Chémia

Kyselina dusičná (HNO3)

On kyselina dusičná Je to anorganická zlúčenina, ktorá pozostáva z oxoacidy dusíka. Považuje sa za silnú kyselinu, hoci jej PKA (-1,4) je podobná PKA hydrónskeho iónu (-1,74). Od tohto bodu je to pravdepodobne „najslabší“ z mnohých známych silných kyselín.

Jeho fyzický vzhľad pozostáva z bezfarebnej kvapaliny, ktorá sa zmení na žltkastú farbu v dôsledku tvorby dusíkových plynov. Jeho chemický vzorec je HNO₃.

Je nestabilný a zažíva ľahký rozklad na vystavenie slnečnému žiareniu. Okrem toho sa môže úplne rozpadať zahrievaním, čo spôsobuje dusík, vodu a kyslíkový oxid.

Používa sa na výrobu anorganických a organických dusičnanov, ako aj v zlúčeninách dusíkov, ktoré sa používajú pri výrobe hnojív, výbušnín, sprostredkovateľov farbív a rôznych organických chemických zlúčenín.

V atmosfére nie₂ Produkovaný ľudskou aktivitou reaguje s vodou oblakov a tvorí HNO₃. Potom, počas kyslých dažďov, precipitáty spolu s kvapkami vody, napríklad socha verejných štvorcov.

Kyselina dusičná je veľmi toxická zlúčenina a kontinuálna expozícia jej výparom môže produkovať chronickú bronchitídu a chemická pneumónia.

Štruktúra kyseliny dusičnej

Zdroj: Ben Mills [verejná doména], z Wikimedia Commons

Horný obrázok ukazuje štruktúru molekuly HNO₃ S sférou a tyčovým modelom. Atóm dusíka, modrá guľa, sa nachádza v strede, obklopená trigonálnou plochou geometriou; Avšak trojuholník je zdeformovaný jedným z najdlhších vrcholov.

Molekuly kyseliny dusičnej sú potom ploché. Odkazy N = O, N-O a N-OH tvoria vrcholy plochého trojuholníka. Ak je podrobne pozorovaný, Link N-OH je predĺženejší ako ostatné dva (kde biela guľa predstavuje atóm H).

Rezonančné štruktúry

Existujú dva odkazy, ktoré majú rovnakú dĺžku: n = o a n-o. Táto skutočnosť je proti teórii odkazov Valencie, kde sa predpokladá, že dvojité odkazy sú kratšie ako jednoduché odkazy. Vysvetlenie v tomto spočíva vo fenoméne rezonancie, ako je pozorované na nižšom obrázku.

Zdroj: Ben Mills [verejná doména], z Wikimedia Commons

Obe odkazy, N = O a N-O, sú preto rovnocenné v rezonančných podmienkach. Toto je graficky znázornené v štruktúrnom modeli pomocou diskontinuálnej čiary medzi dvoma atómami O (pozri štruktúru).

Keď je HNO nechránený₃, Stabilný anión dusičnanov je tvorený nie₃^-. V ňom rezonancia teraz zahŕňa tri atómy O. To je dôvod, prečo HNO₃ Má veľkú kyslosť bronsted-liwry (druh donátora hone⁺).

Môže vám slúžiť: Appette Pipate

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Chemické názvy

-Kyselina dusičná

-Kyselina

-Dusičnanový vodík

-Voda.

Molekulová hmotnosť

63,012 g/mol.

Fyzický vzhľad

Bezfarebná tekutina alebo bledožltá farba, ktorá môže byť červenkasto hnedá.

Vôňa

Aker, charakteristické dusenie.

Bod varu

181 ° F pri 760 mmHg (83 ° C).

Bod topenia

-41,6 ° C.

Rozpustnosť

Veľmi rozpustné a miešateľné vodou.

Hustota

1 513 g/cm³ pri 20 ° C.

Relatívna hustota

1,50 (vo vzťahu k vode = 1).

Relatívna hustota pary

2 alebo 3 -krát odhadované (vo vzdušnom vzťahu = 1).

Tlak vodnej pary

63,1 mmHg pri 25 ° C.

Rozklad

Vystavením atmosférickej alebo tepelnej vlhkosti sa môže rozložiť tvorba peroxidu dusíka. Keď sa tento rozklad zahrieva, emituje veľmi toxický dym z oxidu dusíka a dusíka vodíka.

Kyselina dusičná nie je stabilná, je schopná preniknúť do kontaktu s teplom a vystavením slnečnému žiareniu a emiting oxidu dusičného, kyslíka a vody.

Hrebeň

1 092 MPa pri 0 ° C a 0,617 MPa pri 40 ° C.

Korózia

Je schopný zaútočiť na všetky základné kovy, s výnimkou hliníka a chromickej ocele. Zaútočte na niektoré z odrôd plastového materiálu, kaučukov a povlakov. Je to žieravá a korozívna látka, takže sa musí manipulovať s vysokou opatrnosťou.

Molárna entalpia odparovania

39,1 kJ/mol pri 25 ° C.

Štandardná molárna entalpia

-207 kJ/mol (298 ° F).

Štandardná molárna entropia

146 kJ/mol (298 ° F).

Povrchové napätie

-0,04356 N/M A 0 ° C

-0,04115 N/m A 20 ° C

-0,0376 N/m A 40 ° C

Prah

-Nízka vôňa: 0,75 mg/m³

-Vysoký zápach: 250 mg/m³

-Podráždená koncentrácia: 155 mg/m³.

Disociačná konštanta

Pka = -1,38.

Index lom (η/d)

1 393 (16,5 ° C).

Chemické reakcie

Hydratácia

Môže tvoriť tuhé hydráty, napríklad HNO₃∙ h₂Alebo hno₃∙ 3h₂O: „Dusičný ľad“.

Disociácia vo vode

Kyselina dusičná je silná kyselina, ktorá sa rýchlo ionizuje vo vode nasledujúcim spôsobom:

Hned₃ (L) +h₂Alebo (l) => h₃Ani⁺ (ac) +nie₃^-

Tvorba predaja

Reaguje so základnými oxidmi tvoriacimi dusičnanu a vodnú soľ.

CAO (s) +2 hno₃(l) => CA (nie₃)₂(Ac) +h₂Alebo (l)

Podobne reaguje so základňami (hydroxidy) a tvorí dusičnanu a vodnú soľ.

NaOH (ac) +hno₃ (l) => nano₃ (Ac) +h₂Alebo (l)

A tiež s uhličitanou a kyslými uhličitanymi (bikarbonáty), ktoré tiež tvoria oxid uhličitý.

Nat₂Co₃(Ac)+hno₃ (l) => nano₃(Ac)+h₂Alebo (l)+co₂ g)

Protonácia

Kyselina dusičná sa môže tiež správať ako základňa. Z tohto dôvodu môžete reagovať s kyselinou sírovou.

Hned₃ + 2h₂SW₄ Nie₂⁺ + H₃Ani⁺ + 2HSO₄^-

Sebaproakovanie

Kyselina dusičná prežíva samonosotolýzu.

2Hno₃ Nie₂⁺ + Nie₃^- + H₂Ani

Oxidácia kovu

Pri reakcii s kovmi sa kyselina dusičná nepohoní ako silné kyseliny, ktoré reagujú s kovmi tvoriacimi zodpovedajúcu soľ a uvoľňujúci vodík plynným spôsobom.

Môže vám slúžiť: hydrokoloid

Horčík a mangán však reagujú horúce s kyselinou dusičnou, ako to robia zostávajúce silné kyseliny.

Mg (s) +2 hno₃ (l) => mg (nie₃)₂ (Ac) +h₂ g)

Ďalší

Kyselina dusičná reaguje s sulfitmi kovu a spôsobuje dusičnanovú soľ, oxid siričitý a vodu.

Nat₂SW₃ (s) +2 hno₃ (L) => 2 nano₃ (Ac) +So₂ g) +h₂Alebo (l)

A tiež reaguje s organickými zlúčeninami a nahradí vodík za nitro skupinu; Teda základný základ pre syntézu výbušných zlúčenín, ako je nitroglycerín a trinitrotoluén (TNT).

Syntéza

Priemyselný

Vyrába sa na priemyselnej úrovni katalytickou oxidáciou amoniak podľa metódy opísanej Oswaldom v roku 1901. Postup pozostáva z troch etáp alebo krokov.

Fáza 1: Oxidácia amónneho oxidu dusnatého

Amónny sa oxiduje kyslíkom prítomným vo vzduchu. Reakcia sa uskutoční pri 800 ° C a 6-7 atm, s použitím platiny ako katalyzátora. Amónny sa zmieša so vzduchom s nasledujúcim pomerom: 1 objem amónia o 8 objemov vzduchu.

4 nh₃ g) +5o₂ (g) => 4No (g) +6h₂Alebo (l)

Pri reakcii oxid dusnatého vzniká, ktorý sa preberá do oxidačnej komory pre ďalšiu fázu.

Fáza 2. Oxidácia oxidu dusnatého pri oxidu dusičného

Oxidácia sa vykonáva kyslíkom prítomným vo vzduchu pri teplote pod 100 ° C.

2No (g) +alebo₂ (g) => 2No₂ g)

Stage 3. Rozpustenie oxidu dusičnanom vo vode

V tomto štádiu dochádza k tvorbe kyseliny dusičnej.

4₂ + 2h₂Alebo +o₂=> 4Hno₃

Existuje niekoľko metód absorpcie oxidu dusičného (nie₂) Vo vode.

Medzi iné metódy: Nie₂ je dimmerizovaný na n₂Ani₄ Pri nízkych teplotách a vysokom tlaku, aby sa zvýšila rozpustnosť vody a produkovala kyselinu dusičnú.

3n₂Ani₄ + 2h₂O => 4Hno₃ + 2

Kyselina dusičná produkovaná oxidáciou amónneho má koncentráciu medzi 50-70%, čo sa môže dosiahnuť na 98% pomocou kyseliny sírovej koncentrovanej ako dehydratácia, čo umožňuje zvýšiť koncentráciu kyseliny dusičnej.

V laboratóriu

Tepelný rozklad dusičnanov medi (II), ktorý produkuje plyny dusíka a oxidu kyslíka, ktoré prechádzajú vodou za vzniku kyseliny dusičnej; Rovnako ako v metóde Oswald, predtým opísaná.

2CU (nie₃)₂ => 2CUO +4NO₂ + Ani₂

Reakcia dusičnanovej soli s H₂SW₄ koncentrovaný. Tvarovaná kyselina dusičná je oddelená od H₂SW₄ destiláciou pri 83 ° C (bod varu kyseliny dusičnej).

Môže vám slúžiť: Absolvenovaná pipetka: Charakteristiky a použitia

Pokaziť sa₃ + H₂SW₄ => Hno₃ + Khso₄

Žiadosti

60% produkcie kyseliny dusičnej sa používa pri výrobe hnojív, najmä dusičnanu amónneho.
15 % výroby kyseliny dusičnej sa používa vo výrobe syntetických vlákien.
Používa sa na vypracovanie dusičných a nitroderivovaných kyslých esterov; ako je nitrocelulóza, akrylové obrazy, nitrobenzén, nitrotoluén, acrilonitrilos atď.
Do organických zlúčenín môžete pridať nitro skupiny, ktoré môžete využívať na výrobu výbušnín, ako je nitroglycerín a trinitrotoluén (TNT).
Vďaka svojej oxidačnej kapacite je veľmi užitočná pri čistení kovov prítomných v mineráloch. Používa sa tiež pri získavaní prvkov, ako je urán, mangán, niobium, zirkón a acidifikácia fosforických hornín, aby sa získala kyselina fosforečná kyselina.
Zmieša sa s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, aby sa vytvoril „kráľovská voda“. Tento roztok je schopný rozpustiť zlato a platinu, čo umožňuje jeho použitie pri čistení týchto kovov.
Používa sa na získanie účinku seniority na nábytok vyrobený z borovicového dreva. Ošetrenie 10% roztokom kyseliny dusičnej vytvára farbu sivej zlatej farby v nábytkovom dreve.
Zmes vodných roztokov 5-30% kyseliny dusičnej a kyseliny fosforečnej 15-40% sa používa pri čistení zariadenia používaného v dojenia.
Je užitočný pri čistení skleneného materiálu používaného v laboratóriu.
Vďaka svojej kapacite rozpúšťadla sa používa pri analýze rôznych kovov prostredníctvom techník absorpčnej spektrofotometrie atómového plameňa a spektrofotometrie indukčnej spojovacej hmoty.
Kombinácia kyseliny dusičnej a kyseliny sírovej sa použila na spoločnú konverziu bavlny na dusičnan celulózy (dusnatková bavlna).
Kyselina červená fajčiarska dusičná a biela kyselina fajčiarska dusičná sa používajú ako oxidanty pre raketové kvapalné palivá, najmä v rakete Bomarc.

Toxicita

V kontakte s kožou môže spôsobiť popáleniny kože, intenzívnu bolesť a dermatitídu.
V kontakte s očami môže spôsobiť intenzívne, roztrhnutie a v ťažkých prípadoch poškodenie rohovky a slepoty.
Vdýchnutie výparov môže spôsobiť kašeľ, respiračné ťažkosti, spôsobovať intenzívne alebo chronické výstavy, krvácanie z nosa, lingingitída, chronická bronchitída, pneumónia a pľúcny edém.
Kvôli jeho požitiu sa vyskytujú zranenia v ústach, slinenie, intenzívny smäd, prehltnutie bolesti, intenzívna bolesť v celom tráviacom trakte a riziko vŕtania steny.

Odkazy

Kyselina dusičná. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
Kyselina dusičná. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
Kyselina dusičná. Obnovené z: Chemicalbook.com