Практическая работа №6. Получение, собирание и распознавание газов. —
Вариант 1.Опыт 1. Получение, собирание и распознавание водорода
Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в нее 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 43) и наденьте на кончик трубки еще одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с водородом и, не переворачивая ее, поднесите к горящей спиртовке. Если водород взрывается с глухим хлопком, то он чистый, а если с «лающим» звуком, значит, водород собран в смеси с воздухом («гремучий газ»).
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
4. Опишите, как можно распознать водород.
Ответ:
Собрали прибор для получения газов и проверили его на герметичность. В пробирку положили 1-2 гранулы цинка и прилили в нее 1-2 мл соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой и надели на кончик трубки еще одну пробирку, подождали некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Сняли пробирку с водородом и не переворачивая ее поднесли к горящей спиртовке. Чистый водород взрывается с глухим хлопком.
Опыт 2. Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 113, и проверьте его на герметичность.
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте ее пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция прогрейте сначала всю (2—3 движения пламени), а затем в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевернутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем и опустите в сосуд с водой. Палец отнимите только под водой. Что вы наблюдаете? Почему вода поднялась в пробирке? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте ее из сосуда. Добавьте в пробирку 2—3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щелочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.
3. Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.
Ответ:
Собрали прибор для получения аммиака и проверили его на герметичность. В фарфоровую чашку насыпали хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по 1 ложечке для окисления веществ. Смесь перемешали стеклянной палочкой и высыпали в сухую пробирку. Закрыли ее пробкой и укрепили на лапке штатива. На газоотводную трубку надели сухую пробирку для собирания аммиака. Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция нагрели.
Вариант 2.
Опыт 1. Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 114, и проверьте его на герметичность. В пробирку насыпьте примерно на ¼ ее объема перманганата калия KMnO4 и у отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород. Наличие кислорода в сосуде проверьте тлеющей лучинкой.
Вопросы и задания
1. Что происходит при нагревании перманганата калия? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства кислорода, непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали кислород.
Ответ:
Собрали прибор для получения кислорода и проверили его на герметичность. В пробирку насыпали примерно на 1/4 ее объема перманганата калия у отверстия пробирки положили рыхлый комочек ваты.
Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепили пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород.
Опыт 2. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1—2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку, в которой находится 2—3 мл известковой воды.
Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии мела или мрамора с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
3. Опишите физические свойства оксида углерода (IV), непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали оксид углерода (IV).
Ответ:
В пробирку поместили несколько кусочков мела и прилили 1 мл разбавленной соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2-3 мл известковой воды. Наблюдаем как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Эта реакция является качественной на углекислый газ.
Аммиак: способы получения и химические свойства
Аммиак
Строение молекулы и физические свойства
В молекуле аммиака NH3 атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:
Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида.
У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:
Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.
Способы получения аммиака
В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поскольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества
.Например, аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:
2NH4Cl + Са(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2Н2O
Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.
Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.
Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.
Например, гидролиз нитрида кальция:
Ca3N2 + 6H2O → ЗСа(OH)2 + 2NH3
В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.
N2 + 3Н2 ⇄ 2NH3
Процесс проводят при температуре 500-550оС и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.
Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.
Химические свойства аммиака
1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H +), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:
:NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH–
Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание. При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.
Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.
2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
Например, аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):
NH
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
Еще один пример: аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:
NH3 + H2O + CO2 → NH4HCO3
2NH3 + H2O + CO2 → (NH4)2CO3
Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.
В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.
NH3 + HCl → NH4Cl
Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.
3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов, образуя нерастворимые гидроксиды.
Например, водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):
FeSO4 + 2NH3 + 2H2O → Fe(OH)2 + (NH4)2SO4
4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.
Например, хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):
4NH3 + CuCl2 → [Cu(NH3)4]Cl2
Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:
4NH3 + Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4](OH)2
5. Аммиак горит на воздухе, образуя азот и воду:
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя, например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием. С металлами реагирует только жидкий аммиак.
Например, жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:
2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2
Также возможно образование Na2NH, Na3N.
При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:
2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2
7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.
Например, аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:
2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:
2NH3 + 3H2O2 → N2 + 6H2O
Оксиды металлов, которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.
Например, оксид меди (II) окисляет аммиак:
2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O
Практическая работа № 6(н). Получение, собирание и распознавание газов
Вариант 1.
Опыт 1.
Получение, собирание и распознавание водорода
Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в нее 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 43) и наденьте на кончик трубки еще одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с водородом и, не переворачивая ее, поднесите к горящей спиртовке. Если водород взрывается с глухим хлопком, то он чистый, а если с «лающим» звуком, значит, водород собран в смеси с воздухом («гремучий газ»).
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства водорода, непосредственно наблюдаемые при проведении опыта.
4. Опишите, как можно распознать водород.
Ответы:
Собрали прибор для получения газов и проверили его на герметичность. В пробирку положили 1-2 гранулы цинка и прилили в нее 1-2 мл соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой и надели на кончик трубки еще одну пробирку, подождали некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Сняли пробирку с водородом и не переворачивая ее поднесли к горящей спиртовке. Чистый водород взрывается с глухим хлопком.
Опыт 2.
Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 113, и проверьте его на герметичность.
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте ее пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция прогрейте сначала всю (2—3 движения пламени), а затем в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевернутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем и опустите в сосуд с водой. Палец отнимите только под водой. Что вы наблюдаете? Почему вода поднялась в пробирке? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте ее из сосуда. Добавьте в пробирку 2—3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щелочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.
3. Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.
Ответы:
Собрали прибор для получения аммиака и проверили его на герметичность. В фарфоровую чашку насыпали хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по 1 ложечке для окисления веществ. Смесь перемешали стеклянной палочкой и высыпали в сухую пробирку. Закрыли ее пробкой и укрепили на лапке штатива. На газоотводную трубку надели сухую пробирку для собирания аммиака. Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция нагрели.
Вариант 2.
Опыт 1.
Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 114, и проверьте его на герметичность. В пробирку насыпьте примерно на ¼ ее объема перманганата калия KMnO4 и у отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород. Наличие кислорода в сосуде проверьте тлеющей лучинкой.
Вопросы и задания
1. Что происходит при нагревании перманганата калия? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства кислорода, непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали кислород.
Ответы:
Собрали прибор для получения кислорода и проверили его на герметичность. В пробирку насыпали примерно на 1/4 ее объема перманганата калия у отверстия пробирки положили рыхлый комочек ваты.
Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепили пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород.
Опыт 2.
Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1—2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку, в которой находится 2—3 мл известковой воды.
Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии мела или мрамора с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите проведенную реакцию в свете теории электролитической диссоциации.
3. Опишите физические свойства оксида углерода (IV), непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали оксид углерода (IV).
Ответы:
В пробирку поместили несколько кусочков мела и прилили 1 мл разбавленной соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2-3 мл известковой воды. Наблюдаем как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Эта реакция является качественной на углекислый газ.
Инструкция к практической работе:«Получение и собирание газов»
Инструкция к практической работе «Получение, собирание и распознавание газов (водорода, аммиака, оксида углерода (IV)»
Цель: научиться получать, собирать и распознавать водород, аммиак, оксид углерода (IV).
Оборудование: приборы для получения газов, штатив с пробирками, горелка, лучинка, спички.
Реактивы: Гранулы цинка, аммоний хлорид, гидроксид кальция (твёрдый), кусочки мрамора (мела), раствор соляной кислоты, известковая вода, универсальный индикатор.
Работа выполняется по вариантам и по инструкциям.
Литература
1.Габриелян О.С. Химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2009
2. Г.Пчёлкина. Практическая работа №3 Получение аммиака
https://sites.google.com/…/prakticeskaa-rabota-polucenie-ammiaka-i-opy
Инструктаж по технике безопасности.
1.Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!
Помните! Пробирку прогревают, держа ее в наклонном положении, по всей длине двумя-тремя движениями в пламени спиртовки.
2.При нагревании направляйте отверстие пробирки в сторону от себя и соседей.
3.Запрещается использовать посуду, имеющую трещины и отбитые края.
4.Осторожно! Кислоты и щёлочи – едкие вещества. Разрушают ткани, раздражают кожу, слизистые оболочки.
5.После завершения работы тщательно помыть руки с мылом под проточной водой.
6.Первая помощь при порезах. Обратиться к лаборанту или учителю (остановить кровотечение; кожу вокруг раны обработать йодной настойкой или раствором бриллиантовой зелени; закрыть стерильной салфеткой, перебинтовать)
7.При попадании кислоты на кожу рук: смыть большим количеством воды, обработать 2% раствором питьевой соды.
8.При попадании щёлочи на кожу рук: смыть большим количеством воды, обработать 2% раствором уксусной кислоты. При необходимости обратиться в медпункт.
9.В случае несчастного случая немедленно обратиться к учителю!!!
Рекомендации по оформлению работы
1.Дата
2.Практическая работа №5. Получение, собирание и распознавание газов (водорода, аммиака, оксида углерода (IV).
3.Цель работы.
4.Уравнение получения газов
5.Под уравнениями наблюдения
6.Ответы на вопросы.
7.Вывод
Вариант 1.Получение, собирание и распознавание водорода.
Рекомендация. Посмотрите видеоурок. http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/8-klass/bvewestva-i-ih-prevraweniyab/poluchenie-vodoroda-i-izuchenie-ego-svoystv
1.Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность.
А.Подготовка прибора для получения газа.
Б.Проверка его на герметичность.
В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в нее 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и наденьте на кончик трубки еще одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
2.Снимите пробирку с водородом и, не переворачивая ее, поднесите зажженную лучинку. Если водород взрывается с глухим хлопком, то он чистый, а если с «лающим» звуком, значит, водород собран в смеси с воздухом («гремучий газ»).
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3.Почему собирали водород в перевёрнутую пробирку? Опишите физические свойства водорода, непосредственно наблюдаемые при проведении опыта (цвет, легче или тяжелее воздуха).
4.Напишите уравнение реакции распознавания водорода.
5. Сдайте отчёт учителю.
6.Приведите в порядок рабочее место.
Вариант 2.Получение, собирание и распознавание аммиака.
Рекомендация. Посмотрите видеоурок https://www.youtube.com/watch?v=CQayJsDN_Ag
Подготовьте прибор для получения газа.
Проверьте его на герметичность. После проверки герметичности прибора насухо вытрите газоотводную трубку (почему трубка должна быть сухой?).
Смешайте в ступке 2 ложки хлорида аммония с двумя ложками гидроксида кальция. Разотрите смесь пестиком.
Поместите полученную смесь в пробирку. При этом пробирка должна быть занята смесью не более, чем на ¼ ее объема.
Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепите в лапке штатива. Поскольку в ходе реакции образуется вода, пробирка должна быть закреплена с небольшим наклоном: отверстие чуть ниже донышка.
Прогрейте пробирку, затем нагревайте только ту ее часть, в которой находится смесь веществ.
Выделяющийся газ соберите в сухую пробирку.
Наполнение пробирки газом контролируйте с помощью влажной индикаторной (лакмусовой или фенолфталеиновой) бумажки.
После того, как пробирка будет заполнена аммиаком, снимите ее с газоотводной трубки и плотно закройте пробкой.
Конец газоотводной трубки прикройте влажным ватным тампоном (зачем?).
Опустите пробирку с аммиаком в стакан с водой так, чтобы отверстие пробирки было под водой, а донышко – над водой.
Выньте пробку из пробирки (под водой!!!) и слегка покачайте пробирку.
После того, как убедитесь, что аммиак растворился в воде (как вы это увидите?), закройте пробирку пробкой (под водой!) и поставьте в штатив для пробирок.
К полученному раствору аммиака добавьте 1-2 капли раствора фенолфталеина.
Напишите соответствующие уравнения реакций получения аммиака и взаимодействия его с водой.
16.Сдайте отчёт учителю.
Приведите в порядок рабочее место.
Вариант 3. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
Рекомендация. Посмотрите видео https://www.youtube.com/watch?v=xFidUEuUNdU
Подготовьте прибор для получения газа.
Проверьте его на герметичность. После проверки герметичности прибора насухо вытрите газоотводную трубку (почему трубка должна быть сухой?).
В пробирку поместите кусочек мрамора или несколько кусочков мела и прилейте 1-2 мл разбавленной соляной кислоты.
2.Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой.
3.Конец трубки опустите в пустой стакан.
4.Через несколько минут внесите зажженную лучинку. Что наблюдаете? Почему?
5.Опустите конец трубки в пробирку с известковой водой. Что наблюдаете? Почему?
Вопросы и задания.
1.Что происходи т при взаимодействии мрамора или мела с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию в свете теории электролитической диссоциации.
3.Опишите физические свойства оксида углерода (IV), непосредственно наблюдаемые в опыте.
4.Укажите, как вы распознали оксид углерода (IV),
5.Сдайте отчёт учителю.
6. Приведите в порядок рабочее место.
Приборы для получения и собирания газов — урок. Химия, 8–9 класс.
Приборы для получения газов
В лаборатории небольшие количества газов можно получать с помощью химических реакций. Некоторые газы образуются при термическом разложении сложных веществ.
Пример:
кислород получают при нагревании марганцовки.
Прибор для получения газа из
твёрдого вещества
Газы образуются также в реакциях между некоторыми растворами и твёрдыми веществами.
Пример:
водород получают при взаимодействии кислоты с металлом, а углекислый газ — при взаимодействии кислоты с мелом или мрамором.
Прибор для получения газа из
твёрдого вещества и раствора
Способы собирания газов
В лаборатории газы собирают в сосуд двумя способами: вытеснением воздуха или вытеснением воды.
Вытеснением воды можно собирать только газы, которые с водой не реагируют и в ней не растворяются (водород, кислород, азот, метан).
Прибор для собирания газа
вытеснением воды
Вытеснением воздуха можно собирать газы, которые отличаются от него по плотности.
Если газ легче воздуха, то сосуд для его собирания закрепляют дном вверх, если газ тяжелее воздуха — дном вниз.
Прибор для собирания газа
вытеснением воздуха
(газ легче воздуха)
Прибор для собирания газа
вытеснением воздуха
(газ тяжелее воздуха)
Определить, легче или тяжелее воздуха газ, можно, если сравнить его относительную молекулярную массу с молекулярной массой воздуха (Mr=29).
Пример:
Mr(O2)=32 — кислород тяжелее воздуха; Mr(Nh4)=17 — аммиак легче воздуха.
| 1. | Получение газов | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Закрепляются знания о лабораторных способах получения водорода, кислорода, аммиака и углекислого газа. |
| 2. | Из каких веществ получают газ? | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Требуется выбрать формулы веществ, которые используются для получения водорода, кислорода, аммиака или углекислого газа. |
| 3. | Собирание газов вытеснением воды | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Требуется выбрать газ, который можно собирать вытеснением воды. |
| 4. | Собирание газов вытеснением воздуха | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Отрабатывается умение сравнивать плотность газа с плотностью воздуха и выбирать прибор для его собирания способом вытеснения воздуха. |
| 5. | Сколько вещества потребуется для получения газа? | 3 вид — анализ | сложное | 3 Б. | Закрепляются знания реакций получения газов и навыки решения расчётных задач по уравнениям реакций. |
| 6. | Вычисли объём газа | 3 вид — анализ | сложное | 4 Б. | Закрепляются навыки вычислений по уравнениям реакций в растворах. |
Frontiers | Нитраты и аммиак как источники азота для глубинных микроорганизмов
Введение
Азот (N) является одним из основных элементов всех форм жизни и необходим для производства амино и нуклеиновых кислот (Bothe et al., 2007). Истощение запасов азота может быть фактором, ограничивающим рост во многих средах, например, в глубоких грунтовых водах. Однако использование взрывчатых веществ, например, при строительстве в скальных средах и в горных выработках может увеличить концентрацию соединений N в этих средах из-за недостаточного взрыва взрывчатых веществ (Beller et al., 2004). Было показано, что использование пестицидов, таких как атразин, является источником загрязнения азотом карстовых водоносных горизонтов, связанных с сельскохозяйственными угодьями (Iker et al., 2010). Несмотря на в целом низкую метаболическую активность глубинных микроорганизмов подземных вод (например, D’Hondt et al., 2002; Rajala et al., 2015a), эти соединения N могут влиять на активность и рост микробных сообществ глубинных коренных пород.
Нитрат обычно присутствует только в низких концентрациях в первозданных бескислородных кристаллических грунтовых водах, потому что он использовался в качестве альтернативного акцептора электронов для кислорода и восстановлен до N 2 в анаэробных окислительно-восстановительных процессах (Bothe et al., 2007; Посива, 2009). Диссимиляционное восстановление нитрата — это процесс, при котором окислительная сила нитрата используется в качестве источника энергии при окислении органических субстратов денитрифицирующими бактериями. Денитрифицирующие бактерии в основном гетеротрофны и часто факультативно анаэробны со способностью переключаться между кислородным и нитратным дыханием в зависимости от условий окружающей среды (Luque-Almagro et al., 2011). Исследования по обогащению MPN показали, что нитратредуцирующие бактерии (NRB) колонизируют подземные воды в Олкилуото, Финляндия, по крайней мере, до глубины 300 м (Pedersen, 2008).То же исследование показало, что распределение и численность NRB коррелировали с таковыми у культивируемых гетеротрофных аэробных бактерий, указывая на то, что нитрат является необязательным концевым акцептором электронов, если кислород недоступен. Однако, в зависимости от глубины залегания грунтовых вод и местоположения исследуемого участка, уровень денитрификации и нитратного дыхания в глубоководных кристаллических грунтовых водах прогнозируется на низком уровне на основе исследований, направленных на обнаружение основных генов денитрификации в средах глубоких кристаллических пород (Nyyssönen et al. ., 2014; Purkamo et al., 2015). Тем не менее, NRB, в остальном ниже предела обнаружения, значительно увеличивает транскрипцию генов nar G в ответ на повышенную концентрацию метана вместе с сульфатом в атмосфере N 2 в глубоких грунтовых водах (Rajala et al., 2015a). Кроме того, было показано, что определенные клоны ε-протеобактерий связывают восстановление нитрата с одновременным окислением сульфида (обзор Campbell et al., 2006).
Аммиак / аммоний является важным питательным веществом и источником энергии как в океанической, так и в наземной гидротермальной среде, где были обнаружены гены, участвующие в окислении аммиака (Wang et al., 2009). Однако мало что известно о микробном сообществе, метаболизирующем аммиак или аммоний в нетронутых глубоких и холодных кристаллических грунтовых водах. В процессе нитрификации аммиак окисляется через нитрит до нитрата ферментом аммиачной монооксигеназой (AMO). В нетронутых грунтовых водах концентрация аммиака низкая. Однако во время ферментации биомассы может образовываться аммиак, например мертвая биопленка и древний органический материал, застрявший в породе. Кроме того, недетонировавшие взрывчатые вещества могут служить основным источником производства аммиака с помощью процесса DNRA.Тем не менее, аммиачно-окисляющие бактерии (АОБ) были обнаружены в дефиците в подземных водах Фенноскандинавского щита (Purkamo et al., 2015).
Помимо работы в качестве источников энергии, нитраты и аммиак являются источниками азота для микроорганизмов. Nyyssönen et al. (2014), анализируя метагеномные данные из глубокой скважины Оутокумпу, показали, что аммиак является основным источником азота в глубоких грунтовых водах.
Круговорот азота в грунтовых водах с глубинными кристаллическими породами еще недостаточно изучен.Было показано, что в среде карстовых пород аэробное и анаэробное окисление аммиака происходит медленно (Ray et al., 2010), а микробные сообщества изменяются в результате загрязнения азотом атразином (Iker et al., 2010). В глубоких геологических хранилищах отработавшего ядерного топлива внесенные соединения азота могут иметь большое значение для долгосрочной безопасности хранимых ядерных отходов. В Финляндии радиоактивные отходы низкого и среднего уровня активности хранятся в хранилище на глубине 100 м в коренных породах острова Олкилуото с 1992 года.Эти отходы состоят из металлических и органических материалов от работ по техническому обслуживанию и снятию с эксплуатации атомной электростанции. Соединения азота, такие как аммоний и нитрат, могут увеличивать микробную активность в этой среде, что может вызвать микробиологическую коррозию стали и вызвать выброс радионуклидов (Rajala et al., 2015b). Здесь мы стремились получить больше информации как о производящих энергию, так и о ассимиляционных аспектах цикла N, которые могут повлиять на стабильность хранилища радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности.Мы уделяли особое внимание нитратам и аммонию в глубоких грунтовых водах, поскольку эти соединения могут попасть в систему грунтовых вод на площадке хранилища в результате строительства хранилища. В экспериментах с микрокосмом мы следили за потреблением этих соединений азота, а также за изменением общих бактериальных сообществ, а также сообществ NRB и AOB под влиянием этих соединений. Кроме того, мы стремились идентифицировать бактериальное сообщество, ассимилирующее нитраты и аммоний, с помощью исследования стабильных изотопов (SIP) с субстратами, меченными 15 N.
Материалы и методы
Химия
Химический состав подземных вод в начале эксперимента был проанализирован в ALS Finland. Растворенные металлы были проанализированы с помощью ICP-OES и соединений N спектрофотометрически в соответствии с CSN ISO 11732 и CSN ISO 13395. pH, окислительно-восстановительный потенциал, содержание кислорода и температура воды измерялись внутри анаэробного перчаточного мешка с помощью HACH Sension 156 m ( Hach Lange Gmbh, Германия) и электропроводности с помощью кондуктометра CDM92 (Radiometer-Analytics, Франция) на месте.
Экспериментальная установка
Пробы подземных вод были собраны в мае 2013 года из буровой скважины VLJ-KR9 в туннеле хранилища ядерных отходов низкого и среднего уровня активности, расположенном в кристаллической породе на площадке атомной электростанции Олкилуото, Финляндия. Буровая скважина VLJ-KR9 была пробурена в 1995 году в стене туннеля VLJ на глубине примерно 95 м от поверхности земли. Общая длина скважины составляет 20,04 м, она слегка уходит вниз, достигая глубины 95.249 м от поверхности земли. Первые 66 мм просверленного отверстия обсаживают, и отверстие закрывается приварной фланцевой заглушкой, снабженной датчиком давления и краном для отбора проб. Просверленное отверстие регулярно продувают. Перед отбором проб стерильная газонепроницаемая полиацетатная трубка была подключена к пробоотборному крану скважины, и грунтовые воды прогнали в течение 30 мин до начала отбора пробы, чтобы удалить избыток воздуха из трубки.
В общей сложности 30 проб подземных вод объемом 2,4 л каждая было собрано в стерильные бутыли из боросиликатного стекла, предварительно подвергнутые анаэробной обработке при постоянном потоке N 2 .Подземные воды вводились в бутылки через стерильную полиацетатную трубку непосредственно из скважины, расположенной в стене туннеля. Чтобы уменьшить воздействие кислорода в флаконах с микрокосмом, позволяли объем 50% -ного перелива перед тем, как каждый флакон герметично закрывали бутилкаучуковой перегородкой и открывающейся навинчивающейся крышкой. Пробы воды транспортировались в холодильнике со льдом в лабораторию в течение 1 дня после отбора. Бутылки для образцов были разделены на 10 групп обработки с тремя повторностями на обработку.Лечение было; (1) исходный образец, биомасса была уловлена на мембранах из ацетата целлюлозы с размером пор 0,2 мкм (Корнинг, Массачусетс, США) путем фильтрации 2,4 л грунтовых вод на месте сразу после отбора и немедленного замораживания на сухом льду, (2) Na 15 NO 3 добавление, (3) 15 NH 4 добавление Cl, (4) Na 15 NO 3 + CH 4 добавление, (5) 15 NH 4 Cl + CH 4 добавление, (6) Na 14 NO 3 добавление, (7) 14 NH 4 добавление Cl, (8) Na 14 NO 3 + CH 4 добавление, ( 9) 14 NH 4 Cl + CH 4 добавление и (10) отсутствие добавления субстрата (контроль инкубации).Субстраты N и метан добавляли в начале эксперимента и снова после 14 дней инкубации. N-субстраты (нитрат натрия и хлорид аммония, атом 98% 15 N, Sigma-Aldrich) стерилизовали с использованием шприцевого фильтра с размером пор 0,2 мкм и делали анаэробными с помощью стерильного газового потока N 2 в течение 30 мин. Добавляли пять миллилитров N субстратов (62,5 мМ маточного раствора) до конечной концентрации 0,13 мМ. Субстраты N и 5 мл стерильного метана (варианты 4, 5, 8 и 9), т.е.е. приблизительно 2 мл пробы воды -1 добавляли в асептических условиях к микрокосмам объемом 2,4 л через пробки из бутилкаучука с использованием стерильного шприца и иглы. Микрокосмы инкубировали при температуре + 12 ° C, которая была максимально приближена к температуре буровой скважины на глубине 95 м от поверхности земли в течение 28 дней.
Биомассу каждого образца собирали вакуумным отсосом на мембранах из ацетата целлюлозы с размером пор 0,2 мкм (Corning, MA, USA) в конце периода инкубации.Мембраны фильтра вырезали из фильтровальных воронок с помощью стерильных скальпелей, вставляли в стерильные пробирки с завинчивающейся крышкой объемом 50 мл (Corning, MA, USA) и замораживали при -80 ° C до использования.
Потребление или производство нитратов и аммония контролировали с помощью подобразцов, взятых в начале эксперимента до и после добавления субстратов, после 14 дней инкубации до и после добавления субстратов и в конце периода инкубации. В каждый момент взятия проб отбирали подвыборки объемом 5 мл с помощью стерильного шприца и иглы, проталкиваемой через бутилкаучуковую перегородку каждой бутылки.Концентрацию нитрата и аммония в каждой подобразце измеряли спектрофотометрически с использованием спектрофотометра Hach-Lange DR 2800 (Hach-Lange, Великобритания) и набора LCK304 для аммония и набора LCK339 для нитрата в соответствии с инструкциями производителя. Потребление и производство нитрата и аммония определяли путем сравнения концентрации соединений N после 14 и 28 дней инкубации с концентрациями сразу после добавления субстрата. Баланс N-субстратов в разных инкубациях был нормализован к относительному содержанию измеренных N-соединений в каждом инкубационном типе для лучшего сравнения между различными обработками.
Извлечение ДНК
Фильтры с собранной биомассой осторожно размораживали на льду. Микробную ДНК экстрагировали с помощью набора для выделения метагеномной воды («Эпицентр», США). ДНК экстрагировали согласно протоколу производителя и элюировали 50 мкл элюирующего буфера.
Количественная оценка количества бактерий и восстановителей нитратов методом КПЦР
Бактериальную популяцию в исходных грунтовых водах и в образцах воды после инкубации с субстратами или без них определяли с помощью кПЦР, нацеленной на ген 16S рРНК, с использованием универсальных бактериальных праймеров, направленных на ген 16S рРНК, fD1 (Weisburg et al., 1991) и P2 (Muyzer et al., 1993). Кроме того, концентрацию nar G генов нитратредукторов тестировали с праймерами narG1960m2f / narG2050M2F (López-Gutiérrez et al., 2004).
Реакции КПЦР проводили в реакционных объемах 10 мкл с использованием набора для КПЦР KAPA 2 × Syrb ® FAST на приборе для КПЦР LightCycler480 (Roche Applied Science, Германия). Каждая реакция содержала 2,5 мкМ соответствующего прямого и обратного праймера и 1 мкл экстракта ДНК. Каждую реакцию проводили в трех экземплярах, и использовали контрольные реакции без матрицы для определения фоновой флуоресценции в реакциях.
Условия кПЦР состояли из начальной денатурации при 95 ° C в течение 10 минут с последующими 45 циклами амплификации по 15 с при 95 ° C, 30 с при 55 ° C и 30 с при 72 ° C с количественным измерением в конце. каждого удлинения. Последняя стадия удлинения продолжительностью 3 мин при 72 ° C была выполнена перед анализом кривой плавления. Он состоял из стадии денатурации в течение 10 с при 95 ° C с последующей стадией отжига при 65 ° C в течение 1 мин перед постепенным повышением температуры до 95 ° C со скоростью 0,11 ° C с -1 , во время которой флуоресценцию измеряли непрерывно.Количество бактериальных генов 16S рРНК и генов nar G определяли путем сравнения результата амплификации (ЦП) с результатом серии 10-кратных разведений (10 1 –10 7 копий мкл –1 ) Escherichia coli (ATCC 31608) гены 16S рРНК и Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15692) nar G, соответственно, в плазмиде. Анализ qPCR для генов amo A не проводился из-за низкой специфичности используемых праймеров к гену amo A (см. Раздел «Окислители аммиака»).
PCR
РеакцииПЦР для денатурирующего градиентного гель-электрофореза (DGGE) бактериальных генов 16S рРНК, профилей генов nar G и amo A в исходной грунтовой воде и после периода инкубации проводили в реакциях объемом 50 мкл. Реакции содержали 1 мкл KAPA Hifi-полимеразы в 1 × KAPA HF-буфере, 0,6 мМ dNTP, 0,4 мкМ каждого соответствующего праймера и 1 мкл экстракта ДНК. Программа ПЦР состояла из 5-минутной начальной стадии денатурации при 98 ° C с последующими 40 циклами денатурации при 98 ° C в течение 20 с, отжига при 55 ° C (гены 16S рРНК) или 57 ° C ( амо A и nar G) в течение 15 с, удлинение при 72 ° C в течение 30 с и окончательное удлинение при 72 ° C в течение 5 мин.Для бактериальных генов 16S рРНК использовали праймеры U968fGC / U1401r (Nübel et al., 1996); ПЦР-продукты nar G и amo A DGGE получали с праймерами nar G2179F / nar G2488R-GC (Pastorelli et al., 2013) и amo A1F / amo A2RGC (Nicolaisen and Ramsing , 2002) соответственно.
DGGE
Профили бактериальных сообществ, имеющих ген 16S рРНК, гены nar G и amo A, сравнивали сразличные методы лечения с использованием DGGE. DGGE выполняли на универсальной системе обнаружения мутаций Bio-Rad DCode TM (Bio-Rad, США). Для фрагментов гена 16S рРНК использовали денатурирующий градиент 35–65%, и электрофорез проводили в течение 20 часов при 85 В и 60 ° C, как описано у Nübel et al. (1996). В качестве денатурирующих агентов использовали мочевину (42 г / 100 мл в 100% денатурирующем растворе) и формамид (40% формамид в 100% денатурирующем растворе). Градиент денатурирования, использованный для фрагментов amo A-гена, составлял 30–70%, и электрофорез проводили в течение 6 часов при 200 В при 60 ° C согласно Nicolaisen и Ramsing (2002).Фрагменты G-гена nar были подвергнуты DGGE с использованием денатурирующего градиента 40–70% в течение 17 часов с 70 В при 60 ° C согласно Pastorelli et al. (2013). Все гели состояли из 8% полиакриламида.
полос DGGE детектировали с помощью окрашивания нуклеиновой кислотой SYRB-green I (Fisher Scientific, Великобритания) в соответствии с протоколом производителя и отображали в УФ-свете с использованием трансиллюминатора GEL DOC XR + 2000 (Bio Rad, США). Заметные фрагменты DGGE извлекали из гелей с помощью стерильных пластиковых пипеток Пастера.ДНК из гелевых пробок экстрагировали в 20 мкл воды молекулярной чистоты в течение ночи при 4 ° C и полосу DGGE повторно амплифицировали соответствующей парой праймеров без GC-зажима, как описано выше, с использованием 2 мкл экстрагированной ДНК в качестве матрицы. Повторно усиленные полосы DGGE были отправлены в Macrogen Inc, Южная Корея, на пакетах со льдом для секвенирования.
Филогенетический анализ был выполнен на последовательностях полос DGGE с G ENEIOUS P RO (Biomatters Ltd, Новая Зеландия). Все последовательности были сопоставлены с Mimported into G ENEIOUS P RO и выровнены по референсным последовательностям и наиболее близко совпадающим последовательностям в базе данных нуклеотидов NCBI (http: // blast.ncbi.nlm.nih.gov/) определяется с помощью взрывного инструмента в G ENEIOUS P RO . Выравнивания выполнялись с помощью инструмента Mafft в G ENEIOUS P RO с настройками по умолчанию, а выравнивания редактировались вручную. Филогенетические анализы были выполнены на выравнивании последовательностей гена 16S рРНК с использованием PhyML (Guidon and Gascuel, 2003) с моделью замены Jukes-Cantor69 (Jukes and Cantor, 1969). Последовательности гена nar G и amo A были транслированы в аминокислотные последовательности с использованием таблицы трансляции 11 до выравнивания с M AFFT и филогенетического анализа с PhyML с использованием модели замены WAG (Whelan and Goldman, 2001).Поддержка бутстрапа для узлов была рассчитана на основе 1000 случайных повторов для всех филогенетических анализов.
Изопикническое центрифугирование и градиентное фракционирование
Чтобы отделить 15 N-содержащую фракцию ДНК микробного сообщества, которое потребляло N-субстраты, от остальной части сообщества, было выполнено центрифугирование в градиенте плотности ДНК с использованием полиалломерных пробирок с быстрым закрытием 5 мл (BeckmanCoulter, Brea, CA , США) в ультрацентрифуге Beckman с VTI 65.2 вертикальных трубных ротора. Каждая пробирка содержала фиксированный объем 35 мкл экстрагированной ДНК, суспендированной в 4,9 мл CsCl в градиентном буфере (5 мл 1 М трис-HCl, 0,375 г KCl, 0,15 мл EDTA) с плотностью 1,725. ДНК центрифугировали 62 ч при 44 100 g и 22 ° C.
После центрифугирования градиенты были разделены, начиная со дна пробирки, на 22 равные фракции примерно по 200 мкл. Пробирку для центрифугирования сначала протыкали иглами для подкожных инъекций вверху и внизу, и фракции выталкивали через нижнюю иглу, проталкивая стерильную воду, смешанную с красителем, со скоростью 200 мкл мин. -1 в верхнюю часть пробирки для центрифуги. с помощью шприцевого насоса (New Era Pump Systems, Inc., Фармингдейл, Нью-Йорк, США). Формирование градиента при центрифугировании определяли путем включения контрольной пробирки без ДНК в каждый цикл и фракционирования градиента, как для образцов ДНК. Значение nd каждой из контрольных фракций определяли с помощью рефрактометра (DR301-95, A. Krüss Optitronic, Германия). Кроме того, было измерено значение nd первой и последней фракций пробирок с образцами ДНК, чтобы гарантировать, что во время центрифугирования образовался градиент.
Из-за возможности низкой эффективности разделения при низкой концентрации N в ДНК и высокой плотности GC-богатой ДНК фракции с плотностью 1.725–1.733 повторно центрифугировали, как и раньше, но с добавлением 8 мкл (10 мг / мл -1 ) бис-бензимида в каждый образец для улучшения плавучести GC-богатой ДНК, как описано в Buckley et al. (2007). Это было выполнено в соответствии с образованием градиента в контроле во время первого центрифугирования. После центрифугирования градиенты распределяли, как и раньше, непосредственно на фильтровальные планшеты MultiScreenf ® (Merck Millipore Ltd., Корк, Ирландия) и очищали от соли CsCl с использованием 96-луночного вакуумного манифольда (Merck Millipore Ltd., Корк, Ирландия) 5 объемами (200 мкл) стерильной воды.
Фракции, содержащие тяжелую и легкую ДНК, определяли с помощью кПЦР, как описано выше для бактериального гена 16S рРНК. Было определено, что ДНК из фракций с плотностью 1,72 и 1,735 содержит представляющие интерес фракции ДНК и подверглась высокопроизводительному (HTP) секвенированию ампликонов.
Высокопроизводительное секвенирование ампликонов и анализ последовательности
Библиотеки для секвенирования ампликона 454 HTP были подготовлены с помощью ПЦР ДНК из исходных подземных вод, использованных в эксперименте, дополнительных инкубаций и контроля инкубации, а также ДНК тяжелой фракции Na 15 NO 3 , 15 NH 4 Cl, Na 15 NO 3 + CH 4 и 15 NH 4 Cl + CH 4 обработок.Для секвенирования HTP библиотеки ампликонов из трех повторов каждой обработки были объединены из-за низкого количества ДНК в экстрактах ДНК тяжелой фракции.
бактериальных фрагментов 16S рРНК, покрывающих вариабельные области V1 – V3, амплифицировали с помощью праймеров 8F (Edwards et al., 1998) и P2 (Muyzer et al., 1993), снабженных адаптером и последовательностями MID (тегами) на их 5′-конце в однократная ПЦР, как описано у Bomberg et al. (2015). ПЦР проводили с использованием полимеразы KAPA HiFi (Kapa Biosystems, Inc., Бостон, Массачусетс, США) в 1 × HF-буфере. Каждые 50 мкл реакционной смеси содержали 0,5 мМ dNTP и 1 мкМ смесь праймеров. Условия ПЦР состояли из начальной стадии денатурации 30 с при 98 ° C, затем 35 циклов по 10 с при 98 ° C, 15 с при 55 ° C и 15 с при 72 ° C, а также на заключительном этапе удлинения при 72 ° C. ° C в течение 5 мин. Секвенирование продуктов ПЦР было выполнено в BeckmanCoulters Genomics с использованием FLX 454 Titanium (454 Life Sciences, Бранфорд, Коннектикут, США).
Считывания последовательностейанализировали с помощью Mothur (v 1.33.1, Schloss et al., 2009), где поток-граммы были удалены с использованием параметров по умолчанию для sff.multiple рабочего процесса в Mothur, обрезаны для удаления последовательностей адаптеров, штрих-кодов и праймеров, а также для исключения последовательностей, не соответствующих критериям качества (т. Е. Отсутствие штрих-кода и несовпадения праймеров, отсутствие неоднозначных нуклеотидов, гомополим максимальной длиной восемь нуклеотидов
Аммиак, водный раствор — Информация о веществе
Раздел «Идентификация вещества» рассчитывается на основе идентификационной информации вещества из всех баз данных ECHA.Идентификаторы веществ, отображаемые в InfoCard, представляют собой наилучшее доступное название вещества, номер EC, номер CAS и / или молекулярные и структурные формулы.
Некоторые идентификаторы веществ могли быть заявлены как конфиденциальные или не были предоставлены, и поэтому не отображаться.
Номер ЕС (Европейское сообщество)
Номер ЕС — это числовой идентификатор веществ в Реестре ЕС. Инвентаризация ЕС представляет собой комбинацию трех независимых европейских списков веществ из предыдущих нормативных документов ЕС по химическим веществам (EINECS, ELINCS и NLP-list).Более подробную информацию об инвентаризации ЕС можно найти здесь.
Если вещество не входило в реестр ЕС, ECHA присваивает номер списка в том же формате, начиная с цифр 6, 7, 8 или 9.
Номер EC или список является основным идентификатором вещества, используемым ECHA. .
Регистрационный номер CAS (Chemical Abstract Service)
Номер CAS — это цифровой идентификатор вещества, присвоенный Chemical Abstracts Service, подразделением Американского химического общества, веществам, зарегистрированным в базе данных реестра CAS.Вещество, идентифицированное в первую очередь номером EC или списком, может быть связано с более чем одним номером CAS или с номерами CAS, которые были удалены. Более подробную информацию о CAS и реестре CAS можно найти здесь.
Молекулярная формула
Молекулярная формула идентифицирует каждый тип элемента по его химическому символу и определяет количество атомов каждого элемента в одной дискретной молекуле вещества. Эта информация отображается только в том случае, если вещество четко определено, его идентичность не заявлена как конфиденциальная и в базах данных ECHA имеется достаточно информации для алгоритмов ECHA для создания молекулярной структуры.
Молекулярная структура
Молекулярная структура основана на структурах, созданных на основе информации, доступной в базах данных ECHA. Если генерируется, строка InChI также будет сгенерирована и сделана доступной для поиска. Эта информация отображается только в том случае, если вещество четко определено, его идентичность не заявлена как конфиденциальная и в базах данных ECHA имеется достаточно информации для алгоритмов ECHA для создания молекулярной структуры.
Дополнительная помощь доступна здесь.
Последние разработки в области процесса очистки промышленных сточных вод от аммиака
Следует отметить, что загрязнение сточных вод аммиачным азотом, как сообщается, представляет большую угрозу для окружающей среды. В этом традиционном методе устранения загрязнения сточными водами аммиачным азотом применяется технология башни с уплотненным слоем. Тем не менее, эта технология, похоже, создает несколько проблем с приложениями. На протяжении многих лет исследователи тестировали различные типы процессов очистки от аммиака, чтобы преодолеть недостатки традиционной технологии очистки от аммиака.В этом направлении в настоящем исследовании подчеркивается недавняя разработка процесса очистки промышленных сточных вод от аммиака. Кроме того, в этом исследовании рассматривается применение очистки от аммиака для различных типов промышленных сточных вод и некоторых важных рабочих параметров. Кроме того, в этой статье обсуждаются некоторые вопросы, связанные с обычным отпарным аппаратом аммиака для промышленной очистки. Наконец, это исследование объясняет будущие перспективы метода очистки от аммиака. Таким образом, этот обзор способствует повышению эффективности очистки от аммиака и его применению для очистки промышленных сточных вод.
1. Введение
Деятельность человека, по-видимому, является основным источником загрязнения воды, например, сельскохозяйственная, промышленная и муниципальная деятельность. Было доказано, что избыток азота, попадающий в окружающую среду, оказывает негативное влияние на качество воды, здоровье человека и экосистемы [1]. Тем не менее, доступен широкий спектр технологий для уменьшения выбросов аммиачного азота в окружающую среду, таких как отгонка аммиака [2], хлорирование до точки останова [3], ионный обмен [4], электродиализ [5] и биологическая нитрификация [6]. ].Метод очистки от аммиака имеет несколько плюсов, так как это относительно простой и экономичный процесс удаления аммиака из сточных вод [7]. Кроме того, ценный аммиак, очищенный от сточных вод, может быть восстановлен в процессе очистки. Из-за стабильности этого процесса, процесс очистки от аммиака считается подходящим методом очистки сточных вод, содержащих высокие концентрации аммиака и токсичных соединений [8]. Следовательно, отгонка аммиака стала предметом пристального внимания исследователей и промышленного сообщества.Таким образом, были проведены многочисленные лабораторные и экспериментальные исследования, особенно для широкого спектра промышленных сточных вод, требующих рентабельной очистки.
В этой статье рассматриваются несколько возникающих проблем, связанных с восстановлением аммиачного азота с использованием метода отпарки аммиака, а также некоторые важные рабочие параметры. Кроме того, в этой статье рассматривается недавний прогресс в методе отгонки аммиака с использованием усовершенствованных газожидкостных контакторов, проведенный некоторыми исследователями.Затем было проведено сравнение усовершенствованных жидкостных контакторов и традиционной насадочной башни. Наконец, в этой статье исследуются будущие перспективы этого процесса очистки от аммиака.
2. Процесс удаления аммиака
Процесс удаления аммиака основан на принципе массопереноса. Это процесс, при котором сточные воды контактируют с воздухом для удаления газообразного аммиака, присутствующего в сточных водах. Аммиак в сточных водах может быть двух видов: ионы аммония и газообразный аммиак.Относительные концентрации газообразного аммиака и ионов аммония зависят от pH и температуры сточных вод [9]. Образованию газообразного аммиака способствует повышение pH, что смещает химическое равновесие вправо, вызывая образование газообразного аммиака. Поскольку для эффективного удаления аммиака требуется высокий pH, известь используется для увеличения значений pH сточных вод перед отпаркой аммиака [9]. Фактически, различные типы конфигураций процесса отгонки аммиака применялись для восстановления различных типов сточных вод, содержащих аммиачный азот.Например, O’Farell et al. провели исследование по удалению азота путем отгонки вторичных стоков муниципальных очистных сооружений [10]. На рисунке 1 представлена схематическая диаграмма процесса осаждения извести и процесса отпаривания аммиака. Известь добавляется для повышения pH входящего потока перед отгонкой, после чего следует процесс повторной карбонизации для нейтрализации. Помимо повышения pH сточных вод, оксид кальция (известь) генерирует карбонат кальция в сточных водах и служит коагулянтом для твердых и твердых частиц.Кроме того, O’Farell et al. обнаружили, что метод отгонки аммиака может удалить до 90% аммиака из вторичных стоков [10].
Между тем Raboni et al. исследовали эффективность метода очистки от аммиака для восстановления подземных вод, загрязненных фильтратом [11] (Рисунок 2). В исследовании добавляли полиэлектролит, гидроксид натрия и хлорид железа (iii) для процессов коагуляции-флокуляции и седиментации при pH выше 11 [11].Система также включала нагреватель для нагрева сточных вод до 38 ° C и регенерацию аммиака путем абсорбции серной кислотой. Наконец, сточные воды нейтрализовали после добавления серной кислоты. В результате они обнаружили, что система очистки от аммиака для подземных вод, загрязненных фильтратом, показала эффективность удаления 95,4% при начальной концентрации аммиака 199,0 мг / л.
Затем Саракко и Генон исследовали производительность системы воздушной десорбции для очистки аммиачного азота из промышленных стоков (рис. 3) [12].Они предложили этот путь как возможный только в том случае, если промышленные сточные воды характеризовались относительно высокой температурой и концентрацией аммиака. За процессом отгонки следовали процессы абсорбции и кристаллизации. Саракко и Генон пришли к выводу, что отгонка аммиака и система регенерации, наряду с его внутренним рециркуляцией воздуха, были технически осуществимы и просты в управлении [12].
3. Применение отгонки аммиака при очистке промышленных сточных вод
На сегодняшний день пилотные установки по отгонке аммиака использовались для очистки различных типов сточных вод, содержащих высокие концентрации аммиака и токсичных соединений, например, образующихся из вторичных сточных вод городских очистные сооружения [10], навоз животных [13] и фильтрат со свалок [14].Совсем недавно очистка сточных вод после анаэробного сбраживания применялась к очистке от аммиака, поскольку этот метод имеет как экономические, так и экологические преимущества. Биогаз, полученный в результате анаэробного сбраживания, использовался для удаления аммиака, чтобы предотвратить ингибирование метаногенеза в анаэробном реакторе [15–17]. Между тем Бонмати и Флотатс показали, что для удаления аммиака из свиного навоза не требуется модификации pH [18]. С другой стороны, Limoli et al. исследовали удаление аммиака из сброженного навоза сырого навоза с помощью процесса отгонки при турбулентном перемешивании.Они обнаружили, что процесс удаления аммиака посредством турбулентного перемешивания действительно возможен для дигестата сырого навоза [19].
Таблица 1 показывает, что метод удаления аммиака действительно очень эффективен при очистке сточных вод, содержащих аммиачный азот, токсичными соединениями. Кроме того, отгонка аммиака в сочетании с анаэробным сбраживанием, по-видимому, повышает эффективность процесса анаэробного сбраживания, помимо того, что удаление аммиака является рентабельным. Тем не менее, Серна-Маза и др. показали, что отгонка аммиака на месте в мезофильных условиях вряд ли будет иметь какое-либо коммерческое применение для отходов с промежуточными концентрациями общего аммиачного азота, поскольку только отгонка с высокой общей концентрацией аммиачного азота смогла снизить общую концентрацию аммиачного азота ниже более высокого порога ингибирования, составляющего приблизительно 8 г · Н · л -1 [29].Таким образом, отгонка в сочетании с разбавлением может быть лучшим средством контроля общей концентрации аммиачного азота. Затем Collivignarelli et al. обнаружили, что отгонка аммиака без дозировки подщелачивающего вещества была возможна, когда начальная щелочность фильтрата была равна кислотности удаляемых ионов аммония или превышала ее [30]. Примечательно, что это может потенциально минимизировать использование химикатов и снизить эксплуатационные расходы на удаление аммиачного азота из фильтрата. Отгонка аммиака также представляется эффективной и подходящей в сельском хозяйстве благодаря простоте процесса и рентабельности эффективного удаления аммиака.
| ||||||||||||||||||||||
Каковы основные компоненты анализатора Nh4 (аммиака)?
*Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинские) острова Фарерские IslandsFijiFinlandFmr Югославская Республика МакедонияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГвинеяГвинея-БисауГайанаГаити Херд и Макдональд IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Киттс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская АравияСенегалСейшельские островаСьерра-ЛеонеСингапурСловакия iaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабских EmiratesUnited KingdomUruguayUS Minor Отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U.S.) Острова Уоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЮгославияЗамбияЗимбабве
PPT — Аммиак (NH 3) PowerPoint Presentation, free download
Аммиак (Nh4) • Аммиак (Nh4) является важным соединением азота и водорода. Он образуется в результате естественного разложения тел животных и растений. Аммиак также присутствует в почве в виде солей аммония.
Аммиак связывается посредством водородных связей с образованием длинных цепочек .
Структура аммиачной пирамидальной формы
Лабораторное приготовление аммиака • Аммиачный газ обычно получают в лаборатории путем осторожного нагревания хлорида аммония (Nh5Cl) и гашеной извести [Ca (OH) 2]. Газообразный аммиак легче воздуха, поэтому его необходимо собирать за счет вытеснения воздуха вниз. Поскольку он хорошо растворяется в воде, его нельзя накапливать. Пропускание газообразного аммиака над негашеной извести (CaO) сушит ее.
Испытания аммиака • Аммиачный запах аммиака легко обнаруживается с характерным резким запахом. • Аммиак превращается в влажную красную лакмусовую бумажку в синий цвет, а влажную бумагу с куркумой в коричневый. • При добавлении к раствору сульфата меди аммиак окрашивает раствор в темно-синий цвет. • Стеклянный стержень, погруженный в концентрированную HCl, при приближении к аммиаку вызывает густые белые пары. • При добавлении в реактив Несслера (щелочной раствор аммиака K2 [HgI4] дает коричневый осадок.
Производство аммиака Процесс Хабера • Производство аммиака по процессу Хабера включает прямое сочетание азота и водорода.
Условия • Низкая температура • Высокое давление • Катализатор В качестве катализатора используется тонкоизмельченное железо, содержащее молибден или оксид алюминия. Молибден или оксид алюминия (Al2O3) действуют как промотор и повышают эффективность катализатора. Было обнаружено, что смесь оксида железа и алюмината калия действует более эффективно.
Производственное предприятие, используемое в процессе Габера
Источник сырья • Газообразные азот и водород, используемые в качестве сырья в процессе Габера, получают следующим образом. • Азот получают из жидкого воздуха, а водород из воды путем электролиза. • Водород может быть получен из водяного газа (смесь CO и h3) с помощью процесса Bosch. • Водяной газ можно получить, пропустив пар над раскаленным коксом.
Завод Завод, производящий аммиак, имеет следующих компонентов и процессов.• Компрессор. Смесь азота и водорода сжимается до давления 200-900 атмосфер в соотношении 1: 3 (по объему). Сжатый газ направляется в конвертер аммиака.
Конвертер
Конденсаторы • Охлаждает и сжижает аммиак. Конденсированный аммиак, называемый «щелочным аммиаком», заполняется в баллоны под давлением.
Физические свойства аммиака • Аммиак — бесцветный газ.• Имеет резкий запах с щелочным или мыльным вкусом. При резком вдохе из глаз выступают слезы. • Он легче воздуха и поэтому собирается за счет вытеснения воздуха вниз. • Он хорошо растворяется в воде.
Его можно легко сжижить при комнатной температуре, применив давление около 8-10 атмосфер. • Жидкий аммиак кипит при 239,6 К (- 33,5 ° C) при давлении в одну атмосферу. Он имеет высокую скрытую теплоту парообразования (1370 Дж на грамм) и поэтому используется в холодильных установках машин для производства льда.• Жидкий аммиак замерзает при 195,3 K (-77,8 ° C) с образованием белого кристаллического твердого вещества.
Химические свойства аммиака • Термическая стабильность • Горючесть • Основной характер • Реакция с оксидами металлов • Реакция с галогенами • С диоксидом углерода (образование мочевины) • Реакция со щелочными металлами • Действие с ионами тяжелых металлов
Применение аммиака • При производстве удобрений, таких как диаммонийфосфат мочевины, нитрат аммония, сульфат аммония и т. Д.• В ледяных установках в качестве хладагента. • В мебельной промышленности в качестве очищающего средства для мебели и стеклянных поверхностей. • При производстве азотной кислоты по методу Оствальда. • При производстве карбоната натрия по способу Сольвея.
аммиак — Викисловарь
Английский [править]
Этимология [править]
От латинского sal Ammoniacus («соль Амона, хлорид аммония») назван так потому, что был найден возле храма (Юпитера) Аммона в Египте. Аммон происходит от древнегреческого Ἄμμων (Ámmōn), от египетского
jmn .
Произношение [править]
Существительное [править]
аммиак ( исчисляемый и несчетный , множественный аммиак )
- (неорганическая химия) Газообразное соединение водорода и азота, NH 3 , с резким запахом и вкусом.
- Раствор этого соединения в воде, используемый в домашних условиях в качестве чистящей жидкости.
Синонимы [править]
Производные термины [править]
Связанные термины [править]
Переводы [править]
соединение NH 3
|
Ссылки [править]
Анаграммы [править]
Этимология [править]
(Эта этимология отсутствует или неполна.