- Struktura dušične kiseline
- Resonančne strukture
- Fizička i kemijska svojstva
- Kemijska imena
- Molekularna težina
- Fizički izgled
- Miris
- Vrelište
- Talište
- Topnost u vodi
- Gustoća
- Relativna gustoća
- Relativna gustoća pare
- Tlak pare
- Raspad
- Viskoznost
- korozija
- Molarna entalpija isparavanja
- Standardna molarna entalpija
- Standardna molarna entropija
- Površinska napetost
- Prag mirisa
- Konstanta disocijacije
- Indeks loma (η / D)
- Kemijske reakcije
- hidratacija
- Disocijacija u vodi
- Tvorba soli
- fotosintezu
- Autoprotolysis
- Oksidacija metala
- drugo
- Sinteza
- industrijski
- Faza 1: Oksidacija amonijaka u dušikov oksid
- Faza 2. Oksidacija dušičnog oksida u dušikov dioksid
- Faza 3. Otapanje dušičnog dioksida u vodi
- U laboratoriju
- Prijave
- Proizvodnja gnojiva
- industrijski
- Metalni pročistač
- Kraljevska voda
- Namještaj
- Čišćenje
- Fotografija
- Drugi
- Toksičnost
- Reference
Dušična kiselina je anorganski spoj koji se sastoji od oksokiseline dušika. Smatra se jakom kiselinom, iako je njen pKa (-1.4) sličan pKa hidronijevog iona (-1.74). Od ovog trenutka nadalje ona je možda "najslabija" od mnogih poznatih jakih kiselina.
Njegov fizički izgled sastoji se od bezbojne tekućine koja nakon skladištenja prelazi u žućkastu boju zbog stvaranja dušičnih plinova. Njegova kemijska formula je HNO 3.
Izvor: Aleksander Sobolewski putem Wikimedia Commonsa
Pomalo je nestabilan, podvrgnut laganom raspadanju od izlaganja suncu. Nadalje, zagrijavanjem se može u potpunosti raspadati, što dovodi do dušičnog dioksida, vode i kisika.
Slika iznad prikazuje malo dušične kiseline koja se nalazi u volumetrijskoj tikvici. Može se primijetiti njegova žuta obojenost, što ukazuje na djelomičnu razgradnju.
Koristi se u proizvodnji anorganskih i organskih nitrata, kao i u nitrozo spojevima koji se koriste u proizvodnji gnojiva, eksploziva, intermedijera boja i različitih organskih kemijskih spojeva.
Ta je kiselina bila poznata već alkemičarima 8. stoljeća, koje su nazivali "agua fortis". Njemački kemičar Johan Rudolf Glauber (1648.) dizajnirao je metodu za njegovu pripremu koja se sastojala od zagrijavanja kalijevog nitrata sumpornom kiselinom.
Priprema se industrijski prema metodi koju je dizajnirao Wilhelm Oswald (1901). Metoda se, općenito, sastoji od katalitičke oksidacije amonijaka, uzastopnim stvaranjem dušičnog oksida i dušičnog dioksida, čime nastaje dušična kiselina.
U atmosferi, NO 2 koji nastaje ljudskom aktivnošću, reagira s vodom u oblacima, tvoreći HNO 3. Zatim se, tijekom kiselih kiša, taloži zajedno s kapljicama vode, jedući, na primjer, statue na javnim trgovima.
Dušična kiselina je vrlo toksičan spoj, a neprestano izlaganje njezinim isparavanjima može uzrokovati kronični bronhitis i kemijsku pneumoniju.
Struktura dušične kiseline
Izvor: Ben Mills, iz Wikimedia Commons
Gornja slika prikazuje strukturu molekule HNO 3 s modelom sfera i šipki. Atom dušika, plava sfera, smješten je u središtu, okružen trigonalnom ravninom geometrije; međutim, trokut je iskrivljen jednim od njegovih najdužih vrhova.
Molekule dušične kiseline su tada ravne. N = O, NO i N-OH veze čine vrhove ravnog trokuta. Ako pogledate izbliza, veza N-OH je izduženija od ostale dvije (gdje se nalazi bijela sfera koja predstavlja H atom).
Resonančne strukture
Postoje dvije veze iste duljine: N = 0 i NO. Ova činjenica ide protivno teoriji valentnih obveznica, gdje se predviđa da će dvostruke veze biti kraće od jednostrukih. Objašnjenje za to leži u fenomenu rezonancije, kao što je prikazano na slici ispod.
Izvor: Ben Mills, iz Wikimedia Commons
Obje veze, N = O i NO, prema rezonanci su ekvivalentne. To je grafički prikazano u modelu strukture korištenjem isprekidane crte između dva O atoma (vidi strukturu).
Kad je HNO 3 deprotoniran, nastaje stabilan nitratni anion NO 3. U njemu rezonanca sada uključuje sva tri atoma O. To je razlog zašto HNO 3 ima visoku Bronsted-Lowry kiselost (vrste donora H + iona).
Fizička i kemijska svojstva
Kemijska imena
-Dušična kiselina
-Azotsku kiselinu
Vodikov nitrat
-Agua fortis.
Molekularna težina
63.012 g / mol.
Fizički izgled
Bezbojna ili blijedo žuta tekućina, koja može postati crvenkasto smeđa.
Miris
Oštra, ugušujuća karakteristika.
Vrelište
181 ° F do 760 mmHg (83 ° C).
Talište
-41,6 ° C.
Topnost u vodi
Vrlo topivo i miješljivo s vodom.
Gustoća
1,513 g / cm 3 na 20 ° C.
Relativna gustoća
1,50 (u odnosu na vodu = 1).
Relativna gustoća pare
2 ili 3 puta procijenjena (u odnosu na zrak = 1).
Tlak pare
63,1 mmHg pri 25 ° C.
Raspad
Izloženo atmosferskoj vlazi ili toplini, može razgraditi tvoreći dušični peroksid. Kada se zagrijava do raspada, emitira visoko otrovnu dimu dušičnog oksida i hidrogen nitrata.
Dušična kiselina nije stabilna, te se može razgraditi u dodiru s toplinom i izlaganjem sunčevoj svjetlosti, te emitira dušični dioksid, kisik i vodu.
Viskoznost
1,092 mPa na 0 ° C i 0,617 mPa na 40 ° C.
korozija
Sposoban je napasti sve bazne metale, osim aluminija i kromovanog čelika. Napada neke od vrsta plastike, gume i obloga. To je kaustična i korozivna tvar, pa je s njima potrebno postupati s krajnjim oprezom.
Molarna entalpija isparavanja
39,1 kJ / mol pri 25 ° C.
Standardna molarna entalpija
-207 kJ / mol (298 ° F).
Standardna molarna entropija
146 kJ / mol (298 ° F).
Površinska napetost
-0.04356 N / m na 0 ° C
-0.04115 N / m na 20 ° C
-0.0376 N / m na 40 ° C
Prag mirisa
-Slabi miris: 0,75 mg / m 3
-Visoki miris: 250 mg / m 3
-Karatična koncentracija: 155 mg / m 3.
Konstanta disocijacije
pKa = -1,38.
Indeks loma (η / D)
1,339 (16,5 ° C).
Kemijske reakcije
hidratacija
-Ona može formirati čvrste hidrate, poput HNO 3, H 2 O i HNO 3, 3 H 2 O: "dušični led".
Disocijacija u vodi
Dušična kiselina je jaka kiselina koja brzo ionizira u vodi na sljedeće načine:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
Tvorba soli
Reagira s bazičnim oksidima, stvarajući nitratnu sol i vodu.
CaO (s) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3) 2 (aq) + H 2 O (l)
Isto tako, reagira s bazama (hidroksidima), tvoreći sol nitrata i vode.
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => nano 3 (aq) + H 2 O (l)
A također i s karbonatima i kiselim karbonatima (bikarbonatima), koji također stvaraju ugljični dioksid.
Na 2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => nano 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
fotosintezu
Dušična kiselina može se ponašati i kao baza. Iz tog razloga može reagirati sa sumpornom kiselinom.
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
Autoprotolysis
Dušična kiselina podvrgava se autoprotolizi.
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
Oksidacija metala
U reakciji s metalima, dušična kiselina se ne ponaša poput jakih kiselina, koje reagiraju s metalima, tvoreći odgovarajuću sol i oslobađajući vodik u plinovitom obliku.
Međutim, magnezij i mangan vruće reagiraju s dušičnom kiselinom, kao što to čine i druge jake kiseline.
Mg (s) + 2 HNO 3 (l) => Mg (NO 3) 2 (aq) + H 2 (g)
drugo
Dušična kiselina reagira s metalnim sulfitima kako bi tvorila nitratnu sol, sumporni dioksid i vodu.
Na 2 SO 3 (s) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
A također reagira s organskim spojevima, zamjenjujući vodik nitro skupini; na taj način čine osnovu za sintezu eksplozivnih spojeva poput nitroglicerina i trinitrotoluena (TNT).
Sinteza
industrijski
Proizvodi se na industrijskoj razini katalitičkom oksidacijom amonijaka, prema metodi koju je Oswald opisao 1901. Postupak se sastoji od tri stupnja ili koraka.
Faza 1: Oksidacija amonijaka u dušikov oksid
Amonij oksidira kisikom u zraku. Reakcija se izvodi pri 800 ° C i tlaku 6-7 atm, uz upotrebu platine kao katalizatora. Amonijak se miješa sa zrakom u sljedećem omjeru: 1 volumen amonijaka i 8 volumena zraka.
4NH 3 (g) + 5a 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
U reakciji nastaje dušikov oksid koji se u sljedeću fazu odvodi u oksidacijsku komoru.
Faza 2. Oksidacija dušičnog oksida u dušikov dioksid
Oksidacija se provodi kisikom prisutnim u zraku na temperaturi nižoj od 100 ° C.
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
Faza 3. Otapanje dušičnog dioksida u vodi
U ovoj fazi dolazi do stvaranja dušične kiseline.
4NO 2 + 2H 2 O O + 2 => 4HNO 3
Postoji nekoliko metoda apsorpcije dušičnog dioksida (NO 2) u vodi.
Među ostalim postupcima: NO 2 je dimeriziran na N 2 O 4 na niskim temperaturama i visokim tlakom, kako bi se povećala topljivost u vodi i proizvode dušičnu kiselinu.
3N 2 O 4 + 2H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
Dušična kiselina nastala oksidacijom amonijaka ima koncentraciju između 50-70%, koja se može dovesti do 98% korištenjem koncentrirane sumporne kiseline kao sredstva za dehidriranje, omogućujući povećanje koncentracije dušične kiseline.
U laboratoriju
Termička razgradnja bakrenog (II) nitrata, stvarajući dušični dioksid i kisikove plinove, koji prolaze kroz vodu da bi se formirala dušična kiselina; kao u ranije opisanoj metodi Oswald.
2Cu (NO 3) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
Reakcija nitratne soli s koncentrira H 2 tako 4. Dušična kiselina je odvojena od H 2 SO 4 destilacijom pri 83 ° C (točka vrelišta dušične kiseline).
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
Prijave
Proizvodnja gnojiva
60% proizvodnje dušične kiseline koristi se u proizvodnji gnojiva, posebno amonijevog nitrata.
To je karakteristično po visokoj koncentraciji dušika, jednom od tri glavna biljna hranjiva sastojka, a nitrati koje biljke odmah koriste. U međuvremenu, amonijak oksidira mikroorganizmima koji se nalaze u tlu i koristi se kao dugotrajno gnojivo.
industrijski
-15% proizvodnje dušične kiseline koristi se u proizvodnji sintetičkih vlakana.
-Koristi se u proizvodnji estera dušične kiseline i nitro derivata; kao što su nitroceluloza, akrilne boje, nitrobenzen, nitrotoluen, akrilonitrili itd.
- Možete dodati nitro skupine organskim spojevima, a ovo svojstvo može se koristiti za izradu eksploziva kao što je nitroglicerin i trinitrotoluen (TNT).
-Adipinska kiselina, prekursor najlona, stvara se u velikoj mjeri oksidacijom cikloheksanona, a cikloheksanol dušičnom kiselinom.
Metalni pročistač
Dušična kiselina zbog svoje oksidacijske sposobnosti vrlo je korisna za pročišćavanje metala prisutnih u mineralima. Isto tako, koristi se za dobivanje elemenata poput urana, mangana, niobija i cirkonija, a zakiseljavanjem fosfornih stijena radi dobivanja fosforne kiseline.
Kraljevska voda
Pomiješa se s koncentriranom klorovodičnom kiselinom kako bi nastao "aqua regia". Ovo rješenje je sposobno za otapanje zlata i platine, što omogućava njegovu upotrebu u pročišćavanju ovih metala.
Namještaj
Dušična kiselina koristi se za postizanje antičkog učinka u namještaju od borovog drva. Tretmanom 10% -tnom otopinom dušične kiseline stvara se sivo-zlatna boja u drvetu namještaja.
Čišćenje
-Smjesa vodenih otopina dušične kiseline 5-30% i fosforne kiseline 15-40% koristi se za čišćenje opreme koja se koristi u radu mužnje, kako bi se uklonili ostaci taloga magnezijevih spojeva i kalcij.
-Koristan je za čišćenje staklenog posuđa koji se koristi u laboratoriju.
Fotografija
- Dušična kiselina korištena je u fotografiji, posebno kao dodatak proizvođačima željeznog sulfata u postupku vlažnih ploča s ciljem promocije bjelkastije boje u ambrotipima i tintima.
-Koristila se za snižavanje pH srebrne kupelji kolodijskih ploča, što je omogućilo smanjivanje izgleda magle koja je ometala slike.
Drugi
- S obzirom na svojstvo otapala, koristi se u analizi različitih metala tehnikama atomske apsorpcijske spektrofotometrije i induktivno spojenom spektrofotometrijom plazme mase.
-Kombinacija dušične i sumporne kiseline korištena je za pretvorbu običnog pamuka u celulozni nitrat (dušični pamuk).
-Lijek Salcoderm za vanjsku upotrebu koristi se u liječenju benignih novotvorina kože (bradavice, kapi, kondilomi i papilomi). Posjeduje svojstva kauterizacije, ublažavanja boli, iritacije i svrbeža. Dušična kiselina je glavna komponenta formule lijeka.
-Krvena dimna dušična kiselina i bijela dimovodna dušična kiselina koriste se kao oksidanti za tekuća raketna goriva, posebno u raketama BOMARC.
Toksičnost
-U kontaktu s kožom može uzrokovati opekline kože, jaku bol i dermatitis.
-U kontaktu s očima može uzrokovati intenzivnu bol, suzenje te u težim slučajevima oštećenje rožnice i sljepoću.
-Udisanje pare može uzrokovati kašalj, respiratorne tegobe, uzrokujući krvarenje iz nosa, laringitis, kronični bronhitis, upalu pluća i plućni edem pri intenzivnim ili kroničnim izlaganjem.
- S obzirom na gutanje, postoje lezije u ustima, pljuvačka, intenzivna žeđ, bol pri gutanju, intenzivna bol u cijelom probavnom traktu i rizik od perforacije stijenke iste.
Reference
- Wikipedia. (2018.). Dušična kiselina. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018.). Dušična kiselina. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Urednici Encyclopaedia Britannica. (23. studenog 2018.). Dušična kiselina. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
- Shrestha B. (drugo). Svojstva dušične kiseline i upotrebe. Kemijski vodič: udžbenici za učenje kemije. Oporavak od: chem-guide.blogspot.com
- Kemijska knjiga. (2017). Dušična kiselina. Oporavilo od: chemicalbook.com
- Imanol. (10. rujna 2013.). Proizvodnja dušične kiseline Oporavak od: ingenieriaquimica.net