Nitrogénsav (HNO3) szerkezete, tulajdonságai, szintézise és felhasználása



az salétromsav egy szervetlen vegyület, amely nitrogén-oxo-savból áll. Erős savnak tekintjük, bár pKa (-1,4) hasonló a hidroniumion (-1,74) pKa-jához. Ettől a ponttól talán a legismertebb a számos ismert erős sav.

Fizikai megjelenése színtelen folyadékból áll, amelyet a tárolás során sárgás színűre változik a nitrogéngázok képződése miatt. Kémiai képlete a HNO3. 

Ez valamivel instabilabb, enyhe bomlást okoz a napfény hatásának. Ezenkívül a fűtés révén teljesen lebomlik, nitrogén-dioxidot, vizet és oxigént okozva.

A felső képen egy kis mennyiségű salétromsav van egy mérőlombikban. A részleges bomlásra utaló sárga színezést meg lehet jegyezni.

Szervetlen és szerves nitrátok, valamint műtrágyák, robbanóanyagok, festékek közbenső termékei és különböző szerves kémiai vegyületek előállítására használt nitrogénvegyületek előállítására használják..

Ezt a savat már ismerték a nyolcadik század alkímái, amelyeket "víz fortisztának" neveztek. A német kémikus, Johan Rudolf Glauber (1648) kidolgozott egy módszert annak elkészítésére, amely a kálium-nitrát kénsavval történő melegítéséből állt..

A gyártást ipari módon a Wilhelm Oswald (1901) által tervezett módszer szerint állítják elő. Az eljárás általában az ammónium katalitikus oxidációjából áll, nitrogén-oxid és nitrogén-dioxid egymás utáni generálásával salétromsavvá..

A légkörben a NO2 emberi tevékenység által termelt reakció felhő vízzel reagál, HNO-t képezve3. Ezután a savas esők alatt kicsapódik a vízcseppek, például a nyilvános terek szobrai..

A salétromsav nagyon mérgező vegyület, és a gőzök folyamatos expozíciója krónikus hörghuruthoz és kémiai tüdőgyulladáshoz vezethet..

index

  • 1 A salétromsav szerkezete
    • 1.1 Rezonanciaszerkezetek
  • 2 Fizikai és kémiai tulajdonságok
    • 2.1 Kémiai nevek
    • 2.2 Molekulatömeg
    • 2.3 Fizikai megjelenés
    • 2.4 Szag
    • 2.5 Forráspont
    • 2.6 Olvadáspont
    • 2.7 Oldhatóság vízben
    • 2.8 Sűrűség
    • 2.9 Relatív sűrűség
    • 2.10 Relatív gőzsűrűség
    • 2.11 Gőznyomás
    • 2.12 Bomlás
    • 2.13 Viszkozitás
    • 2.14 Korrózió
    • 2,15 moláris párologtató entalpia
    • 2.16 Standard moláris entalpia
    • 2.17 Standard moláris entrópia
    • 2.18 Felületi feszültség
    • 2.19 Szagküszöb
    • 2.20 Disszociációs állandó
    • 2.21 Törésmutató (η / D)
    • 2.22 Kémiai reakciók
  • 3 Összefoglalás
    • 3.1 Ipari
    • 3.2 A laboratóriumban
  • 4 Felhasználások
    • 4.1 Műtrágyák előállítása
    • 4.2 Ipari
    • 4.3 Fémtisztító
    • 4.4 Regia víz
    • 4.5 Bútor
    • 4.6 Tisztítás
    • 4.7 Fényképezés
    • 4.8 Egyéb
  • 5 Toxicitás
  • 6 Referenciák

A salétromsav szerkezete

A HNO molekula szerkezete a felső képen látható3 gömbök és bárok modelljével. A nitrogénatom, a kék gömb, a közepén helyezkedik el, trigonális sík geometriával körülvéve; azonban a háromszöget torzítja az egyik leghosszabb csúcsa.

A salétromsav molekulái ekkor laposak. Az N = O, N-O és N-OH kötések alkotják a lapos háromszög csúcsát. Ha részletesen megfigyeljük, az N-OH kötés hosszabb, mint a másik kettő (ahol a fehér gömb a H atomot képviseli).

Rezonanciaszerkezetek

Két kapcsolat van azonos hosszúságú: N = O és N-O. Ez a tény ellentétes a valencia kötéselméletével, ahol a kettős kötések várhatóan rövidebbek, mint az egyszerű kötések. A magyarázat ebben az esetben a rezonancia jelenségében található, amint az az alábbi képen látható.

Mindkét kötés, N = O és N-O, ezért a rezonancia szempontjából egyenértékű. Ezt grafikusan ábrázolják a szerkezet modelljében két O atom közötti szaggatott vonallal (lásd a szerkezetet).

Amikor a HNO deprotonálódik3, a stabil anion-nitrát képződik3-. Ebben a rezonancia magában foglalja az O három atomját. Ez az oka annak, hogy a HNO3 nagy savtartalma van a Bronsted-Lowry-nak (az ionok H-féle donorja)+).

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Kémiai nevek

-Nitrogénsav

-Azotikus sav

-Hidrogén-nitrát

-Víz fortisz.

Molekulatömeg

63,012 g / mol.

Fizikai megjelenés

Színtelen vagy halványsárga folyadék, amely vörösesbarna színű lehet.

szag

Acrid, jellegzetes fulladás.

Forráspont

181 ° F és 760 mmHg (83 ° C) között.

Olvadáspont

-41,6 ° C.

Oldhatóság vízben

Nagyon jól oldódik és vízzel elegyedik.

sűrűség

1,513 g / cm33 20 ° C-on.

Relatív sűrűség

1,50 (vízhez viszonyítva = 1).

A gőz relatív sűrűsége

2 vagy 3-szor becsült érték (a levegőre vonatkoztatva = 1).

Gőznyomás

63,1 mmHg 25 ° C-on.

bomlás

A légköri nedvességnek vagy hőnek való kitettség következtében nitrogén-peroxiddá válhat. Amikor ez a bomlás felmelegszik, nagyon mérgező nitrogén-oxid és hidrogén-nitrát füstöt bocsát ki.

A salétromsav nem stabil, hővel érintkezve és napfény hatására bomlik, és nitrogén-dioxidot, oxigént és vizet bocsát ki..

viszkozitás

1,092 mPa 0 ° C-on, és 0,617 mPa 40 ° C-on.

rozsdásodás

Az alumínium és a króm-acél kivételével képes minden alapvető fém támadására. Megtámad néhány műanyag fajtát, gumit és bevonatot. A maró és maró anyag, ezért rendkívül óvatosan kell kezelni.

A párologtatás moláris entalpiája

39,1 kJ / mol 25 ° C-on.

Standard moláris entalpia

-207 kJ / mol (298 ° F).

Standard moláris entrópia

146 kJ / mol (298 ° F).

Felületi feszültség

-0,04356 N / m 0 ° C-on

-0,04115 N / m 20 ° C-on

-0,0376 N / m 40 ° C-on

Szagküszöb

-Alacsony szag: 0,75 mg / m3

-Nagy szag: 250 mg / m3

-Irritatív koncentráció: 155 mg / m3.

A disszociációs állandó

pKa = -1,38.

Törésmutató (η / D)

1,393 (16,5 ° C).

Kémiai reakciók

hidratáció

-Szilárd hidrátokat képezhet, például HNO-t3∙ H2O és HNO3H 3H2Vagy: "Nitric ice".

Eloszlás vízben

A salétromsav olyan erős sav, amely gyorsan vízben ionizálódik a következő módon:

HNO3 (l) + H2O (l) => H3O+ (ac) + NO3-

Sók képződése

Reagál bázikus oxidokkal, képezve nitrát sót és vizet.

CaO (k) + 2 HNO3 (l) => Ca (NO3)2 (ac) + H2O (l)

Hasonlóképpen reagál bázisokkal (hidroxidokkal), nitrát sót és vizet képezve.

NaOH (ac) + HNO3 (l) => NaNO3 (ac) + H2O (l)

Szintén karbonátok és savkarbonátok (bikarbonátok), valamint szén-dioxidot képeznek.

na2CO3 (ac) + HNO3 (l) => NaNO3 (ac) + H2O (l) + CO2 (G)

protonálódási

A salétromsav is bázisként viselkedik. Emiatt kénsavval reagálhat.

HNO3   +   2H2SW4    <=>      NO2+    +     H3O+     +      2HSO4-

autoprotolízis

A salétromsav autoprotoisisen megy keresztül.

2HNO3  <=>  NO2+   +    NO3-    +      H2O

Fém-oxidáció

A fémek reakciójában a salétromsav nem viselkedik, mint erős savak, amelyek reakcióba lépnek a megfelelő sót képező fémekkel, és gáznemű hidrogént bocsátanak ki.

A magnézium és a mangán ugyanakkor a többi erős savhoz hasonlóan melegen reagál a salétromsavval.

Mg (s) + 2 HNO3 (l) => Mg (NO3)2 (ac) + H2 (G)

más

A salétromsav reagál a fém-szulfitokkal, ami nitrát sót, kén-dioxidot és vizet okoz.

na2SW3 (s) + 2 HNO3 (l) => 2 NaNO3 (ac) + SO2 (g) + H2O (l)

Szintén reagál a szerves vegyületekkel, helyettesítve a hidrogént nitrocsoportra; így a robbanásveszélyes vegyületek, például a nitroglicerin és a trinitrotoluol (TNT) szintézisének alapja..

szintézis

ipari

Ipari szinten az ammónium katalitikus oxidációjával állítják elő, az Oswald által 1901-ben leírt módszer szerint. Az eljárás három szakaszból áll:.

1. szakasz: Az ammónium oxidálása nitrogén-oxidra

Az ammóniumot a levegőben lévő oxigén oxidálja. A reakciót 800 ° C-on, 6-7 atm nyomáson, platina katalizátor alkalmazásával hajtjuk végre. Az ammóniumot levegővel keverjük össze: 1 térfogat ammónium 8 térfogatszázalék levegőn.

4NH3 (g) + 5O2 (g) => 4NO (g) + 6H2O (l)

A reakció során nitrogén-monoxid keletkezik, amelyet az oxidációs kamrába vittünk a következő szakaszba.

2. szakasz: A nitrogén-oxid oxidációja nitrogén-dioxidban

Az oxidációt a levegőben lévő oxigén 100 ° C alatti hőmérsékleten hajtja végre.

2NO (g) + O2 (g) => 2NO2 (G)

3. szakasz: A nitrogén-dioxid vízben való oldása

Ebben a szakaszban a salétromsav képződik.

4NO2     +      2H2O + O2         => 4HNO3

A nitrogén-dioxid felszívódására számos módszer létezik (NO2) vízben.

Egyéb módszerek között: a NO2 dimerizálva van N-re2O4 alacsony hőmérsékleten és nagy nyomáson, annak érdekében, hogy növelje vízoldhatóságát és salétromsavat termeljen.

3N2O4   +     2H2O => 4HNO3    +      2NO

Az ammónium oxidációjával előállított salétromsav koncentrációja 50-70%, ami 98% -ra csökkenthető, ha koncentrált kénsavat dehidratálnak, ami lehetővé teszi a salétromsav koncentrációjának növelését..

A laboratóriumban

A réz (II) -nitrát termikus bomlása, nitrogén-dioxid és oxigéngázok előállítása során, amelyek vízen keresztül jutnak salétromsavvá; ahogyan azt az Oswald-módszerben leírtuk.

2Cu (NO3)2    => 2CuO + 4NO2    +     O2

Nitrátsó reakciója H-vel2SW4 koncentrálódik. A képződött salétromsavat elválasztjuk a H-tól2SW4 83 ° C-on történő desztillálással (salétromsav forráspontja).

kálium-nitrát3   +    H2SW4     => HNO3    +     KHSO4

alkalmazások

Műtrágya-termelés

A salétromsav termelésének 60% -át műtrágyák, különösen az ammónium-nitrát előállítására használják.

Ezt a magas nitrogénkoncentráció jellemzi, amely a növények három fő tápanyagának egyike, a növények nitrátját azonnal felhasználva. Eközben az ammóniumot a talajban lévő mikroorganizmusok oxidálják, és hosszú távú műtrágyaként használják.

ipari

-A salétromsav termelésének 15% -át szintetikus szálak gyártására használják.

-A salétromsav-észterek és a nitroder-származékok kidolgozására használják; nitrocellulóz, akril festékek, nitrobenzol, nitrotoluol, akrilnitrilek stb..

-Nitrocsoportokat adhat szerves vegyületekhez, ezt a tulajdonságot használhatjuk robbanóanyagok, például nitroglicerin és trinitrotoluol (TNT) készítésére..

-Az adipinsavat, a nylon prekurzort, nagy mennyiségben állítják elő a ciklohexanon és a ciklohexanol nitrogénsavval történő oxidálásával..

Fém tisztító

Az oxidáló kapacitása miatt a nitrogénsav nagyon hasznos az ásványi anyagokban lévő fémek tisztítására. Azt is használják, hogy olyan anyagokat kapjunk, mint az urán, a mangán, a niobium, a cirkónium és a foszforsavak savanyítása, hogy foszforsavat kapjunk..

Víz regia

A keveréket tömény sósavval elegyítjük, hogy "agua regia" képződjön. Ez az oldat képes az arany és a platina feloldására, amely lehetővé teszi az ilyen fémek tisztításához.

bútor

A fenyőfából készült bútorok antik hatásának elérésére nitrogén-savat használnak. A salétromsav-oldattal történő 10% -os kezelés szürkeárnyalatosságot eredményez a bútorok fában.

takarítás

-A fejés munkájában használt berendezések tisztításához 5-30% -os salétromsav és 15-40% -os foszforsavat tartalmazó vizes oldatok keverékét használják a magnézium- és kalciumvegyületek csapadékainak maradékainak kiküszöbölése érdekében..

-Hasznos a laboratóriumban használt üveganyagok tisztításához.

fényképezés

-A nitrogén-savat a fotózásban, különösen a vas-szulfát-fejlesztők adalékanyagaként alkalmazták a nedves lemezes eljárásban, azzal a céllal, hogy fehérebb színt alakítsanak ki az ambrotípusokban és a ferrotípusokban.

-A kollodiumlemezek ezüst fürdőjének pH-értékének csökkentésére használták, amely lehetővé tette a képeket megzavaró köd megjelenésének csökkenését..

mások

-Oldószer kapacitása miatt különböző fémek elemzésére használják láng atomabszorpciós spektrofotometriás technikákkal és induktív kapcsolási plazma tömegspektrofotometriával..

-A salétromsav és a kénsav kombinációját használták a közös gyapotnak cellulóz-nitráttá (nitrogén pamut) való átalakítására..

-A Salcoderm gyógyszert külsõ felhasználásra a bõr jóindulatú daganatai (szemölcsök, kukorica, kondilomák és papillomák) kezelésére használják. Cauterizáció, fájdalomcsillapítás, irritáció és viszketés. A nitrogénsav a gyógyszerkészítmény fő összetevője.

-A folyékony rakéta-üzemanyagok oxidáló szereként fúvó vörös salétromsavat és fehér füstölgő salétromsavat használnak, különösen a BOMARC rakétákban..

toxicitás

-A bőrrel való érintkezéskor égési sérülést okozhat a bőrön, súlyos fájdalmat és bőrgyulladást okozhat.

-A szemmel való érintkezés súlyos fájdalmat, szakadást és súlyos esetekben szaruhártya-károsodást és vakságot okozhat.

-A gőzök belélegzése köhögést, légszomjat, súlyos vagy krónikus orrvérzést, laringitist, krónikus bronchitist, tüdőgyulladást és tüdőödémát okozhat..

-Lenyelése következtében a szájban károsodást, nyáladást, intenzív szomjúságot, nyelési fájdalmat, intenzív fájdalmat okoz az egész emésztőrendszerben, és ugyanakkor a falfal perforációjának kockázata áll fenn..

referenciák

  1. Wikipedia. (2018). Nitrogénsav. Lap forrása: en.wikipedia.org
  2. Pubchem. (2018). Nitrogénsav. Lap forrása: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018. november 23.). Nitrogénsav. Encyclopædia Britannica. A lap eredeti címe: britannica.com
  4. Shrestha B. (s.f.). A salétromsav tulajdonságai és felhasználása. Chem Guide: a kémiai tanulás bemutatói. A lap eredeti címe: chem-guide.blogspot.com
  5. Vegyi könyv. (2017). Nitrogénsav. A lap eredeti címe: chemicalbook.com
  6. Imanol. (2013. szeptember 10.). A salétromsav előállítása. A lap eredeti címe: ingenieriaquimica.net