Азотна киселина

Азотна киселина
Стапчест модел на азотната киселина	Резонанциски просторен модел на азотната киселина
	Назив според МСЧПХ азотна киселина
Назнаки
CAS-бр.	7697-37-2
3DMet	B00068
ChEBI	CHEBI:48107
ChEMBL	ChEMBL1352
ChemSpider	919
EC-број	231-714-2
Гмелин	1576
	InChI InChI=1S/HNO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4) ; Клуч: GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/HNO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4); Клуч: GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYAO ;
3Д-модел (Jmol)	Слика; Слика
KEGG	D02313
MeSH	Nitric+acid
PubChem	944
RTECS-бр.	QU5775000
	SMILES [N+](=O)(O)[O-] ; ON(=O)=O ;
UNII	411VRN1TV4
ОН-бр.	2031
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	безбојна течност
Мирис	горчлив, задушувачки
Густина	1,51 г/см3, 1,41 г/см3 [68 % масен удел]
Точка на топење
Точка на вриење
Растворливост во вода	мешлива
log P	−0,13
Парен притисок	48 mmHg (20 °C)
Киселост (pKa)	−1,4
Конјуг. база	нитрат
Магнетна чувствителност (χ)	−0
Показател на прекршување (nD)	1,397 (16,5 °C)
Диполен момент	2,17 ± 0,02 D
Термохемија
Ст. енталпија на; образување ΔfHo298	−207 kJ/мол
Стандардна моларна; ентропија So298	146 J/(мол·K)
Опасност
	GHS-ознаки:
Пиктограми
Сигнални зборови	ОПАСНОСТ
Изјави за опасност	H272, H300, H310, H330, H373, H411
Изјави за претпазливост	P210, P220, P260, P305+P351+P338, P310, P370+P378
NFPA 704	3 0 2 OX
Температура на запалување	незапалив
	Смртоносна доза или концентрација:
LC50 (средна концентрација)	138 мд (стаорец, 30 мин)
	NIOSH (здравствени граници во САД):
PEL (дозволива)	TWA 2 мд (5 мг/м3)
REL (препорачана)	TWA 2 мд (5 мг/м3); ST 4 мд (10 мг/м3)
IDLH (непосредна опасност)	25 мд
Безбедносен лист	ICSC 0183
Слични супстанци
Други анјони	Nitrous acid
Други катјони	Sodium nitrate; Potassium nitrate; Ammonium nitrate;
Дополнителни податоци
	(што е ова?) (провери); Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
	Наводи

Азотна киселина — неорганско соединение со формула H N O
3, висококорозивна неорганска киселина.^[6] Соединението е безбојно, но постарите примероци добиваат жолтеникава бидејќи се разградуваат на азотни оксиди. Обично се продава растворена во вода со коцентрација од 68 %. Кога растворот содржи преку 86 % HNO
3, тогаш се нарекува чадлива азотна киселина. Во зависност од количеството на присутен азот диоксид, чадливата азотна киселина може да биде црвена (над 86 % или бела (над 95 %).

Оваа киселина е главниот реагенс кој се користи за нитрација, особено кај органските молекули. Некои од добиените нитросоединенија се експлозиви чувствителни на удар и топлина, а други се доволно стабилни за употреба во муниција и разурнување; трети пак, се уште постабилни и служат како пигменти за мастила и вапсила. Азотната киселина често се користи и како силно оксидациско средство.

Добивање

Азотната киселина спаѓа во групата најважни неоргански киселини затоа што претставува основа за производство на вештачките ѓубрива, експлозиви, пластични маси и цела низа други важни производи и затоа вистински предизвик било изнаоѓањето на практични и евтини начини за нејзино добивање. Инаку, уште алхемичарите знаеле начин за приготвување на азотна киселина. Долго време азотната киселина се приготвувала со загревање на калиум нитрат со концетрирана сулфурна киселина:^[7]

KNO₃(s) + H₂SO₄(l) = KHSO₄(s) + HNO₃(g)

Оваа метода му се препишува на германскиот хемичар и јатрохемичар од 17 век Јохан Рудолф Глаубер (1604 – 1668). Тој го открил натриум сулфатот чиј декахидрат, Na₂SO₄ * 10H₂O и го нарекол чудесна сол (sal mirabile). Од овој назив е изведен минералошкиот назив мирабилит за натриум сулфат декахидратот. Тривијалниот назив, пак, на оваа супстанца е Глауберовата сол. Во чест на Глаубер, минералот со состав Na2Ca(SO4)2 се вика глауберит. Главниот начин за производство на азотната киселина што сега се применува е процесот предложен во 1901 од славниот германски хемичар Вилхелм Оствалд кој е добитник на Нобеловата награда за хемија за 1909. Во основа, тоа е оксидација на амонијак со воздух или со кислород во присуство на катализатор од платина (се употребува во вид на густа мрежичка) и родиум.^[7]

4NH₃(g) + 5O₂ = 4NO(g) + 6H₂O(g)

Температурата на која се работи треба да биде повисока од 750 степени целзиусови. Реакцијата е егзотермна, така што добиениот азот мониксид е загреан на висока темература и треба да се излади. Се разбира, азот моноксидот е само првиот меѓупроизвод при добивањето на азотната киселина, но токму горната реакција е онаа што е битна. Добиениот азот мониксид се оксидира до азот диоксид (без катализатор):^[8]

NO(g) + ½O₂(g) = NO₂

Така образуваниот азот диоксид се раствора во вода при што се образува смеса од азотна киселина и азот моноксид:

3NO₂(g) + H₂O(l) = 2HNO₃(aq) + NO(g)

На ваков начин се добиваат релативно разредени раствори од азотна киселина во кои масениот удел на HNO₂ е околу 50–70 %.

Натамошното концетрирање се врши со дестилација во присуство на концетрирана сулфурна киселина која служи како дехидратационо средство. Според ова може да заклучиме дека:^[9]

Азотната киселина се добива со каталитичка оксидација на амонијак од кој отпрвин се добива азот моноксид кој се оксидира до азот диоксид, а овој се раствора во вода;
За добивање на концетрирана азотна киселина, разредената киселина се дестилира со концетрирана сулфурна киселина

Својства и примена

Чистата азотна киселина е безбојна течност со темература на вриење од 83 степени целзиусови и темература на мрзнење од –42 степени целзиусови. Во концетрираните водни раствори, азотната киселина се разлага:^[9]

2HNO₃(aq) = NO₂(g) + O₂(g) + H₂O(l)

Азот диоксидот се раствора во азотна киселина, обојувајќи жолто или кафеаво.

Азотната киселина е силна киселина (една од најсилните) така што во воден раствор е практично целосно дисоцирана:

HNO₃(aq) + H₂O(l) = H₃O+(aq) + NO₃(aq)

Концетрираната азотна киселина е силно оксиданс при што самата се редуцира до азот диоксид.

При дејство на умерено концетрирана азотна киселина врз сребро како производ се образува NO:^[9] 3Ag(s) + 4HNO₃(aq) = 3AgNO₃(aq) + NO(g) + 2H₂O(l)

Оксидансот е и разредената азотна киселина. Така што разредената азотна киселина го оксидира и бакарот:^[10]

3Cu(s) +8HNO₃(aq) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO(g) + 4H₂O(l)

Многу силно оксидационо средство е смесата од концетрирана азотна и концетрирана хлороводородна киселина во која зафатнинскиот однос на двете киселини е 1 : 3. Ваквата смеса се вика царска вода заради тоа што може да го растворува и златото – „царот“ на сите метали:^[11]

Au + HNO₃ + 3HCl = AuCl₃ + NO + 2H₂O

AuCl₃ + HCl = HAuCl₄

Во царска вода, инаку, се раствора и платината.

Азотната киселина има многустрана практична примена. Покрај тоа што е важна лабароториска хемикалија, многу се применува и во индустријатата. Можеби најважната од индустриските примени е онаа што е заснована на нејзината неутрализација со амонијак:^[10]

HNO₃(aq) + NH₄OH(aq) = NH₄NO₃(aq) + H₂O(l)

Амониум нитратот е веројатно најважното вештачко азотно ѓубриво, составен дел е на многу од експлозивите. Амониум нитрат се употребува за правење на експлозиви, полнење на гранати и др. Исто така тој се употребува за огномети и за исфрлање на огнометите.

Азотната киселина (обично, заедно со сулфурната која служи како дехидратационо средство) се користи во производството и на други експлозиви (на пр. тринитротолуен и глицерил тринитрат или ниторглицерин). Со реакција меѓу азотната киселина и целулоза се добива смеса од нитрати на целулоза(смесата обично се вика нитроцелулоза) од која се приготвуваат лакови. Со нитрирање на бензенот се добива нитробензен кој, со редукција, дава анилин. Од анилинот се изведуваат голем број синтетички бои.^[10]

Alan MacDiarmid е еден од пионерите на полето на синтеза и испитување на спроводливи полимери - материјали подобро познати како синтетички метали. Тој работел на хемиски и електрохемиски допинг на полиацетиленот (CH)x прототип на спроводлив полимер, како и при откривањето на полианилинот - денес еден од најупотребуваните спроводливи полимери. Најновите истражувања на MacDiarmid се сконцентрирани околу технолошки најважните спроводливи полимери, како што е полианилинот и неговите олигомери со посебен интерес за изучување на изомерните форми кои може да придонесат многу за висока спроводливост и засилени механички својства кај полианилинот. Тој исто така ги изучува и олигомерите на анилинот како потенцијални сензори за запалливи органските соединенија.

Поврзано

Азотеста киселина

Наводи

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 ^1,6 „Џебен водич за опасните хемиски материи #0447“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)
↑ „nitric acid_msds“.
↑ Bell, R. P. (1973), The Proton in Chemistry (2. изд.), Ithaca, NY: Cornell University Press
↑ ^4,0 ^4,1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. стр. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
↑ „Safety Data Sheet“ (PDF). fishersci.com. Fisher Scientific International. 23 март 2015. стр. 2. Архивирано (PDF) од изворникот 10 септември 2022. Посетено на 4 октомври 2022.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
↑ ^7,0 ^7,1 Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 134.
↑ Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 134-135.
↑ ^9,0 ^9,1 ^9,2 Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 135.
↑ ^10,0 ^10,1 ^10,2 Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 136.
↑ Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 136