Dušična kiselina - važna, ali opasna hemijski reagens

Hemijski reagensi, laboratorijska oprema i instrumenti, kao i stakleno laboratorijsko stakleno posuđe ili od drugih materijala su komponente bilo koje moderne industrijske ili istraživačke laboratorije. Na ovom popisu, kao i prije mnogo stoljeća, posebno mjesto zauzimaju tvari i spojevi, jer predstavljaju glavnu kemijsku bazu, bez koje je nemoguće izvesti bilo koji, čak i najjednostavniji eksperiment ili analizu.

Savremena hemija ima ogroman broj hemijskih reagenasa: alkalija, kiselina, reagensa, soli i drugih. Među njima su kiseline najčešća grupa. Kiseline su složena jedinjenja koja sadrže vodonik čiji se atomi mogu zamijeniti atomima metala. Opseg njihove primjene je širok. Pokriva mnoge industrije: hemijsku, mašinsku, preradu nafte, prehrambenu, kao i medicinu, farmakologiju, kozmetologiju; u širokoj upotrebi u svakodnevnom životu.

Dušična kiselina i njena definicija

odnosi se na jednobazne kiseline i jak je reagens. To je prozirna tekućina, koja može imati žućkastu nijansu ako se dugo čuva u toploj prostoriji, jer se u njoj akumuliraju dušikovi oksidi na pozitivnoj (sobnoj) temperaturi. Kada se zagrije ili izloži direktnoj sunčevoj svjetlosti, postaje smeđa zbog procesa oslobađanja dušikovog dioksida. Puši u kontaktu sa vazduhom. Ova kiselina je jako oksidaciono sredstvo oštrog mirisa koje reaguje sa većinom metala (s izuzetkom platine, rodijuma, zlata, tantala, iridija i nekih drugih), pretvarajući ih u okside ili nitrate. Ova kiselina je vrlo topiva u vodi, iu bilo kojem omjeru, ograničeno - u eteru.

Oblik otpuštanja dušične kiseline ovisi o njegovoj koncentraciji:

- redovni - 65%, 68%;
- dimljeni - 86% ili više. Boja "dima" može biti bijela ako je koncentracija između 86% i 95%, ili crvena iznad 95%.

Potvrda

Trenutno proizvodnja visoko ili slabo koncentrirane dušične kiseline prolazi kroz sljedeće faze:
1. proces katalitičke oksidacije sintetičkog amonijaka;
2. kao rezultat - dobijanje mešavine azotnih gasova;
3. upijanje vode;
4. proces koncentriranja azotne kiseline.

Skladištenje i transport

Ovaj reagens je najagresivnija kiselina, Stoga se za njegov transport i skladištenje postavljaju sljedeći zahtjevi:
- skladištiti i transportovati u posebnim hermetički zatvorenim rezervoarima od kromiranog čelika ili aluminijuma, kao i u bocama od laboratorijsko staklo.

Svaki kontejner je označen natpisom "Opasno".

Gdje se hemikalija koristi?

Obim azotne kiseline je trenutno ogroman. Pokriva mnoge industrije kao što su:
- hemijska (proizvodnja eksploziva, organskih boja, plastike, natrijuma, kalijuma, plastike, nekih vrsta kiselina, vještačkih vlakana);
- poljoprivredni (proizvodnja azotnih mineralnih đubriva ili salitre);
- metalurški (otapanje i luženje metala);
- farmakološki (uključeni u preparate za uklanjanje kožnih formacija);
- proizvodnja nakita (određivanje čistoće plemenitih metala i legura);
- vojni (uključeni u eksplozive kao nitrirajući agens);
- raketa i svemir (jedna od komponenti raketnog goriva);
- lijek (za kauterizaciju bradavica i drugih kožnih formacija).

Mere predostrožnosti

Prilikom rada s dušičnom kiselinom, mora se uzeti u obzir da je ovaj kemijski reagens jaka kiselina, koja pripada tvarima 3. klase opasnosti. Za zaposlene u laboratoriji, kao i za osobe ovlaštene za rad s takvim supstancama, postoje posebna pravila. Kako bi se izbjegao direktan kontakt s reagensom, svi radovi se moraju izvoditi strogo u posebnoj odjeći, koja uključuje: rukavice i cipele otporne na kiseline, kombinezon, nitrilne rukavice, kao i naočare i respiratore, kao sredstva za zaštitu organa za disanje i vid. Nepoštivanje ovih zahtjeva može dovesti do najtežih posljedica: u slučaju dodira s kožom - opekotine, čirevi, a ako se udiše - trovanje, sve do plućnog edema.

Savremena hemija je nauka koja radi sa velikim brojem reagensa. To mogu biti soli, reagensi, alkalije. Ali najbrojnija grupa su kiseline. To su kompleksna jedinjenja na bazi vodonika. U ovom slučaju, strani atomi ovdje mogu biti zamijenjeni atomima metala. Kiseline se koriste u raznim granama ljudske djelatnosti. Na primjer, u medicini, prehrambenoj industriji, u proizvodnji potrepština za domaćinstvo. Zato ovu grupu reagensa treba posebno pažljivo proučiti.

Osnovne informacije o dušičnoj kiselini

Ovo je jak reagens koji spada u kategoriju jednokomponentnih kiselina. Izgleda kao normalna bistra tečnost. Ponekad postoji žućkasta nijansa. To je zbog činjenice da se na toploj temperaturi akumulira dušikov oksid na površini. Dušikov dioksid se također može pojaviti kao smeđi precipitat. Ali to se dešava pod suncem. Kada je izložena zraku, kiselina počinje jako da se dimi. Osim toga, normalno reagira s metalima. Savršeno se otapa u vodi, ali u slučaju etera postoji niz ograničenja.

Koji oblici oslobađanja postoje? Ukupno se dijele dvije - obične (koncentracija 65-68%) i dimljene (najmanje 85%). U ovom slučaju, boja dima može znatno varirati. Ako je koncentracija 86-95%, onda je bijelo. Da li je procenat veći? Tada ćete vidjeti crveno.

Proces prijema

Danas se ne razlikuje ni u slučaju jake i slabe koncentracije. Može se podijeliti u nekoliko faza.

Dolazi do kristalne oksidacije sintetičkog amonijaka.
Potrebno je sačekati da se formiraju azotasti gasovi.
Sva voda sadržana u sastavu se apsorbira.
U završnoj fazi potrebno je pričekati dok kiselina ne dostigne potrebnu koncentraciju.

Kako je skladištenje i transport?

Ovaj reagens ne spada u kategoriju posebno agresivnih. Stoga nema toliko zahtjeva za skladištenje i transport. Potrebno je čuvati kiselinu u zatvorenim posudama od aluminijuma ili hromiranog čelika. Pogodno je i laboratorijsko staklo. Što se tiče tenkova, oni bi trebali biti označeni kao "Opasni". Isto važi i za male kontejnere.

Mjere opreza pri upotrebi

Ovaj hemijski reagens pripada jakim kiselinama. Ima III klasu opasnosti. Osobe kojima je dozvoljeno da rade sa ovom supstancom moraju dobiti odgovarajuću instrukciju. U prostoriji morate biti u posebnoj odjeći. Uključuje kombinezon, rukavice, respiratore, zaštitne naočare. Potrebna je individualna zaštitna oprema za disanje i oči. Posljedice nepoštovanja sigurnosnih zahtjeva mogu biti ozbiljne. Ako kiselina dospije na kožu, to će uzrokovati opekotine i čireve. Hoćeš li ga udahnuti? Tada ćete se jako otrovati ili čak dobiti plućni edem. Dakle, u laboratorijama je potrebno organizovati stalni nadzor, tražiti od zaposlenih da budu upućeni u mere bezbednosti.

Gdje se koristi dušična kiselina?

Zbog svojih hemijskih svojstava, ova kiselina se koristi u mnogim industrijama. Treba izdvojiti nekoliko. Prije svega, to je industrija. Pomoću njega možete jednostavno sintetizirati umjetna vlakna. Osim toga, često je dušična kiselina glavna komponenta u proizvodnji motornog ulja. Sigurno znate da se koristi u metalurgiji. Pomoću njega možete rastvarati i nagrizati metale. Postoji posebna industrijska dušična kiselina koja bolje rješava opisane probleme.

Primjena u svakodnevnom životu

Koristi se za izradu proizvoda koji vam omogućavaju efikasno čišćenje nakita kod kuće. Ali morate biti izuzetno oprezni da ne dozvolite da ovi proizvodi dođu u kontakt s kožom. Uz navodnjavanje kap po kap, azotna kiselina se može koristiti kao sredstvo za čišćenje. Koncentracija od 60% bit će dovoljna da se riješite soli ili otopite sediment u sistemu kap po kap.

Koja je primjena u medicini?

Ako pogledate sastav nekih lijekova, vidjet ćete da sadrže dušičnu kiselinu. Na primjer, 30% se koristi za borbu protiv bradavica. Takođe se često ova komponenta dodaje sredstvima za borbu protiv peptičkih ulkusa. Odličan je antiseptik sa adstringentnim svojstvima.

Poljoprivredna upotreba

Agronomima su potrebna mineralna đubriva kako bi usev bio bogatiji. Neki od njih sadrže dušičnu kiselinu. Ali potrebno je jasno izračunati dozu kako dobiveno povrće i voće ne bi naštetili zdravlju. Ako ima previše kiseline, nitrati će se akumulirati u kulturama. Postoji nekoliko vrsta gnojiva na bazi kiselina: amid, amonijak, nitrat.

Ali ovaj reagens ima soli, koje se još češće koriste u poljoprivredi. Dodaju se nekim lijekovima koji se daju životinjama.

Šta se može reći u zaključku?

Kao što vidite, dušična kiselina je vrlo važna komponenta koja se koristi u velikom broju industrija. Bez toga bi bilo nemoguće zamisliti savremeni život. I hemičari redovno smišljaju gdje se ovaj reagens još može koristiti.

U kontaktu sa

Dušična kiselina HNO 3 je bezbojna tečnost, oštrog mirisa i lako isparava. Ako dođe u dodir s kožom, dušična kiselina može izazvati teške opekotine (na koži se stvara karakteristična žuta mrlja, odmah je isprati s puno vode, a zatim neutralizirati NaHCO 3 sodom)

Azotna kiselina

Molekularna formula: HNO 3 , B(N) = IV, C.O. (N) = +5

Atom dušika formira 3 veze s atomima kisika mehanizmom izmjene i 1 vezu donor-akceptorskim mehanizmom.

Fizička svojstva

Bezvodni HNO 3 na običnoj temperaturi je bezbojna isparljiva tečnost specifičnog mirisa (t.k. 82,6 "C).

Koncentrirani "dimeći" HNO 3 ima crvenu ili žutu boju, jer se raspada oslobađanjem NO 2 . Dušična kiselina se miješa sa vodom u bilo kojem omjeru.

Kako doći

I. Industrijska - 3-stepena sinteza prema shemi: NH 3 → NO → NO 2 → HNO 3

Faza 1: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

Faza 2: 2NO + O 2 = 2NO 2

Faza 3: 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3

II. Laboratorija - produženo zagrijavanje salitre sa konc. H2SO4:

2NaNO 3 (čvrsti) + H 2 SO 4 (konc.) = 2HNO 3 + Na 2 SO 4

Ba (NO 3) 2 (tv) + H 2 SO 4 (konc.) = 2HNO 3 + BaSO 4

Hemijska svojstva

HNO 3 kao jaka kiselina ispoljava sva opšta svojstva kiselina

HNO 3 → H + + NO 3 -

HNO 3 je vrlo reaktivna supstanca. U hemijskim reakcijama manifestuje se kao jaka kiselina i kao jako oksidaciono sredstvo.

HNO 3 u interakciji:

a) sa metalnim oksidima 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O

b) sa bazama i amfoternim hidroksidima 2HNO 3 + Cu(OH) 2 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

c) sa solima slabih kiselina 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

d) sa amonijakom HNO 3 + NH 3 = NH 4 NO 3

Razlika između HNO 3 i drugih kiselina

1. Kada HNO 3 stupi u interakciju s metalima, H 2 se gotovo nikada ne oslobađa, jer H + joni kiseline ne učestvuju u oksidaciji metala.

2. Umesto H+ jona, NO 3 - anjoni imaju oksidaciono dejstvo.

3. HNO 3 je sposoban da rastvori ne samo metale koji se nalaze u redu aktivnosti levo od vodonika, već i niskoaktivne metale - Cu, Ag, Hg. U mešavini sa HCl, takođe otapa Au, Pt.

HNO 3 je veoma jak oksidant

I. Oksidacija metala:

Interakcija HNO 3: a) sa malom i srednjom aktivnošću Me: 4HNO 3 (konc.) + Su = 2NO 2 + Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

8HNO 3 (razb.) + 3Su \u003d 2NO + 3Cu (NO 3) 2 + 4H 2 O

b) s aktivnim Me: 10HNO 3 (razb.) + 4Zn \u003d N 2 O + 4Zn (NO 3) 2 + 5H 2 O

c) sa alkalnom i zemnoalkalnom Me: 10HNO 3 (veoma razrijeđen) + 4Sa = NH 4 NO 3 + 4Ca (NO 3) 2 + 3H 2 O

Vrlo koncentrirani HNO 3 na normalnoj temperaturi ne otapa neke metale, uključujući Fe, Al, Cr.

II. Oksidacija nemetala:

HNO 3 oksidira P, S, C do njihovog višeg S.O., dok se sam reducira u NO (HNO 3 razrijeđen) ili u NO 2 (HNO 3 konc.).

5HNO 3 + P \u003d 5NO 2 + H 3 PO 4 + H 2 O

2HNO 3 + S = 2NO + H 2 SO 4

III. Oksidacija složenih supstanci:

Posebno su važne reakcije oksidacije određenih Me sulfida, koji su netopivi u drugim kiselinama. primjeri:

8HNO 3 + PbS \u003d 8NO 2 + PbSO 4 + 4H 2 O

22HNO 3 + 3Su 2 S \u003d 10NO + 6Cu (NO 3) 2 + 3H 2 SO 4 + 8H 2 O

HNO 3 - nitrirajući agens u reakcijama organske sinteze

R-H + HO-NO 2 → R-NO 2 + H 2 O

C 2 H 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 + H 2 O nitroetan

C 6 H 5 CH 3 + 3HNO 3 → C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 + ZH 2 O trinitrotoluen

C 6 H 5 OH + 3HNO 3 → C 6 H 5 (NO 2) 3 OH + ZH 2 O trinitrofenol

HNO 3 esterifikuje alkohole

R-OH + HO-NO 2 → R-O-NO 2 + H 2 O

C 3 H 5 (OH) 3 + 3HNO 3 → C 3 H 5 (ONO 2) 3 + ZH 2 O glicerol trinitrat

Razgradnja HNO 3

Kada se čuvaju na svjetlu, a posebno kada se zagrijavaju, molekule HNO 3 se razlažu zbog intramolekularnog redoks:

4HNO 3 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

Oslobađa se crveno-smeđi otrovni gas NO 2 koji pojačava agresivna oksidaciona svojstva HNO 3

Soli azotne kiseline - nitrati Me (NO 3) n

Nitrati su bezbojne kristalne supstance, rastvorljive u vodi. Imaju hemijska svojstva karakteristična za tipične soli.

Prepoznatljive karakteristike:

1) redoks razlaganje pri zagrevanju;

2) jaka oksidaciona svojstva rastopljenih nitrata alkalnih metala.

Termička razgradnja

1. Razgradnja nitrata alkalnih i zemnoalkalnih metala:

Me(NO 3) n → Me(NO 2) n + O 2

2. Razgradnja metalnih nitrata u nizu aktivnosti metala od Mg do Cu:

Me(NO 3) n → Me x O y + NO 2 + O 2

3. Razgradnja metalnih nitrata u nizu aktivnosti metala iznad Cu:

Me(NO 3) n → Me + NO 2 + O 2

Primjeri tipičnih reakcija:

1) 2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

2) 2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2

3) 2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2

Oksidativno djelovanje talina nitrata alkalnih metala

U vodenim rastvorima nitrati, za razliku od HNO 3 , ne pokazuju gotovo nikakvu oksidativnu aktivnost. Međutim, taline alkalnih metala i amonijum nitrati (nitrati) su jaki oksidanti, jer se razlažu oslobađanjem aktivnog kiseonika.

Hemijska svojstva dušične kiseline

Dušičnu kiselinu karakterišu svojstva: zajednička sa drugim kiselinama i specifična:

HEMIJSKA SVOJSTVA ZAJEDNIČKA SA DRUGIM KISELAMA

1. Veoma jaka kiselina. Indikatori u njegovom rastvoru menjaju boju do crvene.

Gotovo potpuno disocira u vodenom rastvoru:

HNO 3 → H + + NO 3 -

2. Reaguje sa bazičnim oksidima

K 2 O + 2HNO 3 → 2KNO 3 + H 2 O

K 2 O + 2H + + 2NO 3 - → 2K + + 2NO 3 - + H 2 O

K 2 O + 2 H + → 2 K + + H 2 O

3. Reaguje sa bazama

HNO 3 + NaOH → NaNO 3 + H 2 O

H + + NO 3 - + Na + + OH - → Na + + NO 3 - + H 2 O

H + + OH - → H 2 O

4. Reaguje sa solima, istiskuje slabe kiseline iz njihovih soli

2HNO 3 + Na 2 CO 3 → 2NaNO 3 + H 2 O + CO 2

2H + + 2NO 3 - + 2Na + + C O 3 2- → 2Na + + 2NO 3 - + H 2 O + CO 2

2 H + + C O 3 2- → H 2 O + CO 2

SPECIFIČNA SVOJSTVA DUŠNE KISELINE

Dušična kiselina je jako oksidaciono sredstvo

N +5 → N +4 → N +2 → N +1 → br → N -3

N +5 + 8 e - → N -3 oksidaciono sredstvo je smanjeno.

1. Razlaže se na svjetlu i kada se zagrije

4HNO 3 t˚C → 2H 2 O + 4NO 2 + O 2

Nastaje smeđi gas

2. Boje vjeverice narandžasto-žute (u slučaju kontakta sa kožom ruku - "ksantoproteinska reakcija")

3. Reaguje sa metalima.

U zavisnosti od koncentracije kiseline i položaja metala u elektrohemijskom nizu napona N. Beketova mogu se formirati različiti proizvodi koji sadrže azot.

Kada je u interakciji s metalima, vodonik se nikada ne oslobađa

HNO 3 + Ja= sol +H 2 O+ X

: monohidrat (HNO 3 ·H 2 O) i trihidrat (HNO 3 ·3H 2 O).

Fizička i fizičko-hemijska svojstva

Fazni dijagram vodene otopine dušične kiseline.

Azot u dušičnoj kiselini je četverovalentan, oksidacijsko stanje +5. Dušična kiselina je bezbojna tečnost koja dimi na vazduhu, tačka topljenja -41,59 °C, tačka ključanja +82,6 °C sa delimičnim razlaganjem. Rastvorljivost dušične kiseline u vodi nije ograničena. Vodene otopine HNO 3 s masenim udjelom od 0,95-0,98 nazivaju se "dimljajuća dušična kiselina", s masenim udjelom od 0,6-0,7 - koncentrirana dušična kiselina. Formira azeotropnu mešavinu sa vodom (maseni udeo 68,4%, d 20 = 1,41 g/cm, T bp = 120,7 °C)

Kada se kristalizira iz vodenih otopina, dušična kiselina formira kristalne hidrate:

• monohidrat HNO 3 H 2 O, T pl \u003d -37,62 ° C
• trihidrat HNO 3 3H 2 O, T pl \u003d -18,47 ° C

Čvrsta dušična kiselina formira dvije kristalne modifikacije:

• monoklinika, prostorna grupa P 2 1/a, a= 1,623 nm, b= 0,857 nm, c= 0,631, β = 90°, Z = 16;

Monohidrat formira ortorombične kristale, prostornu grupu P na2, a= 0,631 nm, b= 0,869 nm, c= 0,544, Z = 4;

Gustoća vodenih otopina dušične kiseline kao funkcija njene koncentracije opisuje se jednadžbom

gdje je d gustina u g/cm³, c je maseni udio kiseline. Ova formula loše opisuje ponašanje gustoće pri koncentraciji većoj od 97%.

Hemijska svojstva

Visoko koncentrirani HNO 3 obično ima smeđu boju zbog procesa raspadanja koji se odvija na svjetlu:

Kada se zagrije, dušična kiselina se razlaže prema istoj reakciji. Dušična kiselina se može destilovati (bez raspadanja) samo pod sniženim pritiskom (naznačena tačka ključanja na atmosferskom pritisku nalazi se ekstrapolacijom).

c) istiskuje slabe kiseline iz njihovih soli:

Pri ključanju ili izlaganju svjetlosti dušična kiselina se djelomično razgrađuje:

Dušična kiselina u bilo kojoj koncentraciji pokazuje svojstva oksidirajuće kiseline, dok se dušik reducira u oksidacijsko stanje od +4 do -3. Dubina redukcije zavisi prvenstveno od prirode redukcionog sredstva i koncentracije azotne kiseline. Kao oksidirajuća kiselina, HNO 3 stupa u interakciju:

Nitrati

Dušična kiselina je jaka kiselina. Njegove soli - nitrati - dobivaju se djelovanjem HNO 3 na metale, okside, hidrokside ili karbonate. Svi nitrati su visoko rastvorljivi u vodi. Nitratni jon ne hidrolizira u vodi.

Soli dušične kiseline se nepovratno razgrađuju kada se zagrijavaju, a sastav proizvoda raspadanja određuje kation:

a) nitrati metala koji stoje u nizu napona lijevo od magnezijuma:

b) nitrati metala koji se nalaze u nizu napona između magnezijuma i bakra:

c) nitrati metala koji se nalaze u redu napona desno:

Nitrati u vodenim otopinama praktički ne pokazuju oksidirajuća svojstva, ali na visokim temperaturama u čvrstom stanju su jaka oksidacijska sredstva, na primjer, kada su čvrste tvari fuzionirane:

Istorijski podaci

Tehnika dobijanja razblažene azotne kiseline suvom destilacijom šalitre sa stipsom i bakar sulfatom je očigledno prvi put opisana u raspravama Džabira (Geber u latinizovanim prevodima) u 8. veku. Ova metoda, uz razne modifikacije, od kojih je najznačajnija zamjena bakar sulfata željeznim sulfatom, korištena je u evropskoj i arapskoj alhemiji do 17. stoljeća.

U 17. stoljeću, Glauber je predložio metodu za dobivanje hlapljivih kiselina reakcijom njihovih soli s koncentriranom sumpornom kiselinom, uključujući dušičnu kiselinu iz kalijevog nitrata, što je omogućilo uvođenje koncentrirane dušične kiseline u kemijsku praksu i proučavanje njenih svojstava. Metoda