- Štruktúra kyseliny dusičnej
- Rezonančné štruktúry
- Fyzikálne a chemické vlastnosti
- Chemické názvy
- Molekulová hmotnosť
- Fyzický vzhľad
- vône
- Bod varu
- Bod topenia
- Rozpustnosť vo vode
- Hustota
- Relatívna hustota
- Relatívna hustota pár
- Tlak vodnej pary
- rozklad
- Viskozita
- korózie
- Molárna entalpia vyparovania
- Štandardná molárna entalpia
- Štandardná molárna entropia
- Povrchové napätie
- Prahová hodnota zápachu
- Disociačná konštanta
- Index lomu (η / D)
- Chemické reakcie
- hydratácia
- Disociácia vo vode
- Tvorba soli
- protonation
- autoprotolýza
- Oxidácia kovov
- ostatné
- syntéza
- Priemyselný
- Stupeň 1: Oxidácia amoniaku na oxid dusnatý
- Etapa 2. Oxidácia oxidu dusnatého na oxid dusičitý
- Etapa 3. Rozpustenie oxidu dusičitého vo vode
- V laboratóriu
- aplikácia
- Výroba hnojív
- Priemyselný
- Čistička kovov
- Kráľovská voda
- nábytok
- čistenie
- fotografovanie
- iní
- toxicita
- Referencie
Kyselina dusičná je anorganická zlúčenina sa skladá z oxokyselín dusíka. Považuje sa za silnú kyselinu, hoci jej pKa (-1,4) je podobný pKa hydróniového iónu (-1,74). Od tejto chvíle je to pravdepodobne „najslabší“ z mnohých známych silných kyselín.
Jeho fyzikálny vzhľad pozostáva z bezfarebnej kvapaliny, ktorá sa pri skladovaní zmení na žltkastú farbu v dôsledku tvorby dusíkových plynov. Jeho chemický vzorec je HNO 3 .
Zdroj: Aleksander Sobolewski prostredníctvom Wikimedia Commons
Je trochu nestabilný a pri vystavení slnečnému svetlu sa mierne rozkladá. Ďalej sa môže úplne rozložiť zahriatím, čím vznikne oxid dusičitý, voda a kyslík.
Obrázok hore ukazuje nejakú kyselinu dusičnú obsiahnutú v odmernej banke. Je možné pozorovať jeho žlté sfarbenie, čo naznačuje čiastočný rozklad.
Používa sa pri výrobe anorganických a organických dusičnanov, ako aj nitrozozlúčenín, ktoré sa používajú pri výrobe hnojív, výbušnín, medziproduktov pre farbivá a rôznych organických chemických zlúčenín.
Túto kyselinu už poznali alchymisti 8. storočia, ktorú nazývali agua fortis. Nemecký chemik Johan Rudolf Glauber (1648) navrhol spôsob jeho prípravy, ktorý spočíval v zahrievaní dusičnanu draselného kyselinou sírovou.
Priemyselne sa pripravuje podľa postupu, ktorý navrhol Wilhelm Oswald (1901). Táto metóda vo všeobecnosti pozostáva z katalytickej oxidácie amónia s postupnou tvorbou oxidu dusnatého a oxidu dusičitého za vzniku kyseliny dusičnej.
V atmosfére NO 2 produkovaný ľudskou činnosťou reaguje s vodou v oblakoch a tvorí HNO 3 . Potom sa počas kyslých dažďov zráža spolu s kvapkami vody a jedí napríklad sochy na verejných námestiach.
Kyselina dusičná je veľmi toxická zlúčenina a nepretržité vystavenie jej výparom môže spôsobiť chronickú bronchitídu a chemickú pneumóniu.
Štruktúra kyseliny dusičnej
Zdroj: Ben Mills, z Wikimedia Commons
Horný obrázok ukazuje štruktúru molekuly HNO 3 s modelom guľôčok a tyčiniek. Atóm dusíka, modrá guľa, je umiestnený v strede, obklopený geometriou trigonálnej roviny; trojuholník je však zdeformovaný jedným zo svojich najdlhších vrcholov.
Molekuly kyseliny dusičnej sú potom ploché. Väzby N = O, NO a N-OH tvoria vrcholy plochého trojuholníka. Ak sa pozriete pozorne, väzba N-OH je predĺžená ako ostatné dve (kde sa nachádza biela guľa predstavujúca atóm H).
Rezonančné štruktúry
Existujú dva odkazy, ktoré majú rovnakú dĺžku: N = 0 a NIE. Táto skutočnosť je v rozpore s teóriou valenčných dlhopisov, kde sa predpokladá, že dvojité väzby budú kratšie ako jednoduché dlhopisy. Vysvetlenie tohto spočíva vo fenoméne rezonancie, ako je vidieť na obrázku nižšie.
Zdroj: Ben Mills, z Wikimedia Commons
Obe väzby, N = O a NO, sú preto ekvivalentné z hľadiska rezonancie. Toto je graficky znázornené v modeli štruktúry pomocou prerušovanej čiary medzi dvoma atómami O (pozri štruktúru).
Pri HNO 3 sa deprotonuje , stabilné dusičnanového aniónu NO 3 - je vytvorená . V tejto rezonancii sú teraz obsiahnuté všetky tri atómy 0. To je dôvod, prečo má HNO 3 vysokú Bronsted-Lowryovu kyslosť (H + iónové donory ).
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Chemické názvy
-Kyselina dusičná
-Azotová kyselina
- dusičnan dusičitý
-Agua fortis.
Molekulová hmotnosť
63,012 g / mol.
Fyzický vzhľad
Bezfarebná alebo bledožltá tekutina, ktorá môže mať červenkastú farbu.
vône
Štipľavá, dusivá charakteristika.
Bod varu
181 ° F až 760 mmHg (83 ° C).
Bod topenia
-41,6 ° C
Rozpustnosť vo vode
Veľmi rozpustný a miešateľný s vodou.
Hustota
1,513 g / cm 3 pri 20 ° C
Relatívna hustota
1,50 (vo vzťahu k vode = 1).
Relatívna hustota pár
2 alebo 3-krát odhadnuté (vo vzťahu k vzduchu = 1).
Tlak vodnej pary
63,1 mmHg pri 25 ° C
rozklad
Pri vystavení atmosférickej vlhkosti alebo teplu sa môže rozkladať za vzniku peroxidu dusíka. Pri zahrievaní do rozkladu sa uvoľňuje vysoko toxický dym oxidu dusnatého a dusičnanu vodíka.
Kyselina dusičná nie je stabilná, je schopná rozkladu pri kontakte s teplom a vystavením slnečnému žiareniu a emituje oxid dusičitý, kyslík a vodu.
Viskozita
1 092 mPa pri 0 ° C a 0,617 mPa pri 40 ° C.
korózie
Je schopný napadnúť všetky základné kovy, okrem hliníka a chrómovej ocele. Pripája sa k rôznym druhom plastov, kaučukov a povlakov. Je to žieravá a leptavá látka, preto s ňou treba zaobchádzať veľmi opatrne.
Molárna entalpia vyparovania
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 pri 0 ° C
-0,04115 N / m pri 20 ° C
-0,0376 N / m pri 40 ° C
Prahová hodnota zápachu
Low vône: 0,75 mg / m 3
-Vysoká vône: 250 mg / m 3
-Irritating koncentrácia: 155 mg / m 3 .
Disociačná konštanta
pKa = -1,38.
Index lomu (η / D)
1,393 (16,5 ° C).
Chemické reakcie
hydratácia
-Je môžu tvoriť pevné hydráty, ako je napríklad HNO 3 ∙ H 2 O a HNO 3 ∙ 3H 2 O: "dusičnou ľadu".
Disociácia vo vode
Kyselina dusičná je silná kyselina, ktorá vo vode rýchlo ionizuje nasledujúcimi spôsobmi:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
Tvorba soli
Reaguje s bázickými oxidmi za vzniku dusičnanovej soli a vody.
CaO (y) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3 ) 2 (aq) + H 2 O (l)
Podobne reaguje s bázami (hydroxidy) a tvorí dusičnan a vodu.
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l)
A tiež s uhličitanmi a kyslými uhličitanmi (bikarbonáty), ktoré tiež tvoria oxid uhličitý.
Na 2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
protonation
Kyselina dusičná sa môže správať aj ako báza. Z tohto dôvodu môže reagovať s kyselinou sírovou.
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
autoprotolýza
Kyselina dusičná podlieha autoprotolýze.
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
Oxidácia kovov
Pri reakcii s kovmi sa kyselina dusičná správať ako silné kyseliny, ktoré reagujú s kovmi, vytvárajú zodpovedajúcu soľ a uvoľňujú vodík v plynnej forme.
Horčík a mangán však reagujú horúco s kyselinou dusičnou, rovnako ako ostatné silné kyseliny.
Mg (s) + 2 HNO 3 (l) => Mg (NO 3 ) 2 (aq) + H 2 (g)
ostatné
Kyselina dusičná reaguje s siričitanmi kovov za vzniku dusičnanovej soli, oxidu siričitého a vody.
Na 2 SO 3 (y) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
A tiež reaguje s organickými zlúčeninami, pričom nitroskupinu nahrádza atóm vodíka; čím sa vytvára základ pre syntézu výbušných zlúčenín, ako je nitroglycerín a trinitrotoluén (TNT).
syntéza
Priemyselný
Vyrába sa na priemyselnej úrovni katalytickou oxidáciou amónia podľa metódy opísanej Oswaldom v roku 1901. Proces pozostáva z troch stupňov alebo krokov.
Stupeň 1: Oxidácia amoniaku na oxid dusnatý
Amoniak sa vo vzduchu oxiduje kyslíkom. Reakcia sa uskutočňuje pri 800 ° C a pri tlaku 6 až 7 atm, s použitím platiny ako katalyzátora. Amoniak sa zmieša so vzduchom v nasledujúcom pomere: 1 objem amoniaku k 8 objemom vzduchu.
4NH 3 (g) + 5O 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
Oxid dusnatý sa vytvára v reakcii, ktorá sa vedie do oxidačnej komory pre ďalší stupeň.
Etapa 2. Oxidácia oxidu dusnatého na oxid dusičitý
Oxidácia sa uskutočňuje kyslíkom prítomným vo vzduchu pri teplote pod 100 ° C.
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
Etapa 3. Rozpustenie oxidu dusičitého vo vode
V tomto štádiu dochádza k tvorbe kyseliny dusičnej.
4NO 2 + 2 H 2 O + O 2 => 4HNO 3
Existuje niekoľko metód na absorpciu oxidu dusičitého (NO 2 ) vo vode.
Medzi ďalšie metódy: NO 2 je dimenzované na N 2 O 4 pri nízkych teplotách a vysokom tlaku, aby sa zvýšila ich rozpustnosť vo vode a produkujú kyselinu dusičnú.
3N 2 O 4 + 2 H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
Kyselina dusičná, ktorá sa vyrába oxidáciou amónia, má koncentráciu medzi 50 až 70%, ktorá sa môže pomocou koncentrovanej kyseliny sírovej ako dehydratačného činidla zvýšiť na 98%, čo umožňuje zvýšenie koncentrácie kyseliny dusičnej.
V laboratóriu
Tepelný rozklad dusičnanu meďnatého za vzniku oxidu dusičitého a kyslíkových plynov, ktoré prechádzajú vodou za vzniku kyseliny dusičnej; ako v Oswaldovej metóde, opísanej vyššie.
2Cu (NO 3 ) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
Reakcia dusičnanu soli s koncentrovaný H 2 SO 4 . Kyselina dusičná vytvorená sa oddelí z H 2 SO 4 destiláciou pri 83 ° C (k bodu varu kyseliny dusičnej).
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
aplikácia
Výroba hnojív
60% výroby kyseliny dusičnej sa používa na výrobu hnojív, najmä dusičnanu amónneho.
Vyznačuje sa vysokou koncentráciou dusíka, jednej z troch hlavných rastlinných živín, pričom dusičnany rastliny okamžite používajú. Amoniak sa medzitým oxiduje mikroorganizmami prítomnými v pôde a používa sa ako dlhodobé hnojivo.
Priemyselný
- 15% výroby kyseliny dusičnej sa používa na výrobu syntetických vlákien.
-Používa sa pri výrobe esterov kyseliny dusičnej a nitroderivátov; ako je nitrocelulóza, akrylové farby, nitrobenzén, nitrotoluén, akrylonitrily atď.
- K organickým zlúčeninám môžete pridať nitroskupiny a táto vlastnosť sa môže použiť na výrobu výbušnín, ako je nitroglycerín a trinitrotoluén (TNT).
- Kyselina adipová, prekurzor nylonu, sa vyrába vo veľkom meradle oxidáciou cyklohexanónu a cyklohexanolu kyselinou dusičnou.
Čistička kovov
Kyselina dusičná je vďaka svojej oxidačnej schopnosti veľmi užitočná pri čistení kovov prítomných v mineráloch. Podobne sa používa na získanie prvkov, ako je urán, mangán, niób a zirkónium, a pri okyslení fosforečných hornín na získanie kyseliny fosforečnej.
Kráľovská voda
Zmieša sa s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou za vzniku "aqua regia". Tento roztok je schopný rozpúšťať zlato a platinu, čo umožňuje jeho použitie pri čistení týchto kovov.
nábytok
Kyselina dusičná sa používa na dosiahnutie antického účinku v nábytku vyrobenom z borovicového dreva. Ošetrenie 10% roztokom kyseliny dusičnej vedie k sfarbeniu šedého zlata v dreve nábytku.
čistenie
- Zmes vodných roztokov kyseliny dusičnej 5 - 30% a kyseliny fosforečnej 15 - 40% sa používa na čistenie zariadení používaných pri dojení, aby sa odstránili zvyšky precipitátov zlúčenín horčíka a vápnik.
-Je to užitočné pri čistení skleneného tovaru používaného v laboratóriu.
fotografovanie
Kyselina dusičná sa používa vo fotografii, konkrétne ako prísada pre vývojárov síranu železnatého v procese mokrých dosiek, s cieľom podporiť belšiu farbu v ambrotypoch a tintypoch.
-Používal sa na zníženie pH strieborného kúpeľa kolódiových doštičiek, čo umožnilo dosiahnuť zníženie vzhľadu hmly, ktorá interferovala s obrazmi.
iní
-Vzhľadom na svoju kapacitu rozpúšťadla sa používa pri analýze rôznych kovov technikami atómovej absorpčnej spektrofotometrie s plamenovou metódou a hmotnostnou spektrofotometriou s indukčne viazanou plazmou.
- Kombinácia kyseliny dusičnej a kyseliny sírovej sa použila na konverziu bežnej bavlny na dusičnan celulózy (dusičná bavlna).
- Liek Salcoderm na vonkajšie použitie sa používa na liečbu benígnych novotvarov kože (bradavice, kalusy, condylomy a papilomómy). Má vlastnosti kauterizácie, zmiernenie bolesti, podráždenie a svrbenie. Kyselina dusičná je hlavnou zložkou liekovej formy.
-Červená dymivá kyselina dusičná a biela dymivá kyselina dusičná sa používajú ako oxidanty pre kvapalné raketové palivá, najmä v rakete BOMARC.
toxicita
- Pri kontakte s pokožkou môže spôsobiť popáleniny kože, silnú bolesť a dermatitídu.
- Pri kontakte s očami môže spôsobiť silnú bolesť, trhanie a vo vážnych prípadoch poškodenie rohovky a oslepnutie.
- Vdýchnutie pár môže pri intenzívnych alebo chronických expozíciách spôsobiť kašeľ, dýchacie ťažkosti, ktoré môžu spôsobiť krvácanie z nosa, hrtanitídu, chronickú bronchitídu, zápal pľúc a pľúcny edém.
- V dôsledku požitia sa vyskytujú lézie v ústach, slinenie, intenzívny smäd, bolesť na prehĺtanie, intenzívna bolesť v celom zažívacom trakte a riziko perforácie steny.
Referencie
- Wikipedia. (2018). Kyselina dusičná. Obnovené z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Kyselina dusičná. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Editori encyklopédie Britannica. (23. novembra 2018). Kyselina dusičná. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
- Shrestha B. (nd). Vlastnosti kyseliny dusičnej a použitia. Chem Guide: návody pre výučbu chémie. Obnovené z: chem-guide.blogspot.com
- Chemická kniha. (2017). Kyselina dusičná. Obnovené z: chemicalbook.com
- Imanol. (10. septembra 2013). Výroba kyseliny dusičnej. Obnovené z: ingenieriaquimica.net