Kyselina dusičná

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. července 2022; kontroly vyžadují 13 úprav .
Kyselina dusičná
Všeobecné
Tradiční jména Kyselina dusičná
Chem. vzorec HNO3 _
Fyzikální vlastnosti
Stát Kapalina
Molární hmotnost 63,012 g/ mol
Hustota 1,513 g/cm³
Ionizační energie 11,95 ± 0,01 eV [2]
Tepelné vlastnosti
Teplota
 •  tání -41,59 °C
 •  vroucí +82,6 °C
 • rozklad +260 °C
Mol. tepelná kapacita 109,9 J/(mol K)
Entalpie
 •  vzdělávání −174,1 kJ/mol
 •  tání 10,47 kJ/mol
 •  vroucí 39,1 kJ/mol
 •  rozpuštění −33,68 kJ/mol
Tlak páry 56 hPa
Chemické vlastnosti
Disociační konstanta kyseliny −1,64 [1]
Rozpustnost
 • ve vodě Rozpustný
Optické vlastnosti
Index lomu 1,397
Struktura
Dipólový moment 2,17 ± 0,02  D
Klasifikace
Reg. Číslo CAS 7697-37-2
PubChem
Reg. číslo EINECS 231-714-2
ÚSMĚVY   O[N+](=O)[O-]
InChI   InChI=lS/HN03/c2-l(3)4/h(H,2,3,4)GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N
RTECS 5775000 QU
CHEBI 48107
UN číslo 2031
ChemSpider
Bezpečnost
LD 50 430 mg/kg
Toxicita Stupeň 3 (středně nebezpečný)
piktogramy GHS Piktogram "Plamen nad kruhem" systému ČGSPiktogram "Koroze" systému ČGSPiktogram "Vykřičník" systému ČGSPiktogram zdravotní nebezpečnosti GHSPiktogram prostředí GHSPiktogram "Lebka a zkřížené hnáty" systému ČGS
NFPA 704 NFPA 704 čtyřbarevný diamant 0 čtyři 0COR
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Kyselina dusičná ( chemický vzorec - HNO 3 ), je silná chemická anorganická kyselina , která odpovídá nejvyššímu oxidačnímu stavu dusíku (+5). Jedovatý .

Kyselina dusičná je za standardních podmínek jednosytná kyselina , v čisté formě je to bezbarvá kapalina štiplavého, dusivého zápachu . Pevná kyselina dusičná tvoří dvě krystalické modifikace s monoklinickými a rombickými mřížkami.

Kyselina dusičná je mísitelná s vodou v jakémkoli poměru. Ve vodných roztocích téměř úplně disociuje na ionty. S vodou tvoří azeotropní směs o koncentraci 68,4 % a teplotě varu 120 °C za normálního atmosférického tlaku . Jsou známy dva pevné hydráty : monohydrát (HNO 3 H 2 O) a trihydrát (HNO 3 3H 2 O). Kyselina dusičná a její soli, dusičnany , jsou jedovaté a karcinogenní a jsou silnými oxidačními činidly .

Historické informace

Technika získávání zředěné kyseliny dusičné suchou destilací ledku s kamencem a síranem měďnatým byla zřejmě poprvé popsána v pojednáních Jabira (Geber v latinizovaných překladech) v 8. století . Tato metoda s různými modifikacemi, z nichž nejvýznamnější bylo nahrazení síranu měďnatého síranem železnatým , se používala v evropské a arabské alchymii až do 17. století .

Glauber navrhl v 17. století způsob získávání těkavých kyselin reakcí jejich solí s koncentrovanou kyselinou sírovou, včetně kyseliny dusičné z dusičnanu draselného , ​​což umožnilo zavést koncentrovanou kyselinu dusičnou do chemické praxe a studovat její vlastnosti. Glauberova metoda se používala až do počátku 20. století a jedinou významnou modifikací bylo nahrazení dusičnanu draselného levnějším (chilským) dusičnanem sodným .

Za dob M. V. Lomonosova a do poloviny 20. století se kyselině dusičné běžně říkalo silná vodka [3] .

Fyzikální a fyzikálně-chemické vlastnosti

Dusík v kyselině dusičné má oxidační stav +5. Kyselina dusičná je bezbarvá kapalina dýmající se na vzduchu, bod tání −41,59 °C, bod varu +82,6 °C (za normálního atmosférického tlaku) s částečným rozkladem. Kyselina dusičná je mísitelná s vodou ve všech poměrech. Vodné roztoky HNO 3 s hmotnostním zlomkem 0,95-0,98 se nazývají "dýmavá kyselina dusičná", s hmotnostním zlomkem 0,6-0,7 - koncentrovaná kyselina dusičná.

Tvoří azeotropní směs s vodou (hmotnostní frakce 68,4 %, d20 \u003d 1,41 g/cm3 , Tbp \ u003d 120,7 ° C )

Při krystalizaci z vodných roztoků tvoří kyselina dusičná krystalické hydráty :

Pevná kyselina dusičná tvoří dvě krystalické modifikace:

Monohydrát tvoří ortorombické krystaly , prostorová skupina P na 2, parametry buňky  a = 0,631 nm , b = 0,869 nm , c = 0,544 nm , Z = 4 .

Hustota vodných roztoků kyseliny dusičné jako funkce její koncentrace je popsána rovnicí

kde d  je hustota vg/cm3 , c je  hmotnostní zlomek kyseliny. Tento vzorec špatně popisuje chování hustoty při koncentraci vyšší než 97 %.


Chemické vlastnosti

1. Vysoce koncentrovaná HNO 3 má hnědou barvu díky rozkladnému procesu probíhajícímu na světle:

2. Při zahřívání se kyselina dusičná rozkládá podle stejné reakce. Kyselinu dusičnou lze destilovat bez rozkladu pouze za sníženého tlaku (uváděný bod varu při atmosférickém tlaku se zjistí extrapolací).

3. Zlato , platina , iridium , rhodium a tantal jsou inertní vůči kyselině dusičné v celém rozsahu koncentrací, reagují s ní ostatní kovy, průběh reakce je dán její koncentrací.

4. HNO 3 jako silná jednosytná kyselina interaguje:

a) s bazickými a amfoterními oxidy :

b) se základy :

c) vytěsňuje slabé kyseliny z jejich solí:

5. Při varu nebo působením světla se kyselina dusičná částečně rozkládá:

6. Kyselina dusičná v jakékoli koncentraci vykazuje vlastnosti oxidační kyseliny, zatímco dusík je redukován na oxidační stav +5 až -3. Hloubka redukce závisí především na povaze redukčního činidla a na koncentraci kyseliny dusičné. Jako oxidační kyselina HNO 3 interaguje:

a) s kovy stojícími v řadě napětí napravo od vodíku:

Koncentrovaná HNO 3

Zředěná HNO 3

b) s kovy stojícími v elektrochemické řadě napětí nalevo od vodíku:

Všechny výše uvedené rovnice odrážejí pouze dominantní průběh reakce. To znamená, že za těchto podmínek je produktů této reakce více než produktů jiných reakcí, například při reakci zinku s kyselinou dusičnou (hmotnostní zlomek kyseliny dusičné v roztoku 0,3) budou produkty obsahovat nejvíce NO . , ale bude také obsahovat (pouze v menším množství ) a N02 , N20 , N2 a NH4NO3 .

7. Jediný obecný vzorec v interakci kyseliny dusičné s kovy: čím je kyselina zředěnější a čím je kov aktivnější, tím hlouběji je dusík redukován:

zvýšení koncentrace kyseliny zvýšení aktivity kovu

8. Kyselina dusičná, ani koncentrovaná, neinteraguje se zlatem a platinou. Železo, hliník, chrom jsou pasivovány studenou koncentrovanou kyselinou dusičnou. Železo interaguje se zředěnou kyselinou dusičnou a v závislosti na koncentraci kyseliny vznikají nejen různé produkty redukce dusíku, ale také různé produkty oxidace železa:

9. Kyselina dusičná oxiduje nekovy , zatímco dusík je obvykle redukován na NO nebo NO 2 :

a komplexní látky, např.

10. Některé organické sloučeniny (např . aminy , terpentýn ) se při kontaktu s koncentrovanou kyselinou dusičnou samovolně vznítí.

11. Některé kovy ( železo , chrom , hliník , kobalt , nikl , mangan , berylium ), reagující se zředěnou kyselinou dusičnou, jsou pasivovány koncentrovanou kyselinou dusičnou a jsou odolné vůči jejím účinkům.

Směs kyseliny dusičné a sírové se nazývá melanž.

Kyselina dusičná je široce používána k přípravě nitrosloučenin .

12. Směs tří objemových dílů kyseliny chlorovodíkové a jednoho objemu kyseliny dusičné se nazývá „ aqua regia “. Při teplotě místnosti je reakce v rovnováze. Při zahřátí se posouvá doprava. Aqua regia rozpouští většinu kovů, včetně zlata a platiny . Jeho silné oxidační schopnosti jsou způsobeny výsledným atomárním chlorem a nitrosylchloridem , který také rozkládá a uvolňuje chlor :

Celkový:

Ke stejné reakci dochází také s kyselinou bromovodíkovou :

13. Interakce koncentrované kyseliny dusičné a chlorovodíkové s ušlechtilými kovy :

14. Kyselina dusičná, rozpuštěná ve vodě, s ní částečně a reverzibilně reaguje za vzniku kyseliny orthonitrátové, která ve volné formě neexistuje:

Dusičnany

Kyselina dusičná je silná kyselina. Její soli - dusičnany  - se získávají působením HNO 3 na kovy a některé nekovové sloučeniny, oxidy , hydroxidy nebo uhličitany . Všechny dusičnany jsou vysoce rozpustné ve vodě. Dusičnanový iont ve vodě nehydrolyzuje.

1. Soli kyseliny dusičné se zahřátím nevratně rozkládají a složení produktů rozkladu je určeno kationtem:

a) dusičnany kovů v sérii napětí nalevo od hořčíku (kromě lithia ):

b) dusičnany kovů umístěné v sérii napětí mezi hořčíkem a mědí (stejně jako lithiem ):

c) dusičnany kovů umístěné v řadě napětí napravo od rtuti :

d) dusičnan amonný :

2. Dusičnany ve vodných roztocích prakticky nevykazují oxidační vlastnosti, ale při vysokých teplotách v pevném stavu jsou silnými oxidačními činidly, např. při tavení pevných látek:

3. Zinek a hliník v alkalickém roztoku redukují dusičnany na NH 3 :

Soli kyseliny dusičné - dusičnany  - se široce používají jako hnojiva . Téměř všechny dusičnany jsou přitom vysoce rozpustné ve vodě, a proto jsou ve formě minerálů v přírodě extrémně malé; výjimkou jsou ledek chilský (sodný) a ledek indický ( dusičnan draselný ). Většina dusičnanů se získává uměle.

4. Sklo , fluoroplast-4 nereagují s kyselinou dusičnou .

5. Dusičnany kovů při slinování s oxidy kovů tvoří soli kyseliny orthonitrátové - orthonitráty .

Průmyslová výroba, aplikace a účinek na organismus

Kyselina dusičná je jedním z největších produktů v chemickém průmyslu.

Výroba kyseliny dusičné

Moderní způsob jeho výroby je založen na katalytické oxidaci syntetického amoniaku na platino - rhodiových katalyzátorech ( Ostwaldův proces ) na směs oxidů dusíku ( dusité plyny), s jejich další absorpcí vodou :

Všechny tři reakce jsou exotermické , první je nevratná , ostatní jsou vratné [4] . Koncentrace kyseliny dusičné získané touto metodou se pohybuje od 45 do 58 % v závislosti na technologickém návrhu procesu. Pro získání koncentrované kyseliny dusičné se buď rovnováha ve třetí reakci posune zvýšením tlaku na 50 atmosfér , nebo se kyselina sírová přidá do zředěné kyseliny dusičné a zahřeje se, zatímco kyselina dusičná se na rozdíl od vody a kyseliny sírové odpařuje [5] .

V Rusku začala velkovýroba kyseliny dusičné (10 000 tun ročně) touto metodou v roce 1917 v Juzovce , surovinou byl čpavek z koksárenského plynu podle metody I. I. Andrejeva .

Poprvé kyselinu dusičnou získali alchymisté zahřátím směsi ledku a síranu železitého:

Čistou kyselinu dusičnou poprvé získal Johann Rudolf Glauber působením na ledek s koncentrovanou kyselinou sírovou :

Další destilací lze získat tzv. "dýmavá kyselina dusičná", neobsahující prakticky žádnou vodu.

Aplikace

Působení na tělo

Kyselina dusičná je jedovatá . Podle stupně dopadu na organismus patří k látkám 3. třídy nebezpečnosti . Její výpary jsou velmi škodlivé: výpary způsobují podráždění dýchacích cest a samotná kyselina zanechává na kůži dlouho se hojící vředy. Při kontaktu s pokožkou dochází v důsledku xantoproteinové reakce k charakteristickému žlutému zbarvení kůže. Při zahřátí nebo vystavení světlu se kyselina rozkládá za vzniku vysoce toxického oxidu dusičitého NO 2 (hnědý plyn). MPC pro kyselinu dusičnou ve vzduchu pracovního prostoru pro NO 2 2 mg/m 3 [7] .

Hodnocení NFPA 704 pro koncentrovanou kyselinu dusičnou:

Unicode

Unicode má alchymistický symbol pro kyselinu dusičnou ( latinsky  Aqua fortis ).

Unicode a HTML kódování
grafém Unicode HTML
Kód název Hexadecimální Desetinný Mnemotechnické pomůcky
🜅 U+1F705 ALCHEMICKÝ SYMBOL PRO AQUAFORTIS 🜅 🜅

Viz také

Poznámky

  1. Příručka chemika / Redakční rada: Nikolsky B.P. a další - 2. vyd., opraveno. - M., L.: Chemie, 1965. - T. 3. - 1008 s.
  2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0447.html
  3. Silná vodka // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907. ;
    Silná vodka // Košík - Kukunor. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1953. - S. 337. - ( Velká sovětská encyklopedie  : [v 51 svazcích]  / šéfredaktor B. A. Vvedensky  ; 1949-1958, v. 23).
  4. Chodakov, 1976 , pp. 43,60-61.
  5. Chodakov, 1976 , s. 61.
  6. Kyselina dusičná // Fotokinotechnika: Encyklopedie / Ch. vyd. E. A. Iofis . — M .: Sovětská encyklopedie , 1981. — 447 s.
  7. Mezistátní norma GOST 12.1.005-88, Příloha 2, str. 1
  8. Fisher Scientific .

Literatura

Odkazy