Cấu trúc, tính chất, tổng hợp và cách sử dụng axit nitric (HNO3)

các axit nitric là một hợp chất vô cơ bao gồm một nitơ oxoacid. Nó được coi là một axit mạnh, mặc dù pKa của nó (-1,4) tương tự như pKa của ion hydronium (-1,74). Từ thời điểm này, nó có lẽ là "yếu nhất" trong số nhiều axit mạnh được biết đến.

Hình dạng vật lý của nó bao gồm một chất lỏng không màu mà do lưu trữ chuyển sang màu hơi vàng, do sự hình thành của khí nitơ. Công thức hóa học của nó là HNO₃.

Nó có phần không ổn định, trải qua một sự phân hủy nhẹ khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Ngoài ra, nó có thể phân hủy hoàn toàn bằng cách đun nóng, gây ra nitơ dioxide, nước và oxy.

Hình trên cho thấy một chút axit nitric chứa trong bình định mức. Màu vàng của nó, biểu thị của sự phân hủy một phần, có thể được ghi nhận.

Nó được sử dụng trong sản xuất nitrat vô cơ và hữu cơ, cũng như các hợp chất nitơ được sử dụng trong sản xuất phân bón, chất nổ, chất trung gian của thuốc nhuộm và các hợp chất hóa học hữu cơ khác nhau.

Axit này đã được biết đến bởi các nhà giả kim của thế kỷ thứ tám, mà họ gọi là "pháo đài nước". Nhà hóa học người Đức Johan Rudolf Glauber (1648) đã thiết kế một phương pháp cho việc điều chế nó, bao gồm việc đun nóng kali nitrat bằng axit sulfuric.

Nó được chuẩn bị công nghiệp theo phương pháp được thiết kế bởi Wilhelm Oswald (1901). Phương pháp này, nói chung, bao gồm quá trình oxy hóa xúc tác amoni, với việc tạo ra oxit nitric và nitơ dioxide liên tiếp để tạo thành axit nitric.

Trong khí quyển, KHÔNG₂ được tạo ra bởi hoạt động của con người phản ứng với nước mây, tạo thành HNO₃. Sau đó, trong những cơn mưa axit, nó kết tủa cùng với những giọt nước ăn mòn, ví dụ, những bức tượng của quảng trường công cộng.

Axit nitric là một hợp chất rất độc hại và việc tiếp xúc liên tục với hơi của nó có thể dẫn đến viêm phế quản mãn tính và viêm phổi do hóa chất..

Chỉ số

1 Cấu trúc của axit nitric
- 1.1 Cấu trúc cộng hưởng
2 Tính chất lý hóa
- 2.1 Tên hóa học
- 2.2 Trọng lượng phân tử
- 2.3 Ngoại hình
- Mùi 2,4
- 2.5 Điểm sôi
- 2.6 Điểm nóng chảy
- 2.7 Độ hòa tan trong nước
- Mật độ 2,8
- 2.9 Mật độ tương đối
- 2.10 Mật độ hơi tương đối
- 2.11 Áp suất hơi
- 2.12 Phân hủy
- 2,13 Độ nhớt
- 2.14 Ăn mòn
- 2.15 Entanpi hóa hơi
- 2.16 Entanpi mol tiêu chuẩn
- 2.17 entropy mol chuẩn
- 2.18 Sức căng bề mặt
- 2.19 Ngưỡng mùi
- 2.20 Hằng số phân ly
- 2,21 Chỉ số khúc xạ (/ D)
- 2.22 Phản ứng hóa học
3 Tóm tắt
- 3.1 Công nghiệp
- 3.2 Trong phòng thí nghiệm
4 công dụng
- 4.1 Sản xuất phân bón
- 4.2 Công nghiệp
- 4.3 Máy lọc kim loại
- 4.4 Nước Regia
- Nội thất 4.5
- 4.6 Vệ sinh
- 4.7 Nhiếp ảnh
- 4.8 Khác
5 độc tính
6 tài liệu tham khảo

Cấu trúc của axit nitric

Cấu trúc của một phân tử HNO được hiển thị trong hình trên₃ với một mô hình hình cầu và thanh. Nguyên tử nitơ, hình cầu màu xanh, nằm ở trung tâm, được bao quanh bởi một hình học mặt phẳng lượng giác; tuy nhiên, tam giác bị biến dạng bởi một trong những đỉnh dài nhất của nó.

Các phân tử axit nitric sau đó bằng phẳng. Các liên kết N = O, N - O và N - OH tạo thành các đỉnh của tam giác phẳng. Nếu được quan sát chi tiết, liên kết N - OH có độ giãn dài hơn hai liên kết kia (nơi đặt quả cầu trắng đại diện cho nguyên tử H).

Cấu trúc cộng hưởng

Có hai liên kết có cùng độ dài: N = O và N-O. Thực tế này đi ngược lại với lý thuyết trái phiếu hóa trị, trong đó trái phiếu đôi được dự đoán sẽ ngắn hơn trái phiếu đơn giản. Lời giải thích trong điều này nằm trong hiện tượng cộng hưởng, như được thấy trong hình ảnh dưới đây.

Cả hai trái phiếu, N = O và N - O, do đó tương đương nhau về mặt cộng hưởng. Điều này được biểu thị bằng đồ họa trong mô hình của cấu trúc bằng cách sử dụng đường đứt nét giữa hai nguyên tử O (xem cấu trúc).

Khi HNO bị khử₃, nitrat anion ổn định được hình thành₃^-. Trong đó, sự cộng hưởng bây giờ liên quan đến ba nguyên tử của O. Đây là lý do tại sao HNO₃ có tính axit lớn của Bronsted-Lowry (nhà tài trợ của các ion H⁺).

Tính chất hóa lý

Tên hóa học

-Axit nitric

-Axit aotic

-Nitrat hydro

-Pháo đài nước.

Trọng lượng phân tử

63,012 g / mol.

Ngoại hình

Chất lỏng không màu hoặc màu vàng nhạt, có thể chuyển sang màu nâu đỏ.

Mùi

Vị chát, nghẹt thở đặc trưng.

Điểm sôi

181 ºF đến 760 mmHg (83 ºC).

Điểm nóng chảy

-41,6 CC.

Độ hòa tan trong nước

Rất hòa tan và trộn với nước.

Mật độ

1,513 g / cm³ ở 20 ºC.

Mật độ tương đối

1,50 (liên quan đến nước = 1).

Mật độ tương đối của hơi nước

Ước tính 2 hoặc 3 lần (liên quan đến không khí = 1).

Áp suất hơi

63,1 mmHg ở 25 ºC.

Phân hủy

Do tiếp xúc với độ ẩm không khí hoặc nhiệt, nó có thể bị phân hủy tạo thành nitơ peroxide. Khi quá trình phân hủy này được nung nóng, nó thải ra khói nitơ oxit và hydro nitrat rất độc.

Axit nitric không ổn định, có thể phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, và phát ra nitơ dioxide, oxy và nước.

Độ nhớt

1.092 mPa ở 0 ºC và 0.617 mPa ở 40 ºC.

Ăn mòn

Nó có khả năng tấn công tất cả các kim loại cơ bản, ngoại trừ nhôm và thép crom. Tấn công một số loại vật liệu nhựa, cao su và sơn. Nó là một chất ăn da và ăn mòn, vì vậy nó phải được xử lý hết sức thận trọng.

Entanpi mol hóa hơi

39,1 kJ / mol ở 25 ºC.

Entanpi mol tiêu chuẩn

-207 kJ / mol (298 FF).

Entropy mol chuẩn

146 kJ / mol (298 FF).

Sức căng bề mặt

-0,04356 N / m ở 0 ºC

-0,04115 N / m ở 20 ºC

-0,0376 N / m ở 40 ºC

Ngưỡng mùi

-Mùi thấp: 0,75 mg / m³

-Mùi cao: 250 mg / m³

-Nồng độ chất kích thích: 155 mg / m³.

Hằng số phân ly

pKa = -1,38.

Chỉ số khúc xạ (/ D)

1.393 (16,5 CC).

Phản ứng hóa học

Hydrat hóa

-Nó có thể tạo thành hydrat rắn, như HNO₃H₂Ô và HNO₃3H₂Hoặc: "Băng nitric".

Phân ly trong nước

Axit nitric là một axit mạnh bị ion hóa nhanh trong nước theo cách sau:

HN₃ (l) + H₂O (l) => H₃Ôi⁺ (ac) + KHÔNG₃^-

Sự hình thành muối

Phản ứng với các oxit cơ bản tạo thành muối nitrat và nước.

CaO + 2 HNO₃(l) => Ca (KHÔNG₃)₂(ac) + H₂Ô (l)

Tương tự như vậy, nó phản ứng với các bazơ (hydroxit), tạo thành muối nitrat và nước.

NaOH (ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃ (ac) + H₂Ô (l)

Và cũng với cacbonat và cacbonat axit (bicacbonat), cũng tạo thành carbon dioxide.

Na₂CO₃(ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃(ac) + H₂O (l) + CO₂ (g)

Thuyết minh

Axit nitric cũng có thể hoạt động như một bazơ. Vì lý do này, nó có thể phản ứng với axit sulfuric.

HN₃ + 2 giờ₂VẬY₄ <=> KHÔNG₂⁺ + H₃Ôi⁺ + 2HSO₄^-

Tự nhiễm độc

Axit nitric trải qua quá trình tự động.

2HNO₃ <=> KHÔNG₂⁺ + KHÔNG₃^- + H₂Ôi

Oxy hóa kim loại

Trong phản ứng với kim loại, axit nitric không hoạt động như axit mạnh, phản ứng với kim loại tạo thành muối tương ứng và giải phóng hydro ở dạng khí.

Tuy nhiên, magiê và mangan phản ứng nóng với axit nitric, cũng như các axit mạnh khác.

Mg (s) + 2 HNO₃ (l) => Mg (KHÔNG₃)₂ (ac) + H₂ (g)

Khác

Axit nitric phản ứng với sunfua kim loại gây ra muối nitrat, lưu huỳnh điôxit và nước.

Na₂VẬY₃ (s) + 2 HNO₃ (l) => 2 NaNO₃ (ac) + SO₂ (g) + H₂Ô (l)

Và cũng phản ứng với các hợp chất hữu cơ, thay thế hydro cho một nhóm nitro; do đó tạo thành cơ sở cho việc tổng hợp các hợp chất nổ như nitroglycerin và trinitrotoluene (TNT).

Tổng hợp

Công nghiệp

Nó được sản xuất ở cấp độ công nghiệp bởi quá trình oxy hóa xúc tác amoni, theo phương pháp được mô tả bởi Oswald vào năm 1901. Quy trình bao gồm ba giai đoạn hoặc các bước.

Giai đoạn 1: Oxy hóa amoni thành oxit nitric

Amoni bị oxy hóa bởi oxy có trong không khí. Phản ứng được thực hiện ở 800 ° C và ở áp suất 6-7 atm, với việc sử dụng bạch kim làm chất xúc tác. Amoni được trộn với không khí với tỷ lệ sau: 1 thể tích amoni trên 8 thể tích không khí.

4NH₃ (g) + 5O₂ (g) => 4NO (g) + 6H₂Ô (l)

Trong phản ứng, oxit nitric được tạo ra, được đưa đến buồng oxy hóa cho giai đoạn tiếp theo.

Giai đoạn 2. Oxy hóa oxit nitric trong nitơ dioxide

Quá trình oxy hóa được thực hiện bởi oxy có trong không khí ở nhiệt độ dưới 100 ºC.

2NO (g) + O₂ (g) => 2NO₂ (g)

Giai đoạn 3. Hòa tan nitơ dioxide trong nước

Trong giai đoạn này sự hình thành axit nitric xảy ra.

4NO₂ + 2 giờ₂O + O₂=> 4HNO₃

Có một số phương pháp để hấp thụ nitơ dioxide (NO₂) trong nước.

Trong số các phương pháp khác: KHÔNG₂ được thu nhỏ thành N₂Ôi₄ ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, để tăng khả năng hòa tan trong nước và tạo ra axit nitric.

3N₂Ôi₄ + 2 giờ₂O => 4HNO₃ + 2NO

Axit nitric được tạo ra từ quá trình oxy hóa amoni có nồng độ từ 50-70%, có thể được đưa đến 98% bằng cách sử dụng axit sunfuric đậm đặc làm mất nước, cho phép tăng nồng độ axit nitric.

Trong phòng thí nghiệm

Phân hủy nhiệt của nitrat đồng (II), tạo ra khí nitơ dioxide và khí oxy, được truyền qua nước để tạo thành axit nitric; như nó xảy ra trong phương pháp của Oswald, đã được mô tả trước đây.

2Cu (KHÔNG₃)₂ => 2Cu + 4NO₂ + Ôi₂

Phản ứng của muối nitrat với H₂VẬY₄ tập trung Axit nitric tạo thành được tách ra khỏi H₂VẬY₄ bằng cách chưng cất ở 83 ° C (điểm sôi của axit nitric).

KNO₃ + H₂VẬY₄ => HN₃ + KHSO₄

Công dụng

Sản xuất phân bón

60% sản xuất axit nitric được sử dụng trong sản xuất phân bón, đặc biệt là amoni nitrat.

Điều này được đặc trưng bởi nồng độ nitơ cao, một trong ba chất dinh dưỡng chính của thực vật, sử dụng nitrat ngay lập tức bởi thực vật. Trong khi đó, amoni bị oxy hóa bởi các vi sinh vật có trong đất, và được sử dụng làm phân bón dài hạn.

Công nghiệp

-15% sản xuất axit nitric được sử dụng trong sản xuất sợi tổng hợp.

-Nó được sử dụng trong việc xây dựng các este axit nitric và nitroder; chẳng hạn như nitrocellulose, sơn acrylic, nitrobenzene, nitrotoluene, acrylonitriles, v.v..

-Nó có thể thêm các nhóm nitro vào các hợp chất hữu cơ, tính chất này có thể được sử dụng để tạo ra chất nổ như nitroglycerin và trinitrotoluene (TNT).

-Axit adipic, tiền chất của nylon, được sản xuất trên quy mô lớn bởi quá trình oxy hóa cyclohexanone và cyclohexanol bằng axit nitric.

Máy lọc kim loại

Axit nitric, do khả năng oxy hóa của nó, rất hữu ích trong việc tinh chế các kim loại có trong khoáng chất. Nó cũng được sử dụng để thu được các nguyên tố như urani, mangan, niobi, zirconi và axit hóa đá photphoric để thu được axit photphoric..

Regia nước

Nó được trộn với axit clohydric đậm đặc để tạo thành "agua regia". Giải pháp này có khả năng hòa tan vàng và bạch kim, cho phép sử dụng nó trong việc tinh chế các kim loại này.

Nội thất

Axit nitric được sử dụng để có được một hiệu ứng cổ xưa trong đồ nội thất làm bằng gỗ thông. Việc xử lý bằng dung dịch axit nitric đến 10% tạo ra màu vàng xám trong gỗ của đồ nội thất.

Dọn dẹp

-Hỗn hợp dung dịch nước của axit nitric 5-30% và axit photphoric 15-40% được sử dụng để làm sạch các thiết bị được sử dụng trong công việc vắt sữa, để loại bỏ dư lượng kết tủa của các hợp chất magiê và canxi.

-Nó rất hữu ích trong việc làm sạch vật liệu thủy tinh được sử dụng trong phòng thí nghiệm.

Nhiếp ảnh

-Axit nitric đã được sử dụng trong nhiếp ảnh, đặc biệt là chất phụ gia cho các nhà phát triển sắt sunfat trong quy trình sản xuất tấm ướt, với mục đích thúc đẩy màu trắng hơn trong các kiểu chữ và ferrotypes.

-Nó được sử dụng để làm giảm độ pH của dung dịch bạc của các tấm va chạm, cho phép giảm sự xuất hiện của sương mù gây cản trở hình ảnh.

Những người khác

-Do khả năng dung môi của nó, nó được sử dụng trong phân tích các kim loại khác nhau bằng kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và phép đo phổ khối plasma plasma cảm ứng.

-Sự kết hợp giữa axit nitric và axit sunfuric được sử dụng để chuyển đổi bông thông thường thành cellulose nitrate (bông nitric).

-Thuốc Salcoderm để sử dụng bên ngoài, được sử dụng trong điều trị các khối u lành tính của da (mụn cóc, ngô, condylomas và papillomas). Nó có đặc tính của việc bán manh, giảm đau, kích thích và ngứa. Axit nitric là thành phần chính của công thức thuốc.

-Axit nitric bốc khói và axit nitric bốc khói trắng, được sử dụng làm chất oxy hóa cho nhiên liệu tên lửa lỏng, đặc biệt là trong tên lửa BOMARC.

Độc tính

-Tiếp xúc với da có thể gây bỏng da, đau dữ dội và viêm da.

-Tiếp xúc với mắt có thể gây đau dữ dội, chảy nước mắt và trong trường hợp nghiêm trọng, tổn thương giác mạc và mù lòa.

-Hít phải hơi có thể gây ho, khó thở, gây chảy máu mũi nghiêm trọng hoặc mãn tính, viêm thanh quản, viêm phế quản mãn tính, viêm phổi và phù phổi..

-Do ăn vào, nó tạo ra các tổn thương ở miệng, chảy nước miếng, khát dữ dội, đau khi nuốt, đau dữ dội trong toàn bộ hệ thống tiêu hóa và có nguy cơ thủng thành cùng..

Tài liệu tham khảo

Wikipedia. (2018). Axit nitric. Lấy từ: en.wikipedia.org
PubChem. (2018). Axit nitric. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
Các biên tập viên của bách khoa toàn thư Britannica. (Ngày 23 tháng 11 năm 2018). Axit nitric. Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ: britannica.com
Shrestha B. (s.f.). Tính chất của axit nitric và công dụng. Hướng dẫn hóa học: hướng dẫn học hóa học. Lấy từ: chem-guide.blogspot.com
Sách hóa học. (2017). Axit nitric. Lấy từ: chembook.com
Imanol (Ngày 10 tháng 9 năm 2013). Sản xuất axit nitric. Lấy từ: ingenieriaquimica.net

Hóa học

« Công thức, hợp chất và rủi ro của axit Nitroso Axit orthosilicic công thức, tính chất, rủi ro và sử dụng »