Сполуки азоту - Екологічні аспекти викладання теми - Р-елементи - на уроках хімії та екології
Оксид азоту(I) відносно інертний, тому «екологічно нейтральний». Однак на людину він має наркотичну дію, починаючи від просто веселощів (за що він і був прозваний «веселящим газом») і, закінчуючи глибоким сном, що знайшло своє застосування в медицині. Цікаво, що він нешкідливий, і для медичного наркозу застосовують суміш оксиду азоту(I) з киснем у такому ж співвідношенні, що співвідношення азоту і кисню в повітрі. Наркотична дія знімається одразу після припинення вдихання цього газу.
Два інших стійких оксиду азоту легко переходять один в інший, потім кислоти, а потім в аніони NO2 - і NO3 - . Таким чином, ці речовини є природними мінеральними добривами, якщо знаходяться в природних кількостях. У неприродних кількостях ці гази рідко потрапляють в атмосферу на самоті. Як правило, утворюється цілий "букет" отруйних сполук, які діють комплексно.
Наприклад, лише один завод азотних добрив викидає у повітря крім оксидів азоту, азотної кислоти, аміаку та пилу від добрив ще й оксиди сірки, сполуки фтору, деякі органічні сполуки. Вчені з'ясовують стійкість різних трав, кущів та дерев до подібних «букетів». Вже відомо, що, на жаль, ялина та сосна нестійкі та швидко гинуть, проте біла акація, канадська тополя, верби та деякі інші рослини можуть існувати в таких умовах, більше того, вони сприяють видаленню з повітря цих речовин.
Сильне отруєння оксидами азоту можна отримати переважно при аваріях на відповідних виробництвах. Реакція у відповідь організму буде різною через відмінності у властивостях цих газів. «Їдкий» NО2 насамперед діє слизові оболонки носоглотки, очей, викликає набряк легенів; NО, якмалорозчинна у воді та не їдка речовина, проходить через легені та потрапляє в кров, викликаючи порушення у центральній та периферійній нервових системах. Обидва оксиди реагують з гемоглобіном крові, результат – гемоглобін перестає переносити кисень.
Екологічні властивості азотної кислоти складаються із двох «половинок». Як сильна кислота, вона руйнівно діє як на живі тканини (шкіру людини, лист рослини), а й у грунт, що досить актуально - кислотні (через присутність оксидів азоту і сірки) дощі, на жаль, не рідкість. При попаданні кислоти на шкіру виникає хімічний опік, який болючіший і загоюється значно довше, ніж термічний. Це були основні екологічні властивості катіону водню.
2.2.2.1Взаємодія нітрат-іону з фауною та флорою
Нітрат-іон - невід'ємна частина кругообігу азоту в природі. У звичайних умовах і в розведених розчинах стійкий, слабо проявляє окисні властивості, не тримає в облозі катіони металів, тим самим сприяючи транспортуванню цих іонів з розчином в грунті, рослинах і т. п.
Нітрат-іон стає отруйним лише у великих кількостях, що порушують баланс інших речовин. Наприклад, при надлишку нітратів у рослинах зменшується кількість аскорбінової кислоти. (Варто нагадати, що живий організм настільки тонко організований, що будь-яка речовина у великих кількостях порушує рівновагу і, отже, стає отруйною.)
Рослини та бактерії використовують нітрати для побудови білків та інших необхідних органічних сполук. Для цього треба перевести нітрат-іон в іон амонію. Ця реакція каталізується ферментами, що містять іони металів (міді, заліза, марганцю та ін.). Через набагато більшу отруйність аміаку та іону амонію в рослинах добревідпрацьована та зворотна реакція переведення іону амонію в нітрат.
Тварини не вміють будувати всі необхідні органічні сполуки з неорганічних - відсутні відповідні ферменти. Однак мікроорганізми, що живуть у шлунку та кишечнику, цими ферментами володіють і можуть переводити нітрат-іон у нітрит-іон. Саме нітрит-іон і діє як отруйник, переводячи залізо в гемоглобіні з Fe 2+ Fe 3+ .
З'єднання, що містить Fe 3+ і зване метгемоглобіном, занадто міцно зв'язує кисень повітря, отже, не може віддавати його тканинам. В результаті організм страждає від нестачі кисню, при цьому відбуваються порушення у роботі мозку, серця та інших органів.
Зазвичай нітрит-іон утворюється над шлунку, а кишечнику і встигає перейти у кров і зробити всі ці руйнації. Тому отруєння нітратами досить рідкісні. Існує, щоправда, й інша небезпека: у нашому організмі є багато речовин, у яких атоми водню аміаку заміщені органічні радикали. Такі сполуки називають амінами. При реакції амінів з нітрит-іонами утворюються нітрозаміни - канцерогенні речовини:
Вони діють на печінку, сприяють утворенню пухлин у легенях та нирках. Цікаво, що активним уповільнювачем реакції утворення нітрозамінів є давно нам знайома аскорбінова кислота [4].