Salpeterzuur (HNO3)

Hij salpeterzuur Het is een anorganische verbinding die bestaat uit een oxoacid van stikstof. Het wordt beschouwd als een sterk zuur, hoewel de PKA (-1.4) vergelijkbaar is met de PKA van het hydroniumion (-1,74). Vanaf dit punt is het misschien de "zwakste" van veel bekende sterke zuren.

Het fysieke uiterlijk bestaat uit een kleurloze vloeistof die door opslag verandert in een geelachtige kleur, vanwege de vorming van stikstofgassen. De chemische formule is hno₃. 

Het is onstabiel en ervaart een lichte ontleding voor blootstelling aan zonlicht. Bovendien kan het volledig worden afgebroken door verwarming, waardoor stikstof, water en zuurstofdioxide veroorzaakt.

Het wordt gebruikt bij de productie van anorganische en organische nitraten, evenals in stikstofverbindingen die worden gebruikt bij de productie van meststoffen, explosieven, tussenpersonen van kleurstoffen en verschillende organische chemische verbindingen.

In de sfeer, nee₂ Geproduceerd door menselijke activiteit reageert met het water van de wolken en vormt hno₃. Vervolgens, tijdens zure regens, neerslaat samen met waterdruppels eten, bijvoorbeeld de beelden van openbare vierkanten.

Salpeterzuur is een zeer giftige verbinding en continue blootstelling aan zijn dampen kan chronische bronchitis en chemische pneumonie produceren.

Salpeterzuurstructuur

Bron: Ben Mills [Public Domain], van Wikimedia Commons

Het bovenste beeld toont de structuur van een HNO -molecuul₃ Met een bollen en barsmodel. Het stikstofatoom, de blauwe bol, bevindt zich in het midden, omgeven door een trigonale platte geometrie; De driehoek wordt echter vervormd door een van de langste hoekpunten.

Salpeterzuurmoleculen zijn dan plat. De links n = o, n-o en n-oh vormen de hoekpunten van de platte driehoek. Indien in detail waargenomen, is de N-OH-link meer langwerpig dan de andere twee (waarbij de witte bol het H-atoom vertegenwoordigt).

Resonantiestructuren

Er zijn twee links met dezelfde lengte: n = o en n-o. Dit feit druist in tegen de link -theorie van Valencia, waar wordt voorspeld dat dubbele links korter zijn dan eenvoudige links. De verklaring hierin ligt in het fenomeen van resonantie, zoals waargenomen in het lagere beeld.

Bron: Ben Mills [Public Domain], van Wikimedia Commons

Beide links, N = O en N-O, zijn daarom equivalent in resonantieverwaarden. Dit wordt grafisch weergegeven in het structuurmodel met behulp van een discontinue lijn tussen twee atomen van O (zie structuur).

Wanneer de HNO onbeschermd is₃, Het stabiele nitraatanion wordt gevormd Nee₃^-. Daarin omvat de resonantie nu de drie atomen van of. Dit is de reden waarom de HNO₃ Het heeft een grote zuurgraad van Bronsted-Lowry (hone donatorsoorten⁺)).

Kan u van dienst zijn: afgekapte pipet

Fysische en chemische eigenschappen

Chemische namen

-Salpeterzuur

-Azotisch zuur

-Waterstofnitraat

-Fortis Water.

Molecuulgewicht

63,012 g/mol.

Fysiek uiterlijk

Kleurloze vloeistof of een lichtgele kleur, die roodachtig bruin kan worden.

Geur

Hectare, karakteristiek verstikkend.

Kookpunt

181 ºF bij 760 mmHg (83 ºC).

Smeltpunt

-41,6 ºC.

Oplosbaarheid in water

Zeer oplosbaar en mengbaar met water.

Dikte

1,513 g/cm³ bij 20 ºC.

Relatieve dichtheid

1,50 (in relatie tot water = 1).

Relatieve stoomdichtheid

2 of 3 keer geschat (in luchtrelatie = 1).

Dampdruk

63,1 mmHg bij 25 ºC.

Ontleding

Door blootstelling aan atmosferisch of warmtevocht kan het vormen van stikstofperoxide ontleden. Wanneer deze ontleding wordt verwarmd, straalt het een zeer giftige rook uit van stikstofoxide en waterstofnitraat.

Salpeterzuur is niet stabiel, in staat zijn om in contact te breken met warmte en blootstelling aan zonlicht en stikstofdioxide, zuurstof en water uit te zenden.

Smurrie

1.092 MPa bij 0 ºC en 0,617 MPa bij 40 ° C.

Corrosie

Het is in staat om alle basismetalen aan te vallen, behalve aluminium en chromisch staal. Val enkele van de variëteiten van plastic materiaal, rubbers en coatings aan. Het is een bijtende en corrosieve stof, dus het moet met hoge voorzichtigheid worden gemanipuleerd.

Molaire verdamping enthalpie

39,1 kJ/mol bij 25 ºC.

Standaard molaire enthalpie

-207 kJ/mol (298 ºF).

Standaard molaire entropie

146 kJ/mol (298 ºF).

Oppervlaktespanning

-0.04356 N/M A 0 ºC

-0.04115 N/M A 20 ºC

-0.0376 N/M A 40 ºC

Geurdrempel

-Lage geur: 0,75 mg/m³

-Hoge geur: 250 mg/m³

-Irriterende concentratie: 155 mg/m³.

Dissociatie constant

PKA = -1,38.

Brekingsindex (η/d)

1.393 (16,5 ºC).

Chemische reacties

Hydratatie

Het kan vaste hydraten vormen, zoals HNO₃∙ H₂Of en hno₃∙ 3H₂O: "Salentjeijs".

Dissociatie in water

Tikstofzuur is een sterk zuur dat op de volgende manier snel in water wordt geïoniseerd:

Hno₃ (L) +H₂Of (l) => h₃OF⁺ (AC) +Nee₃^-

Verkoopvorming

Reageert met basisoxiden die een nitraat- en waterzout vormen.

Cao (s) +2 hno₃ (l) => ca (nee₃))₂ (AC) +H₂Of (l)

Evenzo reageert het met de basen (hydroxiden), waardoor een nitraat en waterzout wordt gevormd.

NaOH (AC) +HNO₃ (l) => nano₃ (AC) +H₂Of (l)

En ook met carbonaten en zure carbonaten (bicarbonaten), die ook koolstofdioxide vormen.

NA₂CO₃ (AC)+HNO₃ (l) => nano₃ (AC)+H₂Of (l)+co₂ (G)

Protonatie

Salpeterzuur kan zich ook als basis gedragen. Om deze reden kunt u reageren met zwavelzuur.

Hno₃   +   2h₂SW₄          NEE₂⁺    +     H₃OF⁺     +      2hso₄^-

Zelfverwerking

Salpeterzuur ervaart een zelfpropotolyse.

2hno₃    NEE₂⁺   +    NEE₃^-    +      H₂OF

Metaaloxidatie

In de reactie met metalen gedraagt ​​salpeterzuur niet als sterke zuren, die reageren met metalen die het overeenkomstige zout vormen en waterstof op een gasvormige manier vrijgeven.

Het kan u van dienst zijn: Hydrocoloid

Magnesium en mangaan reageren echter heet met salpeterzuur, zoals de resterende sterke zuren doen.

Mg (s) +2 hno₃ (l) => mg (nee₃))₂ (AC) +H₂ (G)

Anderen

Tikstofzuur reageert met metalen sulfieten die een nitraatzout, zwaveldioxide en water veroorzaken.

NA₂SW₃ (s) +2 hno₃ (L) => 2 nano₃ (AC) +SO₂ (g) +H₂Of (l)

En reageert ook met organische verbindingen, waarbij een waterstof wordt vervangen door een nitrogroep; Aldus vormen de basis voor de synthese van explosieve verbindingen zoals nitroglycerine en trinitrotolueen (TNT).

Synthese

Industrieel

Het wordt op industrieel niveau geproduceerd door de katalytische oxidatie van ammonium, volgens de methode beschreven door Oswald in 1901. De procedure bestaat uit drie fasen of stappen.

Stage 1: Stikstofoxide ammoniumoxidatie

Ammonium wordt geoxideerd door de in de lucht aanwezige zuurstof. De reactie wordt gemaakt bij 800 ºC en een 6-7 atm, met het gebruik van platina als katalysator. Het ammonium wordt gemengd met de lucht met de volgende verhouding: 1 volume ammonium bij 8 luchtvolumes.

4nh₃ (g) +5o₂ (g) => 4no (g) +6H₂Of (l)

In de reactie is stikstofmonoxide ontstaan, die voor de volgende fase naar de oxidatiekamer wordt gebracht.

Stage 2. Stikstofoxide -oxidatie bij stikstofdioxide

Oxidatie wordt uitgevoerd door de zuurstof die in de lucht aanwezig is bij een temperatuur onder 100 ºC.

2no (g) +of₂ (g) => 2no₂ (G)

Fase 3.  Stikstofdioxide -oplossing in water

In dit stadium treedt salpeterzuurvorming op.

4₂     +      2h₂Of +o₂         => 4Hno₃

Er zijn verschillende methoden voor de absorptie van stikstofdioxide (nee₂) In water.

Onder andere methoden: nee₂ is gedimerd tot n₂OF₄ Bij lage temperaturen en hoge druk, om de oplosbaarheid van de water te verhogen en salpeterzuur te produceren.

3n₂OF₄   +     2h₂O => 4Hno₃    +      2

Tikstofzuur geproduceerd door ammoniumoxidatie heeft een concentratie tussen 50-70%, die kan worden genomen tot 98% door het gebruik van zwavelzuur geconcentreerd als dehydraterend, waardoor de concentratie van salpeterzuur kan worden verhoogd.

Bij het laboratorium

Thermische ontleding van kopernitraat (II), die stikstof- en zuurstofdioxidegassen produceren, die door water worden geleid om salpeterzuur te vormen; Zoals in de Oswald -methode, eerder beschreven.

2cu (nee₃))₂    => 2cuo +4no₂    +     OF₂

Reactie van een nitraatzout met h₂SW₄ geconcentreerd. Het gevormde salpeterzuur is gescheiden van h₂SW₄ door destillatie bij 83 ºC (kookpunt van salpeterzuur).

Kan u van dienst zijn: Graduated Pipet: Kenmerken en gebruik

Kno₃   +    H₂SW₄     => Hno₃    +     Khso₄

Toepassingen

• 60% van de productie van salpeterzuur wordt gebruikt bij de productie van meststoffen, vooral ammoniumnitraat.
• 15 % van de productie van salpeterzuur wordt gebruikt bij de productie van synthetische vezels.
• Het wordt gebruikt bij het uitwerken van stikstof- en nitroderiveerde zuuresters; zoals nitrocellulose, acrylschilderijen, nitrobenzeen, nitrotolueen, acrilonitrilos, enz.
• U kunt nitrogroepen toevoegen aan organische verbindingen, die deze eigenschap kunnen gebruiken om explosieven zoals nitroglycerine en trinitrotolueen (TNT) te produceren.
• Vanwege het oxiderende capaciteit is het zeer nuttig bij de zuivering van metalen die aanwezig zijn in mineralen. Het wordt ook gebruikt bij het verkrijgen van elementen zoals uranium, mangaan, niobium, zirkonium en in de verzuring van fosforrotsen om fosforzuur te verkrijgen.
• Het wordt gemengd met geconcentreerd zoutzuur om "koninklijk water" te vormen. Deze oplossing is in staat om goud en platina op te lossen, waardoor het gebruik ervan wordt gebruikt bij de zuivering van deze metalen.
• Het wordt gebruikt om een ​​anciënniteitseffect te verkrijgen op meubels gemaakt met dennenhout. Behandeling met een 10% salpeterzuuroplossing produceert een grijs-gouden kleur in meubelshout.
• Het mengsel van waterige oplossingen van 5-30% salpeterzuur en fosforzuur 15-40% wordt gebruikt bij het reinigen van de apparatuur die wordt gebruikt bij het melken van werkzaamheden, om afval uit de neerslag van magnesium- en calciumverbindingen te elimineren.
• Het is handig bij het reinigen van het glasmateriaal dat in het laboratorium wordt gebruikt.
• Vanwege zijn oplosmiddelcapaciteit wordt het gebruikt bij de analyse van verschillende metalen door de atomaire vlamabsorptiespectrofotometrietechnieken en spectrofotometrie van inductieve koppelingsmassa.
• De combinatie van salpeterzuur en zwavelzuur werd gebruikt voor gemeenschappelijke katoenconversie in cellulose -nitraat (stikstof katoen).
• Rood rokend salpeterzuur en wit rokende salpeterzuur, worden gebruikt als oxidatiemiddelen voor raketvloeistofbrandstoffen, vooral in de Bomarc -raket.

Toxiciteit

• In contact met de huid kan het huidverbrandingen, intense pijn en dermatitis veroorzaken.
• In contact met de ogen kan het intense, traan en in ernstige gevallen veroorzaken, schade aan het hoornvlies en de blindheid.
• De inhalatie van de dampen kan hoest, ademhalingskast veroorzaken, waardoor intense of chronische tentoonstellingen, neusbloedingen, lingingitis, chronische bronchitis, longontsteking en longoedeem worden veroorzaakt,.
• Vanwege zijn inname komen verwondingen op in de mond, speeksel, intense dorst, slikpijn, intense pijn in het gehele spijsverteringskanaal en het risico op boren van de muur van hetzelfde.

Referenties

1. Salpeterzuur. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
2. Salpeterzuur. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: Britannica.com
3. Salpeterzuur. Hersteld van: chemisch boek.com