- Struktura kyseliny dusičné
- Rezonanční struktury
- Fyzikální a chemické vlastnosti
- Chemická jména
- Molekulární váha
- Fyzický vzhled
- Zápach
- Bod varu
- Bod tání
- Rozpustnost ve vodě
- Hustota
- Relativní hustota
- Relativní hustota par
- Tlak páry
- Rozklad
- Viskozita
- Koroze
- Molární entalpie odpařování
- Standardní molární entalpie
- Standardní molární entropie
- Povrchové napětí
- Prahová hodnota zápachu
- Disociační konstanta
- Index lomu (η / D)
- Chemické reakce
- Hydratace
- Disociace ve vodě
- Tvorba soli
- Protonace
- Autoprotolýza
- Oxidace kovů
- jiný
- Syntéza
- Průmyslový
- Fáze 1: Oxidace amonia na oxid dusnatý
- Stupeň 2. Oxidace oxidu dusnatého na oxid dusičitý
- Stupeň 3. Rozpuštění oxidu dusičitého ve vodě
- V laboratoři
- Aplikace
- Výroba hnojiv
- Průmyslový
- Čistička kovů
- Královská voda
- Nábytek
- Čištění
- Fotografování
- Ostatní
- Toxicita
- Reference
Kyselina dusičná je anorganická sloučenina se skládá z oxokyseliny dusíku. Považuje se za silnou kyselinu, i když její pKa (-1,4) je podobný pKa iontu hydronia (-1,74). Od této chvíle je to možná „nejslabší“ z mnoha známých silných kyselin.
Jeho fyzický vzhled sestává z bezbarvé kapaliny, která se při skladování změní na nažloutlou barvu v důsledku tvorby dusíkových plynů. Jeho chemický vzorec je HNO 3.
Zdroj: Aleksander Sobolewski prostřednictvím Wikimedia Commons
Je poněkud nestabilní a vystavuje se mírnému rozkladu ze slunečního záření. Kromě toho se může úplně rozkládat zahříváním, čímž vzniká oxid dusičitý, voda a kyslík.
Výše uvedený obrázek ukazuje nějakou kyselinu dusičnou obsaženou v odměrné baňce. Jeho žluté zbarvení lze pozorovat, což svědčí o částečném rozkladu.
Používá se při výrobě anorganických a organických dusičnanů a také v nitrososloučeninách, které se používají při výrobě hnojiv, výbušnin, meziproduktů pro barviva a různých organických chemických sloučenin.
Tato kyselina byla známa alchymistům 8. století, které nazývali „agua fortis“. Německý chemik Johan Rudolf Glauber (1648) navrhl způsob jeho přípravy, který spočíval v zahřívání dusičnanu draselného kyselinou sírovou.
Připravuje se průmyslově podle metody navržené Wilhelmem Oswaldem (1901). Metoda obecně zahrnuje katalytickou oxidaci amonia, s následnou tvorbou oxidu dusnatého a oxidu dusičitého za vzniku kyseliny dusičné.
V atmosféře NO 2 produkovaný lidskou činností reaguje s vodou v oblacích a vytváří HNO 3. Pak se během kyselých dešťů vysráží spolu s kapkami vody, které sežerou, například sochy na veřejných čtvercích.
Kyselina dusičná je velmi toxická sloučenina a nepřetržitá expozice jejím parám může způsobit chronickou bronchitidu a chemickou pneumonii.
Struktura kyseliny dusičné
Zdroj: Ben Mills, z Wikimedia Commons
Horní obrázek ukazuje strukturu molekuly HNO 3 s modelem sfér a tyčí. Atom dusíku, modrá koule, je umístěn ve středu, obklopený geometrií trigonální roviny; trojúhelník je však zkreslený jedním ze svých nejdelších vrcholů.
Molekuly kyseliny dusičné jsou potom ploché. Vazby N = O, NO a N-OH tvoří vrcholy plochého trojúhelníku. Když se podíváte pozorně, vazba N-OH je protáhlejší než ostatní dvě (kde se nachází bílá koule představující atom H).
Rezonanční struktury
Existují dva odkazy, které mají stejnou délku: N = 0 a NO. Tato skutečnost je v rozporu s teorií valenčních dluhopisů, kde se předpokládá, že dvojné vazby budou kratší než jednotlivé dluhopisy. Vysvětlení tohoto spočívá ve fenoménu rezonance, jak je vidět na obrázku níže.
Zdroj: Ben Mills, z Wikimedia Commons
Obě vazby, N = O a NO, jsou tedy ekvivalentní z hlediska rezonance. Toto je graficky znázorněno v modelu struktury pomocí přerušované čáry mezi dvěma atomy O (viz struktura).
Při HNO 3 se deprotonuje, stabilní dusičnanového aniontu NO 3 - je vytvořena. V ní rezonance nyní zahrnuje všechny tři atomy O, a proto má HNO 3 vysokou Bronsted-Lowry aciditu (H + iontový donor).
Fyzikální a chemické vlastnosti
Chemická jména
-Kyselina dusičná
-Azotová kyselina
-Hydrogen dusičnan
-Agua fortis.
Molekulární váha
63,012 g / mol.
Fyzický vzhled
Bezbarvá nebo světle žlutá kapalina, která může mít červenohnědou barvu.
Zápach
Štiplavá, dusivá charakteristika.
Bod varu
181 ° F až 760 mmHg (83 ° C).
Bod tání
-41,6 ° C
Rozpustnost ve vodě
Velmi rozpustný a mísitelný s vodou.
Hustota
1,513 g / cm 3 při 20 ° C
Relativní hustota
1,50 (ve vztahu k vodě = 1).
Relativní hustota par
2 nebo 3krát odhadnuto (ve vztahu k vzduchu = 1).
Tlak páry
63,1 mmHg při 25 ° C
Rozklad
Při vystavení atmosférické vlhkosti nebo teplu se může rozkládat za vzniku peroxidu dusíku. Při zahřátí do rozkladu se uvolňuje vysoce toxický dým oxidu dusnatého a dusičnanu vodíku.
Kyselina dusičná není stabilní, je schopna se rozkládat při kontaktu s teplem a vystavením slunečnímu záření a emituje oxid dusičitý, kyslík a vodu.
Viskozita
1 092 mPa při 0 ° C a 0,617 mPa při 40 ° C
Koroze
Je schopen napadnout všechny základní kovy, kromě hliníku a chromové oceli. Napadá některé z druhů plastů, kaučuků a povlaků. Je to žíravá a žíravá látka, takže s ní musí být zacházeno s maximální opatrností.
Molární entalpie odpařování
39,1 kJ / mol při 25 ° C
Standardní molární entalpie
-207 kJ / mol (298 ° F).
Standardní molární entropie
146 kJ / mol (298 ° F).
Povrchové napětí
-0,04356 N / m při 0 ° C
-0,04115 N / m při 20 ° C
-0,0376 N / m při 40 ° C
Prahová hodnota zápachu
Low vůně: 0,75 mg / m 3
-Vysoká vůně: 250 mg / m 3
-Irritating koncentrace: 155 mg / m 3.
Disociační konstanta
pKa = -1,38.
Index lomu (η / D)
1,393 (16,5 ° C).
Chemické reakce
Hydratace
- Může tvořit pevné hydráty, jako je HNO 3 ∙ H 2 O a HNO 3 ∙ 3 H 2 O: „dusičný led“.
Disociace ve vodě
Kyselina dusičná je silná kyselina, která ve vodě rychle ionizuje následujícími způsoby:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
Tvorba soli
Reaguje s bazickými oxidy za vzniku dusičnanové soli a vody.
CaO (y) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3) 2 (aq) + H 2 O (l)
Rovněž reaguje s bázemi (hydroxidy) a vytváří sůl dusičnanů a vody.
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l)
A také s uhličitany a kyselými uhličitany (bikarbonáty), které také vytvářejí oxid uhličitý.
Na 2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
Protonace
Kyselina dusičná se může chovat také jako báze. Z tohoto důvodu může reagovat s kyselinou sírovou.
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
Autoprotolýza
Kyselina dusičná podléhá autoprotolýze.
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
Oxidace kovů
Při reakci s kovy se kyselina dusičná nechová jako silné kyseliny, které reagují s kovy, vytvářejí odpovídající sůl a uvolňují vodík v plynné formě.
Hořčík a mangan však reagují horkě s kyselinou dusičnou, stejně jako ostatní silné kyseliny.
Mg (s) + 2 HNO 3 (l) => Mg (NO 3) 2 (aq) + H 2 (g)
jiný
Kyselina dusičná reaguje se siřičitany kovů za vzniku dusičnanové soli, oxidu siřičitého a vody.
Na 2 SO 3 (y) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
A také reaguje s organickými sloučeninami, přičemž nitroskupinu nahrazuje vodík; tak tvoří základ pro syntézu výbušných sloučenin, jako je nitroglycerin a trinitrotoluen (TNT).
Syntéza
Průmyslový
Vyrábí se na průmyslové úrovni katalytickou oxidací amonia, podle metody popsané Oswaldem v roce 1901. Proces sestává ze tří stupňů nebo kroků.
Fáze 1: Oxidace amonia na oxid dusnatý
Amoniak je ve vzduchu oxidován kyslíkem. Reakce se provádí při 800 ° C a tlaku 6 až 7 atm, za použití platiny jako katalyzátoru. Amoniak je smíchán se vzduchem v následujícím poměru: 1 objemový objem amoniaku k 8 objemům vzduchu.
4NH 3 (g) + 5O 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
Oxid dusnatý se vyrábí v reakci, která se vede do oxidační komory pro další stupeň.
Stupeň 2. Oxidace oxidu dusnatého na oxid dusičitý
Oxidace se provádí kyslíkem přítomným ve vzduchu při teplotě pod 100 ° C.
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
Stupeň 3. Rozpuštění oxidu dusičitého ve vodě
V této fázi dochází k tvorbě kyseliny dusičné.
4NO 2 + 2 H 2 O + O 2 => 4HNO 3
Pro absorpci oxidu dusičitého (NO 2) ve vodě existuje několik metod.
Mezi další metody: NO 2 je dimenzované na N 2 O 4 při nízkých teplotách a vysokém tlaku, aby se zvýšila jejich rozpustnost ve vodě a produkují kyselinu dusičnou.
3N 2 O 4 + 2 H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
Kyselina dusičná produkovaná oxidací amoniaku má koncentraci mezi 50-70%, která může být zvýšena na 98% použitím koncentrované kyseliny sírové jako dehydratačního činidla, což umožňuje zvýšení koncentrace kyseliny dusičné.
V laboratoři
Tepelný rozklad dusičnanu měďnatého za vzniku oxidu dusičitého a kyslíkových plynů, které prochází vodou za vzniku kyseliny dusičné; jako v Oswaldově metodě, dříve popsané.
2Cu (NO 3) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
Reakce dusičnanu soli s koncentrovaný H 2 SO 4. Kyselina dusičná vytvořená se oddělí z H 2 SO 4 destilací při 83 ° C (k bodu varu kyseliny dusičné).
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
Aplikace
Výroba hnojiv
60% produkce kyseliny dusičné se používá k výrobě hnojiv, zejména dusičnanu amonného.
Toto se vyznačuje vysokou koncentrací dusíku, jedné ze tří hlavních rostlinných živin, přičemž dusičnany jsou rostlinami okamžitě používány. Mezitím se amoniak oxiduje mikroorganismy přítomnými v půdě a používá se jako dlouhodobé hnojivo.
Průmyslový
- 15% produkce kyseliny dusičné se používá k výrobě syntetických vláken.
- Používá se při výrobě esterů kyseliny dusičné a nitro derivátů; jako je nitrocelulóza, akrylové barvy, nitrobenzen, nitrotoluen, akrylonitrily atd.
- K organickým sloučeninám můžete přidat nitroskupiny a tuto vlastnost lze použít k výrobě výbušnin, jako je nitroglycerin a trinitrotoluen (TNT).
- Kyselina adipová, prekurzor nylonu, se vyrábí ve velkém měřítku oxidací cyklohexanonu a cyklohexanolu kyselinou dusičnou.
Čistička kovů
Kyselina dusičná je díky své oxidační kapacitě velmi užitečná při čištění kovů přítomných v minerálech. Podobně se používá k získání prvků, jako je uran, mangan, niob a zirkonium, a při okyselení fosforečných hornin k získání kyseliny fosforečné.
Královská voda
Smíchá se s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou za vzniku "aqua regia". Tento roztok je schopen rozpouštět zlato a platinu, což umožňuje jeho použití při čištění těchto kovů.
Nábytek
Kyselina dusičná se používá k získání antického účinku v nábytku vyrobeném z borovicového dřeva. Ošetření 10% roztokem kyseliny dusičné vyvolává šedo-zlaté zbarvení ve dřevě nábytku.
Čištění
- Směs vodných roztoků kyseliny dusičné 5-30% a kyseliny fosforečné 15-40% se používá k čištění zařízení používaných při dojení, aby se odstranily zbytky precipitátů sloučenin hořčíku a vápník.
-Je to užitečné při čištění skleněných nádob používaných v laboratoři.
Fotografování
Kyselina dusičná se používá ve fotografii, konkrétně jako přísada pro vývojáře síranu železnatého v procesu mokré destičky, s cílem podpořit bělejší barvu v ambrotypech a tintypech.
-Používal se ke snížení pH stříbrné lázně koloidních destiček, což umožnilo dosáhnout snížení vzhledu mlhy, která interferovala s obrázky.
Ostatní
- Vzhledem k jeho kapacitě rozpouštědla se používá při analýze různých kovů technikami atomové absorpční spektrofotometrie plamenem a pomocí hmotnostní spektrofotometrie s indukčně vázanou plazmou.
- Ke konverzi běžné bavlny na dusičnan celulózy (dusičná bavlna) byla použita kombinace kyseliny dusičné a kyseliny sírové.
-Droga Salcoderm pro vnější použití se používá k léčbě benigních novotvarů kůže (bradavice, mozoly, kondylomy a papilomy). Má vlastnosti kauterizace, úlevu od bolesti, podráždění a svědění. Kyselina dusičná je hlavní složkou lékové formy.
-Červená dýmavá kyselina dusičná a bílá dýmavá kyselina dusičná se používají jako oxidační činidla pro kapalná raketová paliva, zejména v raketě BOMARC.
Toxicita
-V kontaktu s kůží může způsobit popáleniny kůže, silnou bolest a dermatitidu.
- Při kontaktu s očima může způsobit silnou bolest, roztržení a ve vážných případech poškození rohovky a oslepnutí.
-Vdechování výparů může při intenzivních nebo chronických expozicích způsobit kašel, dýchací potíže, což může způsobit krvácení z nosu, laryngitidu, chronickou bronchitidu, pneumonii a plicní edém.
-Při jeho požití jsou v ústech léze, slinění, intenzivní žízeň, bolest při polykání, intenzivní bolest v celém zažívacím traktu a riziko perforace stěny téže.
Reference
- Wikipedia. (2018). Kyselina dusičná. Obnoveno z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Kyselina dusičná. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Editors of Encyclopaedia Britannica. (23. listopadu 2018). Kyselina dusičná. Encyclopædia Britannica. Obnoveno z: britannica.com
- Shrestha B. (nd). Vlastnosti kyseliny dusičné a použití. Průvodce chemií: návody pro výuku chemie. Obnoveno z: chem-guide.blogspot.com
- Chemická kniha. (2017). Kyselina dusičná. Obnoveno z: chemicalbook.com
- Imanol. (10. září 2013). Výroba kyseliny dusičné. Obnoveno z: ingenieriaquimica.net