Большая Советская Энциклопедия (НИ)

Н. ц. — одни из первых полимерных материалов, впервые полученные французским химиком А. Браконно в 1832.

Лит.: Роговин 3. А., Химия целлюлозы, М., 1972.

В. Н. Кряжев.

Нитриды

Нитри'ды, соединения азота с более электроположительными элементами, главным образом с металлами. По строению и свойствам Н. подразделяются на три группы:

1) солеобразные Н. металлов I и II групп периодической системы Менделеева, легко разлагающиеся водой с образованием аммиака:

Mg₃N₂ + 6H₂O = 3Mg(OH)₂ + 2NH₃

2) ковалентные Н. неметаллов, а также Al, Ga, In, Tl. Эти Н. (особенно AlN, BN, Si₃N₄) исключительно устойчивы к химическим воздействиям, тугоплавки, термостойки, являются диэлектриками или полупроводниками; особенно важен бора нитрид; 3) металлоподобные Н. переходных металлов (наиболее многочисленная группа). Их строение определяется тем, что атомы азота внедряются в кристаллическую решетку металла; такие Н. во многих случаях не отвечают правилам формальной валентности и представляют нестехиометрические соединения (ZrN, Mn₄N, W₂N) с широкими областями гомогенности, в пределах которых происходит существенное изменение их свойств. Такие Н. во многом похожи на металлы — имеют высокие электро- и теплопроводность, тугоплавки (например, TiN и HfN плавятся соответственно при 3200 и 3380 °С); отличаются от металлов высокой твёрдостью, хрупкостью, непластичностью. Металлоподобные Н. обладают высокой химической стойкостью.

Н. образуются на поверхности металлов под действием азота или аммиака при 500—900 °С; нитридные покрытия придают металлическим изделиям твёрдость, износостойкость, коррозионную стойкость. Изделия из Н. применяются в технике высоких температур, газотурбостроении, энергетике, космической технике. Некоторые металлоподобные Н. — сверхпроводники (например, NbN и MoN проявляют сверхпроводимость соответственно при 15,6 К и 12 К); полупроводниковые и электроизоляционные свойства Н. используются в технике полупроводников.

Лит.: Самсонов Г. В., Нитриды, К., 1969.

Г. В. Самсонов.

Нитрилы

Нитри'лы карбоновых кислот, цианистые соединения, RC N, органические производные синильной кислоты. Их структурные изомеры — изонитрилы.

Первый представитель ряда — цианистый водород HCN (формонитрил). Низшие алифатические Н. — жидкости с неприятным запахом, высшие — твёрдые кристаллические вещества, простейший ароматический Н. бензонитрил — бесцветная жидкость с приятным запахом горького миндаля; некоторые свойства Н. приведены в таблице.

Нитрил	tкип, °С	Плотность при 20°С, г/см^3
Ацетонитрил CH3CN	81,6	0,783
Пропионитрил C2H5CN	98	0,785
Бутиронитрил C3H7CN	118	0,794
Стеаронитрил C17H35CN	357	0,818*
Бензонитрил C6H5CN	190,7	1,0102**

* При 41°С. ** d₁₅¹⁵.

Н. восстанавливаются до первичных аминов RNH₂; Н. с ненасыщенными углеводородными остатками легко полимеризуются. Например, в промышленности полимеризацией акрилонитрила получают полиакрилонитрильные волокна. Формонитрил, или синильную кислоту, HCN, применяют в производстве акрилонитрила, метакрилонитрил — для получения органического стекла. Под действием кислот и щелочей Н. гидролизуются до карбоновых кислот (II):

Реакцию можно остановить на стадии образования амида карбоновой кислоты (I). Обратная реакция, т. е. отщепление воды от амида или аммониевой соли карбоновой кислоты — один из основных способов получения Н.; другой способ — взаимодействие галогеналкилов с цианидом калия KCN.

Нитриты

Нитри'ты металлов, соли азотистой кислоты HNO₂. Бесцветные кристаллические вещества; термически менее устойчивы, чем нитраты. Характер разложения зависит от катиона [например, 2Ba (NO₂)₂ = BaO + Ba (NO₃)₂ + NO₂ + ¹/₂ N₂; 2Ag NO₂ = AgNO₃ + Ag + NO]. Почти все Н. хорошо растворимы в воде (исключение — AgNO₂). Н. могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Получают Н. действием смеси NO и NO₂ на окислы и гидроокиси, восстановлением нитратов и по реакциям обмена. Применяют главным образом в производстве азокрасителей. Важнейшие Н. описаны в соответствующих статьях (Натрия нитрит и др.).

Нитрификация

Нитрифика'ция (от нитр... и лат. facio — делаю), процесс микробиологического превращения аммонийных солей в нитраты — основную форму азотного питания растений. Протекает в почве и воде водоёмов. Н. завершает минерализацию органических соединений азота, начатую аммонификацией, и является показателем плодородия почвы. Вызывается хемосинтезирующими нитрифицирующими бактериями. Протекает в 2 стадии. Сначала ион аммония окисляется бактериями первой стадии Н. в нитрит-ион, а затем нитрит-ион окисляется бактериями второй стадии Н. в нитрат-ион. Н. идёт при рН почвы 5—9. Нитрификаторы — аэробные организмы, и при недостатке в почве воздуха Н. приостанавливается. Хорошая обработка почвы, улучшая её аэрацию, усиливает Н.

В результате возросшего сжигания топлива (заводы, двигатели внутреннего сгорания) в атмосфере образуются окислы азота, которые попадают в почву и воду водоёмов с дождём в большом количестве и превращаются там с помощью нитрифицирующих бактерий в нитраты. Чрезмерное обогащение ими воды делает её непригодной для питья. Чтобы предупредить усиленное образование нитратов в воде, иногда применяют химические препараты, тормозящие Н. в почве.

Г. А. Заварзин.

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).