Salpetersyra - viktigt men farligt kemiskt reagens

Kemiska reagenser, laboratorieutrustning och instrument, såväl som laboratorieglasvaror av glas eller från andra material är komponenter i något modernt industri- eller forskningslaboratorium. I denna lista, såväl som för många århundraden sedan, upptar ämnen och föreningar en speciell plats, eftersom de representerar den huvudsakliga kemiska basen, utan vilken det är omöjligt att utföra något, även det enklaste experimentet eller analysen.

Modern kemi har ett stort antal kemiska reagenser: alkalier, syror, reagenser, salter och andra. Bland dem är syror den vanligaste gruppen. Syror är komplexa väteinnehållande föreningar vars atomer kan ersättas med metallatomer. Omfattningen av deras tillämpning är omfattande. Det täcker många industrier: kemi, ingenjörskonst, oljeraffinering, livsmedel, såväl som medicin, farmakologi, kosmetologi; används ofta i vardagen.

Salpetersyra och dess definition

hänvisar till monobasiska syror och är ett starkt reagens. Det är en genomskinlig vätska, som kan ha en gulaktig nyans när den förvaras under lång tid i ett varmt rum, eftersom kväveoxider ansamlas i den vid positiv (rums)temperatur. När den värms upp eller utsätts för direkt solljus blir den brun på grund av processen att frigöra kvävedioxid. Röker vid kontakt med luft. Denna syra är ett starkt oxidationsmedel med en skarp obehaglig lukt som reagerar med de flesta metaller (med undantag av platina, rodium, guld, tantal, iridium och några andra), förvandlar dem till oxider eller nitrater. Denna syra är mycket löslig i vatten, och i vilket förhållande som helst, begränsat - i eter.

Frisättningsformen av salpetersyra beror på dess koncentration:

- vanlig - 65%, 68%;
- rökig - 86% eller mer. Färgen på "röken" kan vara vit om koncentrationen är mellan 86 % och 95 %, eller röd över 95 %.

Mottagande

För närvarande går produktionen av starkt eller svagt koncentrerad salpetersyra igenom följande steg:
1. Process för katalytisk oxidation av syntetisk ammoniak.
2. som ett resultat - erhållande av en blandning av nitrösa gaser;
3. vattenabsorption;
4. processen att koncentrera salpetersyra.

Förvaring och transport

Detta reagens är den mest aggressiva syran, Därför ställs följande krav för dess transport och lagring:
- lagra och transportera i speciella hermetiskt tillslutna tankar av kromstål eller aluminium, samt i flaskor av laboratorieglas.

Varje behållare är märkt med inskriptionen "Farlig".

Var används kemikalien?

Omfattningen av salpetersyra är för närvarande enorm. Den täcker många branscher som:
- kemikalier (tillverkning av sprängämnen, organiska färgämnen, plast, natrium, kalium, plast, vissa typer av syror, konstgjorda fibrer);
- jordbruk (produktion av kväve mineralgödselmedel eller salpeter);
- metallurgisk (upplösning och betning av metaller);
- farmakologiska (ingår i preparat för avlägsnande av hudformationer);
- tillverkning av smycken (bestämning av renheten hos ädla metaller och legeringar);
- Militär (ingår i sprängämnen som nitreringsmedel);
- raket och rymd (en av komponenterna i raketbränsle);
- medicin (för kauterisering av vårtor och andra hudformationer).

Säkerhetsåtgärder

När man arbetar med salpetersyra måste man ta hänsyn till att detta kemiska reagens är en stark syra, som tillhör ämnen av den 3:e faroklassen. Det finns särskilda regler för laboratorieanställda, samt personer som har behörighet att arbeta med sådana ämnen. För att undvika direktkontakt med reagenset måste allt arbete utföras strikt i speciella kläder, vilket inkluderar: syrasäkra handskar och skor, overaller, nitrilhandskar, samt glasögon och andningsskydd, som medel för att skydda andnings- och synorganen. Underlåtenhet att följa dessa krav kan leda till de allvarligaste konsekvenserna: vid kontakt med huden - brännskador, sår och vid inandning - förgiftning, upp till lungödem.

Modern kemi är en vetenskap som arbetar med ett stort antal reagenser. Dessa kan vara salter, reagenser, alkalier. Men den mest talrika gruppen är syror. Dessa är komplexa föreningar baserade på väte. I detta fall kan främmande atomer här ersättas med metallatomer. Syror används i olika grenar av mänsklig aktivitet. Till exempel inom medicin, livsmedelsindustrin, vid produktion av hushållsartiklar. Det är därför denna grupp av reagenser bör studeras särskilt noggrant.

Grundläggande information om salpetersyra

Detta är ett starkt reagens som tillhör kategorin monokomponentsyror. Det ser ut som en vanlig klar vätska. Ibland finns det en gulaktig nyans. Detta beror på det faktum att vid en varm temperatur ackumuleras kväveoxid på ytan. Kvävedioxid kan också uppträda som en brun fällning. Men det händer under solen. När den utsätts för luft börjar syran ryka kraftigt. Dessutom reagerar det normalt med metaller. Det löser sig perfekt i vatten, men när det gäller eter finns det ett antal begränsningar.

Vilka former av frigivning finns? Totalt är två delade - vanliga (koncentration 65-68%) och rökiga (minst 85%). I det här fallet kan färgen på röken variera mycket. Om koncentrationen är 86-95% är den vit. Är procenten högre? Då ser du rött.

Kvittoprocess

Idag skiljer det sig inte både vid stark och svag koncentration. Det kan delas upp i flera steg.

Kristallin oxidation av syntetisk ammoniak sker.
Det är nödvändigt att vänta tills nitrösa gaser bildas.
Allt vatten som finns i kompositionen absorberas.
I slutskedet är det nödvändigt att vänta tills syran når den önskade koncentrationen.

Hur är lagring och transport?

Detta reagens tillhör inte kategorin särskilt aggressiva. Därför finns det inte så många krav på lagring och transport. Det krävs att syran förvaras i förseglade behållare gjorda av aluminium eller kromstål. Laboratorieglas är också lämpligt. När det gäller tankarna bör de vara märkta med "Farlig". Detsamma gäller små containrar.

Försiktighetsåtgärder för användning

Detta kemiska reagens tillhör starka syror. Den har III faroklass. De personer som får arbeta med detta ämne måste få lämplig instruktion. I rummet måste du vara i speciella kläder. Det inkluderar overall, handskar, andningsskydd, skyddsglasögon. Individuell andnings- och ögonskyddsutrustning krävs. Konsekvenserna av att säkerhetskraven inte följs kan vara allvarliga. Om syran kommer på huden kommer det att orsaka brännskador och sår. Kommer du att andas in det? Då kommer du att bli väldigt förgiftad eller till och med få lungödem. Så i laboratorierna är det nödvändigt att organisera konstant övervakning, be anställda att bli instruerade om säkerhetsåtgärder.

Var används salpetersyra?

På grund av dess kemiska egenskaper används denna syra i många industrier. Några få bör pekas ut. För det första är det industri. Med den kan du enkelt syntetisera konstgjorda fibrer. Dessutom är ofta salpetersyra huvudkomponenten vid tillverkning av motorolja. Du vet säkert att det används inom metallurgi. Med den kan du lösa upp och etsa metaller. Det finns en speciell industriell salpetersyra som gör ett bättre jobb med att lösa de beskrivna problemen.

Applikation i vardagen

Det används för att göra produkter som gör att du effektivt kan rengöra smycken hemma. Men du måste vara extremt försiktig så att dessa produkter inte kommer i kontakt med huden. Med droppbevattning kan salpetersyra användas som rengöringsmedel. En koncentration på 60 % räcker för att bli av med salter eller lösa upp sediment i ett droppsystem.

Vad är tillämpningen inom medicin?

Om du tittar på sammansättningen av vissa läkemedel ser du att de innehåller salpetersyra. Till exempel används 30% för att bekämpa vårtor. Också ofta läggs denna komponent till medlen för att bekämpa magsår. Det är ett utmärkt antiseptiskt medel med sammandragande egenskaper.

Jordbruksbruk

Agronomer behöver mineralgödsel för att göra grödan rikare. Vissa av dem innehåller salpetersyra. Men det är nödvändigt att tydligt beräkna dosen så att de resulterande grönsakerna och frukterna inte orsakar någon skada på hälsan. Om det finns för mycket syra kommer nitrater att samlas i kulturerna. Det finns flera typer av syrabaserade gödselmedel: amid, ammoniak, nitrat.

Men detta reagens har salter, som används ännu oftare inom jordbruket. De läggs till vissa läkemedel som ges till djur.

Vad kan man säga avslutningsvis?

Som du kan se är salpetersyra en mycket viktig komponent som används i ett stort antal industrier. Utan det skulle det vara omöjligt att föreställa sig det moderna livet. Och kemister kommer regelbundet på var annars detta reagens kan användas.

I kontakt med

Salpetersyra HNO 3 är en färglös vätska, har en stickande lukt och avdunstar lätt. Om den kommer i kontakt med huden kan salpetersyra orsaka allvarliga brännskador (en karakteristisk gul fläck bildas på huden, den bör omedelbart tvättas med mycket vatten och sedan neutraliseras med NaHCO 3 soda)

Salpetersyra

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

Kväveatomen bildar 3 bindningar med syreatomer genom utbytesmekanismen och 1 bindning genom donator-acceptormekanismen.

Fysikaliska egenskaper

Vattenfri HNO 3 vid normal temperatur är en färglös flyktig vätska med en specifik lukt (kp 82,6 "C).

Koncentrerad "rykande" HNO 3 har en röd eller gul färg, eftersom den sönderdelas vid frisättning av NO 2 . Salpetersyra är blandbar med vatten i vilket förhållande som helst.

Hur man får

I. Industriell - 3-stegs syntes enligt schemat: NH 3 → NO → NO 2 → HNO 3

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

Steg 2: 2NO + O 2 = 2NO 2

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

II. Laboratorium - långvarig uppvärmning av salpeter med konc. H2SO4:

2NaNO3 (fast) + H2SO4 (konc.) = 2HNO3 + Na2SO4

Ba (NO3)2 (tv) + H2SO4 (konc.) = 2HNO3 + BaSO4

Kemiska egenskaper

HNO 3 som en stark syra uppvisar alla syrors allmänna egenskaper

HNO3 → H+ + NO3 -

HNO 3 är ett mycket reaktivt ämne. I kemiska reaktioner visar det sig som en stark syra och som ett starkt oxidationsmedel.

HNO 3 interagerar:

a) med metalloxider 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O

b) med baser och amfotära hydroxider 2HNO 3 + Cu(OH) 2 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

c) med salter av svaga syror 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

d) med ammoniak HNO3 + NH3 = NH4NO3

Skillnaden mellan HNO 3 och andra syror

1. När HNO 3 interagerar med metaller frigörs H 2 nästan aldrig, eftersom H + joner i syran inte deltar i oxidationen av metaller.

2. Istället för H + joner har NO 3 - anjoner en oxiderande effekt.

3. HNO 3 kan lösa inte bara metaller som finns i aktivitetsraden till vänster om väte, utan även lågaktiva metaller - Cu, Ag, Hg. I en blandning med HCl löser den också upp Au, Pt.

HNO 3 är ett mycket starkt oxidationsmedel

I. Oxidation av metaller:

Interaktion av HNO 3: a) med låg och medelhög aktivitet Me: 4HNO 3 (konc.) + Сu = 2NO 2 + Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

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

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

c) med alkaliska och alkaliska jordartsmetaller Me: 10HNO 3 (mycket utspädd) + 4Са = NH 4 NO 3 + 4Ca (NO 3) 2 + 3H 2 O

Mycket koncentrerad HNO 3 vid normal temperatur löser inte vissa metaller, inklusive Fe, Al, Cr.

II. Oxidation av icke-metaller:

HNO3 oxiderar P, S, C till deras högre S.O., medan i sig själv reduceras till NO (HNO3 utspädd) eller till NO2 (HNO3 konc).

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

2HNO3 + S = 2NO + H2SO4

III. Oxidation av komplexa ämnen:

Särskilt viktiga är oxidationsreaktionerna av vissa Me-sulfider, som är olösliga i andra syror. Exempel:

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

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

HNO 3 - nitreringsmedel i organiska syntesreaktioner

R-H + HO-NO2 → R-NO2 + H2O

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 förestrar alkoholer

R-OH + HO-NO2 → R-O-NO2 + H2O

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

Nedbrytning av HNO 3

När de förvaras i ljus, och särskilt när de värms upp, sönderdelas HNO 3-molekyler på grund av intramolekylär redox:

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

En rödbrun giftig gas NO 2 frigörs, vilket förstärker de aggressiva oxiderande egenskaperna hos HNO 3

Salter av salpetersyra - nitrater Me (NO 3) n

Nitrater är färglösa kristallina ämnen, lösliga i vatten. De har kemiska egenskaper som är karakteristiska för typiska salter.

Utmärkande egenskaper:

1) redoxnedbrytning vid upphettning;

2) starkt oxiderande egenskaper hos smälta alkalimetallnitrater.

Termisk nedbrytning

1. Nedbrytning av nitrater av alkali- och jordalkalimetaller:

Me(NO 3) n → Me(NO 2) n + O 2

2. Nedbrytning av metallnitrat i aktivitetsserien av metaller från Mg till Cu:

Me(NO 3) n → Me x O y + NO 2 + O 2

3. Nedbrytning av metallnitrater i aktivitetsserien av metaller över Cu:

Me(NO 3) n → Me + NO 2 + O 2

Exempel på typiska reaktioner:

1) 2NaNO3 \u003d 2NaNO2 + O2

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

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

Oxidativ verkan av smältor av alkalimetallnitrat

I vattenlösningar visar nitrater, i motsats till HNO3, nästan ingen oxidativ aktivitet. Men smältor av alkalimetall och ammoniumnitrat (nitrat) är starka oxidationsmedel, eftersom de sönderdelas med frigörandet av aktivt syre.

Kemiska egenskaper hos salpetersyra

Salpetersyra kännetecknas av egenskaper: vanligt med andra syror och specifika:

KEMISKA EGENSKAPER GEMENSAMMA MED ANDRA SYROR

1. Mycket stark syra. Indikatorer i sin lösning ändrar färg till rött.

Dissocierar nästan helt i vattenlösning:

HNO3 → H+ + NO3 -

2. Reagerar med basiska oxider

K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O

K2O + 2H + + 2NO3 - → 2K + + 2NO3 - + H2O

K2O + 2 H+ → 2K+ + H2O

3. Reagerar med baser

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

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

H + + OH - → H2O

4. Reagerar med salter, tränger undan svaga syror från deras salter

2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2

2H + + 2NO3- + 2Na + + C O 3 2- → 2Na + + 2NO 3 - + H 2 O + CO 2

2H++CO32-→ H2O + CO2

SPECIFIKA EGENSKAPER HOS SALPETENSYRA

Salpetersyra är ett starkt oxidationsmedel

N +5 → N +4 → N +2 → N +1 → Nej → N -3

N +5 + 8 e - → N -3 oxidationsmedel reduceras.

1. Bryts ner i ljuset och vid uppvärmning

4HNO 3 t˚C → 2H 2 O + 4NO 2 + O 2

Brun gas bildas

2. Färgar ekorrar orange-gula (vid kontakt med huden på händerna - "xantoproteinreaktion")

3. Reagerar med metaller.

Beroende på syrans koncentration och metallens position i N. Beketovs elektrokemiska serie av spänningar kan olika kvävehaltiga produkter bildas.

Vid interaktion med metaller frigörs aldrig väte

HNO 3 + Mig= salt +H 2 O+ X

: monohydrat (HNO3-H2O) och trihydrat (HNO3-3H2O).

Fysikaliska och fysikalisk-kemiska egenskaper

Fasdiagram av en vattenlösning av salpetersyra.

Kväve i salpetersyra är fyrvärt, oxidationstillstånd +5. Salpetersyra är en färglös vätska som ryker i luften, smältpunkt -41,59 °C, kokpunkt +82,6 °C med partiell sönderdelning. Lösligheten av salpetersyra i vatten är inte begränsad. Vattenhaltiga lösningar av HNO 3 med en massfraktion av 0,95-0,98 kallas "rykande salpetersyra", med en massfraktion av 0,6-0,7 - koncentrerad salpetersyra. Bildar en azeotrop blandning med vatten (massfraktion 68,4%, d 20 = 1,41 g/cm, T bp = 120,7 °C)

När den kristalliseras från vattenlösningar bildar salpetersyra kristallina hydrater:

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

Fast salpetersyra bildar två kristallina modifikationer:

• monoklinisk, rymdgrupp P 2 1/a, a= 1,623 nm, b= 0,857 nm, c= 0,631, p = 90°, Z = 16;

Monohydrat bildar ortorombiska kristaller, rymdgrupp P na2, a= 0,631 nm, b= 0,869 nm, c= 0,544, Z = 4;

Densiteten av vattenlösningar av salpetersyra som en funktion av dess koncentration beskrivs av ekvationen

där d är densiteten i g/cm³, c är syrans massfraktion. Denna formel beskriver dåligt beteendet hos densitet vid en koncentration på mer än 97%.

Kemiska egenskaper

Högkoncentrerad HNO 3 har vanligtvis en brun färg på grund av nedbrytningsprocessen som sker i ljuset:

Vid upphettning sönderdelas salpetersyra enligt samma reaktion. Salpetersyra kan endast destilleras (utan sönderdelning) under reducerat tryck (den angivna kokpunkten vid atmosfärstryck hittas genom extrapolering).

c) tränger undan svaga syror från deras salter:

När den kokar eller utsätts för ljus sönderdelas salpetersyra delvis:

Salpetersyra i vilken koncentration som helst uppvisar egenskaperna hos en oxiderande syra, medan kväve reduceras till ett oxidationstillstånd av +4 till -3. Reduktionsdjupet beror i första hand på reduktionsmedlets natur och på koncentrationen av salpetersyra. Som en oxiderande syra interagerar HNO 3:

Nitrater

Salpetersyra är en stark syra. Dess salter - nitrater - erhålls genom inverkan av HNO 3 på metaller, oxider, hydroxider eller karbonater. Alla nitrater är mycket lösliga i vatten. Nitratjonen hydrolyserar inte i vatten.

Salter av salpetersyra sönderdelas irreversibelt vid upphettning, och sammansättningen av sönderdelningsprodukterna bestäms av katjonen:

a) nitrater av metaller som står i serien av spänningar till vänster om magnesium:

b) nitrater av metaller som finns i en serie spänningar mellan magnesium och koppar:

c) nitrater av metaller placerade i en rad med spänningar till höger:

Nitrater i vattenlösningar visar praktiskt taget inga oxiderande egenskaper, men vid höga temperaturer i fast tillstånd är de starka oxidationsmedel, till exempel när fasta ämnen smälts:

Historisk information

Tekniken för att erhålla utspädd salpetersyra genom torrdestillation av salpeter med alun och kopparsulfat beskrevs tydligen först i Jabirs avhandlingar (Geber i latiniserade översättningar) på 700-talet. Denna metod, med olika modifieringar, varav den viktigaste var att ersätta kopparsulfat med järnsulfat, användes i europeisk och arabisk alkemi fram till 1600-talet.

På 1600-talet föreslog Glauber en metod för att erhålla flyktiga syror genom reaktion av deras salter med koncentrerad svavelsyra, inklusive salpetersyra från kaliumnitrat, vilket gjorde det möjligt att införa koncentrerad salpetersyra i kemisk praxis och studera dess egenskaper. Metod