Структура, својства, синтеза и употреба азотне киселине (ХНО3)



Тхе нитратна киселина је неорганско једињење које се састоји од азотне оксо-киселине. Сматра се јаком киселином, иако је њен пКа (-1,4) сличан пКа хидронијум иона (-1,74). Од ове тачке, то је можда "најслабија" од многих познатих јаких киселина.

Његов физички изглед се састоји од безбојне течности која се складиштењем мења у жућкасту боју, услед стварања азотних гасова. Његова хемијска формула је ХНО3. 

Нешто је нестабилно, доживљава благи распад од излагања сунчевој свјетлости. Осим тога, може се потпуно разградити загревањем, узрокујући азот диоксид, воду и кисеоник.

Горња слика приказује мало азотне киселине садржане у волуметријској боци. Може се забележити његова жута обојеност, која указује на делимичну разградњу.

Користи се у производњи неорганских и органских нитрата, као и азотних једињења која се користе у производњи ђубрива, експлозива, интермедијера боја и различитих органских хемијских једињења..

Ова киселина је већ била позната алкемичарима осмог века, које су назвали "вода фортис". Немачки хемичар Јохан Рудолф Глаубер (1648) осмислио је метод за његову припрему, који се састојао од загревања калијум нитрата сумпорном киселином..

Индустријски се припрема по методи коју је осмислио Вилхелм Освалд (1901). Метода се, генерално, састоји од каталитичке оксидације амонијака, уз узастопну производњу азотног оксида и азотног диоксида у облику азотне киселине..

У атмосфери, НО2 производи људска активност реагује са облаком, формирајући ХНО3. Затим, током киселих киша, таложи се заједно са капљицама воде које растјерају, на пример, статуе јавних тргова.

Азотна киселина је веома токсично једињење, а континуирано излагање његовим парама може довести до хроничног бронхитиса и хемијске пнеумоније..

Индек

  • 1 Структура азотне киселине
    • 1.1 Резонантне структуре
  • 2 Физичка и хемијска својства
    • 2.1 Хемијска имена
    • 2.2 Молекуларна тежина
    • 2.3 Физички изглед
    • 2.4 Мирис
    • 2.5 Тачка кључања
    • 2.6 Тачка топљења
    • 2.7 Растворљивост у води
    • 2.8 Густина
    • 2.9 Релативна густина
    • 2.10 Релативна густина паре
    • 2.11 Притисак паре
    • 2.12 Декомпозиција
    • 2.13 Вискозност
    • 2.14 Корозија
    • 2.15 Енталпија испаравања молара
    • 2.16 Стандардна моларна енталпија
    • 2.17 Стандардна моларна ентропија
    • 2.18 Површински напон
    • 2.19 Праг прага мириса
    • 2.20 Константа дисоцијације
    • 2.21 Индекс рефракције (η / Д)
    • 2.22 Хемијске реакције
  • 3 Суммари
    • 3.1 Индустриал
    • 3.2 У лабораторији
  • 4 Усес
    • 4.1 Производња ђубрива
    • 4.2 Индустријски
    • 4.3 Метал пурифиер
    • 4.4 Региа вода
    • 4.5 Намештај
    • 4.6 Чишћење
    • 4.7 Фотографија
    • 4.8 Остало
  • 5 Токсичност
  • 6 Референце

Структура азотне киселине

Структура ХНО молекула је приказана на горњој слици3 са моделом сфера и шипки. Атом азота, плава сфера, налази се у центру, окружен тригонском геометријом; међутим, троугао је искривљен једним од његових најдужих врхова.

Молекуле азотне киселине су тада равне. Везе Н = О, Н-О и Н-ОХ чине врхове равног троугла. Ако се детаљно посматра, Н-ОХ веза је издужена више од друге две (где се бела сфера налази у Х атому)..

Резонантне структуре

Постоје две везе које имају исту дужину: Н = О и Н-О. Ова чињеница се противи теорији валентних веза, гдје се предвиђа да су двоструке везе краће од једноставних обвезница. Објашњење у овоме лежи у феномену резонанце, као што се види на слици испод.

Обје везе, Н = О и Н-О, су стога еквивалентне у смислу резонанце. Ово је графички приказано у моделу структуре коришћењем испрекидане линије између два О атома (види структуру).

Када се ХНО депротонира3, формира се стабилни анион нитрат3-. У њој резонанција сада укључује три атома О. То је разлог зашто је ХНО3 има велику киселост Бронстед-Ловри (врста донора јона Х+).

Физичке и хемијске особине

Хемијска имена

-Азотна киселина

-Азотиц ацид

-Водоник нитрат

-Ватер фортис.

Молекуларна тежина

63,012 г / мол.

Физички изглед

Безбојна или бледо жута течност, која може постати црвенкасто браон.

Мирис

Приближно, карактеристично гушење.

Тачка кључања

181 ºФ до 760 ммХг (83 ºЦ).

Тачка топљења

-41.6 ºЦ.

Растворљивост у води

Веома растворљиво и мешљиво са водом.

Густина

1,513 г / цм3 на 20 ºЦ.

Релативна густина

1.50 (у односу на воду = 1).

Релативна густина паре

Процењено 2 или 3 пута (у односу на ваздух = 1).

Притисак паре

63.1 ммХг на 25 ° Ц.

Децомпоситион

Због излагања атмосферској влази или топлоти, може се разградити да би створио пероксид азота. Када се ово распадање загреје, испушта веома токсичан дим душиковог оксида и водоник нитрата.

Азотна киселина није стабилна, способна да се разграђује у контакту са топлотом и излагањем сунчевој светлости, и емитује азот диоксид, кисеоник и воду.

Вискозност

1.092 мПа на 0 ºЦ и 0,617 мПа на 40 ºЦ.

Корозија

Способан је да нападне све основне метале, осим алуминијума и хромног челика. Напада неке од врста пластичних материјала, гума и премаза. То је каустична и корозивна супстанца, тако да се мора поступати с великим опрезом.

Моларна енталпија испаравања

39.1 кЈ / мол на 25 ° Ц.

Стандардна моларна енталпија

-207 кЈ / мол (298ºФ).

Стандардна моларна ентропија

146 кЈ / мол (298 ºФ).

Сурфаце тенсион

-0.04356 Н / м на 0 ° Ц

-0,04115 Н / м на 20 ºЦ

-0.0376 Н / м на 40 ºЦ

Праг мириса

-Низак мирис: 0,75 мг / м3

-Висок мирис: 250 мг / м3

-Концентрација иританта: 155 мг / м3.

Константа дисоцијације

пКа = -1.38.

Индекс рефракције (η / Д)

1,393 (16,5 ºЦ).

Хемијске реакције

Хидратација

-Може да формира чврсте хидрате, као што је ХНО3. Х2О и ХНО3Х 3Х2Или: "Азотни лед".

Дисоцијација у води

Азотна киселина је јака киселина која се брзо ионизује у води на следећи начин:

ХНО3 (л) + Х2О (л) => Х3О+ (ац) + НО3-

Формирање соли

Реагује са основним оксидима стварајући нитратну со и воду.

ЦаО (с) + 2 ХНО3 (л) => Ца (НО3)2 (ац) + Х2О (л)

Исто тако, реагује са базама (хидроксидима), формирајући нитратну со и воду.

НаОХ (ац) + ХНО3 (л) => НаНО3 (ац) + Х2О (л)

Такође са карбонатима и киселим карбонатима (бикарбонати), који такође формирају угљен диоксид.

На2ЦО3 (ац) + ХНО3 (л) => НаНО3 (ац) + Х2О (л) + ЦО2 (г)

Протонација

Азотна киселина се такође може понашати као база. Због тога може реаговати са сумпорном киселином.

ХНО3   +   2Х2СО4    <=>      НО2+    +     Х3О+     +      2ХСО4-

Селфпротокицити

Азотна киселина је подвргнута аутопротози.

2ХНО3  <=>  НО2+   +    НО3-    +      Х2О

Метал оксидација

У реакцији са металима азотна киселина се не понаша као јаке киселине, које реагују са металима који формирају одговарајућу со и ослобађају водоник у гасовитом облику..

Међутим, магнезијум и манган реагују вруће са азотном киселином, као и остале јаке киселине.

Мг (с) + 2 ХНО3 (л) => Мг (НО3)2 (ац) + Х2 (г)

Друго

Азотна киселина реагује са металним сулфитима узрокујући сол нитрата, сумпор диоксида и воде.

На2СО3 (с) + 2 ХНО3 (л) => 2 НаНО3 (ац) + СО2 (г) + Х2О (л)

И такође реагује са органским једињењима, замењујући водоник за нитро групу; тако чине основу за синтезу експлозивних једињења као што су нитроглицерин и тринитротолуен (ТНТ).

Синтхесис

Индустријски

Производи се на индустријском нивоу каталитичком оксидацијом амонијака, према методи коју је описао Освалд 1901. године. Поступак се састоји од три фазе или корака..

Фаза 1: Оксидација амонијака у азотни оксид

Амонијак се оксидира кисиком који је присутан у зраку. Реакција се изводи на 800 ° Ц и при притиску од 6-7 атм, уз употребу платине као катализатора. Амонијум се меша са ваздухом са следећим односом: 1 запремина амонијака на 8 запремина ваздуха.

4НХ3 (г) + 5О2 (г) => 4НО (г) + 6Х2О (л)

У реакцији се производи азотни оксид, који се узима у оксидациону комору за следећу фазу.

Фаза 2. Оксидација азот-оксида у азот-диоксиду

Оксидација се врши помоћу кисеоника присутног у ваздуху на температури испод 100 ° Ц.

2НО (г) + О2 (г) => 2НО2 (г)

Фаза 3. Растварање азот диоксида у води

У овој фази настаје стварање азотне киселине.

4НО2     +      2Х2О + О2         => 4ХНО3

Постоји неколико метода за апсорпцију азот диоксида (НО2) у води.

Међу осталим методама: НО2 је димеризован у Н2О4 на ниским температурама и високом притиску, како би се повећала његова растворљивост у води и произвела душична киселина.

3Н2О4   +     2Х2О => 4ХНО3    +      2НО

Азотна киселина произведена оксидацијом амонијака има концентрацију између 50-70%, која се може довести до 98% употребом концентроване сумпорне киселине као дехидрирајуће, чиме се повећава концентрација азотне киселине..

У лабораторији

Термичка декомпозиција нитрата бакра (ИИ), који производи гасове азот диоксида и кисеоника, који се пролазе кроз воду да би се формирала азотна киселина; као што се дешава у Освалдовом методу, претходно описаном.

2Цу (НО3)2    => 2ЦуО + 4НО2    +     О2

Реакција нитратне соли са Х2СО4 концентрат Формирана азотна киселина је одвојена од Х2СО4 дестилацијом на 83 ° Ц (тачка кључања азотне киселине).

КНО3   +    Х2СО4     => ХНО3    +     КХСО4

Усес

Производња ђубрива

60% производње азотне киселине се користи у производњи ђубрива, посебно амонијум нитрата.

Ово се одликује високом концентрацијом азота, једним од три главна хранива биљака, који одмах користе биљке нитратима. У међувремену, амонијум се оксидира микроорганизмима присутним у земљишту и користи се као дугорочно гнојиво.

Индустријски

-15% производње азотне киселине се користи у производњи синтетичких влакана.

-Користи се у изради естара азотне киселине и нитродериватива; као што су нитроцелулоза, акрилне боје, нитробензен, нитротолуен, акрилонитрили, итд..

-Може да дода нитро групе органским једињењима, ово својство се може користити за производњу експлозива као што су нитроглицерин и тринитротолуен (ТНТ).

-Адипинска киселина, прекурсор најлона, производи се у великој мери оксидацијом циклохексанона и циклохексанола азотном киселином.

Метал пурифиер

Азотна киселина, због свог оксидационог капацитета, је веома корисна у пречишћавању метала присутног у минералима. Такође се користи за добијање елемената као што су уранијум, манган, ниобијум, цирконијум и ацидификација фосфорних стена да би се добила фосфорна киселина..

Ватер региа

Меша се са концентрованом хлороводоничном киселином да би се добила "агуа региа". Ово раствор је способан да раствори злато и платину, што омогућава његову употребу у пречишћавању ових метала.

Фурнитуре

Душична киселина се користи за постизање античког ефекта код намештаја од боровине. Третман раствором азотне киселине до 10% даје сиво-златну боју у дрвету намештаја.

Чишћење

-Мешавина водених раствора азотне киселине 5-30% и фосфорне киселине 15-40% користи се у чишћењу опреме која се користи у раду мужње, како би се елиминисали остаци талога једињења магнезијума и калцијума.

-Корисно је за чишћење стакленог материјала који се користи у лабораторији.

Пхотограпхи

-Азотна киселина се користи у фотографији, посебно као адитив за деформаторе жељезног сулфата у мокром процесу, са циљем да се промовише беља боја у амбротиповима и феротиповима.

-Коришћен је за смањење пХ вредности сребрне купке колодионских плоча, што је омогућило смањење изгледа магле која је ометала слике.

Отхерс

-Због своје способности растварача, користи се у анализи различитих метала пламеном атомском апсорпционом спектрофотометријском техником, а индуктивна спрега масена спектрофотометрија плазме.

-Комбинација азотне киселине и сумпорне киселине коришћена је за конверзију заједничког памука у нитрат нитрат (нитрични памук).

-Лек Салцодерм за спољашњу употребу, користи се у лечењу бенигних неоплазми коже (брадавице, курје очи, кондиломи и папиломе). Има својства каутеризације, ублажавања болова, иритације и свраба. Душична киселина је главна компонента формуле за лекове.

-Као оксиданти за течна ракетна горива, посебно у БОМАРЦ ракетама, користе се димећа црвена душична киселина и бијела димна душична киселина..

Токсичност

-У контакту са кожом може изазвати опекотине на кожи, јак бол и дерматитис.

-У контакту са очима може изазвати јаке болове, кидање и тешке случајеве, оштећење рожњаче и слепило.

-Удисање пара може изазвати кашаљ, отежано дисање, изазивајући тешке или хроничне инфекције носа, ларингитис, хронични бронхитис, упалу плућа и плућни едем..

-Због гутања изазива лезије у устима, саливацију, интензивну жеђ, бол за гутање, интензивне болове у цијелом пробавном тракту и ризик од перфорације зида истог..

Референце

  1. Википедиа. (2018). Азотна киселина. Преузето са: ен.википедиа.орг
  2. ПубЦхем. (2018). Азотна киселина. Преузето са: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
  3. Уредници енциклопедије Британница. (23. новембар 2018). Азотна киселина. Енцицлопӕдиа Британница. Преузето са: британница.цом
  4. Схрестха Б. (с.ф.). Својства азотне киселине и употреба. Цхем Гуиде: туторијали за учење хемије. Добављено из: цхем-гуиде.блогспот.цом
  5. Цхемицал Боок. (2017). Азотна киселина. Преузето са: цхемицалбоок.цом
  6. Иманол (10. септембар 2013). Производња азотне киселине. Преузето са: ингениериакуимица.нет