Veldig fortynnet salpetersyre. Salpetersyre og salpetersyre og deres salter

DEFINISJON

Rengjøre salpetersyre- fargeløs væske, ved -42 o C stivner den til en gjennomsiktig krystallinsk masse (strukturen til molekylet er vist i fig. 1).

I luften "røyker den", som konsentrert saltsyre, siden dampene danner små tåkedråper med fuktigheten i luften.

Salpetersyre er ikke sterk. Allerede under påvirkning av lys brytes det gradvis ned:

4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O.

Jo høyere temperatur og mer konsentrert syre, jo raskere skjer nedbrytningen. Det frigjorte nitrogendioksidet løses opp i syren og gir den en brun farge.

Ris. 1. Molekylstruktur salpetersyre.

Tabell 1. Fysiske egenskaper salpetersyre.

Fremstilling av salpetersyre

Salpetersyre dannes som et resultat av virkningen av oksidasjonsmidler på salpetersyre:

5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

Vannfri salpetersyre kan fremstilles ved destillasjon under redusert trykk av en konsentrert løsning av salpetersyre i nærvær av P 4 O 10 eller H 2 SO 4 i et helt glassapparat uten smøring i mørket.

Den industrielle prosessen for å produsere salpetersyre er basert på katalytisk oksidasjon av ammoniakk over oppvarmet platina:

NH 3 + 2O 2 = HNO 3 + H 2 O.

Kjemiske egenskaper til salpetersyre

Salpetersyre er en av de kraftigste syrene; i fortynnede løsninger dissosieres det fullstendig til ioner. Dens salter kalles nitrater.

HNO 3 ↔ H + + NO 3 - .

Karakteristisk egenskap salpetersyre er dens uttalte oksiderende evne. Salpetersyre er et av de mest energiske oksidasjonsmidlene. Mange ikke-metaller oksideres lett av det, og blir til de tilsvarende syrene. Således oksiderer svovel, når det kokes med salpetersyre, gradvis til svovelsyre, fosfor - til fosfor. Et ulmende kull nedsenket i konsentrert HNO 3 blusser sterkt opp.

Salpetersyre virker på nesten alle metaller (med unntak av gull, platina, tantal, rhodium, iridium), og gjør dem til nitrater og noen metaller til oksider.

Konsentrert salpetersyre passiviserer noen metaller.

Når fortynnet salpetersyre reagerer med lavaktive metaller, som kobber, frigjøres nitrogendioksid. Ved mer aktive metaller - jern, sink - dannes det dinitrogenoksid. Høyt fortynnet salpetersyre reagerer med aktive metaller - sink, magnesium, aluminium - for å danne ammoniumion, som gir ammoniumnitrat med syren. Vanligvis dannes flere produkter samtidig.

Cu + HNO3 (kons.) = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O;

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

Mg + HNO3 (fortynnet) = Mg(NO3)2 + N2O + H2O;

Zn + HNO 3 (sterkt fortynnet) = Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O.

Når salpetersyre virker på metaller, frigjøres som regel ikke hydrogen.

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6N02 + 2H20;

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO.

En blanding bestående av 1 volum nitrogen og 3-4 volum konsentrert saltsyre, kalt aqua regia. Aqua regia løser opp noen metaller som ikke reagerer med salpetersyre, inkludert "kongen av metaller" - gull. Virkningen forklares av det faktum at salpetersyre oksiderer saltsyre med frigjøring av fritt klor og dannelse av nitrogen (III) klorid, eller nitrosylklorid, NOCl:

HNO3 + 3HCl = Cl2 + 2H2O + NOCl.

Påføring av salpetersyre

Salpetersyre er en av de viktigste nitrogenforbindelsene: i store mengder det brukes til produksjon av nitrogengjødsel, eksplosiver og organiske fargestoffer, fungerer som et oksidasjonsmiddel i mange kjemiske prosesser, brukt i produksjon av svovelsyre ved bruk av nitrosemetoden, brukt til fremstilling av celluloselakk og film.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Omfanget av bruken av salpetersyre er svært bredt. Dette stoffet produseres i spesialiserte kjemiske anlegg.

Produksjonen er svært omfattende og man kan i dag kjøpe en slik løsning i svært store kvanta. Salpetersyre selges kun i bulk av sertifiserte produsenter.

Fysiske egenskaper

Salpetersyre er en væske som har en spesifikk skarp lukt. Dens tetthet er 1,52 g/cm3, og kokepunktet er 84 grader. Krystalliseringsprosessen av stoffet skjer ved -41 grader Celsius, som deretter blir til en hvit substans.

Salpetersyre er svært løselig i vann, og i praksis kan en løsning av enhver konsentrasjon oppnås. Det vanligste er et forhold på 70 % av stoffet. Denne konsentrasjonen er den vanligste og brukes overalt.

En svært mettet syre kan frigjøre giftige forbindelser (nitrogenoksider) til luften. De er svært skadelige og alle forholdsregler bør tas når du håndterer dem.

En konsentrert løsning av dette stoffet er et sterkt oksidasjonsmiddel og kan reagere med mange organiske forbindelser. Så, med langvarig eksponering for huden, forårsaker det brannskader, som dannes når proteinvev blir ødelagt.

Salpetersyre brytes lett ned når den utsettes for varme og lys til nitrogenoksid, vann og oksygen. Som allerede nevnt er produktene av slik nedbrytning svært giftige.

Den er svært aggressiv og reagerer kjemisk med de fleste metaller, med unntak av gull, platina og andre lignende stoffer. Denne funksjonen brukes til å skille gull fra andre materialer som sølv.

Ved eksponering for metaller dannes det:

• nitrater;
• hydratiserte oksider (dannelse av en av to typer stoffer avhenger av det spesifikke metallet).

Salpetersyre er et veldig sterkt oksidasjonsmiddel og derfor denne eiendommen brukt i industrielle prosesser. I de fleste tilfeller brukes den som vandig løsning forskjellige konsentrasjoner.

Salpetersyre spiller viktig rolle i produksjon av nitrogengjødsel, og brukes også til å løse opp ulike malmer og kraftfôr. Også inkludert i prosessen med å produsere svovelsyre.

Det er hun en viktig komponent"Aqua regia", et stoff som kan løse opp gull.

Vi ser syntesen av salpetersyre i videoen:

Salpetersyre - viktig, men farlig kjemisk reagens

Kjemiske reagenser, laboratorieutstyr og instrumenter, og også laboratorieglass eller fra andre materialer er komponenter i ethvert moderne industrielt eller vitenskapelig forskningslaboratorium. I denne listen, som for mange århundrer siden, spesiell plass okkuperer stoffer og forbindelser, siden de representerer den viktigste kjemiske basen, uten hvilken det er umulig å utføre noe, selv det enkleste eksperimentet eller analysen.

Moderne kjemi inkluderer et stort antall kjemiske reagenser: alkalier, syrer, reagenser, salter og andre. Blant dem er syrer den vanligste gruppen. Syrer er komplekse hydrogenholdige forbindelser hvis atomer kan erstattes av metallatomer. Omfanget av deres anvendelse er omfattende. Den dekker mange bransjer: kjemi, ingeniørfag, oljeraffinering, mat, samt medisin, farmakologi, kosmetikk; mye brukt i hverdagen.

Salpetersyre og dens definisjon

Det tilhører monobasiske syrer og er et sterkt reagens. Det er en gjennomsiktig væske, som kan ha en gulaktig fargetone hvis den lagres lenge i et varmt rom, siden det ved positive (rom) temperaturer samler seg nitrogenoksider i den. Ved oppvarming eller eksponering for direkte solstråler blir brun på grunn av frigjøring av nitrogendioksid. Røyker ved kontakt med luft. Denne syren er et sterkt oksidasjonsmiddel med en skarp ubehagelig lukt, som reagerer med de fleste metaller (med unntak av platina, rhodium, gull, tantal, iridium og noen andre), og gjør dem til oksider eller nitrater. Denne syren løses godt opp i vann, i alle forhold, og i begrenset grad i eter.

Formen for frigjøring av salpetersyre avhenger av konsentrasjonen:

- vanlig - 65%, 68%;
- røykfylt - 86 % eller mer. Fargen på "røyken" kan være hvit hvis konsentrasjonen er fra 86 % til 95 %, eller rød hvis konsentrasjonen er over 95 %.

Kvittering

For tiden går produksjonen av høyt eller svakt konsentrert salpetersyre gjennom følgende stadier:
1. prosess for katalytisk oksidasjon av syntetisk ammoniakk;
2. som et resultat oppnå en blanding av nitrøse gasser;
3. vannabsorpsjon;
4. prosess for å konsentrere salpetersyre.

Lagring og transport

Dette reagenset er den mest aggressive syren, Derfor stilles følgende krav til transport og lagring:
- lagre og transportere i spesielle hermetisk lukkede beholdere laget av kromstål eller aluminium, samt i flasker laget av laboratorieglass.

Hver beholder er merket "Farlig".

Hvor brukes kjemikaliet?

Anvendelsesområdet for salpetersyre er for tiden enormt. Den dekker mange bransjer som:
- kjemisk (produksjon av eksplosiver, organiske fargestoffer, plast, natrium, kalium, plast, noen typer syrer, kunstfiber);
- landbruk (produksjon av nitrogenmineralgjødsel eller nitrat);
- metallurgisk (oppløsning og etsing av metaller);
- farmakologisk (en del av preparater for fjerning av hudlesjoner);
- smykkeproduksjon (bestemmelse av renheten til edle metaller og legeringer);
- militær (inkludert i eksplosiver som nitreringsreagens);
- rakett og rom (en av komponentene rakettdrivstoff);
- medisin (for kauterisering av vorter og andre hudformasjoner).

Forholdsregler

Når du arbeider med salpetersyre, må du ta hensyn til at denne kjemiske reagensen er en sterk syre, som tilhører stoffer i fareklasse 3. For laboratorieansatte, samt personer med tillatelse til å arbeide med slike stoffer, finnes det spesielle regler. For å unngå direkte kontakt med reagenset, utfør alt arbeid strengt i spesielle klær, som inkluderer: syrefaste hansker og sko, kjeledresser, nitrilhansker, samt briller og åndedrettsvern som åndedretts- og synsbeskyttelse. Unnlatelse av å overholde disse kravene kan føre til de mest alvorlige konsekvensene: hvis det kommer i kontakt med huden - brannskader, sår, og hvis det kommer inn i inhalasjonskanalen - forgiftning, til og med lungeødem.

Uavhengig av konsentrasjonen er oksidasjonsmidlet i salpetersyre nitreringer NO, som inneholder nitrogen i oksidasjonstilstanden +5. Derfor, når metaller interagerer med salpetersyre, frigjøres ikke hydrogen. Salpetersyre oksiderer alle metaller bortsett fra de mest inaktive (edle). I dette tilfellet dannes salt-, vann- og nitrogenreduksjonsprodukter (+5): NH−3 4 NO 3, N 2, N 2 O, NO, НNO 2, NO 2. Fri ammoniakk frigjøres ikke, siden den reagerer med salpetersyre og danner ammoniumnitrat:

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3

Når metaller interagerer med konsentrert salpetersyre (30–60 % HNO 3), er produktet av HNO 3-reduksjon hovedsakelig nitrogenoksid (IV), uavhengig av metallets natur, for eksempel:

Mg + 4HNO 3 (kons.) = Mg(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

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

Hg + 4HNO 3 (kons.) = Hg(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Metaller variabel valens når de interagerer med konsentrert salpetersyre, oksiderer de til høyeste grad oksidasjon. I dette tilfellet danner de metallene som er oksidert til en oksidasjonstilstand på +4 og høyere syrer eller oksider. For eksempel:

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

2Sb + 10HNO3 (konsentrert) = Sb2O5 + 10NO2 + 5H2O

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

Aluminium, krom, jern, nikkel, kobolt, titan og noen andre metaller passiveres i konsentrert salpetersyre. Etter behandling med salpetersyre reagerer ikke disse metallene med andre syrer.

Når metaller interagerer med fortynnet salpetersyre, avhenger produktet av dens reduksjon av reduserende egenskaper metall: jo mer aktivt metall, jo mer i større grad salpetersyre reduseres.

Aktive metaller redusere fortynnet salpetersyre så mye som mulig, dvs. salt, vann og NH 4 NO 3 dannes, for eksempel:

8K + 10HNO 3 (fortynnet) = 8KNO 3 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Metaller med middels aktivitet, når de reagerer med fortynnet salpetersyre, danner salt, vann og nitrogen eller N 2 O. Jo lenger til venstre metallet er i dette området (jo nærmere aluminium), jo mer sannsynlig er det dannelse av nitrogen, f.eks. :

5Mn + 12HNO 3 (fortynnet) = 5Mn(NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O

4Cd + 10HNO 3 (fortynnet) = 4Cd(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

Lavaktive metaller, når de reagerer med fortynnet salpetersyre, danner salt, vann og nitrogenoksid (II), for eksempel:

3Сu + 8HNO 3 (fortynnet) = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

Men reaksjonsligningene i disse eksemplene er betingede, siden det i realiteten oppnås en blanding av nitrogenforbindelser, og jo høyere aktiviteten til metallet og jo lavere syrekonsentrasjonen er, desto lavere er oksidasjonsgraden av nitrogen i produktet som dannes. mer enn andre.

6. Interaksjon av metaller med regia

"Royal vodka" er en blanding av konsentrert salpetersyre og saltsyre. Det brukes til å oksidere og løse opp gull, platina og andre edle metaller.

Saltsyre i aqua regia brukes på dannelsen av en kompleks forbindelse av oksidert metall. Fra en sammenligning av halvreaksjoner 29 og 30 med halvreaksjoner 31–32 (tabell 1), er det klart at under dannelsen av komplekse forbindelser av gull og platina avtar redokspotensialet, noe som gjør deres oksidasjon med salpetersyre mulig. . Reaksjonslikningene for gull og platina med aqua regia er skrevet som følger:

Au + HNO3 + 4HCl = H + NO + 2H2O

3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2 + 4NO + 8H2O

Tre metaller interagerer ikke med aqua regia: wolfram, niob og tantal. De oksideres med en blanding av konsentrert salpetersyre og flussyre, siden flussyre danner sterkere komplekse forbindelser enn saltsyre. Reaksjonsligningene er som følger:

W + 2HNO3 + 8HF = H2 + 2NO + 4H2O

3Nb + 5HNO3 + 21HF = 3H2 + 5NO + 10H2O

3Ta + 5HNO3 + 24HF = 3H3 + 5NO + 10H2O

Hos noen lærebøker Det er en annen forklaring på samspillet mellom edelmetaller og kongevann. Det antas at i denne blandingen mellom HNO 3 og HCl oppstår en reaksjon katalysert av edelmetaller, der salpetersyre oksiderer saltsyre i henhold til ligningen:

HNO3 + 3HCl = NOCl + 2H2O

Nitrosylklorid NOCl er skjør og brytes ned i henhold til ligningen:

NOCl = NO + Cl(atom)

Således er oksidasjonsmidlet til metallet atomært (dvs. svært aktivt) klor i frigjøringsøyeblikket. Derfor er produktene av interaksjon av vannvann med metaller salt (klorid), vann og nitrogenoksid (II):

Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O

3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3PtCl4 + 4NO + 8H2O,

og komplekse forbindelser dannes i følgende reaksjoner:

HCl + AuCl3 = H; 2HCl + PtCl4 = H2

Salpetersyre(HNO 3) er en av de sterke monobasiske syrene med skarp kvelende lukt, er følsom for lys og brytes i sterkt lys ned til en av nitrogenoksidene (også kalt brungass - NO 2) og vann.

Derfor er det tilrådelig å lagre det i mørke beholdere. I konsentrert tilstand løser den ikke opp aluminium og jern, så den kan lagres i passende metallbeholdere. Salpetersyre er sterk elektrolytt

som mange syrer) og et veldig sterkt oksidasjonsmiddel. Det brukes ofte i reaksjoner med organiske stoffer. Vannfri salpetersyre

- en fargeløs flyktig væske (kokepunkt = 83 °C; på grunn av sin flyktighet kalles vannfri salpetersyre "rykende") med en skarp lukt. Salpetersyre kan, i likhet med ozon, dannes i atmosfæren under lynnedslag. Nitrogen, som utgjør 78% av sammensetningen atmosfærisk luft , reagerer med atmosfærisk oksygen

, som danner nitrogenoksid NO. Ved ytterligere oksidasjon i luft blir dette oksidet til nitrogendioksid (brun gass NO2), som reagerer med atmosfærisk fuktighet (skyer og tåke), og danner salpetersyre. Men en så liten mengde er helt ufarlig for økologien til jorden og levende organismer. Ett volum salpetersyre og tre volum saltsyre danner en forbindelse som kalles"kongelig vodka"

. Den er i stand til å løse opp metaller (platina og gull) som er uløselige i vanlige syrer. Når papir, halm eller bomull tilsettes denne blandingen, vil kraftig oksidasjon og jevn forbrenning oppstå.

Når det kokes, brytes det ned til dets bestanddeler (kjemisk dekomponeringsreaksjon):

HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + 2H 2 O - brungass (NO 2), oksygen og vann frigjøres.
Salpetersyre

(brun gass frigjøres ved oppvarming)

Egenskaper til salpetersyre Egenskaper til salpetersyre kan være forskjellige selv i reaksjoner med samme stoff. De er direkte avhengige av konsentrasjon salpetersyre

- .:

Det interagerer ikke med metaller jern (Fe), krom (Cr), aluminium (Al), gull (Au), platina (Pt), iridium (Ir), natrium (Na) på grunn av dannelsen av en beskyttende film på deres overflate, som ikke lar metallet oksidere ytterligere.

Med alle andre metaller Under den kjemiske reaksjonen frigjøres brun gass (NO 2). For eksempel, i en kjemisk reaksjon med kobber (Cu):
4HNO 3 kons. + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O
Med ikke-metaller, som fosfor:
5HNO 3 kons. + P = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

- nedbrytning av salpetersyresalter

Avhengig av det oppløste metallet, skjer nedbrytningen av salt ved temperatur som følger:
Ethvert metall (merket Me) til magnesium (Mg):
MeNO 3 = MeNO 2 + O 2
Ethvert metall fra magnesium (Mg) til kobber (Cu):
MeNO 3 = MeO + NO 2 + O 2
Ethvert metall etter kobber (Cu):
MeNO 3 = Me + NO 2 + O 2

- salpetersyre fortynnet:

Ved interaksjon med jordalkalimetaller, samt sink (Zn), jern (Fe), oksideres det til ammoniakk (NH 3) eller til ammoniumnitrat (NH 4 NO 3). For eksempel, når du reagerer med magnesium (Mg):
10HNO 3 dil. + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Men lystgass (N 2 O) kan også dannes, for eksempel ved reaksjon med magnesium (Mg):
10HNO 3 dil. + 4Mg = 4Mg(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
Reagerer med andre metaller for å danne nitrogenoksid (NO), for eksempel løser opp sølv (Ag):
2HNO 3 dil. + Ag = AgNO3 + NO + H2O
Reagerer på samme måte med ikke-metaller, for eksempel svovel:
2HNO 3 dil. + S = H 2 SO 4 + 2NO - oksidasjon av svovel til dannelse av svovelsyre og frigjøring av nitrogenoksidgass.

Kjemisk reaksjon med metalloksider, for eksempel kalsiumoksid:

2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - salt (kalsiumnitrat) og vann dannes

Kjemisk reaksjon med hydroksyder (eller baser), som lesket kalk

2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - salt (kalsiumnitrat) og vann dannes - nøytraliseringsreaksjon

Kjemisk reaksjon med salter, for eksempel med kritt:

2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 - det dannes et salt (kalsiumnitrat) og en annen syre (i i dette tilfellet karbonsyre dannes, som brytes ned til vann og karbondioksid).