Dušikova kislina: kemična formula, lastnosti, proizvodnja in uporaba

Eden najpomembnejših izdelkov, ki jih uporablja človek, je nitratna kislina. Formula snovi - HNO₃

Značilnosti fizikalnih lastnosti

Dušikova kislina, pridobljena v laboratoriju, katere strukturna formula je podana spodaj, je brezbarvna tekočina z neprijetnim vonjem, težjim od vode. Hitro izhlapeva in ima nizko temperaturo vrelišča, ki je enaka +83 ° C. Spojino lahko zmešamo z vodo v kakršnih koli razsežnostih, pri čemer dobimo raztopine različnih koncentracij. Poleg tega lahko nitratna kislina absorbira vlago iz zraka, to je higroskopno snov. Strukturna formula dušikove kisline je dvoumna in ima dve obliki.

V molekularni obliki nitratna kislina ne obstaja. V vodnih raztopinah različnih koncentracij ima snov naslednji del: H₃O⁺ - ionov hidroksonija in anionov kislega ostanka - NO₃^-.

Kislinsko-bazna interakcija

Vključi se dušikova kislina, ki je ena od najmočnejših kislin nadomestne reakcije, izmenjava, nevtralizacija. Tako spojina z bazičnimi oksidi sodeluje v metabolnih procesih, zaradi česar se pridobiva sol in voda. Reakcija nevtralizacije je osnovna kemična lastnost vseh kislin. Izdelki medsebojnega delovanja baz in kislin bodo vedno ustrezne soli in voda:

NaOH + HNO₃→ NaNO₃ + H₂O

Reakcije s kovinami

V molekuli dušikove kisline, katere formula je HNO₃, dušik ima najvišjo stopnjo oksidacije, enak +5, zato ima snov izrazite oksidacijske lastnosti. Kot močna kislina je sposobna interakcije s kovinami, ki stojijo v vrsti kovinskih dejavnosti do vodika. Za razliko od drugih kislin pa lahko reagira s pasivnimi kovinskimi elementi, na primer z bakrom ali srebrom. Reagente in reakcijske produkte določimo s koncentracijo same kisline in aktivnostjo kovine.

Razredčena dušikova kislina in njene lastnosti

Če je masni delež HNO₃ je 0,4-0,6, potem spojina kaže vse lastnosti močne kisline. Na primer, se disociira v kationove vodike in anione kislega ostanka. Indikatorji v kislem mediju, na primer vijolični litmus, v prisotnosti presežka H⁺ spremeni barvo v rdeče barve. Najpomembnejša značilnost reakcij nitratne kisline s kovinami je nezmožnost sproščanja vodika, ki se oksidira v vodo. Namesto tega se oblikujejo različne spojine - dušikovi oksidi. Na primer, med interakcijo srebra z molekulami dušikove kisline, katere formula je HNO₃, Ugotovljeni so dušikov monoksid, voda in sol-srebrov nitrat. Stopnja oksidacije dušika v kompleksnem anionu se zmanjša, saj je dodan trije elektroni.

Z aktivnimi kovinskimi elementi, kot so magnezij, cink, kalcij, nitratna kislina reagira s tvorbo dušikovega oksida, katere valenca je najmanjša, je enaka 1. Sestavljena je tudi sol in voda:

4Mg + 10HNO₃ = NH₄NE₃ + 4Mg (NO₃)₂ + 3H₂O

Če je dušikova kislina, katere kemijska formula je HNO₃, je zelo razredčen, v tem primeru pa bodo proizvodi njegovega interakcije z aktivnimi kovinami drugačni. To je lahko amonijak, prosti dušik ali dušikov oksid (I). Vse je odvisno od zunanjih dejavnikov, ki vključujejo stopnjo brušenja kovin in temperaturo reakcijske mešanice. Na primer, enačba njegove interakcije s cinkom bo imela naslednjo obliko:

Zn + 4HNO₃= Zn (NO₃)₂+ 2NO₂+ 2H₂O

Koncentrirani HNO₃ (96-98%) se kislina v reakcijah s kovinami zmanjša na dušikov dioksid in to običajno ni odvisno od položaja kovine v seriji N. Beketov. To se zgodi v večini primerov, na primer pri interakciji s srebrom.

Spomnimo se izjeme od pravila: koncentrirana dušikova kislina v normalnih pogojih ne reagira z železom, aluminijem in kromom, ampak jih pasivira. To pomeni, da se na površini kovin tvori zaščitna oksidna folija, kar preprečuje nadaljnji stik s kislinskimi molekulami. Mešanica snovi s koncentrirano kloridno kislino v razmerju 3: 1 se imenuje kraljevska vodka. Ima zmožnost raztapljanja zlata.

Kako nitrat reagira z ne-metali

Močne oksidacijske lastnosti snovi privedejo do dejstva, da v svojih reakcijah z nekovinskimi elementi slednji prehajajo v obliko ustreznih kislin. Na primer, žveplo oksidira v sulfat, bor do boka in fosfor do fosfatnih kislin. To potrdijo naslednje reakcijske enačbe:

S⁰ + 2HN^VO₃ → H₂S^VIO₄ + 2N^IIO

Priprava dušikove kisline

Najprimernejša laboratorijska metoda za pridobivanje snovi je interakcija nitratov s koncentriranim sulfatne kisline. Izvaja se pod blagim segrevanjem, ne da bi pri tem prišlo do zvišanja temperature, saj se v tem primeru razkrojni produkt razpade.

V industriji se dušikova kislina lahko pridobi na več načinov. Na primer, oksidacija amoniaka, pridobljena iz zraka iz dušika in vodika. Proizvodnja kisline poteka v več fazah. Vmesni proizvodi bodo dušikovi oksidi. Najprej se oblikuje dušikov monoksid, NO, nato pa se oksidira v atmosferski kisik dušikovemu dioksidu. Nazadnje, v reakciji z vodo in presežkom kisika iz NO₂ izdelamo razredčeno (40-60%) nitratno kislino. Če se destilira s koncentrirano sulfatno kislino, je mogoče povečati masni delež HNO₃ v raztopini do 98.

Zgoraj opisano metodo za proizvodnjo nitratne kisline je najprej predlagal ustanovitelj industrije dušika v Rusiji I. Andreev v začetku 20. stoletja.

Uporaba

Kot se spomnimo, je kemijska formula dušikove kisline HNO₃. Kakšna lastnost kemičnih lastnosti določa njegovo uporabo, če je nitratna kislina večnitninski proizvod kemične proizvodnje? To je visoka sposobnost oksidacije snovi. Uporablja se v farmacevtski industriji za proizvodnjo zdravil. Snov služi kot surovina za sintezo eksplozivov, plastičnih mas, barvil. Dušikova kislina se uporablja v vojaški tehnologiji kot oksidant za raketno gorivo. Njegova velika količina se uporablja pri proizvodnji najpomembnejših vrst dušikovih gnojil - soli. Pomagajo povečati donos najpomembnejših poljščin in povečati vsebnost sadja in zelene mase beljakovin.

Področja uporabe nitratov

Ob upoštevanju glavnih lastnosti, proizvodnje in uporabe dušikove kisline se osredotočimo na uporabo svojih najpomembnejših spojin - soli. Niso samo mineralna gnojila, nekateri od njih so zelo pomembni v vojaški industriji. Na primer, mešanica, ki vsebuje 75% kalijevega nitrata, 15% finega premoga in 5% žvepla, se imenuje črni prah. Amonij, eksploziv, se proizvaja iz amonijevega nitrata, pa tudi s premogovim in aluminijevim prahom. Zanimiva lastnost soli nitratne kisline je njihova sposobnost razgradnje pri ogrevanju.

Poleg tega bodo reakcijski produkti odvisni od ionov, katerih kovina je del soli. Če je kovinski element v vrsti aktivnosti na levi strani magnezija, se v izdelkih nahajajo nitriti in prosti kisik. Če je kovina, ki je del nitrata, nameščena od magnezija do vključno bakra, potem ko se sol segreje, nastane nastajanje dušikovega dioksida, kisika in oksida kovinskega elementa. Soli srebra, zlata ali platine pri visoki temperaturi tvorijo prosto kovino, kisik in dušikov dioksid.

V našem članku smo ugotovili, kakšna je kemijska formula dušikove kisline v kemiji in katere so najpomembnejše lastnosti oksidativnih lastnosti.