27الفئة p (1): زمر البور والكربون والنيتروجين

الهواء الذي نتنفسه أربعة أخماسه نيتروجين، ومع ذلك تجوع النباتات إليه: فالرابطة الثلاثية $\ce{N#N}$ بالغة القوة إلى حد أن شيئًا لا يكاد يكسرها. وطوال معظم التاريخ، جاء نيتروجين المحاصيل من السماد الحيواني، ومن بكتيريا تعيش على جذور البقوليات، ومن النترات المستخرجة من المناجم. وفي مطلع القرن العشرين غيّر ذلك تفاعلٌ بين النيتروجين والهيدروجين على حفّاز من الحديد؛ واليوم يصنع العالم نحو 160 مليون طن من النيتروجين سنويًا على هيئة أمونيا، ونحو نصف النيتروجين في جسم الإنسان مرّ عبر مصنع للأمونيا. والزمر 13 و14 و15 تضم عناصر تلك القصة — النيتروجين والفوسفور للأسمدة، والكربون والسيليكون للحياة والصخور، والبور والألومنيوم للزجاج والسبائك الخفيفة. يستعرضها هذا الفصل بأدوات الفصول السابقة.

ما تعرفه من قبل

متآصلات الكربون وبنية السيليكون والسيليكا (الفصل 6)؛ وطابع الأكاسيد (التعريف 26.4)؛ وأعداد الأكسدة والجهود المعيارية (الفصل 13)؛ والهيدروكسيدات المذبذبة (الفصل 11)؛ وثوابت التوازن من طاقات جيبس (الفصل 7).

27.1 الزمرة 13: البور والألومنيوم

البور شبه فلز يكوّن مركبات تساهمية ثمانيتها ناقصة: ففي $\ce{BF3}$ وحمض البوريك $\ce{B(OH)3}$ للبور ستة إلكترونات تكافؤ ويسلك سلوك حمض لويس (الفصل 3). وحمض البوريك حمض ضعيف لا بفقد بروتون بل باستقبال أيون هيدروكسيد، $\ce{B(OH)3 + 2H2O <=> B(OH)4- + H3O+}$. والبوراكس، وهو بورات صوديوم، يُستعمل في الزجاج والمنظفات.

تعريف 27.1 (الحمض الأكسجيني)

الحمض الأكسجيني حمض تكون فيه ذرات الهيدروجين الحمضية مرتبطة بذرات أكسجين مرتبطة بذرة مركزية: $\ce{B(OH)3}$، $\ce{H2CO3}$، $\ce{HNO3}$ ($\ce{HO-NO2}$)، $\ce{H3PO4}$ ($\ce{(HO)3PO}$)، $\ce{H2SO4}$. وكلما كثرت ذرات الأكسجين غير الحاملة للهيدروجين حول الذرة المركزية، كان الحمض أقوى.

الألومنيوم، الواقع تحت البور، فلز، لكن أيونه الصغير العالي الشحنة يمنحه أكسيدًا وهيدروكسيدًا مذبذبين (القسم 11.5). وخامه البوكسيت، وهو خليط من هيدروكسيدات الألومنيوم مع أكاسيد الحديد والسيليكا؛ وفي سنة 2025 استخرج العالم نحو 440 مليون طن من البوكسيت وكرّر منه نحو 150 مليون طن من الألومينا.

قضية 27.2 (طريقة باير)

يذيب هيدروكسيد الصوديوم المركّز الساخن ألومنيوم البوكسيت على هيئة $\ce{Al(OH)4-}$ ويترك أكاسيد الحديد (الطين الأحمر)؛ ويُرسّب تبريد المحلول المرشَّح وتلقيحه $\ce{Al(OH)3}$ نقيًا، يُكلَّس إلى ألومينا، $\ce{2Al(OH)3 -> Al2O3 + 3H2O}$.

ثم تُختزل الألومينا إلى ألومنيوم بالتحليل الكهربائي في الكريوليت المنصهر، وهي صناعة تُدرس في مجلد السنة الثانية.

27.2 الزمرة 14: الكربون والسيليكون

يكوّن الكربون والسيليكون كلاهما أربع روابط، لكن بطريقتين مختلفتين. فالكربون يكوّن روابط ثنائية قوية: $\ce{CO2}$ جزيء، $\ce{O=C=O}$، وهو غاز. أما السيليكون فلا يكاد يفعل ذلك: $\ce{SiO2}$ شبكة تساهمية من رباعيات أوجه $\ce{SiO4}$ تتقاسم رؤوسها كلها، وهو صلب قاسٍ، الكوارتز (الفصل 6). وثنائي أكسيد الكربون أكسيد حمضي، يعطي حمض الكربونيك، والهيدروجين كربونات والكربونات (الفصل 10)؛ والسيليكا أكسيد حمضي أيضًا، تهاجمه القلويات المنصهرة فتعطي سيليكات.

قضية 27.3 (وحدات السيليكات)

تُبنى السيليكات من رباعيات أوجه $\ce{SiO4}$؛ وعدد الرؤوس المتقاسمة مع رباعيات أوجه أخرى يحدد صيغة الأنيون: لا شيء، $\ce{SiO4^4-}$ (رباعيات أوجه معزولة)؛ اثنان، سلاسل $(\ce{SiO3})_n^{2n-}$؛ ثلاثة، صفائح $(\ce{Si2O5})_n^{2n-}$؛ أربعة، الهيكل المتعادل $\ce{SiO2}$.

تعريف 27.4 (تأثير الزوج الخامل)

تأثير الزوج الخامل هو تزايد ثبات حالة الأكسدة التي تقل باثنين عن أعلى حالات الزمرة، نزولًا في الزمر من 13 إلى 15: الثاليوم(I) بدل (III)، والرصاص(II) بدل (IV)، والبزموت(III) بدل (V). فالزوج ns$^2$ في العناصر الثقيلة مشدود بقوة ولا يكاد يشارك في الترابط.

يفسّر هذا التأثير لماذا كان أكسيد الرصاص(IV) مؤكسدًا قويًا ($E^\circ(\ce{PbO2}/\ce{Pb^2+}) = 1.46$ V، الفصل 13)، بينما الكربون(IV) والسيليكون(IV) هما الحالتان الثابتتان لعنصريهما.

27.3 الزمرة 15: النيتروجين

قضية 27.5 (سلّم النيتروجين)

يأخذ النيتروجين كل أعداد الأكسدة من $-3$ إلى $+5$: $\ce{NH3}$ و$\ce{NH4+}$ ($-$III)، $\ce{N2H4}$ ($-$II)، $\ce{NH2OH}$ ($-$I)، $\ce{N2}$ (0)، $\ce{N2O}$ ($+$I)، $\ce{NO}$ ($+$II)، $\ce{HNO2}$ و$\ce{NO2-}$ ($+$III)، $\ce{NO2}$ ($+$IV)، $\ce{HNO3}$ و$\ce{NO3-}$ ($+$V).

تعريف 27.6 (تثبيت النيتروجين)

تثبيت النيتروجين هو كل عملية تحوّل ثنائي النيتروجين في الهواء إلى مركب (أمونيا، نترات) تستطيع الكائنات الحية أو الصناعة استعماله: التثبيت الحيوي بفعل البكتيريا، والتثبيت بالبرق، والتخليق الصناعي للأمونيا.

تجمع طريقة هابر–بوش النيتروجين والهيدروجين على حفّاز من الحديد، $\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$. والتفاعل محابى عند درجة حرارة الغرفة ($K = 10^{5.8}$ عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، من طاقة جيبس لتكوّن الأمونيا)، لكنه بطيء جدًا؛ والحفّاز لا يعمل إلا ساخنًا، واختيار درجة الحرارة والضغط الذي يوفّق بين السرعة والمردود يُجرى في مجلد السنة الثانية. ثم تُؤكسد الأمونيا إلى حمض النتريك بطريقة أوستفالد.

طريقة 27.7 (موازنة المعادلات الصناعية المتسلسلة)

1. وازن كل خطوة: (1) $\ce{4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O}$؛ (2) $\ce{2NO + O2 -> 2NO2}$؛ (3) $\ce{3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO}$.
2. اضرب الخطوات بحيث يُستهلك كل وسيط متكوّن (يعود $\ce{NO}$ الخطوة 3 إلى الخطوة 2).
3. اجمع: مع إعادة تدوير كاملة لأحادي أكسيد النيتروجين NO، تكون المعادلة الإجمالية $\ce{NH3 + 2O2 -> HNO3 + H2O}$، أي حمض نتريك واحد لكل أمونيا.
4. استعمل المعادلة الإجمالية لحصائل الكتلة، والخطوات لتصميم كل مفاعل.

لمحة تاريخية — فريتس هابر

بيّن فريتس هابر أنه يمكن صنع الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين تحت الضغط على حفّاز؛ وحوّل كارل بوش التفاعل المخبري إلى عملية صناعية. ونال هابر جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1918. والرجل نفسه أدار أول استعمال واسع النطاق للكلور سلاحًا في الحرب العالمية الأولى: فالكيمياء التي تُطعم نصف البشرية والكيمياء التي تقتل لا يفصل بينهما إلا اختيارات الكيميائيين. (صورة: مؤسسة نوبل، نُشرت سنة 1919، ملكية عامة، ويكيميديا كومنز.)

27.4 الفوسفور والمنحيات نزولًا في الزمر

الفوسفور، الواقع تحت النيتروجين، لا يكوّن روابط ثلاثية $\ce{P#P}$: فالفوسفور الأبيض مكوّن من رباعيات أوجه $\ce{P4}$، مجهَدة ونشطة (إذ يشتعل في الهواء ويُحفظ تحت الماء)؛ أما الفوسفور الأحمر فبوليمر، أقل نشاطًا بكثير. واحتراق الفوسفور يعطي $\ce{P4O10}$، أشد الأكاسيد الشائعة حمضيةً، الذي يعطي مع الماء حمض الفوسفوريك، ذا قيم $\mathrm{p}K_a$ تساوي 2.15 و7.21 و12.34 (الفصل 10). وصخر الفوسفات، المستخرج بنحو 250 مليون طن سنة 2025، يحوّله حمض الكبريتيك إلى أسمدة فوسفاتية.

نزولًا في كل زمرة تصير العناصر أكثر فلزية (من البور إلى الثاليوم، ومن الكربون إلى الرصاص، ومن النيتروجين إلى البزموت)، وأكاسيدها أكثر قاعدية، وحالات الأكسدة الدنيا أكثر ثباتًا: وهذا تأثير الزوج الخامل. وعلى امتداد الدورة، تصير الأكاسيد أكثر حمضيةً، من $\ce{Na2O}$ القاعدي إلى الأكاسيد الحمضية للفوسفور والكبريت.

27.5 تمارين

تمرين 27.1 ★

أعطِ عدد أكسدة النيتروجين في $\ce{NH4NO3}$ (الذرتين كلتيهما)، و$\ce{N2O5}$، و$\ce{HNO2}$، و$\ce{N2H4}$ و$\ce{Mg3N2}$.

حل

حل التمرين 27.1.

$\ce{NH4NO3}$: $-$III في $\ce{NH4+}$، و$+$V في $\ce{NO3-}$. $\ce{N2O5}$: $+$V. $\ce{HNO2}$: $+$III. $\ce{N2H4}$: $-$II. $\ce{Mg3N2}$: $-$III.

تمرين 27.2 ★

ارسم بنى لويس للمركبات $\ce{BF3}$ و$\ce{NH3}$ والمركب الإضافي $\ce{F3B-NH3}$؛ وعيّن حمض لويس وقاعدته.

حل

حل التمرين 27.2.

$\ce{BF3}$: البور بثلاث روابط وستة إلكترونات، مثلثي مستوٍ. $\ce{NH3}$: ثلاث روابط وزوج حر. يكوّن الزوج الحر للنيتروجين رابطة تساندية مع B: $\ce{BF3}$ حمض لويس، و$\ce{NH3}$ قاعدة لويس؛ وفي المركب الإضافي تكون الذرتان كلتاهما رباعيتي الأوجه.

تمرين 27.3 ★

اكتب تفاعلات $\ce{CO2}$ و$\ce{SiO2}$ (المنصهر) و$\ce{P4O10}$ مع هيدروكسيد الصوديوم، وتفاعلي $\ce{Al2O3}$ مع حمض ومع قاعدة.

حل

حل التمرين 27.3.

$\ce{CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O}$; $\ce{SiO2 + 2NaOH -> Na2SiO3 + H2O}$; $\ce{P4O10 + 12NaOH -> 4Na3PO4 + 6H2O}$; $\ce{Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2O}$; $\ce{Al2O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2NaAl(OH)4}$.

تمرين 27.4 ★

احسب ثابت توازن التفاعل $\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$ عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ انطلاقًا من $\Delta_f G^\circ(\ce{NH3}) = -16.45\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$.

حل

حل التمرين 27.4.

$\Delta_r G^\circ = 2 \times (-16.45) = -32.9\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$، $\log K = 32.9/5.708 = 5.76$، $K = 10^{5.76}$.

تمرين 27.5 ★★

مستعملًا العدّ في القضية 27.3، أعطِ صيغة حلقة من ستة رباعيات أوجه يتقاسم كل منها رأسين (كما في البيريل) وصيغة سلسلة مزدوجة يتقاسم فيها نصف رباعيات الأوجه رأسين والنصف الآخر ثلاثة رؤوس.

حل

حل التمرين 27.5.

حلقة من ست وحدات $\ce{SiO3^2-}$: $\ce{Si6O18^12-}$. السلسلة المزدوجة، لكل أربع ذرات سيليكون: اثنتان برأسين متقاسمين (3 O، والشحنة $-2$ لكل منهما)، واثنتان بثلاثة رؤوس ($2.5$ O، والشحنة $-1$ لكل منهما): $\ce{Si4O11^6-}$.

تمرين 27.6 ★★

احسب كتلة الألومينا المحصَّل عليها من طن واحد من بوكسيت يحتوي $55\,\%$ كتليًا من $\ce{Al(OH)3}$، بنسبة استرجاع قدرها $92\,\%$.

حل

حل التمرين 27.6.

$550\,\mathrm{kg}$ من $\ce{Al(OH)3}$ تساوي $550/78.0 = 7.05\,\mathrm{kmol}$، فتعطي $3.53\,\mathrm{kmol}$ من $\ce{Al2O3}$، أي $360\,\mathrm{kg}$؛ وبنسبة $92\,\%$: $331\,\mathrm{kg}$.

تمرين 27.7 ★★

بيّن أن حمض البوريك حمض لويس لا حمض برونستد، وفسّر لماذا يكون محلوله حمضيًا مع ذلك.

حل

حل التمرين 27.7.

للبور مدار فارغ يستقبل الزوج الحر لأيون هيدروكسيد مأخوذ من الماء: $\ce{B(OH)3 + 2H2O <=> B(OH)4- + H3O+}$. والبروتون المحرَّر يأتي من جزيء ماء، لا من حمض البوريك.

تمرين 27.8 ★★

وازن أكسدة الأمونيا إلى $\ce{NO}$ بأعداد الأكسدة وأعطِ عدد الإلكترونات المتبادلة لكل $\ce{NH3}$.

حل

حل التمرين 27.8.

ينتقل N من $-$III إلى $+$II، أي خمسة إلكترونات لكل $\ce{NH3}$؛ ويأخذ كل $\ce{O2}$ أربعة. $4 \times 5 = 5 \times 4$: $\ce{4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O}$.

تمرين 27.9 ★★

تُصنع نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النتريك. اكتب التفاعل، واحسب كتلة الأمونيا اللازمة (لحمض النتريك وللمعادلة معًا) لكل طن من نترات الأمونيوم.

حل

حل التمرين 27.9.

$\ce{NH3 + HNO3 -> NH4NO3}$. الطن الواحد يساوي $10^6/80.0 = 1.25 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$؛ $1.25 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$ من الأمونيا للمعادلة و$1.25 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$ لصنع حمض النتريك: $2.50 \times 10^4 \times 17.0 = 425\,\mathrm{kg}$.

تمرين 27.10 ★★★

فسّر لماذا كان النيتروجين غازًا ثنائي الذرة والفوسفور صلبًا من جزيئات $\ce{P4}$، ولماذا كان ثنائي أكسيد الكربون غازًا والسيليكا صلبًا، مستعملًا قوة روابط $\pi$ بين ذرات الدورة الثانية وذرات الدورة الثالثة.

حل

حل التمرين 27.10.

ذرات الدورة الثانية صغيرة: فمداراتها p تتداخل جيدًا جنبًا إلى جنب وتكوّن روابط $\pi$ قوية، فيكون $\ce{N#N}$ و$\ce{O=C=O}$ جزيئين صغيرين ثابتين. أما ذرات الدورة الثالثة فأكبر؛ وتداخل $\pi$ فيها ضعيف، فتفضّل روابط أحادية أكثر: رباعيات أوجه $\ce{P4}$، وشبكة $\ce{SiO4}$.

تمرين 27.11 ★★★

بيّن بالجهود المعيارية أن أكسيد الرصاص(IV) يؤكسد أيونات الكلوريد إلى كلور في الوسط الحمضي، بينما لا يفعل أكسيد السيليكون(IV) شيئًا من هذا القبيل. واربط ذلك بتأثير الزوج الخامل.

حل

حل التمرين 27.11.

$E^\circ(\ce{PbO2}/\ce{Pb^2+}) = 1.46 > E^\circ(\ce{Cl2}/\ce{Cl-}) = 1.36$ V: $\ce{PbO2 + 4H+ + 2Cl- -> Pb^2+ + Cl2 + 2H2O}$. فالرصاص(IV) غير ثابت مقارنةً بالرصاص(II) (الزوج الخامل)؛ أما السيليكون(II) فليس حالة ثابتة و$\ce{SiO2}$ ليس مؤكسدًا.

تمرين 27.12 ★★★

أنتج العالم نحو 160 مليون طن من النيتروجين على هيئة أمونيا سنة 2025. فما كتلة الأمونيا الموافقة، وما كتلة الهيدروجين التي احتوتها؟ ومن أين يأتي ذلك الهيدروجين أساسًا؟

حل

حل التمرين 27.12.

$160 \times 17.0/14.0 = 194\,\mathrm{Mt}$ من الأمونيا، تحتوي $194 \times 3.0/17.0 = 34\,\mathrm{Mt}$ من الهيدروجين، المصنوع أساسًا من الغاز الطبيعي (الميثان وبخار الماء).

27.6 مسألة: من الهواء إلى السماد

مسألة 27.1

مسألة نهاية الأسبوع — الرابطة الثلاثية للنيتروجين، وتخليق الأمونيا، والخطوات الثلاث لصناعة حمض النتريك، ونترات الأمونيوم، وكتلة حمض النتريك الممكن الحصول عليها من طن واحد من الأمونيا

يحوّل مصنع أسمدة الأمونيا إلى حمض نتريك وإلى نترات الأمونيوم. الكتل المولية ($\mathrm{g}/\mathrm{mol}$): $\ce{N2}$ 28.0، $\ce{H2}$ 2.0، $\ce{NH3}$ 17.0، $\ce{HNO3}$ 63.0، $\ce{NH4NO3}$ 80.0، $\ce{O2}$ 32.0؛ $\Delta_f G^\circ(\ce{NH3(g)}) = -16.45\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

الجزء الأول — النيتروجين.

1. ارسم بنية لويس للجزيء $\ce{N2}$ وبيّن لماذا هو خامل.
2. أعطِ عدد أكسدة N في $\ce{N2}$ و$\ce{NH3}$ و$\ce{NO}$ و$\ce{NO2}$ و$\ce{HNO3}$ و$\ce{NH4NO3}$.
3. اذكر ثلاث طرائق طبيعية أو صناعية لتثبيت النيتروجين.
4. لماذا لا تستطيع النباتات استعمال $\ce{N2}$ مباشرة؟
5. أي عنصر يتأكسد وأيها يُختزل في تخليق الأمونيا؟
6. اكتب تخليق الأمونيا.

الجزء الثاني — الأمونيا.

7. احسب ثابت توازن التخليق عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.
8. لماذا يُجرى التخليق مع ذلك ساخنًا، على حفّاز؟
9. احسب كتلتي $\ce{N2}$ و$\ce{H2}$ اللازمتين لطن واحد من الأمونيا.
10. ما حجم الهواء ($78\,\%$ $\ce{N2}$ حجميًا، غاز مثالي، $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، $1\,\mathrm{bar}$) الذي يحتوي ذلك النيتروجين؟
11. من أين يأتي الهيدروجين؟
12. لماذا تُستعمل الأمونيا نفسها سمادًا في بعض البلدان، ولماذا كثيرًا ما تُحوَّل أولًا؟

الجزء الثالث — حمض النتريك.

13. وازن الخطوة 1، $\ce{NH3 + O2 -> NO + H2O}$، بأعداد الأكسدة.
14. وازن الخطوة 2، $\ce{NO + O2 -> NO2}$.
15. وازن الخطوة 3، $\ce{NO2 + H2O -> HNO3 + NO}$. وأي نوع من تفاعلات الأكسدة والاختزال هو؟
16. اجمع الخطوات مع إعادة تدوير كاملة لأحادي أكسيد النيتروجين NO في المعادلة الإجمالية.
17. احسب كتلة الأكسجين المستهلكة لكل طن من الأمونيا.
18. لماذا تُستعمل شبكة من البلاتين–الروديوم في الخطوة 1؟

الجزء الرابع — نترات الأمونيوم وحصائل الكتلة.

19. اكتب تكوّن نترات الأمونيوم.
20. ما كسر الأمونيا الذي يجب تحويله إلى حمض نتريك لصنع نترات الأمونيوم وحدها؟
21. احسب كتلة نترات الأمونيوم من طن واحد من الأمونيا موزَّع على هذا النحو.
22. ما النسبة المئوية للنيتروجين في نترات الأمونيوم؟
23. لماذا يجب تخزين نترات الأمونيوم بعيدًا عن المحروقات والحرارة؟
24. احسب كتلة حمض النتريك الممكن الحصول عليها من طن واحد من الأمونيا (تحول تام).

حل

حل المسألة 27.1.

1. :N $\equiv$ N: — رابطة ثلاثية، قوية جدًا، بلا قطبية. 2. 0، $-$III، $+$II، $+$IV، $+$V، و$-$III/$+$V في $\ce{NH4NO3}$. 3. البكتيريا على جذور البقوليات، والبرق، وطريقة هابر–بوش. 4. كسر الرابطة الثلاثية يحتاج إلى حفّاز لا تملكه النباتات؛ أما البكتيريا ذات إنزيم النيتروجيناز فتملكه. 5. النيتروجين يُختزل (من 0 إلى $-$III)، والهيدروجين يتأكسد (من 0 إلى $+$I). 6. $\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$. 7. $K = 10^{2 \times 16.45/5.708} = 10^{5.76}$. 8. عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ يكون التفاعل بطيئًا جدًا؛ والحفّاز لا يعمل إلا ساخنًا، والظروف حل وسط يناقشه مجلد السنة الثانية. 9. $58.8\,\mathrm{kmol}$ من الأمونيا: $29.41\,\mathrm{kmol}$ من $\ce{N2}$، أي $824\,\mathrm{kg}$؛ و$88.2\,\mathrm{kmol}$ من $\ce{H2}$، أي $176\,\mathrm{kg}$. 10. $V(\ce{N2}) = 29.4 \times 10^3 \times 8.314 \times 298.15/10^5 = 729\,\mathrm{m}^{3}$؛ والهواء $729/0.78 = 935\,\mathrm{m}^{3}$. 11. من الغاز الطبيعي (إصلاح الميثان بالبخار)، مع ناتج جانبي هو $\ce{CO2}$. 12. إذا حُقنت في التربة كانت سمادًا رخيصًا، لكنها غاز سام؛ والأجسام الصلبة (اليوريا، ونترات الأمونيوم) أسهل تخزينًا ونثرًا. 13. N: $-$III $\to$ $+$II (5 إلكترونات)، O: 0 $\to$ $-$II (4 لكل $\ce{O2}$): $\ce{4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O}$. 14. $\ce{2NO + O2 -> 2NO2}$. 15. $\ce{3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO}$: تفاعل عدم تناسب (N من $+$IV إلى $+$V و$+$II). 16. $\ce{NH3 + 2O2 -> HNO3 + H2O}$. 17. $2 \times 58.8 \times 32.0 = 3.76\,\mathrm{t}$. 18. يجعل الأكسدة سريعة وانتقائية لأحادي أكسيد النيتروجين NO، بدل $\ce{N2}$ الأكثر ثباتًا. 19. $\ce{NH3 + HNO3 -> NH4NO3}$. 20. النصف. 21. $29.4\,\mathrm{kmol}$ من $\ce{NH4NO3}$، أي $2.35\,\mathrm{t}$. 22. $28.0/80.0 = 35\,\%$. 23. يحتوي مؤكسدًا (النترات) ومختزلًا (الأمونيوم) في البلورة نفسها: فإذا سُخّن أو خُلط بالمحروقات، أمكن أن يتفكك تفككًا انفجاريًا. 24. $58.8 \times 63.0 =$ $3.7\,\mathrm{t}$ من حمض النتريك لكل طن من الأمونيا.