Acid azotic

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 19 iulie 2022; verificările necesită 13 modificări .
Acid azotic
General
Nume tradiționale Acid azotic
Chim. formulă HNO3 _
Proprietăți fizice
Stat Lichid
Masă molară 63,012 g/ mol
Densitate 1,513 g/cm³
Energie de ionizare 11,95 ± 0,01 eV [2]
Proprietati termice
Temperatura
 •  topirea -41,59°C
 •  fierbere +82,6°C
 • descompunere +260°C
Mol. capacitate termică 109,9 J/(mol K)
Entalpie
 •  educaţie −174,1 kJ/mol
 •  topirea 10,47 kJ/mol
 •  fierbere 39,1 kJ/mol
 •  dizolvare −33,68 kJ/mol
Presiunea aburului 56 hPa
Proprietăți chimice
Constanta de disociere a acidului −1,64 [1]
Solubilitate
 • in apa Solubil
Proprietati optice
Indicele de refracție 1.397
Structura
Moment dipol 2,17 ± 0,02  D
Clasificare
Reg. numar CAS 7697-37-2
PubChem
Reg. numărul EINECS 231-714-2
ZÂMBETE   O[N+](=O)[O-]
InChI   InChI=1S/HNO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4)GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N
RTECS QU5775000
CHEBI 48107
Număr ONU 2031
ChemSpider
Siguranță
LD 50 430 mg/kg
Toxicitate Gradul 3 (moderat periculos)
Pictograme GHS Pictograma „Flacără peste cerc” a sistemului CGSPictograma „Coroziunea” a sistemului CGSPictograma „Semnul exclamării” a sistemului CGSPictograma GHS de pericol pentru sănătatePictograma de mediu GHSPictograma „Craniu și oase încrucișate” a sistemului CGS
NFPA 704 NFPA 704 diamant în patru culori 0 patru 0COR
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Acidul azotic ( formula chimică - HNO 3 ), este un acid anorganic chimic puternic care corespunde cu cea mai mare stare de oxidare a azotului (+5). Otrăvitoare .

În condiții standard, acidul azotic este un acid monobazic , în forma sa pură este un lichid incolor, cu un miros înțepător, sufocant . Acidul azotic solid formează două modificări cristaline cu rețele monoclinice și rombice .

Acidul azotic este miscibil cu apa în orice raport. În soluții apoase, se disociază aproape complet în ioni. Formează un amestec azeotrop cu apă cu o concentrație de 68,4% și o bp de 120 °C la presiunea atmosferică normală . Sunt cunoscuți doi hidrați solizi : monohidrat (HNO3H2O ) și trihidrat ( HNO33H2O ) . Acidul azotic și sărurile sale, nitrații , sunt otrăvitori și cancerigeni și sunt agenți oxidanți puternici .

Informații istorice

Tehnica de obținere a acidului azotic diluat prin distilarea uscată a salitrului cu alaun și sulfat de cupru a fost aparent descrisă pentru prima dată în tratatele lui Jabir (Geber în traduceri latinizate) în secolul al VIII-lea . Această metodă, cu diverse modificări, dintre care cea mai semnificativă a fost înlocuirea sulfatului de cupru cu sulfat de fier , a fost folosită în alchimia europeană și arabă până în secolul al XVII-lea .

În secolul al XVII-lea, Glauber a propus o metodă de obținere a acizilor volatili prin reacția sărurilor acestora cu acid sulfuric concentrat, inclusiv acidul azotic din azotat de potasiu , care a făcut posibilă introducerea acidului azotic concentrat în practica chimică și studierea proprietăților acestuia. Metoda Glauber a fost folosită până la începutul secolului al XX-lea , iar singura modificare semnificativă a fost înlocuirea azotatului de potasiu cu nitrat de sodiu (chilian) mai ieftin .

În timpul lui M. V. Lomonosov și până la mijlocul secolului al XX-lea, acidul azotic era numit în mod obișnuit vodcă puternică [3] .

Proprietăți fizice și fizico-chimice

Azotul din acidul azotic are o stare de oxidare de +5. Acidul azotic este un lichid incolor care fumează în aer, punct de topire -41,59 °C, punct de fierbere +82,6 °C (la presiunea atmosferică normală) cu descompunere parțială. Acidul azotic este miscibil cu apa în toate proporțiile. Soluțiile apoase de HNO3 cu o fracție de masă de 0,95-0,98 sunt numite „acid azotic fuming”, cu o fracție de masă de 0,6-0,7 - acid azotic concentrat.

Formează un amestec azeotrop cu apă (fracția de masă 68,4%, d 20 \u003d 1,41 g / cm 3 , T bp \u003d 120,7 ° C )

Când este cristalizat din soluții apoase, acidul azotic formează hidrați cristalini :

Acidul azotic solid formează două modificări cristaline:

Monohidratul formează cristale ortorombice , grupa spațială P na 2, parametri celulari  a = 0,631 nm , b = 0,869 nm , c = 0,544 nm , Z = 4 .

Densitatea soluțiilor apoase de acid azotic în funcție de concentrația acestuia este descrisă de ecuație

unde d  este densitatea în g/cm 3 , c  este fracția de masă a acidului. Această formulă descrie prost comportamentul densității la o concentrație de peste 97%.


Proprietăți chimice

1. HNO 3 foarte concentrat are o culoare maro datorită procesului de descompunere care are loc la lumină:

2. Când este încălzit, acidul azotic se descompune conform aceleiași reacții. Acidul azotic poate fi distilat fără descompunere numai sub presiune redusă (punctul de fierbere indicat la presiunea atmosferică se află prin extrapolare).

3. Aurul , platina , iridiul , rodiul și tantalul sunt inerți la acidul azotic în întregul interval de concentrații, alte metale reacţionează cu acesta, cursul reacției este determinat de concentrația sa.

4. HNO 3 ca acid monobazic puternic interacționează:

a) cu oxizi bazici și amfoteri :

b) cu baze :

c) înlocuiește acizii slabi din sărurile lor:

5. La fierbere sau sub acțiunea luminii, acidul azotic se descompune parțial:

6. Acidul azotic în orice concentrație prezintă proprietățile unui acid oxidant, în timp ce azotul este redus la o stare de oxidare de +5 până la -3. Adâncimea reducerii depinde în primul rând de natura agentului reducător și de concentrația acidului azotic. Ca acid oxidant, HNO3 interacționează :

a) cu metale aflate într- o serie de tensiuni la dreapta hidrogenului:

HNO3 concentrat

HNO3 diluat

b) cu metale aflate în seria electrochimică de tensiuni la stânga hidrogenului:

Toate ecuațiile de mai sus reflectă doar cursul dominant al reacției. Aceasta înseamnă că, în aceste condiții, produsele acestei reacții sunt mai mult decât produsele altor reacții, de exemplu, când zincul reacţionează cu acidul azotic (fracția de masă a acidului azotic într-o soluție de 0,3), produsele vor conține cel mai mult NO , dar va conține și (doar în cantități mai mici) și NO 2 , N 2 O , N 2 și NH 4 NO 3 .

7. Singurul model general în interacțiunea acidului azotic cu metalele: cu cât acidul este mai diluat și cu cât metalul este mai activ, cu atât azotul este mai profund redus:

creșterea concentrației de acid creșterea activității metalelor

8. Acidul azotic, chiar si concentrat, nu interactioneaza cu aurul si platina. Fierul, aluminiul, cromul sunt pasivate cu acid azotic concentrat la rece. Fierul interacționează cu acidul azotic diluat și, în funcție de concentrația de acid, se formează nu numai diverși produși de reducere a azotului, ci și diverși produși de oxidare a fierului:

9. Acidul azotic oxidează nemetale , în timp ce azotul este de obicei redus la NO sau NO 2 :

și substanțe complexe, de exemplu:

10. Unii compuși organici (de exemplu , amine , terebentină ) se aprind spontan la contactul cu acidul azotic concentrat.

11. Unele metale ( fier , crom , aluminiu , cobalt , nichel , mangan , beriliu ), care reacţionează cu acidul azotic diluat, sunt pasivate de acidul azotic concentrat şi sunt rezistente la efectele acestuia.

Un amestec de acizi azotic și sulfuric se numește melange.

Acidul azotic este utilizat pe scară largă pentru a prepara compuși nitro .

12. Un amestec de trei volume de acid clorhidric și un volum de acid azotic se numește „ aqua regia ”. La temperatura camerei, reacția este în echilibru. Se deplasează la dreapta când este încălzit. Aqua regia dizolvă majoritatea metalelor, inclusiv aurul și platina . Abilitățile sale puternice de oxidare se datorează clorului atomic și clorurii de nitrozil rezultate , care, de asemenea, se descompune și eliberează clorul :

Total:

Aceeași reacție are loc și cu acidul bromhidric :

13. Interacțiunea acizilor azotic și clorhidric concentrați cu metalele nobile :

14. Acidul azotic, dizolvat în apă, reacționează parțial și reversibil cu acesta formând acid ortonitric, care nu există în formă liberă:

Nitrați

Acidul azotic este un acid puternic. Sărurile sale - nitrații  - sunt obținute prin acțiunea HNO 3 asupra metalelor și a unor compuși nemetalici, oxizi , hidroxizi sau carbonați . Toți nitrații sunt foarte solubili în apă. Ionul nitrat nu se hidrolizează în apă.

1. Sărurile acidului azotic se descompun ireversibil atunci când sunt încălzite, iar compoziția produselor de descompunere este determinată de cation:

a) nitrați ai metalelor din seria tensiunilor din stânga magneziului (cu excepția litiului ):

b) nitrații de metale aflați într- o serie de tensiuni între magneziu și cupru (precum și litiu ):

c) nitrații metalelor situate într-o serie de tensiuni la dreapta mercurului :

d) azotat de amoniu :

2. Nitrații din soluții apoase practic nu prezintă proprietăți oxidante, dar la temperaturi ridicate în stare solidă sunt agenți oxidanți puternici, de exemplu, atunci când solidele sunt topite:

3. Zincul și aluminiul într - o soluție alcalină reduc nitrații la NH3 :

Sărurile acidului azotic - nitrații  - sunt utilizate pe scară largă ca îngrășăminte . În același timp, aproape toți nitrații sunt foarte solubili în apă, prin urmare, sub formă de minerale, sunt extrem de mici în natură; excepțiile sunt salitrul chilian (sodiu) și salitrul indian ( nitrat de potasiu ). Majoritatea nitraților sunt obținuți artificial.

4. Sticla , fluoroplastul-4 nu reacţionează cu acidul azotic .

5. Nitrații metalici în timpul sinterizării cu oxizi metalici formează săruri ale acidului ortonitric - ortonitrați .

Producția industrială, aplicarea și efectul asupra organismului

Acidul azotic este unul dintre cele mai mari produse din industria chimică.

Producția de acid azotic

Metoda modernă de producție se bazează pe oxidarea catalitică a amoniacului sintetic pe catalizatori de platină - rodiu ( procedeul Ostwald ) la un amestec de oxizi de azot ( gaze azotate), cu absorbția lor ulterioară de către apă :

Toate cele trei reacții sunt exoterme , prima este ireversibilă , restul sunt reversibile [4] . Concentrația de acid azotic obținut prin această metodă variază de la 45 la 58% în funcție de proiectarea tehnologică a procesului. Pentru a obține acid azotic concentrat, fie echilibrul din a treia reacție este deplasat prin creșterea presiunii la 50 de atmosfere , fie se adaugă acid sulfuric pentru a dilua acidul azotic și se încălzește, în timp ce acidul azotic, spre deosebire de apă și acid sulfuric, se evaporă [5] .

În Rusia, producția pe scară largă de acid azotic (10.000 de tone pe an) folosind această metodă a început în 1917 în Yuzovka , materia primă a fost amoniacul din gazul cuptorului de cocs conform metodei lui I. I. Andreev .

Pentru prima dată, acidul azotic a fost obținut de alchimiști prin încălzirea unui amestec de salpetru și sulfat de fier:

Acidul azotic pur a fost obținut pentru prima dată de Johann Rudolf Glauber , acționând pe salpetru cu acid sulfuric concentrat :

Distilarea ulterioară poate fi obținută așa-numita. „acid azotic fumos”, care practic nu conține apă.

Aplicație

Acțiune asupra corpului

Acidul azotic este otrăvitor . În funcție de gradul de impact asupra organismului, acesta aparține substanțelor din clasa a 3-a de pericol . Vaporii săi sunt foarte nocivi: vaporii provoacă iritații ale căilor respiratorii, iar acidul în sine lasă pe piele ulcere de lungă vindecare. Când este expus la piele, apare o colorare galbenă caracteristică a pielii din cauza reacției xantoproteice. Când este încălzit sau expus la lumină, acidul se descompune pentru a forma dioxid de azot NO 2 (gaz maro) foarte toxic. MPC pentru acid azotic în aerul zonei de lucru pentru NO 2 2 mg/m 3 [7] .

Evaluare NFPA 704 pentru acid azotic concentrat:

Unicode

Unicode are un simbol alchimic pentru acidul azotic ( latina  Aqua fortis ).

Codare Unicode și HTML
grafem Unicode HTML
Codul Nume hexazecimal Zecimal Mnemonice
🜅 U+1F705 SIMBOLU ALCHIMIC PENTRU AQUAFORTIS 🜅 🜅

Vezi și

Note

  1. Manualul unui chimist / Colegiul editorial: Nikolsky B.P. si altele.- ed. a II-a, corectata. - M., L.: Chimie, 1965. - T. 3. - 1008 p.
  2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0447.html
  3. Vodcă puternică // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907. ;
    Vodcă puternică // Coș - Kukunor. - M  .: Enciclopedia Sovietică, 1953. - S. 337. - ( Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 51 de volume]  / redactor -șef B. A. Vvedensky  ; 1949-1958, v. 23).
  4. Hodakov, 1976 , pp. 43,60-61.
  5. Hodakov, 1976 , p. 61.
  6. Acid azotic // Fotokinotehnică: Enciclopedie / Cap. ed. E. A. Iofis . — M .: Enciclopedia sovietică , 1981. — 447 p.
  7. Standardul interstatal GOST 12.1.005-88, Anexa 2, p. 1
  8. Fisher Scientific .

Literatură

Link -uri