Kemija

Dušikova kislina (HNO3)

4559
1124
Dexter Koch

On dušikova kislina To je anorganska spojina, ki je sestavljena iz oksocida dušika. Velja za močno kislino, čeprav je njegov PKA (-1,4) podoben PKA hidronijevega iona (-1,74). Od tega trenutka je morda "najšibkejši" mnogih znanih močnih kislin.

Njegov fizični videz je sestavljen iz brezbarvne tekočine, ki se s skladiščenjem spremeni v rumenkasto barvo, zaradi tvorbe dušikovih plinov. Njegova kemična formula je hno₃.

Je nestabilno, doživlja rahlo razgradnjo za izpostavljenost sončni svetlobi. Poleg tega ga lahko popolnoma razgradimo s segrevanjem, kar povzroči dušik, vodo in kisikov dioksid.

Uporablja se pri proizvodnji anorganskih in organskih nitratov, pa tudi v dušikovih spojinah, ki se uporabljajo pri proizvodnji gnojil, eksplozivov, posrednikov barvil in različnih organskih kemičnih spojin.

V ozračju, ne₂ proizveden s človeško aktivnostjo reagira z vodo oblakov in tvori hno₃. Nato med kislim dežjem obori skupaj z jedo vodne kapljice, na primer kipi javnih kvadratov.

Dušikova kislina je zelo strupena spojina, nenehna izpostavljenost svojim hlapom.

Struktura dušikove kisline

Vir: Ben Mills [Public Domain], iz Wikimedia Commons

Zgornja slika prikazuje strukturo molekule HNO₃ Z modelom sfer in palic. Atom dušika, Modra krogla, se nahaja v središču, obkrožen s trigonalno ravno geometrijo; Vendar pa trikotnik izkrivlja ena od svojih najdaljših točk.

Molekule dušikove kisline so nato ravne. Povezave N = O, N-O in N-OH sestavljajo točke ravnega trikotnika. Če ga podrobno opazimo, je povezava N-OH bolj podolgovata kot druga dva (kjer bela krogla predstavlja atom H).

Resonančne strukture

Obstajata dve povezavi, ki imata enako dolžino: n = o in n-o. To dejstvo je v nasprotju s teorijo povezav Valencije, kjer je predvideno, da so dvojne povezave krajše od preprostih povezav. Pojasnilo v tem je v pojavu resonance, kot je bilo opaženo na spodnji sliki.

Vir: Ben Mills [Public Domain], iz Wikimedia Commons

Obe povezavi, n = o in n-o, sta torej enakovredni resonančni pogoji. To je grafično predstavljeno v modelu strukture z uporabo diskontinuirane črte med dvema atoma O (glej strukturo).

Ko je HNO nezaščiten₃, Stabilen nitratni anion je oblikovan ne₃^-. V njej zdaj resonanca vključuje tri atome O. To je razlog, zakaj hno₃ Ima veliko kislost Bronsted-Lowry (vrste Hone Donator⁺).

Vam lahko služi: aforirana pipeta

Fizikalne in kemijske lastnosti

Kemična imena

-Dušikova kislina

-Azotska kislina

-Vodikov nitrat

-Voda Fortis.

Molekularna teža

63.012 g/mol.

Fizični videz

Brezbarvna tekočina ali bledo rumena barva, ki lahko postane rdečkasto rjava.

Vonj

Hektar, značilno zadušljivo.

Vrelišče

181 ° F pri 760 mmHg (83 ° C).

Tališče

-41,6 ° C.

Topnost vode

Zelo topno in mešljivo z vodo.

Gostota

1.513 g/cm³ pri 20 ° C.

Relativna gostota

1,50 (glede na vodo = 1).

Relativna gostota pare

2 ali 3 -krat ocenjeno (v zračnem razmerju = 1).

Parni tlak

63,1 mmHg pri 25 ° C.

Razgradnja

Z izpostavljenostjo atmosferskim ali vročinskim vlago lahko razgradi dušikov peroksid. Ko se ta razgradnja segreje, oddaja zelo strupen dim iz dušikovega oksida in vodikovega nitrata.

Dušikova kislina ni stabilna, saj lahko vdre v stik s toploto in izpostavljenostjo sončni svetlobi ter oddaja dušikov dioksid, kisik in vodo.

Goo

1.092 MPa pri 0 ° C in 0,617 MPa pri 40 ° C.

Korozija

Lahko napade vse osnovne kovine, razen aluminija in kromovega jekla. Napadite nekatere sorte plastičnega materiala, gume in premazov. Gre.

Molarna entalpija uparjanja

39,1 kJ/mol pri 25 ° C.

Standardna molarna entalpija

-207 kJ/mol (298 ° F).

Standardna molarna entropija

146 kJ/mol (298 ° F).

Površinska napetost

-0,04356 N/M A 0 ° C

-0,04115 N/m A 20 ° C

-0,0376 N/m A 40 ° C

Prag vonja

-Nizek vonj: 0,75 mg/m³

-Visok vonj: 250 mg/m³

-Koncentracija dražinja: 155 mg/m³.

Konstanta disociacije

PKA = -1,38.

Indeks loma (η/D)

1,393 (16,5 ° C).

Kemične reakcije

Hidracija

Lahko tvori trdne hidrate, kot je hno₃∙ h₂Ali in hno₃∙ 3H₂O: "Dušikov led".

Disociacija v vodi

Dušikova kislina je močna kislina, ki se na naslednji način hitro ionizira v vodi:

Hno₃ (L) +h₂Ali (l) => h₃Tudi⁺ (ac) +ne₃^-

Prodajna ustanova

Reagira z osnovnimi oksidi, ki tvorijo nitrat in vodno sol.

Cao (s) +2 hno₃(l) => ca (št₃)₂(Ac) +h₂Ali (l)

Prav tako reagira z bazami (hidroksidi), ki tvori nitrat in vodno sol.

NaOH (AC) +hno₃ (l) => nano₃ (Ac) +h₂Ali (l)

Pa tudi z karbonatom in kislimi karbonati (bikarbonati), ki tvorijo tudi ogljikov dioksid.

Na₂Co₃(Ac)+hno₃ (l) => nano₃(Ac)+h₂Ali (l)+co₂ (g)

Protonacija

Dušikova kislina se lahko obnaša tudi kot baza. Zaradi tega lahko reagirate z žveplovo kislino.

Hno₃ + 2H₂SW₄ Ne₂⁺ + H₃Tudi⁺ + 2HSO₄^-

Samoproizvajanje

Dušikova kislina doživi samopropotolizo.

2Hno₃ Ne₂⁺ + Ne₃^- + H₂Tudi

Kovinska oksidacija

V reakciji s kovinami se dušikova kislina ne obnaša kot močne kisline, ki reagirajo s kovinami, ki tvorijo ustrezno sol in na plinasto sproščajo vodik.

Lahko vam služi: hidrokoloid

Vendar magnezij in mangan reagirajo vroče z dušikovo kislino, kot to počnejo preostale močne kisline.

Mg (s) +2 hno₃ (l) => mg (ne₃)₂ (Ac) +h₂ (g)

Drugi

Dušikova kislina reagira s kovinskimi sulfiti, ki povzročajo nitratno sol, žveplov dioksid in vodo.

Na₂SW₃ (s) +2 hno₃ (L) => 2 nano₃ (Ac) +Torej₂ (g) +h₂Ali (l)

In reagira tudi z organskimi spojinami, ki nadomešča vodik z nitro skupino; Tako predstavlja osnovo za sintezo eksplozivnih spojin, kot sta nitroglicerin in trinitrotoluen (TNT).

Sinteza

Industrijsko

Na industrijski ravni se proizvaja s katalitično oksidacijo amonija, v skladu z metodo, ki jo je Oswald opisal leta 1901. Postopek je sestavljen iz treh stopenj ali korakov.

1. faza: amonijeva oksidacija dušikovega oksida

Amonij oksidira kisik, ki je prisoten v zraku. Reakcija je narejena pri 800 ° C in 6-7 atm, z uporabo platine kot katalizatorja. Amonij se meša z zrakom z naslednjim deležem: 1 volumen amonija z 8 količino zraka.

4nh₃ (g) +5o₂ (g) => 4no (g) +6h₂Ali (l)

V reakcijskem dušikovem oksidu izvira, ki se odpelje v oksidacijsko komoro za naslednjo stopnjo.

2. faza. Oksidacija dušikovega oksida v dušikovem dioksidu

Oksidacija izvaja kisik, ki je prisoten v zraku pri temperaturi pod 100 ° C.

2No (g) +oz₂ (g) => 2no₂ (g)

3. faza. Raztapljanje dušikovega dioksida v vodi

Na tej stopnji pride do tvorbe dušikove kisline.

4₂ + 2H₂Ali +o₂=> 4Hno₃

Obstaja več metod za absorpcijo dušikovega dioksida (št₂) V vodi.

Med drugimi metodami: ne₂ je udarno na n₂Tudi₄ pri nizkih temperaturah in visokem tlaku, da bi povečali svojo topnost vode in proizvedli dušično kislino.

3n₂Tudi₄ + 2H₂O => 4hno₃ + 2

Dušikova kislina, ki jo proizvaja amonijeva oksidacija, ima koncentracijo med 50-70%, kar je mogoče odnesti na 98% z uporabo žveplove kisline, koncentrirane kot dehidrate, kar omogoča povečanje koncentracije dušikove kisline.

V laboratoriju

Toplotna razgradnja bakrenega nitrata (II), ki proizvaja dušik in kisikov dioksidni plini, ki se skozi vodo prenašajo in tvorijo dušikovo kislino; Kot v metodi Oswald, prej opisani.

2CU (št₃)₂ => 2CUO +4NO₂ + Tudi₂

Reakcija nitratne soli s h₂SW₄ koncentrirano. Oblikovana dušikova kislina je ločena od H₂SW₄ z destilacijo pri 83 ° C (vrelišče dušikove kisline).

Vam lahko služi: diplomirana pipeta: značilnosti in uporabe

Kno₃ + H₂SW₄ => Hno₃ + Khso₄

Prijave

60% proizvodnje dušikove kisline se uporablja pri proizvodnji gnojil, zlasti amonijevega nitrata.
15 % proizvodnje dušikove kisline se uporablja pri proizvodnji sintetičnih vlaken.
Uporablja se pri izdelavi dušikovih in nitroderiviranih kislinskih estrov; kot so nitroceluloza, akrilne slike, nitrobenzen, nitrotoluen, akrilonitrilos itd.
V organske spojine lahko dodate nitro skupine, pri čemer lahko to lastnost uporabite za izdelavo eksploziva, kot sta nitroglicerin in trinitrotoluen (TNT).
Zaradi svoje oksidacijske sposobnosti je zelo koristen pri čiščenju kovin, prisotnih v mineralih. Uporablja se tudi pri pridobivanju elementov, kot so uran, mangan, niobij, cirkonij in pri zakisanju fosfornih kamnin, da dobimo fosforno kislino.
Mešamo s koncentrirano klorovodikovo kislino, da tvori "kraljevsko vodo". Ta rešitev je sposobna raztakniti zlato in platino, kar omogoča njegovo uporabo pri čiščenju teh kovin.
Uporablja se za doseganje učinka delovne dobe na pohištvo, narejeno z borovim lesom. Zdravljenje z 10% raztopino dušikove kisline povzroči barvo sivo-zlata v pohišnem lesu.
Zmes vodnih raztopin 5-30% dušikove kisline in fosforjeve kisline 15-40% se uporablja pri čiščenju opreme, ki se uporablja pri molži.
Uporabno je pri čiščenju steklenega materiala, ki se uporablja v laboratoriju.
Zaradi svoje sposobnosti topila se uporablja pri analizi različnih kovin s pomočjo tehnik absorpcijske spektrofotometrije atomskega plamena in spektrofotometrijo induktivne mase sklopke.
Kombinacija dušikove kisline in žveplove kisline smo uporabili za skupno pretvorbo bombaža v celulozni nitrat (dušikov bombaž).
Rdeča kajenje dušikova kislina in bela kajenje dušikove kisline se uporabljata kot oksidanti za raketna tekoča goriva, zlasti v raketi Bomarc.

Strupenost

V stiku s kožo lahko povzroči opekline kože, intenzivne bolečine in dermatitisa.
V stiku z očmi lahko povzroči intenzivno, solzo in v hudih primerih poškodbe roženice in slepote.
Inhalacija hlapov lahko povzroči kašelj, dihalno stisko, kar povzroča intenzivne ali kronične razstave, krvavitev v nosu, jezikingitis, kronični bronhitis, pljučnica in pljučni edem.
Zaradi zaužitja se poškodbe pojavijo v ustih, slinjenje, intenzivne žeje, pogoltne bolečine, močne bolečine v celotnem prebavnem traktu in tveganje za vrtanje stene iste.

Reference

Dušikova kislina. Okrevano od: pubchem.NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
Dušikova kislina. Encyclopædia Britannica. Okrevano od: Britannica.com
Dušikova kislina. Obnovi se od: Kemicalbook.com