Chemia

Kwas azotowy (HNO3)

On Kwas azotowy Jest to związek nieorganiczny, który składa się z oksoacidu azotu. Jest uważany za silny kwas, chociaż jego pKA (-1,4) jest podobny do pKA jonu hydronowego (-1,74). Od tego momentu jest to być może „najsłabsza” z wielu znanych silnych kwasów.

Jego wygląd fizyczny składa się z bezbarwnej cieczy, która przez przechowywanie zmienia się w żółtawy kolor, ze względu na tworzenie się gazów azotowych. Jego formuła chemiczna to HNO₃.

Jest niestabilny, doświadczając lekkiego rozkładu w celu narażenia na światło słoneczne. Ponadto można go całkowicie rozbić przez ogrzewanie, powodując azot, wodę i dwutlenek tlenu.

Jest stosowany w produkcji azotanów nieorganicznych i organicznych, a także w związkach azotowych, które są stosowane w produkcji nawozów, materiałów wybuchowych, pośredników barwników i różnych organicznych związków chemicznych.

W atmosferze, nie₂ wytwarzane przez działalność człowieka reaguje z wodą chmur, tworząc HNO₃. Następnie, podczas deszczy kwasowych, wytrąca się wraz z kroplami wody, na przykład posągi kwadratów publicznych.

Kwas azotowy jest bardzo toksycznym związkiem, a ciągła ekspozycja na jego opary może wytwarzać przewlekłe zapalenie oskrzeli i chemiczne zapalenie płuc.

Struktura kwasu azotowego

Źródło: Ben Mills [domena publiczna], z Wikimedia Commons

Górny obraz pokazuje strukturę cząsteczki HNO₃ Z modelem kulek i barów. Atom azotu, niebieska kula, znajduje się w środku, otoczona trygonalną płaską geometrią; Jednak trójkąt jest zniekształcony przez jeden z jego najdłuższych wierzchołków.

Cząsteczki kwasu azotowego są następnie płaskie. Linki n = O, N-O i N-OH tworzą wierzchołki płaskiego trójkąta. Jeśli jest to szczegółowe, łącze N-OH jest bardziej wydłużone niż pozostałe dwa (gdzie biała kula reprezentuje atom H).

Struktury rezonansowe

Istnieją dwa linki, które mają tę samą długość: n = O i N-O. Fakt ten jest sprzeczny z teorią linków Walencji, gdzie przewiduje się, że podwójne łącza są krótsze niż proste linki. Wyjaśnienie w tym jest zjawisko rezonansu, jak zaobserwowano na niższym obrazie.

Źródło: Ben Mills [domena publiczna], z Wikimedia Commons

Oba linki, n = o i n-O, są zatem równoważne w kategoriach rezonansowych. Jest to graficznie reprezentowane w modelu struktury przy użyciu nieciągłej linii między dwoma atomami O (patrz struktura).

Kiedy HNO jest bez ochrony₃, Stabilny anion azotanowy powstaje₃^-. W nim rezonans obejmuje teraz trzy atomy o. To jest powód, dla którego HNO₃ Ma dużą kwasowość Bronsteda-Lowry (gatunki donatora Hone⁺).

Może ci służyć: aforatowana pipeta

Fizyczne i chemiczne właściwości

Nazwy chemiczne

-Kwas azotowy

-Kwas azotyczny

-Azotan wodoru

-Fortis Water.

Waga molekularna

63 012 g/mol.

Wygląd fizyczny

Bezbarwny płyn lub jasnożółty kolor, który może stać się czerwonawo -brązowy.

Zapach

Akr, charakterystyczne dusione.

Punkt wrzenia

181 ° F przy 760 mmHg (83 ºC).

Temperatura topnienia

-41,6 ºC.

Rozpuszczalność wody

Bardzo rozpuszczalne i mieszalne z wodą.

Gęstość

1513 g/cm³ w 20 ° C.

Gęstość względna

1,50 (w stosunku do wody = 1).

Względna gęstość pary

2 lub 3 razy oszacowane (w relacji powietrznej = 1).

Ciśnienie pary

63,1 mmHg w 25 ° C.

Rozkład

Ekspozycja na wilgoć atmosferyczną lub cieplną może rozkładać tworzenie nadtlenku azotu. Po ogrzewaniu tego rozkładu emituje bardzo toksyczny dym z tlenku azotu i azotanu wodoru.

Kwas azotowy nie jest stabilny, jest w stanie złożyć kontakt z ciepłem i ekspozycją na światło słoneczne oraz emitując dwutlenek azotu, tlenu i wód.

Breja

1 092 MPa w 0 ° C i 0,617 MPa w 40 ° C.

Korozja

Jest w stanie atakować wszystkie podstawowe metale, z wyjątkiem aluminium i stali chromowej. Zaatakuj niektóre odmiany plastikowego materiału, gumów i powłok. Jest to substancja żrącowa i żrący, więc należy ją manipulować z dużą ostrożnością.

Entalpia molowa waporyzacji

39,1 kJ/mol w 25 ° C.

Standardowa entalpia trzonowa

-207 kJ/mol (298 ºF).

Standardowa entropia molowa

146 kJ/mol (298 ºF).

Napięcie powierzchniowe

-0,04356 N/m A 0 ºC

-0,04115 N/M A 20 ° C

-0,0376 N/M A 40 ºC

Zapach próg

-Niski zapach: 0,75 mg/m³

-Wysoki zapach: 250 mg/m³

-Stężenie drażniące: 155 mg/m³.

Stała dysocjacji

PKA = -1,38.

Wskaźnik refrakcji (η/d)

1 393 (16,5 ° C).

Reakcje chemiczne

Uwodnienie

Może tworzyć stałe hydraty, takie jak HNO₃∙ h₂Lub i hno₃∙ 3H₂O: „Ice azotowy”.

Dysocjacja w wodzie

Kwas azotowy jest silnym kwasem, który jest szybko jonizowany w wodzie w następujący sposób:

Hno₃ (L) +H₂Lub (l) => h₃ALBO⁺ (ac) +no₃^-

Formacja sprzedaży

Reaguje z podstawowymi tlenkami tworzącymi azotan i sól wodną.

Cao (y) +2 HNO₃(l) => ca (nie₃)₂(AC) +H₂Lub (l)

Podobnie reaguje z zasadami (wodorotlenki), tworząc azotan i sól wodną.

NaOH (AC) +HNO₃ (l) => nano₃ (AC) +H₂Lub (l)

A także z węglanami i węglanami kwaśnymi (wodorowęglanami), również tworząc dwutlenek węgla.

Na₂WSPÓŁ₃(Ac)+hno₃ (l) => nano₃(AC)+H₂Lub (l)+co₂ (G)

Protonacja

Kwas azotowy może również zachowywać się jako podstawa. Z tego powodu możesz reagować z kwasem siarkowym.

Hno₃ + 2h₂południowy zachód₄ NIE₂⁺ + H₃ALBO⁺ + 2HSO₄^-

PROBRUKURALNOŚĆ

Kwas azotowy doświadcza samozapropotolizy.

2hno₃ NIE₂⁺ + NIE₃^- + H₂ALBO

Utlenianie metalu

W reakcji z metali kwas azotowy nie zachowuje się jak silne kwasy, które reagują z metali tworzących odpowiadającą sól i uwalniając wodór w sposób gazowy.

Może ci służyć: hydrocoloid

Jednak magnez i mangan reagują na gorąco z kwasem azotowym, podobnie jak pozostałe silne kwasy.

Mg (S) +2 HNO₃ (l) => mg (nie₃)₂ (AC) +H₂ (G)

Inni

Kwas azotowy reaguje z siarczanami metali, powodując sól azotanową, dwutlenek siarki i wodę.

Na₂południowy zachód₃ (s) +2 HNO₃ (L) => 2 nano₃ (Ac) +so₂ (g) +h₂Lub (l)

A także reaguje ze związkami organicznymi, zastępując wodór grupą nitro; w ten sposób stanowi podstawę syntezy związków wybuchowych, takich jak nitrogliceryna i trinitrotoluen (TNT).

Synteza

Przemysłowy

Jest wytwarzany na poziomie przemysłowym poprzez katalityczne utlenianie amonu, zgodnie z metodą opisaną przez Oswald w 1901 r. Procedura składa się z trzech etapów lub kroków.

Etap 1: utlenianie amonu tlenku azotu

Amon jest utleniony przez tlen obecny w powietrzu. Reakcja jest wykonywana w 800 ° C i 6-7 atm, przy użyciu platyny jako katalizatora. Amon miesza się z powietrzem z następującą proporcją: 1 objętość amonu na 8 objętości powietrza.

4nh₃ (g) +5o₂ (g) => 4no (g) +6h₂Lub (l)

W reakcji tlenek azotu pochodzi, który jest przenoszony do komory utleniania na następny etap.

Etap 2. Utlenianie tlenku azotu w dwutlenku azotu

Utlenianie jest wykonywane przez tlen obecny w powietrzu w temperaturze poniżej 100 ° C.

2no (g) +lub₂ (g) => 2no₂ (G)

Etap 3. Rozpuszczanie dwutlenku azotu w wodzie

Na tym etapie występuje tworzenie kwasu azotowego.

4₂ + 2h₂Lub +o₂=> 4hno₃

Istnieje kilka metod absorpcji dwutlenku azotu (nie₂) W wodzie.

Między innymi: nie₂ jest dimernizowany do n₂ALBO₄ w niskich temperaturach i wysokim ciśnieniu, aby zwiększyć rozpuszczalność w wodzie i wytworzyć kwas azotowy.

3n₂ALBO₄ + 2h₂O => 4hno₃ + 2

Kwas azotowy wytwarzany przez utlenianie amonu ma stężenie między 50-70%, co można pobrać do 98%, stosując kwas siarkowy stężony jako odwodnienie, umożliwiając zwiększenie stężenia kwasu azotowego kwasu azotowego.

W laboratorium

Rozkład termiczny azotanu miedzi (II), wytwarzający azot i gazowe dwutlenku tlenu, które są przepuszczane przez wodę z tworzeniem kwasu azotowego; Jak w metodzie Oswald, wcześniej opisane.

2CU (nie₃)₂ => 2Cuo +4no₂ + ALBO₂

Reakcja soli azotanowej z h₂południowy zachód₄ stężony. Utworzony kwas azotowy jest oddzielony od h₂południowy zachód₄ przez destylacja w 83 ° C (temperatura wrzenia kwasu azotowego).

Może ci służyć: pipetę dyplomową: Charakterystyka i zastosowania

Kno₃ + H₂południowy zachód₄ => HNO₃ + Khso₄

Aplikacje

60% produkcji kwasu azotowego stosuje się w produkcji nawozów, zwłaszcza azotanu amonu.
15 % produkcji kwasu azotowego stosuje się w produkcji syntetycznej włókien.
Jest stosowany do opracowania azotu i nitroderiwowanych estrów kwasowych; takie jak nitroceluloza, obrazy akrylowe, nitrobenzen, nitrotoluen, Acrilonitrilos itp.
Możesz dodać grupy nitro do związków organicznych, będąc w stanie wykorzystać tę właściwość do produkcji materiałów wybuchowych, takich jak nitrogliceryna i trinitrotoluen (TNT).
Ze względu na swoją zdolność utleniania jest bardzo przydatna w oczyszczaniu metali obecnych w minerałach. Jest również stosowany w uzyskiwaniu elementów takich jak uran, mangan, niob, cyrkon i w zakwaszeniu skał fosforowych w celu uzyskania kwasu fosforowego.
Jest mieszany ze skoncentrowanym kwasem solnym, tworząc „wodę królewską”. To rozwiązanie jest zdolne do rozpuszczenia złota i platyny, co pozwala na jego zastosowanie w oczyszczaniu tych metali.
Służy do uzyskania wpływu na staż pracy na meble wykonane z drewna sosnowego. Traktowanie 10% roztworem kwasu azotowego wytwarza szaro-złota koloru w drewnie meblowym.
Mieszanina roztworów wodnych 5-30% kwasu azotowego i kwasu fosforowego 15-40% jest stosowana do czyszczenia sprzętu stosowanego w pracach dojenia, aby wyeliminować odpady z osadów magnezu i związków wapnia.
Jest przydatny w czyszczeniu szklanego materiału używanego w laboratorium.
Ze względu na jego pojemność rozpuszczalnika jest stosowana w analizie różnych metali za pomocą technik spektrofotometrii pochłaniania płomienia atomowego i spektrofotometrii indukcyjnej masy sprzęgania.
Połączenie kwasu azotowego i kwasu siarkowego zastosowano do wspólnej konwersji bawełny do azotanu celulozy (bawełna azotowa).
Kwas azotowy palenia czerwonego i biały palenie kwasu azotowego są stosowane jako utleniacze do paliw płynnych rakietowych, szczególnie w pocisku Bomarc.

Toksyczność

W kontakcie ze skórą może powodować oparzenia skóry, intensywny ból i zapalenie skóry.
W kontakcie z oczami może powodować intensywne, łzy, aw poważnych przypadkach uszkodzenie rogówki i ślepoty.
Wdychanie oparów może powodować kaszel, niewydolność układu oddechowego, powodując intensywne lub przewlekłe wystawy, krwawienie z nosa, zapalenie lingingowe, przewlekłe zapalenie oskrzeli, zapalenie płuc i obrzęk płuc.
Z powodu spożycia obrażenia występują w jamie ustnej, ślinienie, intensywne pragnienie, przełknięcie bólu, intensywny ból w całym przewodzie pokarmowym i ryzyko wiercenia ściany tego samego.

Bibliografia

Kwas azotowy. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
Kwas azotowy. Encyclopædia Britannica. Odzyskane z: Britannica.com
Kwas azotowy. Odzyskany z: chemicalbook.com