Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (НИ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 31 (всего у книги 34 страниц)
Нитрифицирующие бактерии
Нитрифици'рующие бакте'рии, бактерии, превращающие аммиак и аммонийные соли в нитраты; аэробны, грамотрицательны, подвижны (имеют жгутики); обитают в почве и водоёмах. Выделены и описаны в 1890 рус. микробиологом С. Н. Виноградским (их открытие позволило ему создать учение о хемосинтезе). Превращение NH3 в нитраты – нитрификация – осуществляется в две стадии. Сначала нитритные бактерии (Nitrosomonas) окисляют NH3 до нитрита: 
.
Во второй стадии нитратные бактерии (Nitrobacter) окисляют нитрит до нитрата: 
.
Таким образом, между этими двумя группами Н. б. существуют метабиотические отношения: бактерии, окисляющие NH3, обеспечивают субстратом бактерий, окисляющих нитрит. Подобно др. хемоавтотрофам, Н. б. за счёт энергии окисления могут усваивать углерод CO2 атмосферы или карбонатов и использовать его для синтеза веществ, входящих в состав клетки (Н. б. не усваивают органические вещества, содержащиеся в почве, воде водоёмов или в искусственных питательных средах).
А. А. Имшенецкий.
Нитроаммофоска
Нитроаммофо'ска, сложное минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение. Содержит 50—54% N, P2O5 и K2O, выпускается в гранулах. Состоит из аммиачной селитры, аммофоса, диаммофоса, хлористого аммония, сульфата аммония и калийной селитры, получаемых в едином технологическом процессе при взаимодействии аммиака, азотной и фосфорной кислот, с добавлением хлористого калия и сульфата калия. Н. применяют как основное и припосевное удобрение под все культуры. См. Комплексные удобрения.
Нитроанилины
Нитроанили'ны, продукты замещения атомов водорода в ядре анилина C6H5NH2 нитрогруппами – NO2. Н. могут содержать от 1 до 5 нитрогрупп. Техническое значение имеют мононитроанилины (мета-, орто-, пара-изомеры) – кристалллические вещества жёлтого цвета [tпл (°С) 71,0 (о-Н.), 114,0 (м-Н.), 147,0 (n-Н.)], плохо растворимые в воде, в органических растворителях – хорошо. о-Н. и n-Н. – слабые основания, хуже растворимые в кислотах, чем мета-изомер (более сильное основание). При нагревании с водными растворами щелочей группа NH2 у о-Н. и n-Н. замещается на ОН-группу с образованием нитрофенолов. Н., содержащие более одной нитрогруппы, взрывчаты. о-Н. и n-Н. в промышленности получают нагреванием соответствующих нитрохлорбензолов с аммиаком, м-Н. – частичным восстановлением м-динитробензола сернистым натрием. Н. – кровяные яды; особенно опасно совместное воздействие Н. и спирта. Н. – промежуточные продукты в производстве азокрасителей и некоторых лекарственных веществ.
Лит.: Воронцов И. И., Полупродукты анилинокрасочной промышленности, М., 1955.
Нитробензол
Нитробензо'л, СбН5NO2, простейшее ароматическое нитросоединение; бледно-жёлтая маслянистая жидкость; tпл 5,7 °С, tкип 210,9 °С, плотность 1,987 г/см3 (25 °С); в воде растворяется плохо. Хорошо смешивается с органическими растворителями. При восстановлении в зависимости от условий Н. превращается в анилин или в гидразобензол (см. Гидразосоединения). Последний под действием кислот изомеризуется в бензидин. Нитрование, сульфирование и хлорирование Н. происходят главным образом в мета-положение к нитрогруппе, например:
Получают Н. нитрованием бензола нитрующей смесью. Н. ядовит; предельно допустимая концентрация в воздухе рабочих помещений 3 мг/м3, в воздухе населённых мест 0,008 мг/м3.
Основное назначение Н. – получение анилина; в небольших количествах Н. используют также в производстве промежуточных продуктов для красителей (метаниловой кислоты, бензидина и др.) и некоторых красителей (например, индулина).
Лит.: Орлова Е. Ю., Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, Л., 1973.
Нитрование
Нитрова'ние, введение нитрогрупп – NO2 в молекулы органических соединений при действии различных нитрующих агентов. В зависимости от строения нитруемого соединения и условий реакции Н. может сопровождаться введением в молекулу др. функциональных групп, например – F (нитрофторирование), – ОН (окислительное нитрование) и др. Н. – один из наиболее изученных в теоретических и практических отношениях процессов.
Н. ароматических соединений осуществляется азотной кислотой, нитрующими смесями или неорганическими солями нитрония NO; вначале образуется комплекс (I) между катионом нитрония и бензолом:
Затем отщепляется протон с образованием нитросоединения (II). Реакция осуществляется при комнатной или пониженной температуре. Для введения последующих нитрогрупп требуются более жёсткие условия. При прямом нитровании в ароматическое ядро можно ввести максимально три нитрогруппы. Наличие функциональных групп, обогащающих кольцо электронами, например амино-, сульфо-, оксигрупп, облегчает Н., причём в некоторых случаях эти группировки могут замещаться на нитрогруппы. Так, при Н. фенолсульфокислот сульфогруппа замещается нитрогруппой. Характер заместителей существенно влияет на ориентацию вступающей нитрогруппы (см. Ориентации правила). Н. ароматических соединений ускоряется в присутствии нитратов ртути, причём процесс может сопровождаться окислением (образуются как нитросоединения, так и нитрофенолы). О промышленном получении некоторых ароматических нитросоединений см., например, Нитроанилины, Нитробензол, Нитротолуолы, Нитронафталины.
Н. алифатических соединений ненасыщенного ряда, например, смесью уксусного ангидрида и азотной кислоты, начинается с атаки двойной связи катионом нитрония; образующийся катион (III) стабилизируется отщеплением протона с образованием нитроолефина (IV) или присоединением аниона (X), находящегося в реакционной смеси:
(X=CH3COO-, Cl-, OH- и др.).
Продукты реакции – обычно смеси нитросоединений. Н. ненасыщенных соединений двуокисью азота в инертных растворителях происходит по радикальному механизму, например:
Процесс также осложняется образованием смесей различных продуктов.
Н. углеводородов парафинового ряда разбавленной азотной кислотой впервые осуществил русский химик М. И. Коноваловв 1888 (см. Коновалова реакция). Н. алканов окислами азота или крепкой азотной кислотой происходит преимущественно по радикальному механизму:
N2O4 Û 2O2N
.
Обычно Н. алифатических соединений сопровождается окислительно-деструктивными процессами, приводящими к образованию смесей нитро– и кислородсодержащих соединений. В промышленности высшие разветвленные парафины нитруют при температуре около 100 °С (выход низших нитропарафинов до 75%); парафины (C1—C5) – в газовой фазе при 250—500 °С (иногда под давлением), выход нитропарафинов не превышает 40%.
Реакция Н. взрывоопасна. Промышленное Н. проводят в специальных антикоррозионных нитраторах в тщательно контролируемых условиях; процессы полностью автоматизированы.
Лит. см. при ст. Нитросоединения.
М. М. Краюшкин.
Нитрогликоль
Нитроглико'ль, гликольдинитрат, O2NOCH2—CH2ONO2, полный эфир этиленгликоля и азотной кислоты; бесцветная вязкая жидкость; tпл – 20 °С, плотность ~ 1,5 г/см3 (15 °С); плохо растворима в воде, смешивается с органическими растворителями. Н. получают нитрованием этиленгликоля нитрующей смесью.
Н. – вторичное взрывчатое вещество(теплота взрыва 6,9 Мдж/кг, или 1650 ккал/кг); используется в смеси с нитроглицерином и нитратами целлюлозы для изготовления динамитов и порохов, а также как пластификатор в твёрдых ракетных топливах. Н. токсичен.
Нитроглицерин
Нитроглицери'н, глицеринтринитрат, CH2ONO2—CHONO2—CH2ONO2, полный эфир глицеринаи азотной кислоты; мощное взрывчатое вещество. Н. – маслянистая бесцветная жидкость; кристаллизуется в двух модификациях: лабильной (tпл 2,8 °С) и стабильной (tпл 13,5 °С), плотность 1,591 г/см3 (25 °С); в воде практически не растворима, хорошо растворяется в ацетоне, эфире, бензоле. Н. взрывается уже при очень слабом ударе; теплота взрыва 6,3 Мдж/кг, или 1500 ккал/кг; скорость детонации 7,7 км/сек, объём газообразных продуктов взрыва 713 л/кг, температура вспышки ~200°С.
Н. получают нитрованием глицерина нитрующей смесью. Как вторичное взрывчатое вещество Н. используется в значительных количествах в производстве динамитов и различных порохов. Н. вызывает расширение сосудов сердца. В медицинской практике применяют в виде спиртового раствора (в каплях) и в таблетках для снятия приступов стенокардии.
Нитрозирование
Нитрози'рование, замещение атома водорода в органическом соединении на нитрозогруппу – N=O. В результате Н. образуются нитрозосоединения R—N=O, нитрозоамины RR'N—N=O, оксимы и др., например:
RR'CHNO2—RR'C (NO2) NO.
Нитрозирующими агентами служат азотистая кислота HNO2, её эфиры RONO и хлорангидрид NOCl (хлористый нитрозил), окислы азота. Активный агент Н. – нитрозоний-катион NO+, образующийся, например, при действии сильных кислот на нитрозирующие агенты. Н. используется в промышленности, например, для синтеза циклогексаноноксима – полупродукта в производстве капролактама, а также (α-дикетонов, α-аминокислот. Впервые Н. осуществил В. Мейер.
Нитрозокрасители
Нитрозокраси'тели, группа красителей, ароматического соединения, содержащие нитрозогруппу NO в орто-положении к ОН-группе. Наибольшее промышленное значение имеют Н. – производные 1-нитрозо-2-нафтола.
Н. получают действием NaNO2 на ароматические оксисоединения в кислой среде (см. Нитрозирование). Краситель протравной зелёный марки БС является продуктом присоединения бисульфита натрия NaHSO3 к 1-нитрозо-2-нафтолу. Комплексное соединение этого красителя с двухвалентным железом – пигмент зелёный. Он прочен к действию света, нагреванию; находит широкое применение для окраски резины, в производстве обоев и карандашей, в лакокрасочной и др. отраслях промышленности. Пигмент зелёный, полученный непосредственно на хлопчатобумажном волокне из протравного зелёного марки БС, образует недостаточно устойчивые окраски. Кислотный зелёный марки 4Ж, являющийся комплексным соединением железа и 1-нитрозо-2-нафтол-6-сульфокислоты, используют для крашения шерсти и шёлка, обоев, окраски мыла и ряда др. продуктов.
Лит.: Чекалин М. А., Пассет Б. В., Иоффе Б. А., Технология органических красителей и промежуточных продуктов, Л., 1972.
М. А. Чекалин.
Нитрозосоединения
Нитрозосоедине'ния, органические соединения, содержащие нитрозогруппу —N=O, непосредственно связанную с атомом углерода, например нитрозо-трет-бутан (СН3)3 С—N=O, нитрозобензол C6H5—N=O, трифторнитрозометан CF3N=O, n-нитрозодиметиланилин (СН3)2N—СбН4—N=O. Многие Н. существуют в димерной форме, легко переходящей при плавлении, растворении или перегонке в мономерную: (R3CNO)2 Û 2R3CNO.
Мономерные Н. – окрашенные (синие, зеленоватые) жидкости или газы, димерные – бесцветные твёрдые вещества. Н. весьма реакционноспособны: они могут быть окислены в соответствующие нитросоединения, восстановлены в амины (или гидроксиламины), сравнительно легко конденсируются (подобно альдегидам и кетонам) с аминами. Н. получают различными способами из олефинов, аминов, нитросоединений, оксимов (см. также Нитрозирование). Н. ароматического ряда применяются в качестве красителей (см. Нитрозокрасители), полупродуктов в органическом синтезе, аналитических реагентов; фторсодержащие Н. (например, CF3NO) используются для получения термостойких каучуков.
Иногда к Н. относят все вещества, содержащие нитрозогруппу, например нитрозоамины R2N—NO.
Нитроклетчатка
Нитроклетча'тка, сложный эфир целлюлозы и азотной кислоты; см. Нитраты целлюлозы.
Нитрокрасители
Нитрокраси'тели, группа красителей, ароматического соединения, цветность которых обусловлена наличием в их составе нитрогрупп NO2, окси– и иминогрупп, ОН и NHR (R – алкил или арил); могут включать атомы и группы Cl, SO3Н, СООН и др. Н., содержащие иминогруппы, более прочны. Из Н. практическое значение (для окраски некоторых волокон) имеет краситель дисперсный жёлтый прочный марки 2K; его строение (I):
I
Его получают взаимодействием 2,4-динитрохлорбензола с п-аминофенолом. Нафтоловый жёлтый (II) используется в ряде стран для подкраски пищевых продуктов.
II
Его получают сульфированием α-нафтола и последующим нитрованием образующегося продукта. Бариевая соль нафтолового жёлтого применяется для окраски бумажной массы и при изготовлении цветных карандашей.
Н. (пикриновая кислота) были одними из первых пром. красителей. Вследствие низкой устойчивости красок потеряли практическое значение.
Лит.: Коган И. М., Химия красителей, 3 изд. М., 1956; Чекалин М. А., Пассет Б. В., Иоффе Б. А., Технология органических красителей и промежуточных продуктов, Л., 1972.
М. А. Чекалин.
Нитрокраски
Нитрокра'ски, нитроэмали, суспензии пигментов в нитролаках. Н. получают различными способами, выбор которых зависит от смачиваемости пигмента связующим: например, перемешиванием пигмента с лаком в шаровой мельнице или дезагрегированием пигмента в среде пластификатора на краскотёрочной машине и последующим перемешиванием пигментной пасты с лаком (см. также Краски). При нанесении на поверхность (обычно пневматическим распылением – см. Лакокрасочные покрытия) Н. высыхают при комнатной температуре через 15—30 мин с образованием укрывистых плёнок (см. Кроющая способность). Для улучшения адгезии и повышения водонепроницаемости покрытий Н. наносят по слою алкидной или фенольно-масляной грунтовки; для выравнивания защищаемой поверхности применяют алкидные или нитроцеллюлозные шпатлёвки. Н. могут образовывать покрытия с разнообразными декоративными свойствами – трескающиеся, молотковые, с зеркальным блеском, матовые и др. (см. Декоративные лакокрасочные покрытия). Применяют Н. для окраски металла (автомобили, приборы, станки), дерева (кухонная и медицинская мебель, игрушки и др.), а также тканей и кожи.
Лит. см. при ст. Краски.
М. М. Гольдберг.
Нитролаки
Нитрола'ки, лаки на основе нитратов целлюлозы, главным образом коллоксилина. Растворителями в Н. служат кетоны, сложные эфиры (ацетаты), спирты, а также их смеси с ароматическими углеводородами – толуолом, ксилолом; последние применяют для удешевления Н. и при необходимости введения в их состав др. плёнкообразующих веществ, улучшающих адгезию, а также декоративные и некоторые др. свойства плёнок. Н. образуют покрытия в течение 15—30 мин при комнатной температуре в результате улетучивания растворителя. Покрытия растворимы (обратимы), бесцветны (окрашенные плёнки получают из Н., содержащих растворимые органические красители), горючи, устойчивы к бензину и минеральным маслам, ограниченно водостойки, нестойки к щелочам, концентрированной серной кислоте, нагреванию, ультрафиолетовому свету. При совмещении коллоксилина с высыхающими алкидными смолами и некоторыми др. плёнкообразующими можно получить за 1,5—3 ч при комнатной температуре нерастворимые (необратимые) плёнки, превосходящие обратимые по защитным свойствам. Н. наносят чаще всего пневматическим или аэрозольным распылением (см. Лакокрасочные покрытия), а также с помощью лаконаливной машины. Используют Н. для получения прозрачных покрытий (по дереву, металлу) или нижних и покровных слоев при нанесении нитроэмалей (см. Нитрокраски), а также как полуфабрикат в производстве последних. При работе с Н. необходимо строго соблюдать правила противопожарной безопасности. Н. постепенно вытесняются полиакриловыми лаками, полиэфирными лаками и др. материалами на основе синтетических плёнкообразующих.
Лит. см. при ст. Лаки.
М. М. Гольдберг.
Нитрометан
Нитромета'н, СН3NO2, простейшее нитросоединение алифатического ряда; бесцветная жидкость с запахом горького миндаля; tkип 101,2 °С, плотность 1,138 г/см3 (20 °С); растворим в воде, смешивается с обычными органическими растворителями (кроме парафинов), образует азеотропную смесь с водой (tkип 83,6 °С, 76,4% Н.). Н. легко конденсируется с альдегидами, кетонами, окисью этилена и др. соединениями; например с формальдегидом: СН3NO2 + CH2O ® HOCH2CH2NO2. В промышленности Н. обычно получают деструктивным нитрованием пропана; применяют главным образом в качестве растворителя (например, эфироцеллюлозных лаков, виниловых полимеров), для экстракции ароматических углеводородов, в производстве хлорпикрина, некоторых взрывчатых веществ и др. Н. – ядовит (предельно допустимая концентрация в воздухе рабочих помещений 0,01%).
Нитрон
Нитро'н, торговое название полиакрилонитрильного волокна, выпускаемого в СССР. В др. странах аналогичное волокно выпускается под названиями: орлон, акрилан (США), кашмилон (Япония), куртель (Великобритания), дралон (ФРГ), вольпрюла (ГДР), анилана (ПНР).
Нитронафталины
Нитронафтали'ны, производные нафталина общей формулы C10H8-n(NO2)n, где n = 1, 2, 3 или 4. Техническое значение имеют a-нитронафталин (a-Н.), 1,5– и 1,8-динитронафталины (1,5-Д. и 1,8-Д.) – кристаллические вещества светло-жёлтого цвета (tпл 57,8 °С, 219 °С и 172 °С соответственно). a-Н. хорошо растворим в большинстве органических растворителей, оба динитронафталина – плохо. Получают Н. нитрованием нафталина нитрующей смесью; смесь 1,5– и 1,8-Д. образуется также при нитровании a-Н. Н. применяют в производстве сернистых красителей и азокрасителей. См. также Нафтиламины.
Лит.: Доналдсон Н., Химия и технология соединений нафталинового ряда, пер. с англ., М., 1963; Орлова Е. Ю., Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, 2 изд., Л., 1973.
Нитропарафины
Нитропарафи'ны, см. в ст. Нитросоединения.
Нитросоединения
Нитросоедине'ния, органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп – NO2 в молекуле, связанных с атомами углерода. Различают моно-, ди-, три– и полинитросоединения (поли-Н.). Н. могут быть алифатическими (нитропарафины и нитроолефины); ароматическими, содержащими нитрогруппы в ароматическом ядре, например нитроанилины, нитробензол, нитротолуолы,нитронафталины и др.; жирноароматическими – Н. с нитрогруппами только в боковой алифатической цепи, например фенилнитрометан С6Н5СН2NO2, нитростирол C6H5CH = CHNO2 и др., а также Н. с нитрогруппами в боковой цепи и ароматическом кольце, например n-нитрофенилнитрометан O2NC6H4CH2NO2.
Ароматические Н. – желтоватые жидкости или кристаллические вещества, хорошо растворимые в органических растворителях, плохо – в воде; их синтезируют в промышленности и лабораторных условиях нитрованием ароматических соединений нитрующими смесями. Ароматические поли-Н. применяются в качестве взрывчатых веществ [тринитротолуол, аммониевая соль тринитрофенола (см. Пикраты), тринитрофенилметилнитрамин и др.]. Восстановление нитрогрупп приводит к ароматическим аминам – полупродуктам в производстве различных красителей.
Алифатические Н. получают в промышленности главным образом нитрованием парафинов азотной кислотой или окислами азота. Простейшие мононитропарафины – бесцветные жидкости со своеобразным запахом. Нитро-парафины легко восстанавливаются до гидроксиламинов и аминов. При действии оснований первичные и вторичные Н. образуют соли аци-формы нитросоединений, т. н. изонитросоединений (I), легко превращающиеся в альдегиды или кетоны (II):
(R – алкил, R' – H или алкил).
При обработке солей Н. (III), а в некоторых случаях самих Н. или их аци-форм алкилирующими агентами может происходить О-алкилирование с образованием нитроновых эфиров (IV):
или С-алкилирование:
(X – атом галогена). Направление реакции зависит как от структуры соли, так и от природы алкилирующего агента. При действии на Н. концентрированных кислот получаются карбоновые кислоты. Алифатические Н. легко конденсируются с альдегидами и кетонами с образованием нитроспиртов, дегидратация которых приводит к нитроолефинам. Эти реакции широко используют в лабораторной практике. Нитропарафины хорошо растворяют различные органические соединения. См. также Нитрометан,Нитроформ, Тетранитрометан.
Некоторые Н. обладают токсическим действием, могут вызывать поражение печени, иногда глаз (катаракта).
Лит.: Химия нитро– и нитрозогрупп, под ред. Г. Фойера, пер. с англ., М., 1972; Топчиев А. В., Нитрование углеводородов и других органических соединений, 2 изд., М., 1956; Орлова Е. Ю., Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, 2 изд., Л., 1973.
М. М. Краюшкин.
Нитротолуолы
Нитротолуо'лы, продукты замещения атомов водорода в ядре толуола СбН5СН3 нитрогруппами —NO2. Техническое значение имеют Н., приведённые в таблице.
| Нитротолуолы | tпл, °C | Ткип, °C | Плотность, г/см3(t, °C) |
| о-Нитротолуол м-Нитротолуол n-Нитротолуол 2,4-Динитротолуол 2,4,6-Тринитротолуол | —9,27 (b) —3,17 (a) 16,1 51,6—52,1 69,5—70,5 80,8 | 221,7 232,6 237,7 – Взрывается при280 ° C | 1,162 (19) 1,157 (20) 1,123 (55) 1,521 (15) 1,55—1,6 |
Мононитротолуолы в виде смеси изомеров (56% орто, 38% мета и 4% пара) получают нитрованием толуола нитрующей смесью; о-Н. и м-Н. — светло-жёлтые жидкости, пара-изомер — бесцветное кристаллическое вещество; применяют для получения толуидинов— полупродуктов в производстве азокрасителей и сернистых красителей. Динитротолуол получают нитрованием главным образом технической смеси мононитротолуолов; полученный продукт – кристаллическое вещество жёлтого цвета, температура затвердевания 50—54 °C – содержит в основном 2,4-изомер; обладает взрывчатыми свойствами, применяют для получения диизоцианатов – исходных веществ для синтеза полиуретанов. 2,4,6 -Тринитротолуол (тротил) – мощное взрывчатое вещество. Н. ядовиты; предельно допустимая концентрация, например, 2,4-динитротолуола, в воздухе рабочих помещений 1 мг/м3.
Лит.: Орлова Е. Ю., Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, 2 изд., Л., 1973; Ворожцов Н. Н., Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей, 4 изд., М. 1955.
