- Salétromsav-szerkezet
- Rezonanciaszerkezetek
- Fizikai és kémiai tulajdonságok
- Kémiai nevek
- Molekuláris tömeg
- Fizikai megjelenés
- Szag
- Forráspont
- Olvadáspont
- Vízben való oldhatóság
- Sűrűség
- Relatív sűrűség
- Relatív gőzsűrűség
- Gőznyomás
- bomlás
- Viszkozitás
- rozsdásodás
- A párolgás moláris entalpia
- Normál moláris entalpia
- Normál moláris entrópia
- Felületi feszültség
- Szagküszöb
- Disszociációs állandó
- Törésmutató (η / D)
- Kémiai reakciók
- Hidratáció
- Disszociáció vízben
- Sóképződés
- protonizáció
- autoprotolízis
- Fém oxidáció
- Egyéb
- Szintézis
- Ipari
- 1. lépés: Ammónium-oxidáció nitrogén-oxiddá
- 2. lépés: A nitrogén-monoxid oxidációja nitrogén-dioxiddá
- 3. szakasz: A nitrogén-dioxid oldása vízben
- A laboratóriumban
- Alkalmazások
- Műtrágya előállítás
- Ipari
- Fémtisztító
- Királyi víz
- Bútor
- Tisztítás
- Fényképezés
- Egyéb
- toxicitás
- Irodalom
A salétromsav egy szervetlen vegyület, amely nitrogén-oxo-savból áll. Erős savnak tekintjük, bár pKa (-1,4) hasonló a hidrónium-ion pKa-hoz (-1,74). Ettől a ponttól kezdve ez a sok ismert erős sav közül a "leggyengébb".
Fizikai megjelenése színtelen folyadékból áll, amely tárolás közben sárgás színűvé válik a nitrogéngázok képződése miatt. Kémiai képlete HNO 3.
Forrás: Aleksander Sobolewski a Wikimedia Commons segítségével
Kissé instabil, a napfény hatására enyhe bomláson megy keresztül. Ezenkívül hevítés útján teljesen lebontható, nitrogén-dioxidot, vizet és oxigént eredményezve.
A fenti képen néhány mércés lombikban lévő salétromsav látható. Sárga elszíneződése észlelhető, ami a részleges bomlásra utal.
Szervetlen és szerves nitrátok, valamint nitrogénvegyületek előállításánál használják, amelyeket műtrágyák, robbanóanyagok, festék közbenső anyagok és különféle szerves kémiai vegyületek előállításánál használnak.
Ezt a savat a 8. századi alkimisták már ismerték, akiket "agua fortis" -nek hívtak. Johan Rudolf Glauber német kémikus (1648) elkészítette egy módszerét annak előállítására, amely a kálium-nitrát kénsavval történő melegítéséből állt.
Ipari szempontból Wilhelm Oswald (1901) által kidolgozott módszer szerint készül. Ez a módszer általában véve az ammónia katalitikus oxidációját foglalja magában, miközben salétrom-oxidot és nitrogén-dioxidot állítanak elő salétromsavvá.
A légkörben az emberi tevékenység által termelt NO 2 reagál a felhőkben lévő vízzel, HNO 3-t képezve. Ezután savas esők során a vízcseppekkel együtt csapadék képződik, elfogyasztva például a köztéren lévő szobrokat.
A salétromsav nagyon mérgező vegyület, és gőzének folyamatos expozíciója krónikus hörghurutot és kémiai tüdőgyulladást okozhat.
Salétromsav-szerkezet
Forrás: Ben Mills, a Wikimedia Commonsból
A felső kép egy HNO 3 molekula szerkezetét mutatja gömbök és rudak modellel. A nitrogénatom, a kék gömb, a közepén helyezkedik el, egy trigonális sík geometriája körül; azonban a háromszöget a leghosszabb csúcsa az egyik eltorzítja.
A salétromsav-molekulák ezután laposak. Az N = O, NO és N-OH kötések alkotják a lapos háromszög csúcsait. Ha közelebbről megnézzük, az N-OH kötés hosszabb, mint a másik kettőnél (ahol a H atomot képviselő fehér gömb található).
Rezonanciaszerkezetek
Két azonos hosszúságú link van: N = 0 és NO. Ez a tény ellentmond a valenciakötési elméletnek, ahol a kettős kötések várhatóan rövidebbek, mint az egyes kötések. Ennek magyarázata a rezonancia jelenségében rejlik, amint az az alábbi képen látható.
Forrás: Ben Mills, a Wikimedia Commonsból
Ezért mindkét kötés, az N = O és a NO, rezonancia szempontjából egyenértékű. Ezt grafikusan ábrázolja a szerkezeti modell, szaggatott vonallal két O atom között (lásd a szerkezetet).
Amikor a HNO 3 deprotonálódik, akkor stabil nitrát-anion (3 ) képződik. Ebben a rezonancia ma már mind a három O atomot bevonja, ezért a HNO 3 magas Bronsted-Lowry savassággal rendelkezik (H + ion donor fajok).
Fizikai és kémiai tulajdonságok
Kémiai nevek
-Salétromsav
-Azotikus sav
-Hidrogén-nitrát
-Agua fortis.
Molekuláris tömeg
63,012 g / mol.
Fizikai megjelenés
Színtelen vagy halványsárga folyadék, amely vörösesbarna színűvé válhat.
Szag
Szegélyes, fojtogató tulajdonság.
Forráspont
181 ° F - 760 Hgmm (83 ° C).
Olvadáspont
-41,6 ° C
Vízben való oldhatóság
Vízben nagyon jól oldódik.
Sűrűség
1,513 g / cm 3 20 ° C-on
Relatív sűrűség
1,50 (a vízhez viszonyítva = 1).
Relatív gőzsűrűség
2 vagy 3-szor becsült (a levegőhöz viszonyítva = 1).
Gőznyomás
63,1 mmHg 25 ° C-on.
bomlás
Légköri páratartalom vagy hő hatására bomlik, és nitrogén-peroxidot képez. Bomlásig hevítve nagyon mérgező nitrogén-oxid és hidrogén-nitrát füstöket bocsát ki.
A salétromsav nem stabil, és bomlik hővel érintkezve és napfénynek kitéve, nitrogén-dioxidot, oxigént és vizet bocsátva ki.
Viszkozitás
1092 mPa 0 ° C-on és 0,617 mPa 40 ° C-on.
rozsdásodás
Az összes nemesfémet meg tudja támadni, kivéve az alumíniumot és a krómozott acélt. Megtámadja a műanyagok, a gumik és a bevonatok néhány fajtáját. Maró hatású és maró hatású anyag, ezért nagyon óvatosan kell kezelni.
A párolgás moláris entalpia
39,1 kJ / mol 25 ° C-on.
Normál moláris entalpia
-207 kJ / mol (298 ° F).
Normál moláris entrópia
146 kJ / mol (298 ° F).
Felületi feszültség
-0,04356 N / m 0 ° C-on
-0,04115 N / m 20 ° C-on
-0,0376 N / m 40 ° C-on
Szagküszöb
- Alacsony szag: 0,75 mg / m 3
- Magas szag: 250 mg / m 3
- Izgató koncentráció: 155 mg / m 3.
Disszociációs állandó
pKa = -1,38.
Törésmutató (η / D)
1,393 (16,5 ° C).
Kémiai reakciók
Hidratáció
- Szilárd hidrátokat képezhet, például HNO 3 ∙ H 2 O és HNO 3 ∙ 3 H 2 O: „nitrogén jég”.
Disszociáció vízben
A salétromsav egy erős sav, amely a következő módon gyorsan ionizálódik a vízben:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
Sóképződés
Bázikus oxidokkal reagál, nitrátsót és vizet képezve.
CaO (k) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3) 2 (aq) + H 2 O (l)
Hasonlóképpen, bázisokkal (hidroxidokkal) reagál, nitrát- és vízsóvá alakulva.
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l)
És karbonátokkal és savas karbonátokkal (bikarbonátokkal), szintén szén-dioxidot képezve.
Na 2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
protonizáció
A salétromsav bázisként is viselkedhet. Ezért képes reagálni kénsavval.
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
autoprotolízis
A salétromsav autoprotolízisen megy keresztül.
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
Fém oxidáció
A fémekkel való reakció során a salétromsav nem viselkedik olyan erős savakként, amelyek fémekkel reagálnak, így a megfelelő sót képezik és gáz halmazállapotban hidrogént bocsátanak ki.
A magnézium és a mangán azonban forró módon reagál a salétromsavval, csakúgy, mint a többi erős sav.
Mg (s) + 2 HNO 3 (l) => Mg (NO 3) 2 (aq) + H 2 (g)
Egyéb
A salétromsav reagál fém-szulfitokkal, így nitrátsót, kén-dioxidot és vizet képezve.
Na 2 SO 3 (s) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
És reagál a szerves vegyületekkel is, helyettesítve a hidrogént a nitrocsoporttal; ezáltal képezi az alapot robbanásveszélyes vegyületek, például nitroglicerin és trinitrotoluol (TNT) szintéziséhez.
Szintézis
Ipari
Ipari szinten ammónium katalitikus oxidációjával állítják elő, Oswald által 1901-ben leírt módszer szerint. Az eljárás három szakaszból áll.
1. lépés: Ammónium-oxidáció nitrogén-oxiddá
Az ammóniumot a levegőben lévő oxigén oxidálja. A reakciót 800 ° C-on és 6-7 atm nyomáson hajtjuk végre, platina katalizátor alkalmazásával. Az ammóniát keverjük a levegővel a következő arányban: 1 térfogat ammónia és 8 térfogat levegő.
4NH 3 (g) + 5O 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
A reakcióban nitrogén-monoxid képződik, amelyet az oxidációs kamrába visznek a következő lépésre.
2. lépés: A nitrogén-monoxid oxidációja nitrogén-dioxiddá
Az oxidációt a levegőben lévő oxigén hajtja végre 100 ° C alatti hőmérsékleten.
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
3. szakasz: A nitrogén-dioxid oldása vízben
Ebben a szakaszban salétromsav képződik.
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 => 4HNO 3
Számos módszer létezik a nitrogén-dioxid (NO 2) vízben történő abszorpciójára.
Többek között módszerek: NO 2 dimerizálták N 2 O 4 alacsony hőmérsékleten és nagy nyomáson, annak érdekében, hogy növeljük az oldhatóságot vízben és termelnek salétromsavat.
3N 2 O 4 + 2 H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
Az ammónium oxidációjával előállított salétromsav koncentrációja 50-70%, amelyet 98% -ra lehet növelni, ha koncentrált kénsavat használnak dehidratáló szerként, lehetővé téve a salétromsav koncentrációjának növelését.
A laboratóriumban
A réz (II) -nitrát termikus bomlása során nitrogén-dioxidot és oxigéngázokat állítanak elő, amelyeket átvezetnek a vízen salétromsavvá; mint a korábban leírt Oswald-módszernél.
2Cu (NO 3) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
Reakciója egy nitrát-só tömény H 2 SO 4. A salétromsavat képződött elválasztjuk H 2 SO 4 desztillációval 83 ° C-on (forráspontja salétromsav).
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
Alkalmazások
Műtrágya előállítás
A salétromsav-termelés 60% -át műtrágyák, különösen ammónium-nitrát gyártására használják.
Ezt jellemzi a magas nitrogénkoncentráció, a három fő növényi tápanyag egyike, a nitrátot a növények azonnal felhasználják. Eközben az ammóniát a talajban lévő mikroorganizmusok oxidálják, és hosszú távú műtrágyaként használják.
Ipari
A salétromsav-termelés -15% -át szintetikus szálak gyártására használják.
- felhasználják salétromsav-észterek és nitro-származékok előállítására; például nitrocellulóz, akrilfestékek, nitrobenzol, nitrotoluol, akrilnitril stb.
-Nitrocsoportokat adhat a szerves vegyületekhez, és ez a tulajdonság felhasználható robbanóanyagok, például nitroglicerin és trinitrotoluol (TNT) előállítására.
- Az adipinsavat, a nejlon prekurzort, nagymértékben előállítják ciklohexanon és ciklohexanol salétromsavval történő oxidációjával.
Fémtisztító
A salétromsav oxidáló képessége miatt nagyon hasznos az ásványokban lévő fémek tisztításában. Hasonlóképpen használják olyan elemek előállítására, mint urán, mangán, niobium és cirkónium, valamint a foszforkövek savanyításával foszforsav előállításához.
Királyi víz
Keverjük össze tömény sósavval, hogy "aqua regia" képződjön. Ez az oldat képes feloldni az aranyat és a platint, ami lehetővé teszi felhasználását ezen fémek tisztításához.
Bútor
A salétromsavat antikhatás elérésére használják fenyőfából készült bútorokban. 10% -os salétromsav-oldattal történő kezelés szürke-arany színűvé válik a bútorok fajában.
Tisztítás
-A salétromsav vizes oldatának 5-30% és 15-40% foszforsav keverékét használják a fejéshez használt berendezés tisztításához, hogy eltávolítsák a magnéziumvegyületek csapadékmaradványait és kalcium.
- Hasznos a laboratóriumi üvegeszközök tisztításában.
Fényképezés
-A salétromsavat használják a fényképezésben, különös tekintettel a vas-szulfát-fejlesztők adalékanyagára a nedves lemezes eljárásban, azzal a céllal, hogy az ambrotípusokban és a tintusokban fehérebb színű legyen.
- A kollodionlemezek ezüstfürdőjének pH-jának csökkentésére használták, amely lehetővé tette a képeknek zavaró köd megjelenésének csökkentését.
Egyéb
- Oldószer kapacitásának köszönhetően, különféle fémek analízisében használják láng atomabszorpciós spektrofotometriás technikákkal és induktív csatolású plazma tömegspektrofotometriával.
- A salétromsav és a kénsav kombinációját használták a közönséges pamut cellulóz-nitráttá (salétromfütévé) való átalakításához.
- A külső használatra szánt Salcoderm gyógyszert a bőr jóindulatú daganatainak (szemölcsök, kallusok, condylómák és papillómák) kezelésére használják. Olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a cauterization, a fájdalom enyhítése, irritáció és viszketés. A salétromsav a gyógyszerkészítmény fő alkotóeleme.
- A vörös füstölgő salétromsavat és a fehér füstölgő salétromsavat használják oxidálószerként folyékony rakétaüzemanyagokhoz, különösen a BOMARC rakéta esetében.
toxicitás
- Bőrrel érintkezve égési sérüléseket, súlyos fájdalmat és dermatitiszt okozhat.
-A szemmel való érintkezés erős fájdalmat, könnyezést és súlyos esetekben a szaruhártya károsodását és vakságot okozhat.
-A gőzök belégzése köhögést, légzési zavart okozhat, orrvérzést, gégegyulladást, krónikus hörghurutot, tüdőgyulladást és tüdőödémát okozhat intenzív vagy krónikus expozíció esetén.
- Lenyelés miatt a szájban sérülések, nyálképződés, erős szomjúság, nyelési fájdalom, az emésztőrendszerben fellépő erős fájdalom és a fal perforációjának kockázata áll fenn.
Irodalom
- Wikipedia. (2018). Salétromsav. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Salétromsav. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018. november 23.). Salétromsav. Encyclopædia Britannica. Helyreállítva: britannica.com
- Shrestha B. (második). A salétromsav tulajdonságai és felhasználásai. Chem útmutató: útmutatók a kémia tanulásához. Helyreállítva: chem-guide.blogspot.com
- Vegyi könyv. (2017). Salétromsav. Helyreállítva: Chemicalbook.com
- Imanol. (2013. szeptember 10.). Salétromsav-előállítás. Helyreállítva: ingenieriaquimica.net