Asid nitrik yang sangat cair. Asid nitrus dan nitrik serta garamnya

DEFINISI

tulen Asid nitrik- cecair tidak berwarna, pada -42 o C memejal menjadi jisim kristal telus (struktur molekul ditunjukkan dalam Rajah 1).

Di udara, ia, seperti asid hidroklorik pekat, "merokok", kerana wapnya membentuk titisan kecil kabus dengan kelembapan udara.

Asid nitrik tidak kuat. Sudah di bawah pengaruh cahaya, ia secara beransur-ansur terurai:

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

Semakin tinggi suhu dan asid yang lebih pekat, semakin cepat penguraian. Nitrogen dioksida yang dibebaskan larut dalam asid dan memberikannya warna coklat.

nasi. 1. Struktur molekul asid nitrik.

Jadual 1. Ciri-ciri fizikal asid nitrik.

Mendapatkan asid nitrik

Asid nitrik terbentuk hasil daripada tindakan agen pengoksidaan pada asid nitrus:

5HNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5HNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.

Asid nitrik kontang boleh didapati melalui penyulingan di bawah tekanan berkurangan larutan pekat asid nitrik dengan kehadiran P 4 O 10 atau H 2 SO 4 dalam semua peralatan kaca tanpa pelinciran dalam gelap.

Proses perindustrian untuk penghasilan asid nitrik adalah berdasarkan pengoksidaan pemangkin ammonia ke atas platinum yang dipanaskan:

NH 3 + 2O 2 \u003d HNO 3 + H 2 O.

Sifat kimia asid nitrik

Asid nitrik adalah salah satu asid terkuat; dalam larutan cair, ia terurai sepenuhnya menjadi ion. Garamnya dipanggil nitrat.

HNO 3 ↔H + + NO 3 -.

sifat ciri asid nitrik adalah keupayaan pengoksidaannya yang ketara. Asid nitrik adalah salah satu pengoksida yang paling bertenaga. Banyak bukan logam mudah teroksida olehnya, bertukar menjadi asid yang sepadan. Jadi, apabila sulfur direbus dengan asid nitrik, ia secara beransur-ansur teroksida menjadi asid sulfurik, fosforus - dalam fosforik. Bara yang membara yang direndam dalam HNO 3 pekat menyala dengan terang.

Asid nitrik bertindak pada hampir semua logam (kecuali emas, platinum, tantalum, rhodium, iridium), mengubahnya menjadi nitrat, dan beberapa logam menjadi oksida.

Asid nitrik pekat memasifkan beberapa logam.

Apabila asid nitrik cair bertindak balas dengan logam tidak aktif, seperti kuprum, nitrogen dioksida dibebaskan. Dalam kes logam yang lebih aktif - besi, zink - dinitrogen oksida terbentuk. Asid nitrik yang sangat cair bertindak balas dengan logam aktif - zink, magnesium, aluminium - untuk membentuk ion ammonium, yang memberikan ammonium nitrat dengan asid. Biasanya beberapa produk dibentuk secara serentak.

Cu + HNO 3 (conc) = Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O;

Cu + HNO 3 (cairkan) = Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O;

Mg + HNO 3 (cair) = Mg (NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O;

Zn + HNO 3 (sangat cair) = Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O.

Di bawah tindakan asid nitrik pada logam, hidrogen, sebagai peraturan, tidak dilepaskan.

S + 6HNO 3 \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O;

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

Campuran yang terdiri daripada 1 isipadu nitrogen dan 3-4 isipadu pekat daripada asid hidroklorik, dipanggil aqua regia. Vodka diraja melarutkan beberapa logam yang tidak berinteraksi dengan asid nitrik, termasuk "raja logam" - emas. Tindakannya dijelaskan oleh fakta bahawa asid nitrik mengoksidakan asid hidroklorik dengan pembebasan klorin bebas dan pembentukan nitrogen (III) klorida, atau nitrosil klorida, NOCl:

HNO 3 + 3HCl \u003d Cl 2 + 2H 2 O + NOCl.

Penggunaan asid nitrik

Asid nitrik adalah salah satu sebatian nitrogen yang paling penting: dalam kuantiti yang besar ia digunakan dalam pengeluaran baja nitrogen, bahan letupan dan pewarna organik, berfungsi sebagai agen pengoksidaan dalam banyak perkara proses kimia, digunakan dalam pengeluaran asid sulfurik dengan kaedah nitrus, digunakan untuk pembuatan varnis selulosa, filem.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1

Skop penggunaan asid nitrik sangat luas. Bahan sedemikian dibuat di loji kimia khusus.

Pengeluaran adalah sangat luas dan hari ini anda boleh membeli penyelesaian sedemikian dalam kuantiti yang sangat besar. Asid nitrik dijual secara pukal hanya oleh pengilang yang disahkan.

ciri fizikal

Asid nitrik adalah cecair yang mempunyai bau pedas tertentu. Ketumpatannya ialah 1.52 g / cm3, dan takat didih ialah 84 darjah. Proses penghabluran bahan berlaku pada -41 darjah Celsius, yang kemudiannya bertukar menjadi bahan putih.

Asid nitrik larut dengan sempurna dalam air, dan dalam praktiknya penyelesaian dengan sebarang kepekatan boleh diperolehi. Yang paling biasa ialah nisbah 70% bahan. Kepekatan ini adalah yang paling biasa dan digunakan di mana-mana.

Asid yang sangat tepu mampu melepaskan sebatian toksik (nitrogen oksida) ke udara. Mereka sangat berbahaya dan semua langkah berjaga-jaga harus dipatuhi semasa mengendalikannya.

Larutan pekat bahan ini adalah agen pengoksidaan yang kuat dan boleh bertindak balas dengan banyak sebatian organik. Jadi, dengan pendedahan yang berpanjangan kepada kulit, ia menyebabkan luka bakar, yang terbentuk semasa pemusnahan tisu protein.

Asid nitrik mudah terurai apabila terdedah kepada haba dan cahaya menjadi nitrik oksida, air dan oksigen. Seperti yang telah disebutkan, produk pereputan sedemikian sangat toksik.

Ia sangat menghakis dan bertindak balas secara kimia dengan kebanyakan logam kecuali emas, platinum dan bahan lain yang serupa. Ciri ini digunakan untuk mengasingkan emas daripada bahan lain seperti perak.

Apabila terdedah kepada logam, ia membentuk:

• nitrat;
• oksida terhidrat (pembentukan salah satu daripada dua jenis bahan bergantung kepada logam tertentu).

Asid nitrik adalah agen pengoksida yang sangat kuat dan oleh itu harta yang diberikan digunakan dalam proses perindustrian. Dalam kebanyakan kes, ia digunakan sebagai larutan air kepekatan yang berbeza.

Asid nitrik bermain peranan penting dalam pengeluaran baja nitrogen, dan juga digunakan untuk membubarkan pelbagai bijih dan pekat. Juga termasuk dalam proses mendapatkan asid sulfurik.

Dia kebetulan komponen penting"royal vodka", bahan yang boleh melarutkan emas.

Sintesis asid nitrik, lihat video:

Asid nitrik - penting tetapi berbahaya reagen kimia

Reagen kimia, peralatan dan instrumen makmal, dan barangan kaca makmal kaca atau daripada bahan lain adalah komponen mana-mana makmal perindustrian atau penyelidikan moden. Dalam senarai ini, serta berabad-abad yang lalu, tempat istimewa diduduki oleh bahan dan sebatian, kerana ia mewakili asas kimia utama, tanpanya mustahil untuk menjalankan apa-apa, walaupun eksperimen atau analisis yang paling mudah.

Kimia moden mempunyai sejumlah besar reagen kimia: alkali, asid, reagen, garam dan lain-lain. Antaranya, asid adalah kumpulan yang paling biasa. Asid ialah sebatian kompleks yang mengandungi hidrogen yang atomnya boleh digantikan oleh atom logam. Skop permohonan mereka adalah luas. Ia meliputi banyak cabang pengeluaran: kimia, pembinaan mesin, penapisan minyak, makanan, serta perubatan, farmakologi, kosmetologi; digunakan secara meluas dalam kehidupan seharian.

Asid nitrik dan definisinya

merujuk kepada asid monobes dan merupakan reagen kuat. Ia adalah cecair telus, yang mungkin mempunyai warna kekuningan apabila disimpan lama di dalam bilik yang hangat, kerana oksida nitrogen terkumpul di dalamnya pada suhu positif (bilik). Apabila dipanaskan atau berinteraksi dengan langsung sinaran matahari memperoleh warna coklat kerana proses pembebasan nitrogen dioksida. Asap apabila bersentuhan dengan udara. Asid ini adalah agen pengoksidaan yang kuat dengan tajam bau busuk, yang bertindak balas dengan kebanyakan logam (kecuali platinum, rhodium, emas, tantalum, iridium dan beberapa yang lain), mengubahnya menjadi oksida atau nitrat. Asid ini sangat larut dalam air, dan dalam sebarang nisbah, terhad dalam eter.

Bentuk pelepasan asid nitrik bergantung kepada kepekatannya:

- biasa - 65%, 68%;
- berasap - 86% dan banyak lagi. Warna "asap" boleh menjadi putih jika kepekatannya adalah dari 86% hingga 95%, atau merah - melebihi 95%.

resit

Pada masa ini, pengeluaran asid nitrik pekat sangat atau lemah melalui peringkat berikut:
1. proses pengoksidaan pemangkin ammonia sintetik;
2. akibat - mendapatkan campuran gas nitrus;
3. penyerapan air;
4. proses penumpuan asid nitrik.

Penyimpanan dan pengangkutan

Reagen ini adalah asid yang paling agresif, Oleh itu, keperluan berikut dikemukakan untuk pengangkutan dan penyimpanannya:
- simpan dan diangkut dalam tangki tertutup rapat khas yang diperbuat daripada keluli kromium atau aluminium, serta dalam botol yang diperbuat daripada kaca makmal.

Setiap bekas ditandakan dengan tulisan "Berbahaya".

Di manakah bahan kimia digunakan?

Skop asid nitrik pada masa ini sangat besar. Ia meliputi banyak industri seperti:
- kimia (pengeluaran bahan letupan, pewarna organik, plastik, natrium, kalium, plastik, beberapa jenis asid, gentian tiruan);
- pertanian (pengeluaran baja mineral nitrogen atau saltpeter);
- metalurgi (pembubaran dan penjerukan logam);
- farmakologi (termasuk dalam persediaan untuk penyingkiran pembentukan kulit);
- pengeluaran barang kemas (penentuan ketulenan logam berharga dan aloi);
- tentera (termasuk dalam bahan letupan sebagai agen penitratan);
- roket dan ruang angkasa (salah satu komponen bahan api roket);
- ubat (untuk kauterisasi ketuat dan pembentukan kulit lain).

Langkah berjaga-jaga

Apabila bekerja dengan asid nitrik, ia mesti diambil kira bahawa reagen kimia ini adalah asid kuat, yang tergolong dalam bahan kelas bahaya ke-3. Bagi kakitangan makmal, serta orang yang diterima bekerja dengan bahan tersebut, terdapat peraturan khas. Untuk mengelakkan sentuhan langsung dengan reagen, semua kerja mesti dijalankan dengan ketat dalam pakaian khas, yang termasuk: sarung tangan dan kasut kalis asid, pakaian dalam, sarung tangan nitril, serta cermin mata dan alat pernafasan, sebagai cara melindungi organ pernafasan dan penglihatan. Kegagalan untuk mematuhi keperluan ini boleh membawa kepada akibat yang paling serius: sekiranya bersentuhan dengan kulit - terbakar, ulser, dan jika terhidu - keracunan, sehingga edema pulmonari.

Tanpa mengira kepekatan, agen pengoksidaan dalam asid nitrik ialah NO nitrasi yang mengandungi nitrogen dalam keadaan pengoksidaan +5. Oleh itu, apabila logam berinteraksi dengan asid nitrik, hidrogen tidak dibebaskan. Asid nitrik mengoksidakan semua kecuali logam yang paling tidak aktif (mulia). Dalam kes ini, garam, air dan produk pengurangan nitrogen (+5) terbentuk: NH−3 4 NO 3, N 2, N 2 O, NO, HNO 2, NO 2. Ammonia bebas tidak dilepaskan, kerana ia berinteraksi dengan asid nitrik, membentuk ammonium nitrat:

NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3

Apabila logam berinteraksi dengan asid nitrik pekat (30–60% HNO 3), hasil pengurangan HNO 3 kebanyakannya adalah nitrik oksida (IV), tanpa mengira sifat logam, contohnya:

Mg + 4HNO 3 (conc.) \u003d Mg (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Zn + 4HNO 3 (conc.) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Hg + 4HNO 3 (conc.) \u003d Hg (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

logam valens berubah-ubah apabila berinteraksi dengan asid nitrik pekat, ia teroksida kepada darjah tertinggi pengoksidaan. Dalam kes ini, logam-logam yang teroksida kepada keadaan pengoksidaan +4 dan ke atas membentuk asid atau oksida. Sebagai contoh:

Sn + 4HNO 3 (conc.) = H 2 SnO 3 + 4NO 2 + H 2 O

2Sb + 10HNO 3 (conc.) = Sb 2 O 5 + 10NO 2 + 5H 2 O

Mo + 6HNO 3 (conc.) = H 2 MoO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Aluminium, kromium, besi, nikel, kobalt, titanium dan beberapa logam lain dipasifkan dalam asid nitrik pekat. Selepas rawatan dengan asid nitrik, logam ini tidak berinteraksi dengan asid lain.

Dalam interaksi logam dengan asid nitrik cair, produk pengurangannya bergantung kepada mengurangkan sifat logam: semakin aktif logam, semakin lebih asid nitrik berkurangan.

logam aktif memulihkan asid nitrik cair kepada maksimum, i.e. garam, air dan NH 4 NO 3 terbentuk, contohnya:

8K + 10HNO 3 (razb.) \u003d 8KNO 3 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Logam aktiviti sederhana, apabila berinteraksi dengan asid nitrik cair, membentuk garam, air dan nitrogen atau N 2 O. Semakin meninggalkan logam dalam selang ini (semakin dekat dengan aluminium), semakin besar kemungkinan pembentukan nitrogen, contohnya:

5Mn + 12HNO 3 (beza) \u003d 5Mn (NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O

4Cd + 10HNO 3 (beza) \u003d 4Cd (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

Logam tidak aktif, apabila berinteraksi dengan asid nitrik cair, membentuk garam, air dan nitrik oksida (II), sebagai contoh:

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

Tetapi persamaan tindak balas dalam contoh ini adalah bersyarat, kerana pada hakikatnya campuran sebatian nitrogen diperoleh, dan semakin tinggi aktiviti logam dan semakin rendah kepekatan asid, semakin rendah tahap pengoksidaan nitrogen dalam produk, yang terbentuk lebih daripada yang lain.

6. Interaksi logam dengan "vodka diraja"

"Aqua regia" ialah campuran asid nitrik dan hidroklorik pekat. Ia digunakan untuk mengoksida dan melarutkan emas, platinum dan logam berharga lain.

Asid hidroklorik dalam aqua regia dibelanjakan untuk pembentukan sebatian kompleks logam teroksida. Perbandingan separuh tindak balas 29 dan 30 dengan separuh tindak balas 31–32 (Jadual 1) menunjukkan bahawa pembentukan sebatian kompleks emas dan platinum mengurangkan potensi redoks, yang menjadikan pengoksidaan mereka dengan asid nitrik mungkin. Persamaan untuk tindak balas emas dan platinum dengan "aqua regia" ditulis seperti berikut:

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

3Pt + 4HNO 3 + 18HCl = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O

Tiga logam tidak berinteraksi dengan "vodka diraja": tungsten, niobium dan tantalum. Mereka teroksida dengan campuran asid nitrik pekat dan asid hidrofluorik, kerana asid hidrofluorik membentuk sebatian kompleks yang lebih kuat daripada asid hidroklorik. Persamaan tindak balas adalah seperti berikut:

W + 2HNO 3 + 8HF = H 2 + 2NO + 4H 2 O

3Nb + 5HNO 3 + 21HF = 3H 2 + 5NO + 10H 2 O

3Ta + 5HNO 3 + 24HF = 3H 3 + 5NO + 10H 2 O

Di sesetengah alat bantu mengajar terdapat penjelasan lain untuk interaksi logam mulia dengan "vodka diraja". Adalah dipercayai bahawa dalam campuran antara HNO 3 dan HCl ini, tindak balas yang dimangkinkan oleh logam mulia berlaku, di mana asid nitrik mengoksidakan asid hidroklorik mengikut persamaan:

HNO 3 + 3HCl \u003d NOCl + 2H 2 O

Nitrosil klorida NOCl adalah rapuh dan terurai mengikut persamaan:

NOCl = NO + Cl(atom)

Oleh itu, agen pengoksidaan logam ialah klorin atom (iaitu, sangat aktif) pada masa pembebasan. Oleh itu, hasil interaksi aqua regia dengan logam ialah garam (klorida), air dan nitrik oksida (II):

Au + HNO 3 + 3HCl = AuCl 3 + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO 3 + 12HCl = 3PtCl 4 + 4NO + 8H 2 O,

dan sebatian kompleks terbentuk dalam tindak balas berikut:

HCl + AuCl 3 = H; 2HCl + PtCl 4 \u003d H 2

Asid nitrik(HNO 3) - salah satu asid monobes yang kuat dengan bau menyesakkan pedas, sensitif kepada cahaya dan dalam cahaya terang terurai menjadi salah satu nitrogen oksida (juga dipanggil gas perang - NO 2) dan air. Oleh itu, adalah wajar untuk menyimpannya dalam bekas gelap. Dalam keadaan pekat, ia tidak melarutkan aluminium dan besi, jadi ia boleh disimpan dalam bekas logam yang sesuai.

Asid nitrik ialah elektrolit yang kuat seperti banyak asid) dan agen pengoksidaan yang sangat kuat. Ia sering digunakan dalam tindak balas dengan bahan organik.

Asid nitrik kontang- cecair meruap tidak berwarna (bp = 83 ° C; disebabkan kemeruapan, asid nitrik kontang dipanggil "berwasap") dengan bau pedas.

Asid nitrik, seperti ozon, boleh terbentuk di atmosfera semasa kilat. Nitrogen, yang membentuk 78% daripada komposisi udara atmosfera, bertindak balas dengan oksigen atmosfera, membentuk nitrik oksida NO. Apabila pengoksidaan selanjutnya dalam udara, oksida ini bertukar menjadi nitrogen dioksida (gas perang NO2), yang bertindak balas dengan lembapan atmosfera (awan dan kabus), membentuk asid nitrik. Tetapi jumlah yang kecil itu sama sekali tidak berbahaya kepada ekologi bumi dan organisma hidup.

Satu isipadu asid nitrik dan tiga isipadu asid hidroklorik membentuk sebatian yang dipanggil "vodka diraja". Ia mampu melarutkan logam (platinum dan emas) yang tidak larut dalam asid biasa. Apabila kertas, jerami, kapas dimasukkan ke dalam campuran ini, pengoksidaan yang kuat akan berlaku, malah pencucuhan.

Apabila direbus, ia terurai kepada komponen konstituennya (tindak balas penguraian kimia):

HNO 3 \u003d 2NO 2 + O 2 + 2H 2 O - gas perang (NO 2), oksigen dan air dibebaskan.

Asid nitrik
(apabila dipanaskan, gas perang dibebaskan)

Sifat asid nitrik

Sifat asid nitrik boleh menjadi pelbagai walaupun dalam tindak balas dengan bahan yang sama. Mereka secara langsung berkaitan dengan kepekatan asid nitrik. Pertimbangkan pilihan untuk tindak balas kimia.

- asid nitrik pekat:

Dengan logam besi (Fe), kromium (Cr), aluminium (Al), emas (Au), platinum (Pt), iridium (Ir), natrium (Na) - tidak berinteraksi kerana pembentukan filem pelindung pada mereka. permukaan, yang tidak membenarkan pengoksidaan selanjutnya logam.

Dengan orang lain logam semasa tindak balas kimia, gas perang (NO 2) dibebaskan. Sebagai contoh, dalam tindak balas kimia dengan kuprum (Cu):
4HNO 3 conc. + Cu \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O
Dengan bukan logam, seperti fosforus:
5HNO 3 conc. + P \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

- penguraian garam asid nitrik

Bergantung kepada logam terlarut, penguraian garam pada suhu berlaku seperti berikut:
Mana-mana logam (ditandakan sebagai Me) sehingga magnesium (Mg):
MeNO 3 \u003d MeNO 2 + O 2
Mana-mana logam daripada magnesium (Mg) kepada kuprum (Cu):
MeNO 3 \u003d MeO + NO 2 + O 2
Mana-mana logam selepas kuprum (Cu):
MeNO 3 \u003d Me + NO 2 + O 2

- asid nitrik dicairkan:

Apabila berinteraksi dengan logam alkali tanah, serta zink (Zn), besi (Fe), ia dioksidakan kepada ammonia (NH 3) atau kepada ammonium nitrat (NH 4 NO 3). Sebagai contoh, apabila bertindak balas dengan magnesium (Mg):
10HNO 3 dicairkan + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Tetapi nitrus oksida (N 2 O) juga boleh terbentuk, sebagai contoh, apabila bertindak balas dengan magnesium (Mg):
10HNO 3 dicairkan + 4Mg \u003d 4Mg (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
Bertindak balas dengan logam lain untuk membentuk nitrik oksida (NO), sebagai contoh, melarutkan perak (Ag):
2HNO 3 dicairkan + Ag \u003d AgNO 3 + NO + H 2 O
Bertindak sama dengan bukan logam, seperti sulfur:
2HNO 3 dicairkan + S \u003d H 2 SO 4 + 2NO - pengoksidaan sulfur kepada pembentukan asid sulfurik dan pembebasan gas nitrogen oksida.

Tindak balas kimia dengan oksida logam, contohnya kalsium oksida:

2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - garam (kalsium nitrat) dan air terbentuk

Tindak balas kimia dengan hidroksida (atau bes), seperti kapur sekerat

2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - garam (kalsium nitrat) dan air terbentuk - tindak balas peneutralan

Tindak balas kimia dengan garam, seperti kapur:

2HNO 3 + CaCO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 - garam (kalsium nitrat) dan asid lain terbentuk (dalam kes ini asid karbonik terbentuk, yang terurai menjadi air dan karbon dioksida).