлорфенилгидразон разобщитель 0183 HgCl 2 повреждение клеток 0–300 мг л -1 ингибирование Кислород окислительный стресс 0–0.2 мМ ингибирование фосфат хелатирующий агент <1 мМ нет фосфат хелатирующий агент > 2 мМ 19 ингибитор лечения стимулятор Способ действия Проверенная концентрация или период Эффект NH + 4 + NO — 2 тест активности 0–7 мМ нормальная активность Нет биомассы нет 0 мг л −1 нет активности Стерилизация при 121 ° C денатурация 20–120 мин без активности без активности инактивация 60 мин нет активности Пенициллин V ингибирование синтеза клеточной стенки бактерий 0–100 мг л -1 нет Пенициллин G id. 0–1000 мг л −1 нет Бромэтансульфоновая кислота ингибирование метаногенеза 0–20 мМ нет Na 4 стимуляция 20 мМ нет Na 2 MoO 4 ингибирование сульфатредукции 20 мМ нет ингибирование синтеза хлорамфеникол18 400 мг л −1 нет Гидразин ингибирование NH 2 OH окисление 0–3 мМ активация ацетон растворитель растворитель для N-serve 9018 м нет N-serve ингибирование нитрификации 0–50 мг л 9 0071 -1 нет Аллилтиомочевина ингибирование нитрификации 0–10 мМ нет ацетилен ингибирование нитрификации , 4-динитрофенол разобщитель 0–400 мг л -1 ингибирование карбонилцианид m -хлорфенилгидразон разобщитель 0183 HgCl 2 повреждение клеток 0–300 мг л -1 ингибирование Кислород окислительный стресс 0–0.2 мМ ингибирование Фосфат хелатирующий агент <1 мМ нет Фосфат хелатирующий агент > 2 мМ хелатирующий агент > 2 мМ в непрерывных системах Как только стало понятно, что нитрит, а не нитрат может быть акцептором электронов автотрофной денитрификации с аммонием в качестве донора электронов, была составлена ​​среда для селективного обогащения микроорганизмов, ответственных за процесс Anammox.Эта среда содержала аммоний (5–30 мМ), нитрит (5–35 мМ), бикарбонат (10 мМ), минералы и микроэлементы [5]. Концентрация фосфата в среде поддерживалась ниже 0,5 мМ, а концентрация кислорода ниже уровней обнаружения (<1 мкМ), чтобы избежать возможных ингибирующих эффектов (таблица 2). Поскольку удельная скорость окисления аммония в периодических экспериментах была значительно ниже, чем в перфузионных системах, для проведения обогащения был выбран реактор с псевдоожиженным слоем. Используя биомассу из исходной пилотной установки в качестве инокулята, можно было получить стабильные накопительные культуры в течение 3–4 месяцев работы.Всего было проведено более 20 запусков реакторов с синтетической средой, самая продолжительная (рис. 1) - более 27 месяцев [5–7]. Пока что только два прогона не смогли обогатить, в основном из-за механических проблем установки. После обогащения синтетической средой степень конверсии в реакторных системах увеличилась с 0,4 кг NH + 4 Н · м −3 в сутки до примерно 3 кг NH + 4 Н · м −3 в сутки. . Максимальная удельная активность биомассы в реакторе с псевдоожиженным слоем составляла около 25 нмоль NH + 4 мин -1 (мг сухой массы) -1 .На каждый моль CO 2 , включенного в биомассу, приходилось окислять 24 моля аммония. Когда биомасса из реакторов использовалась в периодических экспериментах, снабженных аммонием, нитритом и 14 CO 2 , клетки быстро метились. Включение метки полностью зависело от совместного присутствия нитрита и аммония. Активность рибулозобисфосфаткарбоксилазы клеточных экстрактов составила всего 0,3 нмоль CO 2 мин -1 (мг сухой массы) -1 , что в 3 раза ниже, чем ожидалось на основе стехиометрии, определенной для превращения аммония и бикарбоната. (24: 1).Расчетная скорость роста в системах с псевдоожиженным слоем составляла 0,001 ч -1 , что эквивалентно 1 времени удвоения примерно 29 дней. Основным продуктом реакции был газообразный азот, но около 17% поданного нитрита можно было выделить в виде нитрата. Общий баланс азота, усредненный за 15 опытов, показал соотношение 1: 1,31: 0,22 для конверсии аммония и нитрита в производство нитрата. В реакторе с псевдоожиженным слоем нельзя было обнаружить никаких других промежуточных продуктов, таких как гидроксиламин, гидразин, NO или закись азота.Получение нитрата из нитрита было подтверждено анализом N-ЯМР 15 [8]. Только при подаче меченого нитрита в культуры можно было наблюдать образование 15 NO — 3 . В присутствии меченого аммония 15 N никогда не наблюдалось 15 NO — 3 [8]. Предполагается, что функция образования нитрата из нитрита заключается в образовании восстанавливающих эквивалентов, необходимых для восстановления CO 2 . Рисунок 1 Работа реактора с псевдоожиженным слоем для обогащения и поддержания анаэробных микроорганизмов, окисляющих аммоний. Среда состояла из сульфата аммония, нитрита натрия, NaHCO 3 , минералов, микроэлементов [5,6]. Серая область представляет загрузку нитрита и аммония в реактор; черная область — загрузка нитрита или аммония из реактора. Средний процент удаления (•) за 934 дня составил 99,5% для нитрита и 84.6% для аммония. Рисунок 1 Работа реактора с псевдоожиженным слоем для обогащения и поддержания анаэробных микроорганизмов, окисляющих аммоний. Среда состояла из сульфата аммония, нитрита натрия, NaHCO 3 , минералов, микроэлементов [5,6]. Серая область представляет загрузку нитрита и аммония в реактор; черная область — загрузка нитрита или аммония из реактора. Средний процент удаления (•) за 934 дня составил 99,5% для нитрита и 84.6% для аммония. » data-legacy-id=»ss5″> 5 Характеристика обогащенных микроорганизмов » data-legacy-id=»ss5-2″> 5.2 Спектры цитохрома При обогащении на синтетической среде цвет биомассы изменился с коричневого на темно-красный. Видимые спектры клеток и клеточных экстрактов обогащенной культуры показали выраженное усиление сигнала для цитохромов типа c . Спектры клеток при 77 К выявили отсутствие цитохромов типа a, , b, и d, , , 1 . Очень интересно, что во время увеличения активности биомассы Anammox постепенно увеличивался сигнал при 468 нм.На рис. 3 показан типичный спектр экстракта клеток Anammox с характеристикой 468 нм. Этот пик поглощения при 468 нм необратимо исчезал после обработки монооксидом углерода. Аналогичный сигнал наблюдался у аэробных аммонийокисляющих бактерий при длине волны 463 нм [10–13]. Этот сигнал был приписан одному из гемов, присутствующих в ферменте гидроксиламин оксидоредуктаза, и чаще всего упоминается как цитохром P460. Рисунок 3 Спектр цитохрома клеточного экстракта из обогащенной культуры Anammox.Пунктирная линия — спектр окисления; сплошная линия — спектр после восстановления дитионитом. На вставке крупным планом показан диапазон от 440 до 600 нм. Стрелка указывает на типичный пик при 468 нм. Рисунок 3 Спектр цитохрома клеточного экстракта из обогащенной культуры Anammox. Пунктирная линия — спектр окисления; сплошная линия — спектр после восстановления дитионитом. На вставке крупный план между 440 и 600 нм. Стрелка указывает на типичный пик при 468 нм. » data-legacy-id=»ss6″> 6 Аэробное и анаэробное окисление аммония Наличие сигнала, подобного P 460 , в обогащенной биомассе Anammox, а также недавние сообщения о метаболической универсальности аэробных окислителей аммония инициировали более подробное исследование.Исследования были сосредоточены на трех вопросах: влияние кислорода на процесс Anammox, количество аэробных окислителей аммония, присутствующих в обогащающих культурах Anammox, и (анаэробные) возможности «классических» нитрификаторов типа Nitrosomonas . » data-legacy-id=»ss6-2″> 6.2 Аэробные окислители аммония Второй вопрос, который рассматривался в этих исследованиях, касался количества аэробных аммонийокисляющих бактерий, присутствующих в накопительных культурах Anammox.Используя стандартные методы аэробного наиболее вероятного числа (MPN), количество нитрификаторов было оценено как 9 ± 5 × 10 3 клеток окислителей аммония на миллилитр образца биомассы. Электронные микрофотографии культур MPN показали характерные структуры цитоплазматической мембраны, описанные для нескольких аэробных аммонийокисляющих бактерий [16]. Постоянное присутствие этих аэробных нитрификаторов в биомассе Anammox подтвердило, что они могут выдерживать очень длительные периоды анаэробиоза, как было ранее показано Абелиовичем [17].Более того, было возможно обогащать такие организмы в реакторе периодического действия с многократной подпиткой, когда кислород подавался непрерывно при 50–80% насыщении воздухом [15]. Обогащенное аэробно-нитрифицирующее сообщество росло экспоненциально, время удвоения составило 1,2 дня. Интересно, что не весь поступивший 27 мМ аммония можно было извлечь в виде нитрита. Поскольку нитрит не подвергался дальнейшему окислению до нитрата, остаток азота мог быть потерян в виде газообразных соединений азота (NO, N 2 O или N 2 ) во время аэробной денитрификации.После обогащения нитрификаторами эту культуру также подвергали такому же чередующемуся режиму кислородного голодания 2 часа / 2 часа, чтобы проверить, способны ли эти нитрификаторы к анаэробному превращению аммония или нитрита. В течение 20 дней отслеживали судьбу поставленного 30 мМ аммония, и было замечено, что только в аэробные периоды происходило окисление аммония до нитрита. Это указывало на то, что это сообщество аэробных аммонийокисляющих бактерий не могло использовать нитрит в качестве акцептора электронов в этом случае. Это контрастирует с наблюдениями, сделанными с несколькими чистыми культурами различных штаммов Nitrosomonas . Пот показал, что новый изолят Nitrosomonas способен продуцировать газообразный азот в анаэробных условиях [18,19], в то время как Абелиович и Воншак продемонстрировали восстановление нитрита пируватом в качестве донора электронов с помощью N. europaea [20]. » data-legacy-id=»ss7″> 7 Возможные механизмы реакции на Anammox Возможный метаболический путь анаэробного окисления аммония был исследован с использованием экспериментов по мечению 15 N. Эти эксперименты показали, что аммоний биологически окисляется гидроксиламином как наиболее вероятным акцептором электронов [8]. Сам гидроксиламин, скорее всего, получен из нитрита. В серийных экспериментах с избытком гидроксиламина и аммония наблюдалось кратковременное накопление гидразина (рис.5). Преобразование гидразина в газообразный азот постулируется как реакция, генерирующая электронные эквиваленты для восстановления нитрита до гидроксиламина. Остается исследовать, происходят ли восстановление нитрита и окисление гидразина на разных участках одного и того же фермента (рис. 6A) или реакции катализируются разными ферментными системами, связанными посредством цепи переноса электронов (рис. 6B). Гидразин в качестве промежуточного звена в метаболизме азота микробов встречается редко [24].Гидразин был предложен в качестве связанного с ферментом промежуточного продукта в реакции нитрогеназы [25]. Кроме того, очищенная гидроксиламиноксидоредуктаза (HAO) из N. europaea способна катализировать превращение гидразина в газообразный азот [12]. Обнаружение высокой активности HAO в клеточных экстрактах культуры Anammox показало, что аналогичный фермент может действовать в процессе Anammox. Действительно, совсем недавно новый тип HAO был очищен от сообщества Anammox с помощью анионообменной и гель-фильтрационной хроматографии (J.Шальк, личное сообщение). Собственный PAGE показал, что фермент Anammox имел меньшую молекулярную массу, чем фермент Nitrosomonas . Кроме того, аминокислотная последовательность нескольких пептидных фрагментов HAO была уникальной и не имела гомологов в базах данных. Подобно гидроксиламиноксидоредуктазе Nitrosomonas , фермент из Anammox содержал несколько цитохромов типа c . Особая спектроскопическая характеристика, подобная P460, была обнаружена при 468 нм в ферменте Anammox.Фермент был способен катализировать окисление гидроксиламина и гидразина. Хотя гидроксиламин был предпочтительным субстратом, скорость окисления гидразина в экстрактах клеток (150 нмоль мин -1 (мг белка) -1 ) была достаточно высокой, чтобы поддерживать скорость роста 0,003 ч -1 . В таблице 4 обобщены некоторые свойства двух ферментов HAO (J. Schalk, личное сообщение). Рисунок 5 Профиль концентрации аммония (•), нитрита (▪), гидроксиламина (▴) и гидразина (♦) во время анаэробных периодических экспериментов с культурой Anammox с добавлением 3 мМ гидроксиламина [8]. Рисунок 5 Профиль концентрации аммония (•), нитрита (▪), гидроксиламина (▴) и гидразина (♦) во время анаэробных периодических экспериментов с культурой Anammox с добавлением 3 мМ гидроксиламина [8]. Рисунок 6 Возможные механизмы реакции и клеточная локализация ферментных систем, участвующих в анаэробном окислении аммония. A: Аммоний и гидроксиламин превращаются в гидразин с помощью мембраносвязанного ферментного комплекса, гидразин окисляется в периплазме до газообразного азота, нитрит восстанавливается до гидроксиламина в цитоплазматическом участке того же ферментного комплекса, который отвечает за окисление гидразина с помощью внутреннего транспорта электронов. .B: Аммоний и гидроксиламин превращаются в гидразин с помощью мембраносвязанного ферментного комплекса, гидразин окисляется в периплазме до газообразного азота, генерируемые электроны передаются через цепь переноса электронов к ферменту, восстанавливающему нитрит, в цитоплазме. Рисунок 6 Возможные механизмы реакции и клеточная локализация ферментных систем, участвующих в анаэробном окислении аммония. A: Аммоний и гидроксиламин превращаются в гидразин с помощью мембраносвязанного ферментного комплекса, гидразин окисляется в периплазме до газообразного азота, нитрит восстанавливается до гидроксиламина в цитоплазматическом участке того же ферментного комплекса, который отвечает за окисление гидразина с помощью внутреннего транспорта электронов. .B: Аммоний и гидроксиламин превращаются в гидразин с помощью мембраносвязанного ферментного комплекса, гидразин окисляется в периплазме до газообразного азота, генерируемые электроны передаются через цепь переноса электронов к ферменту, восстанавливающему нитрит, в цитоплазме. Таблица 4 Сравнение свойств фермента гидроксиламиноксидоредуктазы (HAO), выделенного из Anammox (J. Schalk, личное сообщение) и Nitrosomonas europaea [12] HAO α HAO Anammox HAO of Anammox Молекулярная масса 150 кДа 125–175 кДа Субъединица 60–95 кДа 63 кДа α 2 –α 3 Соотношение 410/280 4.5 3,3 Heme 22 ± 4/150 кДа 24 / α 3 Активный центр P 468 469 V max 21 U мг −1 75 U мг −1 K m 26 мкМ оптимальное значение pH 8 8 p I 5.5 5,3 N-конец заблокирован DISTV HAO Anammox HAO 9018 9018 9018 9018 Nitrosomonas 9018 9018 9019 9018 9019 9018 Nitrosomonas 125–175 кДа Субъединица 60–95 кДа 63 кДа Состав α 2 –α 3 α 2 –α2 α 2 –α2 Соотношение 410/280 4.5 3,3 Heme 22 ± 4/150 кДа 24 / α 3 Активный центр P 468 469 V max 21 U мг −1 75 U мг −1 K m 26 мкМ оптимальное значение pH 8 8 p I 5.5 5,3 N-конец заблокирован DISTV Таблица 4 Сравнение свойств фермента гидроксиламиноксидоредуктазы (HAO), выделенного из Anammox (J. Schalkas114, личное сообщение) europaea [12] 150 кДа HAO Anammox HAO Nitrosomonas Молекулярная масса Субъединицы 125–183 кДа 63 кДа Состав α 2 –α 3 α 2 –α 3 Соотношение 410/280 4.5 3,3 Heme 22 ± 4/150 кДа 24 / α 3 Активный центр P 468 469 V max 21 U мг −1 75 U мг −1 K m 26 мкМ оптимальное значение pH 8 8 p I 5.5 5,3 N-конец заблокирован DISTV HAO Anammox HAO 9018 9018 9018 9018 Nitrosomonas 9018 9018 9019 9018 9019 9018 Nitrosomonas 125–175 кДа Субъединица 60–95 кДа 63 кДа Состав α 2 –α 3 α 2 –α2 α 2 –α2 Соотношение 410/280 4.5 3,3 Heme 22 ± 4/150 кДа 24 / α 3 Активный центр P 468 469 V max 21 U мг −1 75 U мг −1 K m 26 мкМ оптимальное значение pH 8 8 p I 5.5 5,3 N-конец заблокирован DISTV Образование гидроксиламина через монооксигеназу аммония кажется маловероятным, поскольку реакция Anammox сильно, но обратимо ингибируется кислородом. Альтернативным механизмом образования гидроксиламина может быть неполное восстановление нитрита нитритредуктазой типа цитохрома с . Однако получить прямые доказательства этого механизма в Anammox будет очень сложно.Гидроксиламин — это соединение, которое наиболее быстро метаболизируется Анаммоксом, и его селективный ингибитор еще не обнаружен. Возможная роль NO или HNO в (ан) аэробном окислении аммония была предложена Хупером [12] как конденсация NO или HNO и аммиака на ферменте, относящемся к семейству монооксигеназ аммония (Таблица 5). Образованный гидразин или имин затем можно было бы преобразовать ферментом гидроксиламин-оксидоредуктазой в газообразный азот и восстановительные эквиваленты, необходимые для объединения NO или HNO и аммиака или для восстановления нитрита до NO. Таблица 5 Возможные уравнения реакции анаэробного окисления аммония через NO или HNO в качестве промежуточных продуктов, адаптированные после [12,14] 90 183 NO в качестве промежуточного продукта NO + NH 3 + 3H + + 3e — → N 2 H 4 + H 2 O (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 4 → N 2 + 4H + + 4e — (фермент, подобный гидроксиламин оксидоредуктазе) NO — 2 + 2H + + e — → NO + H 2 O (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 + H + → N 2 + 2H 2 O HNO в качестве промежуточного HNO + NH 3 → N 2 H 2 + H 2 O (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 2 → N 2 + 2H + + 2e — (фермент, подобный гидроксиламин-оксидоредуктазе) NO — 2 + 2H + + 2e — → HNO + OH — (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 → N 2 + H 2 O + OH — NO как промежуточный NO + NH 3 + 3H + + 3e — → N 2 H 4 + H 2 O (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 4 → N 2 + 4H + + 4e — (фермент, подобный гидроксиламин-оксидоредуктазе) NO — 2 + 2 + 2 + + e — → NO + H 2 O (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 + H + → N 2 + 2H 2 O HNO как промежуточный HNO + NH 3 → N 2 H 2 + H 63 2 4 O (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 2 → N 2 + 2H + + 2e — (фермент, подобный гидроксиламин-оксидоредуктазе) NO – 2 + 2 ч + + 2e — → HNO + OH — (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 → N 2 + H 2 O + OH — Таблица 5 Возможные уравнения реакции анаэробного окисления аммония через NO или HNO в качестве промежуточных продуктов, адаптированные после [12,14] 90 183 → NO + H 2 O 903 18 NO в качестве промежуточного продукта NO + NH 3 + 3H + + 3e — → N 2 H 4 + H 2 O (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 4 → N 2 + 4H + + 4e — (фермент, подобный гидроксиламин оксидоредуктазе) NO — 2 + 2H + + е — (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 + H + → N 2 + 2H 2 O HNO в качестве промежуточного продукта HNO + NH 3 → N 2 H 2 + H 2 O (аммиачная монооксигеназа) (аммиачная монооксигеназа) N 2 H 2 → N 2 + 2H + + 2e — (фермент, подобный гидроксиламин-оксидоредуктазе) NO — 2 + 2H + + 2e — → HNO + OH — (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 → N 2 + H 2 О + ОН — 9019 НЕТ в качестве промежуточного НЕТ + NH 3 + 3H + + 3e — → N 2 H 4 + H 2 O (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 4 → N 2 + 4H + + 4e — (фермент, подобный гидроксиламин-оксидоредуктазе) NO — 2 + 2H + + e — → NO + H 2 O (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 + H + → N 2 + 2H 2 O HNO как промежуточное звено HNO + NH 3 → N 2 + H 2 O 901 84 (фермент, подобный аммиачной монооксигеназе) N 2 H 2 → N 2 + 2H + + 2e — (фермент, подобный гидроксиламин-оксидоредуктазе) NO — 2 + 2H + + 2e — → HNO + OH — (нитритредуктаза) NH 3 + NO — 2 → N 2 + H 2 O + OH — » data-legacy-id=»ss9″> 9 Экологические местообитания Открытие процесса Anammox на пилотной установке по денитрификации подняло вопрос о том, где еще такие организмы могли бы встречаться в природе.Уже в 1932 году сообщалось, что газообразный диазот образуется по неизвестному механизму во время ферментации в отложениях озера Мендота (США) [27]. Также в отложениях озера Кизакико (Япония) были обнаружены признаки прямого образования газообразного азота из аммония [28]. Совсем недавно эти наблюдения были подтверждены в исследованиях пресноводных отложений [29]. Одним из предварительных условий анаэробного окисления аммония по механизму Anammox могло бы быть одновременное присутствие как аммония, так и нитрита (или нитрата), а также отсутствие кислорода.Нитрит может образовываться либо в экосистемах, в которых кислород (диффузия) ограничивает нитрификацию, либо в местах с ограниченным поступлением донора электронов (сульфида или органических веществ) для денитрификации нитрата. Таким образом, граница раздела кислород / аноксия многих отложений была бы идеальной средой обитания для анаэробных микроорганизмов, окисляющих аммоний. Микроэлектродные исследования выявили перекрывающиеся профили нитратов и аммония в стратифицированной зоне Черного моря [30,31], что указывает на то, что среда обитания для Anammox действительно существует.Совсем недавно, после разработки нитритных микродатчиков, также сообщалось о перекрывающихся профилях нитрита и аммония в нитрифицированных хлопьях активного ила с ограничением по кислороду [32–34]. Действительно, искусственные экосистемы, такие как очистные сооружения, могут создать среду обитания для организмов Anammox. Обильное поступление аммония через сточные воды в сочетании с ограниченной доступностью кислорода может создать условия, в которых могут присутствовать как аммоний, так и нитрит. Сообщалось о высоких потерях азота (70–90%) в виде газообразного диазота в двух вращающихся биологических подрядных системах [35–37], обрабатывающих сточные воды со свалок примерно 200–400 мг аммония на литр.Сравнение микроорганизмов в этих системах с культурой Delft Anammox позволит лучше понять биоразнообразие анаэробного окисления аммония. » data-legacy-id=»ss11″> 11 Комбинированный процесс SHARON-Anammox Комбинация процессов Anammox и SHARON была протестирована в нашей лаборатории на стоках из варочного котла (рис. 10). Реактор SHARON работал без контроля pH с общей загрузкой азота около 0,8 кг Н · м -3 в день [38]. Аммоний, присутствующий в стоках из варочного котла, был преобразован в нитрит и небольшое количество нитрата (11%) (таблица 7). Образование нитратов происходило из-за роста стенки биопленки, которую не всегда регулярно удаляли.В крупномасштабных приложениях это будет значительно ниже из-за большего отношения объема к поверхности. Таким образом была получена смесь нитрита аммония, подходящая для процесса Anammox. Выходящий из реактора SHARON поток использовался в качестве входящего потока для реактора с псевдоожиженным слоем Anammox. В реакторе Anammox с ограничением содержания нитритов весь нитрит был удален, излишки аммония остались. В течение периода испытаний общая эффективность удаления аммония составила 83%. В таблице 7 приведены азотные балансы двух систем.Оптимизация и применение комбинации этих двух процессов на пилотной установке и в полном объеме остаются проблемами при внедрении на будущей станции очистки сточных вод. Рисунок 10 Удаление аммония из стоков метантенка ила с помощью комбинированной системы SHARON-Anammox. Аммоний (♦) или нитрит (▪) в выходящем потоке реактора SHARON используется в качестве загрузки аммония или нитрита в реактор Anammox. Содержание аммония или нитрита в стоках Anammox показано светлыми ромбами и светлыми квадратами, соответственно.Значение pH в реакторе Anammox было стабильным и составляло 7,8 [38]. Рис. 10 Удаление аммония из стоков метантенка ила с помощью комбинированной системы SHARON-Anammox. Аммоний (♦) или нитрит (▪) в выходящем потоке реактора SHARON используется в качестве загрузки аммония или нитрита в реактор Anammox. Содержание аммония или нитрита в стоках Anammox показано светлыми ромбами и светлыми квадратами, соответственно. Значение pH в реакторе Anammox было стабильным и составляло 7,8 [38]. Таблица 7 Балансы азота в комбинированной системе SHARON-Anammox SHARON Anammox Втекающий Втекающий / Втекающий поток 4 19 584 (100%) 267 (46%) 29 (5%) NO — 2 <1 227 (39%) 1.4 NO — 3 <1 64 (11%) 83 (14%) N 2 O a <1 4 <1 N 2 a <1 <1 476 b (82%) Anammo 9019% NO) — 2 SHARON Втекающий поток Втекающий / Втекающий поток Сточный поток NH + 4 584 (100%) 267 (46%) 184 <1 227 (39%) 1.4 NO — 3 <1 64 (11%) 83 (14%) N 2 O a <1 4 <1 N 2 a <1 <1 476 b (82%) Таблица 7 Балансы азота в комбинированной системе SHARON- X % ) SHARON Anammox Втекающий Втекающий / Втекающий Сточный поток 29 (5%) NO — 2 <1 227 (39%) 1.4 NO — 3 <1 64 (11%) 83 (14%) N 2 O a <1 4 <1 N 2 a <1 <1 476 b (82%) Anammo 9019% NO) — 2 SHARON Втекающий поток Втекающий / Втекающий поток Сточный поток NH + 4 584 (100%) 267 (46%) 184 <1 227 (39%) 1.4 NO — 3 <1 64 (11%) 83 (14%) N 2 O a <1 4 <1 N 2 a <1 <1 476 b (82%) «> Список литературы [1] ( 1977 ) Два вида литотрофов, отсутствующие в природе . Z. Allg. Микробиол. 17 , 491 — 493 . [2] Ван де Грааф, А.А., Малдер, А., Слейкхейс, Х., Робертсон, Л.А. и Куэнен, Дж. (1990) Аноксическое окисление аммония. В: Материалы 5-го Европейского конгресса по биотехнологии (Christiansen, C., Munck, L. и Villadsen, J., Eds.), Vol. I. С. 338–391. Мунксгаард, Копенгаген. [3] ( 1995 ) Анаэробное окисление аммония обнаружено в денитрификационном реакторе с псевдоожиженным слоем . FEMS Microbiol. Ecol. 16 , 177 – 183 . [4] ( 1995 ) Анаэробное окисление аммония — это биологически опосредованный процесс . заявл. Environ. Microbiol. 61 , 1246 – 1251 . [5] ( 1996 ) Автотрофный рост анаэробных микроорганизмов, окисляющих аммоний, в реакторе с псевдоожиженным слоем . Microbiology 142 , 2187 — 2196 . [6] Schoonen, K.T., de Bruyn, A., Strous, M., Kuenen, J.G. и Джеттен, M.S.M. (1997) Анаэробное окисление аммония. В: Международный симпозиум по экологической биотехнологии (Verachert, H.and Verstraete, W., Eds.), Vol. II, стр. 53–57. Технологический институт, Гент. [7] ( 1997 ) Удаление аммония из потоков концентрированных отходов с помощью процесса анаэробного окисления аммония (Anammox) в реакторах различных конфигураций . Water Res. 31 , 1955 — 1962 . [8] ( 1997 ) Метаболический путь анаэробного окисления аммония на основе исследований N-15 в реакторе с псевдоожиженным слоем . Microbiology 143 , 2415 — 2421 . [9] Strous, M., Heijnen, J.J., Kuenen, J.G. и Джеттен, M.S.M. (1998) Реактор периодического действия секвенирования как мощный инструмент для изучения очень медленно растущих микроорганизмов. Прил. Microbiol. Biotechnol. (в прессе). [10] ( 1993 ) Доказательства структуры гема активного центра P 460 в гидроксиламиноксидоредуктазе Nitrosomonas . Биохимия 32 , 9370 — 9378 . [11] ( 1983 ) Heme P 460 гидроксиламиноксидоредуктазы Nitrosomonas : реакция с CO и H 2 O 2 . евро. J. Biochem. 134 , 83 — 87 . [12] ( 1997 ) Энзимология окисления аммиака до нитрита бактериями . Антони ван Левенгук 71 , 59 – 67 . [13] ( 1997 ) Поразительная сложность гидроксиламиноксидоредуктазы . Nature Struct. Биол. 4 , 247 – 250 . [14] ( 1997 ) Новые принципы микробного преобразования соединений азота . Антони ван Левенгук 71 , 75 — 93 .[15] ( 1997 ) Влияние аэробных и микроаэробных условий на анаэробный ил, окисляющий аммоний (Anammox) . заявл. Environ. Microbiol. 63 , 2446 – 2448 . [16] ( 1995 ) Потеря азота, вызванная денитрификацией клеток Nitrosomonas с использованием аммония или водорода в качестве доноров электронов и нитрита в качестве акцептора электронов . Arch. Microbiol. 163 , 16 – 20 . [17] ( 1987 ) Нитрифицирующие бактерии в резервуарах для сточных вод . заявл. Environ. Microbiol. 53 , 754 – 760 . [18] ( 1986 ) Производство газообразного азота из нитрита с помощью изолята Nitrosomonas . заявл. Environ. Microbiol. 52 , 957 — 959 .[19] ( 1985 ) 15 N Кинетический анализ продукции N 2 O Nitrosomonas europaea : исследование денитрификации нитрификатора . заявл. Environ. Microbiol. 49 , 1134 – 1141 . [20] ( 1992 ) Анаэробный метаболизм Nitrosomonas europaea . Arch.Microbiol. 158 , 267 — 270 .[21] ( 1997 ) Анаэробное окисление аммиака диоксидом азота с помощью Nitrosomonas eutropha . Arch. Microbiol. 167 , 106 – 111 . [22] ( 1998 ) Высокоскоростная аэробная нитрификация и денитрификация с помощью Nitrosomonas eutropha , выращенного в ферментере с полным сохранением биомассы в присутствии NO 2 и NO . Arch. Microbiol. 169 , 282 – 286 . [23] ( 1995 ) Рост Nitrosomonas europaea на гидроксиламине . FEMS Microbiol. Lett. 125 , 179 – 184 . [24] ( 1998 ) Анаэробное окисление гидразина — новая реакция в метаболизме азота в микробах . FEMS Microbiol. Lett. 158 , 61 – 67 . [25] ( 1991 ) Гидразин является продуктом восстановления диазота с помощью ванадиевой нитрогеназы из Azotobacter chroococcum . Biochem. J. 277 , 465 — 468 . [26] ( 1996 ) Метанотрофные бактерии . Microbiol. Ред. 60 , 439 — 471 .[27] ( 1932 ) Анаэробная ферментация озерных отложений . Внутр. Rev. Hydrobiol. 26 , 444 — 461 . [28] Кояма Т. (1965) Официальное обсуждение документа III-10. Обсуждение статьи Ричардса. В: Достижения в исследованиях загрязнения воды (Pearson, E.A., Ed.), Vol. 3. С. 234–242. Pergamon Press, Токио. [29] ( 1998 ) Аноксический N 2 потоки из пресноводных отложений в отсутствие окисленных соединений азота . Water Res. 32 , 407 — 409 . [30] ( 1991 ) Окисление сульфидов в бескислородном хемоклине Черного моря . Deep Sea Res. 38 , S1083 — S1103 . [31] ( 1989 ) Неожиданные изменения на границе раздела кислород / бескислородный газ в Черном море . Природа 338 , 411 — 413 . [32] ( 1997 ) Микросенсор нитрита для профилирования биопленок окружающей среды . заявл. Environ. Microbiol. 63 , 973 – 977 . [33] ( 1996 ) Структура и функция нитрифицирующей биопленки, определенная гибридизацией in situ и использованием микроэлектродов . заявл. Environ. Microbiol. 62 , 4641 — 4647 . [34] ( 1998 ) Исследования структуры / функций на месте в системах очистки сточных вод . Water Sci. Technol. 37 , 413 – 416 . [35] ( 1998 ) Потери азота при нитрификации вращающегося подрядчика, обрабатывающего продукты выщелачивания с высоким содержанием аммония без органического углерода . Water Sci. Technol. 37 , 589 — 591 . [36] ( 1996 ) Аэробная деаммонификация: новый опыт очистки сточных вод . Water Sci. Technol. 35 , 111 – 120 . [37] ( 1998 ) Одновременная нитрификация / денитрификация в системе аэробной биопленки . Water Sci.Technol. 37 , 183 – 187 . [38] ( 1997 ) На пути к более устойчивой системе очистки городских сточных вод . Water Sci. Technol. 35 , 171 — 180 . Заметки автора © 1999 Федерация европейских микробиологических обществ. Ионная ассоциация с катионами тетра-н-алкиламмония стабилизирует диоксокатионы нептуния в более высокой степени окисления 1. Пиро, Н. А., Робинсон, Дж. Р., Уолш, П. Дж. И Шелтер, Э. Дж. Электрохимическое поведение комплексов церия (III / IV): термодинамика, кинетика и применение в синтезе. Coord. Chem. Ред. 260 , 21–36 (2014). CAS Статья Google ученый 2. Lundgren, R. J. Stradiotto, M. in Ligand Design in Metal Chemistry: Reactivity and Catalysis , (eds Stradiotto, M & Lundgren, R., J.), стр. 1–14 (John Wiley & Sons, Ltd: Чичестер, Великобритания, 2016 г.). 3. Арнольд П. Л., Патель Д., Уилсон С. и Лав Дж. Б. Восстановление и селективное силилирование оксогрупп дикатона уранила. Nature 451 , 315–317 (2008). ADS CAS Статья Google ученый 4. Hayton, T. W. & Wu, G. Изучение эффектов восстановления или координации кислоты Льюиса на связь U = O уранильного фрагмента. Inorg. Chem. 48 , 3065–3072 (2009). CAS Статья Google ученый 5. Белл, Н. Л., Шоу, Б., Арнол, П. Л. и Лав, Дж. Б. Превращение уранила в уран (IV) посредством манипуляции с аксиальными и экваториальными лигандами. J. Am. Chem. Soc. 140 , 3378–3384 (2018). CAS Статья Google ученый 6. Tsui, E. Y., Tran, R., Yano, J. & Agapie, T. Редокс-неактивные металлы модулируют восстановительный потенциал в гетерометаллических марганцево-оксидокластерах. Nat. Chem. 5 , 293–299 (2013). CAS Статья Google ученый 7. Левин, Дж. Р., Дорфнер, У. Л., Кэрролл, П. Дж. И Шелтер, Э. Дж. Контроль степени окисления церия с помощью вторичных структур металлических комплексов. Chem. Sci. 6 , 6925–6934 (2015). CAS Статья Google ученый 8. Маркус, Й. и Хефтер, Г. Спаривание ионов. Chem. Ред. 106 , 4585–4621 (2006). CAS Статья Google ученый 9. Деннинг Р.Г. Электронная структура и связи в актинильных ионах и их аналогах. J. Phys. Chem. А 111 , 4125–4143 (2007). CAS Статья Google ученый 10. Mougel, V. et al. Уран и марганец собраны в наноразмерном одномолекулярном магните в форме колеса с высоким барьером обращения спина. Nat. Chem. 4 , 1011–1017 (2012). CAS Статья Google ученый 11. Freiderich, JW, Burn, AG, Martin, LR, Nash, KL & Clark, AE Комбинированное исследование с использованием теории функционала плотности и спектрофотометрии связывающих взаимодействий [NpO 2 · M] 4+ катион-катионные комплексы. Inorg. Chem. 56 , 4788–4795 (2017). CAS Статья Google ученый 12. Салливан, Дж. К., Хиндман, Дж. К. и Зилен, А. Дж. Специфическое взаимодействие между Np (V) и U (VI) в водной среде с хлорной кислотой. J. Am. Chem. Soc. 83 , 3373–3378 (1961). CAS Статья Google ученый 13. Салленс Т.А., Йенсен, Р. А., Шварева, Т. Ю., Альбрехт-Шмитт, Т. Е. Катион-катионные взаимодействия между катионами уранила в полярном периодате уранила с открытым каркасом. J. Am. Chem. Soc. 126 , 2676–2677 (2004). CAS Статья Google ученый 14. Скантакумар, С., Антонио, М. Р. и Содерхольм, Л. Сравнение координации растворов нептунила (V) и нептунила (VI): стабильность катион-катионных взаимодействий. Inorg. Chem. 47 , 4591–4595 (2008). CAS Статья Google ученый 15. Xian, L., Tian, ​​G., Zheng, W. & Rao, L. Катион-катионные взаимодействия между NpO 2 + и UO 2 2+ при разных температурах и ионная сила. Dalton Trans. 41 , 8532–8538 (2012). CAS Статья Google ученый 16. Джин, Г. Б. Трехмерная сеть квадратов катион-катион-связанных нептунил (V): синтез и исследования спектроскопии комбинационного рассеяния in situ. Inorg. Chem. 55 , 2612–2619 (2016). CAS Статья Google ученый 17. Валле В., Привалов Т., Уолгрен У. и Гренте И. Механизм водообмена в AmO 2 (H 2 O) 5 2+ и в изоэлектронных комплексах UO 2 (H 2 O ) 5 + и NpO 2 (H 2 O) 5 2+ при исследовании квантово-химическими методами. J. Am. Chem. Soc. 126 , 7766–7767 (2004). CAS Статья Google ученый 18. Конингс, Р. Дж. М., Морсс, Л. Р., Фугер, Дж. В The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (eds Morss, L. R., Edelstein, N. M., Fuger, J.) Vol. 4, стр. 2113–2224 (Springer: Нидерланды, 2006). 19. Guillaumont, R. et al. Обновленная информация по химической термодинамике урана, нептуния, плутония, америция и технеция 5 (Elsevier, New York, NY, 2003). Google ученый 20. Allen, PG, Bucher, JJ, Shuh, DK, Edelstein, NM & Reich, T. Исследование акво- и хлорокомплексов UO 2 2+ , NpO 2 + , Np 4+ и Pu 3+ методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии тонкой структуры. Inorg. Chem. 36 , 4676–4683 (1997). CAS Статья Google ученый 21. Содерхольм Л., Антонио М. Р., Уильямс К. и Вассерман С. Р. Спектроэлектрохимия XANES: новый метод определения формальных потенциалов. Анал. Chem. 71 , 4622–4628 (1999). CAS Статья Google ученый 22. Ямамура Т., Ватанабе Н., Яно Т. и Шиокава Ю. Кинетика переноса электрона Np 3+ ∕ Np 4+ , NpO 2 + ∕ NpO 2 2+ , V 2+ ∕ V 3+ и VO 2+ ∕ VO 2 + на угольных электродах. J. Electrochem. Soc. 152 , A830 – A836 (2005). CAS Статья Google ученый 23. Neck, V., Fanghänel, T., Rudolph, G. & Kim, JI Термодинамика нептуния (V) в концентрированных солевых растворах: параметры комплексообразования хлоридов и ионного взаимодействия (Питцер) для NpO 2 + Ион. Radiochim. Acta 69 , 39–47 (1995). CAS Статья Google ученый 24. Валле В., Вальгрен У. и Гренте И. Исследование природы химической связи в комплексах уранила (VI) квантово-химическими методами. J. Phys. Chem. А 116 , 12373–12380 (2012). CAS Статья Google ученый 25. Hennig, C., Ikeda-Ohno, A., Tsushima, S. & Scheinost, A.C. Сульфатная координация Np (IV), Np (V) и Np (VI) в водном растворе. Inorg. Chem. 48 , 5350–5360 (2009). CAS Статья Google ученый 26. Икеда-Оно, А. и др. Карбонатные комплексы нептуния в водном растворе: электрохимическое, спектроскопическое и квантово-химическое исследование. Inorg. Chem. 48 , 11779–11787 (2009). CAS Статья Google ученый 27. Моррис Д. Э. Редокс-энергия и кинетика координационных комплексов уранила в водном растворе. Inorg. Chem. 41 , 3542–3547 (2002). CAS Статья Google ученый 28. ДеФорд Д. и Хьюм Д. Н. Определение последовательных констант образования комплексных ионов по полярографическим данным. J. Am. Chem. Soc. 73 , 5321–5322 (1951). CAS Статья Google ученый 29. Базиль, Л.Дж., Салливан, Дж. К., Ферраро, Дж. Р. и Лабонвилл, П. Рамановское рассеяние уранила и трансурановых ионов V, VI и VII. заявл. Spectrosc. 28 , 142–145 (1974). ADS CAS Статья Google ученый 30. Нгуен-Чунг, К., Бегун, Г. М. и Палмер, Д. А. Водные комплексы урана. 2. Рамановское спектроскопическое исследование комплексообразования иона диоксурана (VI) с различными неорганическими и органическими лигандами. Inorg. Chem. 31 , 5280–5287 (1992). CAS Статья Google ученый 31. Fujii, T., Uehara, A., Kitatsuji, Y. & Yamana, H. Теоретическое и экспериментальное исследование частот колебаний UO 2 2+ и NpO 2 2+ в высококонцентрированных растворах хлоридов. J. Radioanal. Nucl. Chem. 303 , 1015–1020 (2015). CAS Статья Google ученый 32. Гийом Б., Бегун Г. М. и Хан Р. Л. Рамановские спектрометрические исследования «катион-катионных» комплексов пятивалентных актинидов в водных растворах перхлоратов. Inorg. Chem. 21 , 1159–1166 (1982). CAS Статья Google ученый 33. Мацика С., Питцер Р. М. и Рид Д. Т. Интенсивности в спектрах актинильных ионов. J. Phys. Chem. A 104 , 11983–11992 (2000). CAS Статья Google ученый 34. Джин, Г. Б. Соединение смешанного валентного нептуния (IV / V) с шестичленными нептунильными кольцами, связанными катионами. Inorg. Chem. 52 , 12317–12319 (2013). CAS Статья Google ученый 35. Григорьев М.С., Крот Н.Н. Синтез и рентгеноструктурное исследование гидратов перхлоратов U (VI), Np (VI) и Pu (VI). Радиохимия 52 , 375–381 (2010). Артикул Google ученый 36. Джин, Г. Б., Скантакумар, С. и Содерхольм, Л. Три новых гидрата нептунил (V) селената натрия: структуры, рамановская спектроскопия и магнетизм. Inorg. Chem. 51 , 3220–3230 (2012). CAS Статья Google ученый 37. Остин, Дж.П., Сундарараджан М., Винсент М.А. и Хиллиер И.Х. Геометрические структуры, частоты колебаний и окислительно-восстановительные свойства актинильных координационных комплексов ([AnO 2 (L) n ] m ; An = U, Pu, Np; L = H 2 O, Cl — , CO 3 2−, CH 3 CO 2 — , OH — ) в водном растворе , изучается методами теории функционала плотности. Dalton Trans. 0 , 5902–5909 (2009). CAS Статья Google ученый 38. Бакнер, Дж. К. и Йоргенсен, У. Л. Энергетика и гидратация составляющих ионных пар хлорида тетраметиламмония. J. Am. Chem. Soc. 111 , 2507–2516 (1989). CAS Статья Google ученый 39. Уотсон, Л. А. и Хэй, Б.P. Роль оксогруппы уранила как акцептора водородной связи. Inorg. Chem. 50 , 2599–2605 (2011). CAS Статья Google ученый 40. Маркус, Ю. Простая эмпирическая модель, описывающая термодинамику гидратации ионов с различными зарядами, размерами и формами. Biophys. Chem. 51 , 111–127 (1994). CAS Статья Google ученый 41. Джин, Г. Б., Лин, Дж., Эстес, С. Л., Скантакумар, С. и Содерхольм, Л. Влияние энтальпий противокатионной гидратации на образование молекулярных комплексов: пример торий – нитрат. J. Am. Chem. Soc. 139 , 18003–18008 (2017). CAS Статья Google ученый 42. Берн, А. Г., Мартин, Л. Р. и Нэш, К. Л. Пятивалентные взаимодействия катион-катион-нептунил ([O≡Np≡O] + ) в водной / полярной среде со смешанными органическими растворителями. J. Solut. Chem. 46 , 1299–1314 (2017). CAS Статья Google ученый 43. Fukuzumi, S. et al. Кристаллическая структура комплекса оксоирона (IV), связанного с ионами металла, и значение для биологического переноса электронов. Nat. Chem. 2 , 756–759 (2010). CAS Статья Google ученый 44. Шомон, А.И Випфф, Г. Сольватация катионов уранила (II), европия (III) и уропия (II) в «основных» ионных жидкостях при комнатной температуре: теоретическое исследование. Chem. — Евро. J. 10 , 3919–3930 (2004). CAS Статья Google ученый 45. Nash, K. L., Madic, C., Mathur, J. N., Lacquement, J. in The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (eds Morss, L.R., Edelstein, N.M, Fuger, J.) Vol. 4, стр. 2622–2798 (Springer: Нидерланды, 2006). 46. Биннеманс К. Лантаноиды и актиниды в ионных жидкостях. Chem. Ред. 107 , 2592–2614 (2007). CAS Статья Google ученый 47. Sjoblom, R. & Hindman, J. C. Спектрофотометрия нептуния в растворах хлорной кислоты. J. Am. Chem. Soc. 73 , 1744–1751 (1951). CAS Статья Google ученый 48. Bruker. APEX2, SAINT, SADABS (Bruker AXS Inc., Мэдисон, Висконсин, США, 2012). 49. Шелдрик, Г. М. Краткая история SHELX. Acta Crystallogr., Sect. A: Нашел. Кристаллогр. 64 , 112–122 (2008). ADS CAS Статья Google ученый 50. Hess, B., Kutzner, C., van der Spoel, D. & Lindahl, E. GROMACS 4: алгоритмы для высокоэффективного, сбалансированного по нагрузке и масштабируемого молекулярного моделирования. J. Chem. Теория вычисл. 4 , 435–447 (2008). CAS Статья Google ученый 51. Помогаев В.В. и др. Разработка и применение эффективных парных потенциалов для UO 2 n + , NpO 2 n + , PuO 2 n + и AmO 2 n + ( n = 1, 2) Ионы с водой. Phys. Chem. Chem. Phys . 15 , 15954-15963 (2013). Окисление ванадия | Кафедра химии Опасности Порошок ванадата аммония чрезвычайно токсичен (степень опасности для здоровья 4). Работайте с сухим порошком ванадата в вытяжке. Защитите себя от вдыхания, контакта и проглатывания. Раствор метаванадата аммония в серной кислоте 3M токсичен и вызывает коррозию. Химические вещества и растворы 0.1 M раствор метаванадата аммония Натрий (мета) бисульфит твердый Гранулированный цинк 0,5% перекись водорода (свежая) — около 100 мл Вода дистиллированная Подготовка решений 0,1 М м-ванадат аммония : растворить 5,8 г NH₄VO₃ в 500 мл 3M серной кислоты. Материалы Три колбы Эрленмейера 250 мл со стеклянной пробкой Короткая воронка со стекловолокном Пипетка Процедура Покройте дно одной колбы цинком (избыток!).Добавьте около 50 мл основного раствора ЖЕЛТОГО NH₄VO₃. ТЕРПЕНИЕ! Поднимите и поверните, чтобы учащиеся могли увидеть изменение цвета с ЖЕЛТОГО на СИНИЙ, с ЗЕЛЕНОГО на ФИОЛЕТОВЫЙ. Убедитесь, что реакция завершена. Отложите на несколько минут перед выполнением шага 3. Тем временем переходите к шагу 2. Добавьте 50 мл исходного раствора ЖЕЛТОГО NHVO₃ в следующую колбу. Добавьте твердый бисульфит натрия, пока цвет не станет СИНИМ. Налейте немного ФИОЛЕТОВОГО раствора через стекловату (во избежание попадания гранул цинка) в следующую колбу.Окисляют разбавленной (0,5%) H2O, чтобы получить ЗЕЛЕНЫЙ. Если цвет слишком интенсивный, чтобы увидеть изменение цвета, добавьте воды. Желтый \ (\ ce {VO3- (+5)} \) Синий \ (\ ce {VO2 + или VO (h3O) 52+ (+4)} \) Зеленый \ (\ ce {V3 + или V (h3O) 63+ (+3)} \) Фиолетовый \ (\ ce {V2 + или V (h3O) 62+ (+2)} \) Обсуждение Реакция Шаг 1 \ (\ ce {$ \ underset {\ text {yellow}} {\ ce {2VO3 -_ {(aq)} + Zn _ {(s)} + 8H + _ {(aq)}}} $ -> $ \ underset {\ text {blue}} {\ ce {2VO2 + _ {(aq)} + Zn2 + _ {(aq)} + 4h3O}} $} \) \ (\ ce {$ \ underset {\ text {blue}} {\ ce {2VO2 + _ {(aq)} + Zn + 4H + _ {(aq)}}} $ -> $ \ underset {\ text {зеленый}} {\ ce {2V3 + _ {(aq)} + Zn2 + _ {(aq)} + 2h3O}} $} \) \ (\ ce {$ \ underset {\ text {green}} {\ ce {2V3 + _ {(aq)} + Zn}} $ -> $ \ underset {\ text {purple}} {\ ce {2V2) + _ {(водный)} + Zn2 + _ {(водный)}}} $} \) Шаг 2 \ (\ ce {$ \ underset {\ text {yellow}} {\ ce {2VO3 -_ {(aq)} + SO32 -_ {(aq)} + 6H + _ {(aq)}}} $ — > $ \ underset {\ text {blue}} {\ ce {2VO2 + _ {(aq)} + SO42 -_ {(aq)} + 3h3O}} $} \) Шаг 3 \ (\ ce {$ \ underset {\ text {purple}} {\ ce {2V2 + _ {(aq)} + h3O2 _ {(aq)} + 2H + _ {(aq)}}} $ -> $ \ underset {\ text {green}} {\ ce {2V3 + _ {(aq)} + 2h3O}} $} \) Именование Соединения У каждого соединения есть название.В идеале это название должно обозначать состав соединения и, возможно, некоторых его свойств. Такие имена называются систематические названия и основаны на наборе правил, разработанных IUPAC. Несмотря на то что все соединения имеют систематические названия, многие также имеют тривиальные или общепринятые названия. В таблице 6.1 перечислены общие (тривиальные) названия некоторых молекулярных соединений. Некоторые ионные соединения перечислены в таблице. 6.2, с их общими и систематическими названиями. ТАБЛИЦА 6.2 Названия и формулы некоторых распространенных ионных соединения. Общее название Систематическое название Формула отбеливатель гипохлорит натрия NaOCl мел карбонат кальция CaCO 3 лайм оксид кальция CaO магнезиальное молоко гидроксид магния мг (OH) 2 А.Число окисления Многие правила присвоения названий основаны на концепции степени окисления. Степень окисления элемента представляет собой положительный или отрицательный характер (природу) атома этого элемента в конкретной ситуации связывания. Окислительные числа присваиваются по следующим правилам: Степень окисления несоединенного элемента равна 0. В уравнении Zn + 2 HCl H 2 + ZnCl 2 степень окисления цинка (Zn) как несвязанного атома равна 0, а степень окисления Степень окисления водорода в H 2 равна 0. Степень окисления одноатомного иона — это заряд этого иона. В ZnCl 2 , степень окисления хлора как Cl — составляет -1, а степень окисления цинка поскольку Zn 2+ составляет +2. В Ag 2 S степень окисления серебра Так как Ag + равно +1, а содержание серы как S 2- равно -2. Водород в соединении обычно имеет степень окисления +1. Исключение это правило возникает, когда водород связан с металлом. Кислород в соединении обычно имеет степень окисления -2. Пероксиды исключение из этого правила: в перекиси водорода, H 2 O 2 , например, степень окисления кислорода -1. Сумма степеней окисления атомов в соединении равна 0. Например, в соединении ZnCl 2 степень окисления иона цинка равна +2 и каждого хлорид-иона -1. Сумма этих степеней окисления (+2 для цинка и -2 для двух хлорид-ионов) равно 0. В многоатомном ионе суммарный заряд иона представляет собой сумму окисления числа атомов в ионе. Мы можем использовать это правило для расчета окисления количество азота в нитрат-ионе, NO 3 — , путем установки до следующего уравнения: Степень окисления азота +3 (степень окисления кислорода) = -1 Число окисления кислорода = -2 Подставляя, получаем: Число окисления азот +3 (-2) = -1 После перестановки это уравнение становится: Число окисления азот = -1 — 3 (-2) = -1 + 6 = + 5 Б.Бинарные соединения Многие химические соединения бинарны; то есть они содержат два элемента. Двоичный соединения бывают нескольких разновидностей. 1. Бинарные соединения, содержащие металл и неметалл Бинарные соединения металла и неметалла содержат катион металла и неметаллическое соединение. анион. Названия и формулы катионов и анионов были введены в разделе 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 остальных металлических катионы содержат название элемента, за которым следует его степень окисления (в круглые 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 именуются с использованием корневого имени элемента, за которым следует суффиксом ide ; например, ион брома , ион — это Br —, Ион sul фид представляет собой S 2-, а ион оксида — O 2-. В этих примерах корневое имя элемента выделено курсивом. Для бинарных соединений катион назван первым, а анион — вторым. Таким образом, NiCl 2 — хлорид никеля (II) K 2 S — сульфид калия CaBr 2 — бромид кальция ZnO — оксид цинка (II) Прежде чем покинуть эту группу соединений, мы должны еще раз упомянуть второй и менее предпочтительный метод наименования катионов одного и того же элемента в разных степенях окисления.Этот более старый метод дает окончание ous иону с более низкой степенью окисления и окончание ic иону 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+ — водопроводный, а Pb 4+ — водопроводный. Эти элементы, использующие латинские корни, показаны в Таблице 6.3. ТАБЛИЦА 6.3 Некоторые элементы с неанглийскими корневыми именами (корень выделен курсивом) Элемент Латинское название Элемент Латинское название медь стакан ром свинец слива слива золото авр мкм серебро арген тум утюг ферр мкм банка станн мкм 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. Двуокись углерода (CO 2 ) и трихлорид фосфора (PCl 3 ) являются примерами таких соединений. Они названы с использованием префиксов, чтобы указать, сколько атомов элемента находится в одном. молекула соединения. (Префиксы перечислены в таблице 6.4.) ТАБЛИЦА 6.4 Префиксы, используемые для обозначения бинарных соединений двух неметаллов Номер атомов Префикс Номер атомов Префикс Номер атомов Префикс 1 моно- 5 пента- 9 нона- 2 ди- 6 гекса- 10 дека- 3 три- 7 гепта- 11 hendeca- 4 тетра- 8 окта- 12 додека- Имя второго элемента изменяется на корень его имени, за которым следует окончание ide. И в формуле, и в названии этих соединений самый неметаллический элемент идет первым (см. Рисунок 5.16 в главе 5). Префикс mono часто опускается для первого элемента, но никогда не опускается для второго. Таким образом, CO — окись углерода SF 6 — гексафторид серы . N 2 O — окись азота 3.Бинарные кислоты Бинарное соединение образуется, когда галоген или любой элемент, кроме кислорода, из Группы 6 таблицы Менделеева с водородом могут быть названы как были бинарные неметаллические соединения, обсуждаемые в предыдущем разделе. Тем не мение, когда эти соединения растворяются в воде, раствор содержит водород ионы. Поскольку это свойство определяет кислоту (Раздел 5.7D), эти соединения также должны называться кислотами.Таким образом, 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 hydro . и суффикс ic. (2) Эти формулы всегда записываются с водородом. первый. Другие неметаллы образуют соединения с водородом, но это , а не кислоты; в их формулы последним записан водород. Метан, CH 4 , аммиак, NH 3 , и арсин, AsH 3 , являются примерами. ТАБЛИЦА 6.5 Номенклатура бинарных кислот Формула Имя в чистом виде Название в водном растворе HCl хлористый водород соляная кислота H 2 S сероводород сероводородная кислота HBr бромистый водород бромистоводородная кислота 4.Псевдобинарные соединения Несколько многоатомных ионов действуют так же, как одноатомные ионы, что их классифицируют. в качестве таких. Эти ионы называются псевдобинарными ионами. В их состав входит аммоний ион, NH 4 + , ион гидроксида, 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 цианид-ион, чрезвычайно токсичны. C. Тройные соединения Тройные соединения — это соединения, содержащие три элемента.Ионный тройной соединения образуются комбинацией одноатомного катиона с многоатомным (содержащий несколько атомов) анион, как в нитрате натрия, NaNO 3 . А многоатомный анион получают из трехкомпонентной 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 перечислены формулы некоторых из этих соединений, названия, которые они носят в водном растворе, степень окисления неметалла, отличного от кислорода, который они содержат, а также названия и формулы их анионов. Правила называть эти соединения кислотами следуют таблице. Обязательно изучите таблицу при чтении правил и обратите внимание на закономерность, показанную в именах и формулах. Правила наименования тройных кислот следующие: Название наиболее распространенной оксикислоты для конкретного неметалл — это корень имени элемента плюс суффикс ic . Она имеет без префикса. Название аниона этой кислоты — корень элемента имя плюс суффикс съел . Степень окисления неметалла в этом кислота высока, но не обязательно максимально возможна.Эти кислоты иногда обозначается как ic-ate кислот. Из оксикислот в таблице 7.6 азотной, серная, фосфорная и хлорная относятся к категории «наиболее распространенных». В в таблице отмеченные звездочкой формулы являются наиболее распространенными кислотами для конкретного неметалла. Название кислоты, в которой неметалл имеет следующая более низкая степень окисления — корень элемента плюс суффикс ous. Имя его аниона — корень плюс ите .Эти кислоты можно назвать ousite кислот. Из кислот, перечисленных в таблице 6.6, азотистая, сернистая и хлорсодержащая попадают в эту группу. Их формулы можно предсказать, если вы узнали формулы первой группы. Анион кислоты ousite содержит на один атом кислорода меньше, чем у кислоты ic-ate . Как и в случае с галогенами, если есть оксикислота, в которой у неметалла есть еще более низкая степень окисления, эта кислота названа с использованием префикс-суффикс hypo-ous, и его анион с использованием гипоита . Оф кислоты в таблице 6.6, только хлорноватистая относится к этой категории. Его формула можно предсказать, если вы знаете формулу хлорноватой кислоты. Анионы этих кислоты содержат на два атома кислорода меньше, чем анионы ic-ate кислоты. Опять же, как с галогенами, если есть оксикислота в котором неметалл имеет более высокую степень окисления, чем в наиболее распространенных кислота, эта кислота называется per-ic кислота, а ее анион per-ate. Из кислот в таблице 6.6 в эту группу входит только хлорная кислота. Его формула может можно предсказать из формулы хлорноватой кислоты. Анион будет содержать один атом кислорода больше, чем у аниона кислоты ic-ate . Формулы солей этих кислот представляют собой нейтральные комбинации ионов (обсуждаются в Раздел 6.1). Чтобы назвать их, сначала назовите катион в соответствии с правилами, приведенными в Раздел 6.2B1. Названия анионов приведены в таблице 6.6. 2. Тройные кислоты, содержащие углерод Многие кислоты содержат только углерод, водород и кислород. Примером может служить уксусная кислота. Его формулу можно записать 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 как ионы водорода в водный раствор.Обратите внимание на то, как кислый водород помещается сам по себе в каждый формул, чтобы обозначить эту разницу. Многие кислоты, например уксусная, содержат группа атомов, связанных с группой -COOH. Только водород группы -COOH кислый водород. Например, C 6 H 5 COOH бензойная кислота C 2 H 3 COOH акриловая кислота Эти кислоты называются карбоновыми кислотами.Более подробно они обсуждаются в Глава 15. При названии анионов этих кислот ic кислоты заменяется на a te. Таким образом, уксусная кислота HC 2 H 3 O 2 , дает ацетат-ион, C 2 H 3 O 2 — бензиновая 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. Share This Story, Choose Your Platform! FacebookTwitterLinkedInRedditWhatsappGoogle+TumblrPinterestVkEmail Related Posts Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров Leave A Comment Отменить ответ Comment Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment.