Надо Знать

добавить знаний



Азотная кислота



План:


Введение

Пространственная формула азотной кислоты.
Трехмерная модель молекулы азотной кислоты.
Salpetersaeure.jpg

Азотная кислота, Азотная кислота (HNO 3) - сильная одноосновная кислота. Висококорозийна кислота, реагирует с большинством металлов, сильный окисляя агент. Имеет тенденцию приобретать желтый оттенок из-за накопления оксидов азота, при долгом збериганни.Зазвичай азотная кислота имеет концентрацию 68%. [1] Если более 86%, то она называется дымной кислотой. В зависимости от цвета "дыма" концентрированная кислота делится на белую и красную в концентрацией превышающей 95%.


1. История

Р. Дж. Глаубер получил в середине 17-го века, чистую нитратную кислоту реакцией и перегонкой селитры с серной кислотой, сейчас этот процесс применяется при лабораторном получении кислоты. Состав кислоты впервые определил А.Лавуазье в 18 веке, он определил что вещество имеет в своем составе азот и кислород и точная формула не была известна. Точный состав был определен Генри Кавендиш. Промышленное производство началось только в начале 19 века, когда серная кислота и нитрат натрия были доступны в больших количествах. Современный способ получения кислоты, каталитическая окисления аммиака на платине было открыто Ч.Ф. Кульманом (1838). До изобретения синтетического аммиака названного в честь его первооткрывателей "Аммиак Габер и Бош ", такой способ получения оставался очень дорогим по сравнению с извлечения из натриевой селитры. В начале 20-го века Вильгельм Оствальд, начал производство азотной кислоты из аммиака в промышленных масштабах. Дешевый способ окисления аммиака в настоящее время заменил все другие промышленные способы получения азотной кислоты.


2. Промышленное производство

Азотная кислота получается путем реакции диоксида азота (NO 2) с водой.

3NO 2 + H 2 → 2HNO 3 + NO

Как правило, монооксид азота получаемая в результате реакциии, вновь окисляется кислородом воздуха и может быть использован для получения дополнительной диоксида азота. Почти чистая азотная кислота может быть образована путем реакции серной кислотой с с натриевой солью.

2 NaNO 3 + H 2 SO 4 → 2 HNO 3 + Na 2 SO 4

Промышленная нитратная кислота содержит как правило 52% - 68% азотной кислоты. В современной химической промышленности нитратную кислоту добывают путем каталитического окисления аммиака до окиси азота с последующим окислением NO кислородом [воздуха] при 700-900 C до диоксида (гемитетраоксиду) азота и поглощением последнего водой. Катализатор - платиновая сетка.

Химические процессы, происходящие при производстве азотной кислоты, можно представить рядом реакций: Смесь аммиака с воздухом в определенном соотношении сжигают в специальном приборе на платиновой сетке, которая служит катализатором (без катализатора аммиак окисляется до свободного азота):

  • 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

Получаемый монооксид азота охлаждают и окисляющие кислородом воздуха до диоксида (гемитетраоксиду) азота:

  • 2NO + O 2 = 2NO 2

Смесь диоксида и гемитетраоксиду поглощают водой и получают раствор смеси азотной и азотистой кислот:

  • N 2 O 4 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

Нитритная кислота неустойчива, особенно при некотором нагревании, и легко разлагается на окись и двуокись азота и воду:

  • 2HNO 2 = NO + NO 2 + H 2 O

Процесс поглощения окислов азота водой проводят при избытке кислорода. Поэтому создаваемый по последней реакции монооксид азота сразу превращается в диоксид азота и снова вступает в процесс образования азотной кислоты. В результате образуется только нитратная кислота.


3. Физические свойства

Азотная кислота представляет собой бесцветную дымившуюся жидкость с едким запахом, легко разлагается, окрашиваясь в желтый цвет. Плотность 1,53 г / см . Кипит при 86 С, замерзает при - 41 С. На воздухе HNO 3 "дымит" вследствие притяжения ее парами влажного воздуха и образования мелких капелек тумана.

Азотная кислота неустойчива и уже под воздействием солнечного света постепенно разлагается:

  • 4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

При нагревании расписание ее значительно ускоряется. Создаваемый диоксид азота растворяется в HNO 3 и придает ей желтоватый цвет. В водных растворах нитратная кислота значительно устойчивее. С водой HNO 3 смешивается в любых соотношениях.

Азотная кислота относится к сильным кислотам, в водных растворах она практически полностью диссоциирует:

  • HNO_3 \; \ overrightarrow {\ leftarrow} H ^ + + NO_3 ^ -

В продажу нитратная кислота обычно поступает в виде 68%-ного раствора с плотностью 1,4 г / см .


4. Химические свойства

Азотная кислота - очень сильный окислитель. Окисляет серу (до H 2 SO 4), фосфор (до фосфорной кислоты), разрушает органические вещества. Степень восстановления HNO 3 зависит от его концентрации и активности восстановителя. Концентрированная HNO 3 восстанавливается до NO 2, а разведенная - обычно до NO. Азотная кислота взаимодействует почти со всеми металлами, за исключением золота, платины и других, образуя соли - нитраты. Так, при действии концентрированной азотной кислоты на медь образуется нитрат меди, диоксид азота и вода:

  • Cu + 4HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 ↑ + 2H 2 O

При действии же разбавленной азотной кислоты на медь образуется нитрат меди, монооксид азота (а не диоксид как при действии концентрированной HNO 3) и вода:

  • 3CuO + 2HNO 3 + 6HNO 3 = 3Cu (NO 3) 2 + 2NO ^ | + 4H 2 O

При взаимодействии азотной кислоты с металлами водород не выделяется, как, например, при взаимодействии с металлами соляной и разбавленной серной кислот. Водород не выделяется HNO 3 даже активными металлами. Так, при действии разбавленной HNO 3 на магний она восстанавливается до гемиоксиду азота :

  • 4Mg + 2HNO 3 + 8HNO 3 = 4Mg (NO 3) 2 + N 2 O ↑ + 5H 2 O

При взаимодействии азотной кислоты с еще более активными металлами она может восстанавливаться даже до аммиака.

Разведенная нитратная кислота легко реагирует с алюминием и железом, а концентрированная без нагрева с ними не реагирует. Это объясняется тем, что под действием концентрированной HNO 3 на поверхности этих металлов образуется прочный, нерастворимый в HNO 3 слой оксида, который изолирует металл от кислоты и тем предотвращает его разрушение. Благодаря этому концентрированную нитратную кислоту можно хранить и транспортировать в алюминиевой и железной таре.

Азотная кислота легко окисляет не только металлы, но и неметаллы. Например, она легко при нагревании окисляет серу и фосфор в серной и фосфорной кислот:

  • S + 2HNO 3 = H 2 SO 4 + 2NO
  • 3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO

Некоторые вещества могут воспламеняться нитратной кислотой и гореть в ней. Так, когда кусочек раскаленного уголь бросить в концентрированную HNO 3, он будет гореть в ней ярким пламенем, а скипидар загорается при соприкосновении с ней. Поэтому концентрированная кислота в пожарном отношении весьма опасна.

Азотная кислота взаимодействует со многими органическими соединениями, образуя нитросоединения (азотирование).


5. Получение

В современной химической промышленности нитратную кислоту добывают путем каталитического окисления аммиака до окиси азота с последующим окислением NO кислородом [воздуха] (метод И. Андреева) при 700-900 C до диоксида (гемитетраоксиду) азота и поглощением последнего водой. Катализатор - платиновая сетка.

Химические процессы, происходящие при производстве азотной кислоты, можно представить рядом реакций: Смесь аммиака с воздухом в определенном соотношении сжигают в специальном приборе на платиновой сетке, которая служит катализатором (без катализатора аммиак окисляется до свободного азота):

  • 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

Получаемый монооксид азота охлаждают и окисляющие кислородом воздуха до диоксида (гемитетраоксиду) азота:

  • 2NO + O 2 = 2NO 2 (N 2 O 4)

Смесь диоксида и гемитетраоксиду поглощают водой и получают раствор смеси азотной и азотистой кислот:

  • N 2 O 4 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

Нитритная кислота неустойчива, особенно при некотором нагревании, и легко разлагается на окись и двуокись азота и воду:

  • 2HNO 2 = NO + NO 2 + H 2 O

Процесс поглощения окислов азота водой проводят при избытке кислорода. Поэтому создаваемый по последней реакции монооксид азота сразу превращается в диоксид азота и снова вступает в процесс образования азотной кислоты. В результате образуется только нитратная кислота.

В лабораторных условиях нитратную кислоту можно получить взаимодействием нитратов с концентрированной серной кислотой при легком нагревании, например:

  • NaNO 3 + H 2 SO 4 = HNO 3 ↑ + NaHSO 4

6. Применение

Азотная кислота является одним из важнейших продуктов химической промышленности. Она производится в очень больших количествах, используется для производства азотных удобрений, в цветной металлургии для разделения металлов, а также химической промышленности для производства пластмасс, взрывчатых веществ, целлулоида и фотокинопливкы, искусственного волокна, органических красителей, лечебных веществ.


См.. также

Литература

Примечания


Растворимость кислот, оснований и солей в воде
H + Li + K + Na + NH 4 + Ba 2 + Ca 2 + Mg 2 + Sr 2 + Al 3 + Cr 3 + Fe 2 + Fe 3 + Ni 2 + Co 2 + Mn 2 + Zn 2 + Ag + Hg 2 + Hg 2 2 + Pb 2 + Sr 2 + Sn 2 + Cu +
OH - P P P - P М Н М Н Н Н - Н Н Н Н - - - Н Н - Н
F - P Н P P Р М Н Н М Р Н Н Н Р Р М Р Р М М Н Р Р ?
Cl - P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Н Р Н М - Н Р
Br - P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Н М Н М Р H Р
I - P P P P Р Р Р Р Р Р ? Р - Р Р Р Р Н Н Н Н М Н -
S 2 - P P P P - Р М Н Р - - Н - Н Н Н Н Н Н - Н Н Н Н
SO 3 2 - P P P P Р М М М Н ? ? М ? Н Н Н М Н Н Н Н ? Н ?
SO 4 2 - P P P P Р Н М Р Н Р Р Р Р Р Р Р Р М - Н Н Р Р Р
NO 3 - P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р - Р - Р Р
NO 2 - P P P P Р Р Р Р Р ? ? ? ? Р М ? ? М ? ? ? ? ? ?
PO 4 3 - P Н P P - Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н ? Н Н Н Н
CO 3 2 - М Р P P Р Н Н Н Н - - - - Н Н - - Н - Н - - ? -
CH 3 COO - P Р P P Р Р Р Р Р - Р Р - Р Р Р Р Р Р М Р - Р Р
CN - P Р P P Р Р Р Р Р ? Н Н - Н Н Н Н Н Р Н Р - - Н
SiO 3 2 - H Н P P ? Н Н Н Н ? ? Н ? ? ? Н Н ? ? ? Н ? ? ?

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам