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 | 944 | ||
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 | 919 | ||
Bezpečnost | |||
LD 50 | 430 mg/kg | ||
Toxicita | Stupeň 3 (středně nebezpečný) | ||
piktogramy GHS | |||
NFPA 704 | 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 .
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] .
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 %.
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 kovu8. 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:
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 .
Kyselina dusičná je jedním z největších produktů v chemickém průmyslu.
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.
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 má alchymistický symbol pro kyselinu dusičnou ( latinsky Aqua fortis ).
grafém | Unicode | HTML | |||
---|---|---|---|---|---|
Kód | název | Hexadecimální | Desetinný | Mnemotechnické pomůcky | |
🜅 | U+1F705 | ALCHEMICKÝ SYMBOL PRO AQUAFORTIS | 🜅 | 🜅 | — |
F, f | Deriváty latinského písmene|
---|---|
Písmena | |
Symboly |
Fotografická činidla | |||||
---|---|---|---|---|---|
Vyvíjecí agenti |
| ||||
Anti-závoje | |||||
regulátory pH |
| ||||
Konzervační látky | |||||
Změkčovače vody | |||||
tribuny | |||||
Fixační komponenty | |||||
Barvotvorné komponenty |
| ||||
Součásti toneru | dusičnan uranylu | ||||
Komponenty zesilovače | |||||
Desenzibilizátory | |||||
Senzibilizátory |
Slovníky a encyklopedie |
| |||
---|---|---|---|---|
|