Лабораторная работа № 5. Диагностика нитратов и иодатов.

Нитраты.

К этому классу относятся соли азотной кислоты, встречающиеся в природе. Всего известно не более 20 минералов этого типа соединений. Ведущими катионами являются литофильные элементы - Nа, К, Са, Мg. Среди нитратов есть как водные, так и безводные минералы. Нитраты структурно родственны с карбонатами. Это анизодесмические соединения. В их структуре есть плоские треугольные группы [NO₃]^-, похожие на группы

[CO₃]^2- .Наиболее широко рапространены селитры натрия и калия. Натриевая селитра изоструктурна с кальцитом и одинакова с ним по облику кристаллов и спайности. Калиевая селитра является структурным аналогом арагонита. Большинство нитратов имеет совершенную спайность и низкую твердость (1,5 - 2). За исключением минералов меди, все нитраты бесцветные или белые. Растворимость нитратов в воде высока.

Нитраты могут образовываться либо путем разложения и окисления органических веществ, либо из аммонийных солей, выделившихся при вулканических извержениях, а также в процессе выветривания. Нитраты, как легко растворимые в воде соли сильной азотной кислоты, распространены почти исключительно в современных образованиях в жарких пустынных странах. Источником азота в них является азот воздуха. Реакции окисления этого элемента имеют по преимуществу биогенный характер, т. е. связаны с бактериальными процессами в почвах или же, возможно, с разрядами атмосферного электричества (на высоких плоскогорьях). Главные месторождения этих минералов находятся в континентальных районах с сухим, жарким, аридным климатом (северные пустыни Чили). В этих месторождениях нитраты ассоциируют с галогенидами, сульфатами, селенатами и некоторыми иодатами. Налеты и выцветы калиевой и натриевой селитры образуются в полостях и трещинах пород в результате деятельности азотных бактерий, а также при взаимодействии азотистых органических веществ и щелочных солей.

Практическое значение:

1) Селитра является лучшим из минеральных удобрений.

2) Как сильный окислитель, используется в металлургии при переработке никелевых руд.

3) В стекольной промышленности употребляется для очистки стекла.

4) В пищевой промышленности— при консервировании рыбы, мяса и пр.

5) Применяется для изготовления черного пороха и различных взрывчатых веществ.

За последнее время изобретен промышленный способ получения синтетическим путем азотистых соединений (аммиака и азотной кислоты) из азота воздуха в присутствии катализаторов. В связи с этим селитряная промышленность в разных странах резко пала. Однако для удовлетворения нужд местной промышленности месторождения селитры не потеряли своего значения.

Месторождения. Исключительно крупные залежи натриевой селитры находятся на высокогорном плато в Чили у подножия горной цепи Кордильер. Эта область в течение многих миллионов лет, начиная с верхнемелового периода, представляет собой пустыню с чрезвычайно жарким сухим климатом (дожди выпадают один раз в течение 4—5 лет). Кроме того, залежи натриевой селитры известны в Долине Смерти в Калифорнии, в Египте, Сахаре ив других местах. В России небольшие селитряные месторождения, главным образом калиевой селитры, в виде пухлых селитряных солончаков на холмах и в ложбинах довольно широко распространены в прикаспийских степях. Подобные проявления характерны для Казахстана и в государствах Средней Азии. Корки и выцветы селитры появляются периодически в засушливые месяцы. Ее образования являются результатом процессов разложения и нитрификации отбросов древних городов и крепостей, а также тех микроводорослей и нитробактерий, которые развиваются на глино­битных стенах древних построек. В горных частях Алтая, Крыма и в других местах скопления селитры явно животного происхождения связаны с пастбищами и стойбищами скота.

В настоящем курсе будут рассмотрены 8 минералов:

Селитра натриевая (чилийская) - Na[NO₃]   триг. (нитронатрит)

Селитра калиевая (индийская)- K[NO₃]   ромб. (нитрокалит)

Нитробарит Ва [NO₃]

Герхардтит Cu₂[NO₃] (OH)₃

Дарапскит Na [NO₃]

Ликазит Cu₃[NO₃] (OH)₅·2(H₂O)

Нитромагнезит Mg[NO₃]₂·6(H₂O)

Жюльенит Na₂Со [SCN]₄ 8(H₂O)

Нитронатрит Na[NO₃]

Название Селитра натриевая (чилийская).

Кристаллы очень редки. Обычно массивная, тонкокристаллическая, в виде инкрустаций или прослоев. Бесцветная или белая, реже серая, желтая, красновато-коричневая. Прозрачная или просвечивающая.

Блеск стеклянный.

Спайность совершенная.

Твердость 1-2.

Диагностика. Холодящая на вкус. Расплывается при поглощении влаги. Происхождение. Хемогенный осадок. Встречается в виде соляных пластов, переслаивающихся с песком, гипсом, поваренной солью.

Значение. Используется как источник азотных соединений при производстве взрывчатых веществ и удобрений.

Нитрокалит K[NO₃]

Название Селитра калиевая (индийская).

Образует тонкие корочки или шелковистые игольчатые кристаллы.

Бесцветная, прозрачная, чаще белая, иногда желтоватая.

Блеск стеклянный до шелковистого.

Твердость 1,5-2.

Хрупкая. Спайность совершенная. Излом ступенчатый до неровного.

Черта белая до бесцветной. Легко растворима в воде. Диагностика. Негигроскопична в отличие от натриевой селитры. Окрашивает пламя в фиолетовый цвет. Происхождение. Гипергенное. Образует корочки и выцветы на поверхностях почвы, стен, камней. Входит в состав рыхлых известковистых почв в карстовых пещерах. Добывается в промышленных масштабах из почв в Испании, Италии, Египте, Аравии, Персии и Индии. Значение. Сырье для изготовления пороха и удобрений.

Нитробарит Ва [NO₃

Название Селитрабариевая).

Образует октаэдрические кристаллы.

Цвет. Бесцветная, полупрозрачная, желтоватая.

Блеск стеклянный. Рис.39. Кристалл нитробарита

Твердость 1,5-2.

Хрупкая. Спайность совершенная. Излом ступенчатый до неровного.

Черта белая до бесцветной. Происхождение. Гипергенное. Значение. Сырье для изготовления удобрений.

Месторождения. Пустыни Чили.

ЙОДАТЫ

Йод, принадлежит к числу рассеянных элементов в природе. Он обладает очень низкой упругостью паров и потому высокой способностью к испарению. В главной своей массе он концентрируется в остаточных соляных растворах, в некоторых водорослях, губках и кораллах, в нефтяных водах, водах грязевых вулканов и в минеральных образованиях пустынь. Йод дает очень мало труднорастворимых соединений и поэтому крайне редко встречается в виде минералов (йодидов тяжелых металлов). Йодаты, представляющие собой соли йодноватой кислоты HJОз, содержат сильнейший анион [JОз]¹. Мы могли бы ожидать соединения его с сильными металлами — щелочами. Однако благодаря легкой растворимости йодатов щелочей, они до сих пор с достоверностью в природе не установлены. Были сообщения о находке нового минерала – иодата лития, который на 2006г. ещё плохо исследован и не получил названия.

Известны лишь иодаты Са, Pb и Си, и притом главным, образом в соединении с добавочными анионами или Н₂О (лаутарит, дитцеит, шварцембергит, салезит, билленджерит).

Условия образования йодатов весьма характерны. Они встречены в пустынях Атакама и Чукикамата, в Чили. Не случайно, что они наблюдаются в ассоциации с нитратами в селитряных месторождениях, так как их образование происходит в сходных условиях. Они образуются из водных растворов при высоких значениях окислительного потенциала.

Классификация йодатов:

1. группа лаутарита

лаутарит Ca[IO₃]₂

дитцеит Ca₂[IO₃]₂(CrO₄)

2. группа салезита

салезит Cu[IO₃] (OH)

билленджерит Cu₃[IO₃]₆·2(H₂O)

3. группа силегирита

силегирит Pb₃Cl₃[IO₃]O

шварцембергит Pb₆[IO₃]₂O₃Cl₄

Лаутарит Ca[IO₃]₂

Название. По месторождению в Чили.

Цвет. Бесцветный, желтоватый.

Блеск. Стеклянный.

Прозрачность. Полупросвечивающий.

Твердость. 3,5 - 4

Плотность. 4,59

Сингония. Моноклинная.

Форма кристаллов. Короткопризматические кристаллы.

Минеральные агрегаты. Радиально-лучистые.

Сопутствующие минералы. Гипс, нитраты.

Практическое значение. Источник йода.

Происхождение. Гипергенное.

Месторождения. Лаутаро (Чили).