Күріш. 97. Азот қышқылында скипидар жануы
Таза – түссіз сұйықтық соғуы. салмағы 1,53, 86° қайнап, -41° қатып, мөлдір кристалды массаға айналады. Ауада ол концентрлі тұз қышқылы сияқты «түтіндейді», өйткені оның булары ауа ылғалдылығымен тұманның ұсақ тамшыларын құрайды.
Ол кез келген қатынаста сумен араласады, ал 68% ерітінді 120,5° қайнап, өзгеріссіз тазартылады. Бұл композицияның кәдімгі сатылым ырғағы бар. салмағы 1.4. Құрамында 96-98% HNO 3 және құрамында еріген азот диоксиді бар қызыл-қоңыр түсті концентрлі қышқыл түтін азот қышқылы деп аталады.
Азот қышқылы ерекше химиялық беріктігі бойынша ерекшеленбейді. Жарықтың әсерінен ол бірте-бірте ыдырайдысу және азот диоксиді:
4HNO 3 \u003d 2H 2 O + 4NO 2 + O 2
Температура неғұрлым жоғары болса және қышқылдың концентрациясы соғұрлым жоғары болса, соғұрлым жоғары болады жылдамырақ жүредіыдырау. Сондықтан селитрадан алынған азот қышқылы азот диоксидімен әрқашан сарғыш түске боялады. Ыдырауды болдырмау үшін дистилляция төмендетілген қысыммен жүзеге асырылады, оның астында азот қышқылы 20 ° жақын температурада қайнайды.
Азот қышқылы - ең күшті қышқылдардың бірі; сұйылтылған ерітінділерде ол толығымен Н және NO3' иондарына ыдырайды.
Азот қышқылының ең сипатты қасиеті оның айқын тотықтырғыш қасиеті болып табылады. Азот қышқылы - ең қуатты тотықтырғыштардың бірі.Көптеген металлоидтар онымен оңай тотығады, сәйкес қышқылдарға айналады. Мәселен, мысалы, қайнаған кезде азот қышқылыбірте-бірте күкірт қышқылына, фосфор қышқылына т.б тотығады.. Концентрлі азот қышқылына батырылған тұтанған шоқ сөніп қана қоймайды, біраққызыл-қоңыр азот диоксиді түзе отырып, қышқылды ыдыратып, жарқырайды.
Кейде тотығу кезінде көп жылу бөлінетіні сонша, тотықтырғыш зат алдын ала қыздырмай-ақ өздігінен тұтанады.
Мысалы, фарфор шыныаяққа аздап ысталған азот қышқылын құйып алайық, шыныаяқты кең стаканның түбіне қойып, тамшуырға скипидар жинап, оны қышқылы бар шыныаяққа тамшылатып жібереміз. Әрбір тамшы қышқылға түсіп, тұтанып, жанып, үлкен жалын мен күйе бұлтын құрайды (97-сурет). Жылытылған үгінділерсонымен қатар түтін шығаратын азот қышқылының бір тамшысынан өрт шығады. Азот қышқылы алтын, платина және кейбір сирек металдарды қоспағанда, барлығына дерлік әсер етіп, оларды нитрат тұздарына айналдырады. Соңғылары суда жақсы еритіндіктен, азот қышқылы металдарды, әсіресе басқа қышқылдар әсер етпейтін немесе өте баяу әрекет ететін металдарды еріту үшін үнемі қолданылады.
Бір қызығы, MV да анықтағандай, сұйылтылған азот қышқылында оңай еритін кейбір (және т.б.) суық концентрлі азот қышқылында ерімейді. Шамасы, бұл олардың бетінде металды қышқылдың одан әрі әсер етуінен қорғайтын жұқа, өте тығыз оксид қабатының пайда болуына байланысты. Мұндай, концентрлі азот қышқылымен өңдегеннен кейін «пассивті» болады, яғни сұйылтылған қышқылдарда да еру қабілетін жоғалтады.
Азот қышқылының тотықтырғыш қасиеті оның молекулаларының тұрақсыздығына және оларда 5-ке тең оң валенттілікке сәйкес келетін ең жоғары тотығу дәрежесінде азоттың болуына байланысты. Тотықтыру арқылы азот қышқылы келесі қосылыстарға ретімен тотықсызданады:
HNO 3 →NO 2 →HNO 2 →NO→N 2 O→N 2 →NH 3
Азот қышқылының тотықсыздану дәрежесі оның концентрациясына да, тотықсыздандырғыштың % белсенділігіне де байланысты. Қышқыл неғұрлым сұйылтылған болса, соғұрлым ол азаяды. Концентрлі азот қышқылы әрқашан NO 2 дейін тотықсызданады. Сұйылтылған азот қышқылы әдетте NO дейін тотықсызданады немесе Fe, Zn, Mg сияқты активті металдардың әсерінен N 2 O. Қышқыл өте сұйылтылған болса, негізгі тотықсыздану өнімі аммоний түзетін NH 3 болады. қышқылдың артық мөлшері 4NO3 бар NH тұзы.
Түсіндіру үшін азот қышқылымен бірнеше тотығу реакцияларының схемаларын келтіреміз;
1) Pb + HNO 3 → Pb (NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O
2) Cu + HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O
сұйылтылған,
3) Mg + HNO 3 → Mg(NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O
сұйылтылған,
4) Zn + HNO 3 → Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O
өте сұйылтылған.
Айта кету керек металдарға сұйылтылған азот қышқылының әсерінен, әдетте, шығарылмайды.
Металлоидтар тотыққанда азот қышқылы әдетте NO-ға дейін тотықсызданады.Мысалы:
S + 2HNO 3 \u003d H 2 SO 4 + 2NO
Жоғарыдағы диаграммалар ең типтік жағдайларды көрсетеді. тотығу әрекетіазот қышқылы. Жалпы алғанда
азот қышқылының қатысуымен жүретін барлық тотығу реакциялары бір мезгілде әртүрлі тотықсыздану өнімдерінің түзілуіне байланысты өте күрделі және әлі де толық түсіндірілді деп санауға болмайтынын атап өткен жөн.
1 көлем азот пен 3 көлемнен тұратын қоспа тұз қышқылы, акварегия деп аталады. Корольдік арақ азот қышқылында ерімейтін кейбір металдарды ерітеді, соның ішінде «металдар патшасы» -. Оның әрекеті азот қышқылының бос хлордың бөлінуімен және түзілуімен тұз қышқылын тотықтыратындығымен түсіндіріледі. нитрозилхлорид NOCl:
HNO 3 + 3HCl \u003d Cl 2 + 2H 2 O + NOCl
Нитрозилхлорид реакцияның аралық өнімі болып табылады және азот оксидіне ыдырайды және:
2NOCl \u003d 2NO + Cl 2
Бөлінген металдармен қосылып, металдар түзеді, сондықтан металдарды акварегияда еріткен кезде азот қышқылы емес, тұз қышқылының тұздары алынады:
Au + 3HCl + HNO 3 \u003d AuCl 3 + NO + 2H 2 O
Көптеген органикалық азот қышқылына молекуладағы бір немесе бірнеше сутегі атомдары әсер ететіндей әсер етеді. органикалық қосылыснитротоптармен ауыстырылады - NO 2 . Нитрлеу деп аталатын бұл процесс органикалық химияда өте маңызды рөл атқарады.
Фосфор ангидриді азот қышқылына әсер еткенде, соңғысы азот қышқылынан су элементтерін жояды және нәтижесінде азот ангидриді мен метафосфор қышқылы түзіледі.
2HNO 3 + P 2 O 5 \u003d N 2 O 5 + 2HPO 3
Азот қышқылы ең маңызды азот қосылысы болып табылады әртүрлі қолданбаларол халық шаруашылығында табады.
Азот қышқылы өндірісте көп мөлшерде қолданылады азот тыңайтқыштарыжәне органикалық бояғыштар. Көптеген химиялық процестерде тотықтырғыш ретінде қолданылады, азотты әдіспен күкірт қышқылын алуда қолданылады, металдарды ерітуге, нитраттарды алуға қызмет етеді және целлюлоза лактары, фильм және басқа да бірқатар химия өнеркәсібінде. Азот қышқылы ел қорғанысына қажетті және тау-кен өнеркәсібінде және әртүрлі салаларда кеңінен қолданылатын түтінсіз ұнтақ пен жарылғыш заттарды өндіру үшін де қолданылады. жер жұмыстары(каналдар, бөгеттер және т.б. салу).
Азот және азот қышқылдары және олардың тұздары
Азот қышқылы ерітіндіде де, газ фазасында да болады. Ол тұрақсыз және қыздырғанда буларда ыдырайды:
2HNO 2 "NO + NO 2 + H 2 O
Бұл қышқылдың сулы ерітінділері қыздырғанда ыдырайды:
3HNO 2 "HNO 3 + H 2 O + 2NO
Бұл реакция қайтымды, сондықтан NO 2 еруі екі қышқылдың түзілуімен бірге жүреді: 2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 2 + HNO 3
іс жүзінде NO 2 сумен әрекеттесу арқылы HNO 3 алынады:
3NO 2 + H 2 O \u003d 2HNO 3 + NO
Қышқылдық қасиеттері бойынша азот қышқылы сірке қышқылынан сәл ғана күшті. Оның тұздары нитриттер деп аталады және қышқылдың өзінен айырмашылығы тұрақты. Оның тұздарының ерітінділерінен күкірт қышқылын қосу арқылы HNO 2 ерітіндісін алуға болады:
Ba(NO 2) 2 + H 2 SO 4 \u003d 2HNO 2 + BaSO 4 ¯
Оның қосылыстары туралы мәліметтер негізінде азот қышқылының құрылымының екі түрі ұсынылады:
нитриттерге және нитроқосылыстарға сәйкес келеді. Белсенді металдардың нитриттері I типті құрылымды, ал активтілігі төмен металдар II типті. Бұл қышқылдың барлық дерлік тұздары жақсы ериді, бірақ күміс нитриті бәрінен де қиын. Азот қышқылының барлық тұздары улы. Химиялық технология үшін органикалық бояғыштарды алу үшін қажет KNO 2 және NaNO 2 маңызды. Екі тұз да азот оксидтерінен алынады:
NO + NO 2 + NaOH \u003d 2NaNO 2 + H 2 O немесе олардың нитраттары қызған кезде:
KNO 3 + Pb \u003d KNO 2 + PbO
Бөлінген оттегін байланыстыру үшін Pb қажет.
бастап химиялық қасиеттері HNO 2 айқынырақ тотықтырғыш болып табылады, ал өзі NO дейін тотықсызданады:
Дегенмен, мұндай реакциялардың көптеген мысалдарын келтіруге болады, онда азот қышқылы экспонат болады қалпына келтіру қасиеттері:
Ерітіндіде азот қышқылының және оның тұздарының болуын калий йодидінің және крахмал ерітіндісін қосу арқылы анықтауға болады. Нитрит ионы йод анионын тотықтырады. Бұл реакция H + болуын талап етеді, яғни. қышқыл ортада жұмыс істейді.
Азот қышқылы
Зертханалық жағдайда азот қышқылын концентрлі күкірт қышқылының нитраттарға әсері арқылы алуға болады:
NaNO 3 + H 2 SO 4 (c) \u003d NaHSO 4 + HNO 3 Реакция аздап қыздыру арқылы жүреді.
Азот қышқылын алу өнеркәсіптік масштабаммиактың атмосфералық оттегімен каталитикалық тотығуы арқылы жүзеге асады:
1. Алдымен аммиак пен ауа қоспасы платина катализаторы арқылы 800°С температурада өткізіледі. Аммиак азот оксидіне (II) дейін тотығады:
4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O
2. Салқындатқаннан кейін NO одан әрі тотығады NO 2: 2NO + O 2 \u003d 2NO 2
3. Алынған азот оксиді (IV) артық O 2 қатысында суда ериді және HNO 3 түзеді: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4HNO 3
Бастапқы өнімдер – аммиак пен ауа – катализаторды уландыратын зиянды қоспалардан (күкіртті сутегі, шаң, майлар және т.б.) мұқият тазаланады.
Алынған қышқыл сұйылтылған (40-60%). Концентрлі азот қышқылын (96-98%) концентрлі күкірт қышқылымен араластырылған сұйылтылған қышқылды айдау арқылы алады. Бұл жағдайда тек азот қышқылы буланады.
Физикалық қасиеттері
Азот қышқылы - өткір иісі бар түссіз сұйықтық. Өте гигроскопиялық, ауада «түтін», өйткені. оның булары ауа ылғалдылығымен тұман тамшыларын құрайды. Кез келген қатынаста сумен араласады. -41,6°С температурада кристалдық күйге өтеді. 82,6°С қайнатады.
HNO 3-те азот валенттілігі 4, тотығу дәрежесі +5. Азот қышқылының құрылымдық формуласы келесідей бейнеленген:
Тек азотпен байланысқан екі оттегі атомы да эквивалентті: олар азот атомынан бірдей қашықтықта және әрқайсысы жарты электрон зарядын алып жүреді, яғни. азоттың төрттен бір бөлігі екі оттегі атомы арасында тең бөлінеді.
Азот қышқылының электрондық құрылымын келесідей алуға болады:
1. Сутегі атомы оттегі атомымен коваленттік байланыс арқылы байланысқан:
2. Жұпталмаған электронның арқасында оттегі атомы азот атомымен ковалентті байланыс түзеді:
3. Азот атомының жұпталмаған екі электроны түзіледі коваленттік байланысекінші оттегі атомымен:
4. Үшінші оттегі атомы қозып, бос атом түзеді 2p-электронды жұптасу арқылы орбиталь. Жалғыз азот жұбының үшінші оттегі атомының бос орбиталымен әрекеттесуі азот қышқылының молекуласының түзілуіне әкеледі:
Химиялық қасиеттері
1. Сұйылтылған азот қышқылы қышқылдардың барлық қасиеттерін көрсетеді. Ол күшті қышқылдарға жатады. Сулы ерітінділерде диссоциацияланады:
HNO 3 "H + + NO - 3 Жылу әсерінен және жарықта жартылай ыдырайды:
4HNO 3 \u003d 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 Сондықтан оны салқын және қараңғы жерде сақтаңыз.
2. Азот қышқылы тек тотықтырғыш қасиетімен сипатталады. Ең маңызды химиялық қасиет - барлық дерлік металдармен әрекеттесу. Сутегі ешқашан бөлінбейді. Азот қышқылының қалпына келуі оның концентрациясына және тотықсыздандырғыштың табиғатына байланысты. Тотықсыздану өнімдеріндегі азоттың тотығу дәрежесі +4 пен -3 аралығында:
HN +5 O 3 ®N +4 O 2 ®HN +3 O 2 ®N +2 O®N +1 2 O®N 0 2 ®N -3 H 4 NO 3
Әртүрлі концентрациядағы азот қышқылының әртүрлі активті металдармен әрекеттесуіндегі тотықсыздану өнімдері төменде схемада көрсетілген.
Концентрлі азот қышқылы қалыпты температурада алюминиймен, хроммен, темірмен әрекеттеспейді. Ол оларды пассивті күйге келтіреді. Бетінде концентрлі қышқылды өткізбейтін оксидтер қабықшасы пайда болады.
3. Азот қышқылы Pt, Rh, Ir, Ta, Au-мен әрекеттеспейді. Платина мен алтын «aqua regia» - 3 көлем концентрлі тұз қышқылының және 1 көлем концентрлі азот қышқылының қоспасында ерітілген:
Au + HNO 3 + 3HCl \u003d AuCl 3 + NO + 2H 2 O HCl + AuCl 3 \u003d H
3Pt + 4HNO 3 + 12HCl \u003d 3PtCl 4 + 4NO + 8H 2 O 2HCl + PtCl 4 \u003d H 2
«Патша арағының» әрекеті азот қышқылының тұз қышқылын бос хлорға дейін тотықтыруында:
HNO 3 + HCl \u003d Cl 2 + 2H 2 O + NOCl 2NOCl \u003d 2NO + Cl 2 Бөлінген хлор металдармен біріктіріледі.
4. Бейметалдар азот қышқылымен сәйкес қышқылдарға дейін тотығады және концентрациясына қарай NO немесе NO 2 дейін тотықсызданады:
S + bHNO 3 (conc) \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 НЕМЕСЕ + 5HNO 3 (conc) \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O I 2 + 10HNO 3 (conc) \u003d 2 HIO + 10NO 2 + 4H 2 O 3P + 5HNO 3 (p azb) + 2H 2 O \u003d 3H 3 RO 4 + 5NO
5. Органикалық қосылыстармен де әрекеттеседі.
Азот қышқылының тұздары нитраттар деп аталады, олар кристалдық заттар, суда жақсы ериді. Олар металдарға, олардың оксидтеріне және гидроксидтеріне HNO 3 әсерінен алынады. Калий, натрий, аммоний және кальций нитраттары селитралар деп аталады. Селитра негізінен минералды азот тыңайтқышы ретінде қолданылады. Сонымен қатар, KNO 3 қара ұнтақты (75% KNO 3 , 15% С және 10% S қоспасы) дайындау үшін қолданылады. Аммоналды жарылғыш зат NH 4 NO 3, алюминий ұнтағы және тринитротолуолдан жасалған.
Азот қышқылының тұздары қыздырғанда ыдырайды, ал ыдырау өнімдері стандартты электродтық потенциалдар қатарындағы тұз түзетін металдың орнына байланысты:
Қыздыру кезінде ыдырау (термолиз) - маңызды мүліказот қышқылының тұздары.
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 +O 2
2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + NO 2 + O 2
Mg-нің сол жағындағы қатарда орналасқан металл тұздары нитриттер мен оттегін түзеді, Mg-ден Cu-ға дейін - металл оксиді, NO 2 және оттегі, Cu-дан кейін - бос металл, NO 2 және оттегі.
Қолдану
Азот қышқылы химия өнеркәсібінің ең маңызды өнімі болып табылады. Азотты тыңайтқыштарды, жарылғыш заттарды, бояғыштарды, пластмассаларды, жасанды талшықтарды және басқа материалдарды дайындауға көп мөлшерде жұмсалады. түтін шығару
азот қышқылы зымыран техникасында зымыран отынының тотықтырғышы ретінде қолданылады.
Азот қышқылы(HNO 3) - өткір тұншықтырғыш иісі бар күшті бір негізді қышқылдардың бірі жарыққа сезімтал және ашық жарықта азот оксидтерінің біріне (қоңыр газ - NO 2 деп те аталады) және суға ыдырайды. Сондықтан оны қараңғы контейнерлерде сақтаған жөн. Концентрлі күйде ол алюминий мен темірді ерітпейді, сондықтан оны тиісті металл ыдыстарда сақтауға болады.
Азот қышқылы күшті электролит (көптеген қышқылдар сияқты) және өте күшті тотықтырғыш. Ол көбінесе органикалық заттармен реакцияларда қолданылады.
Сусыз азот қышқылы- өткір иісі бар түссіз ұшқыш сұйықтық (bp = 83 ° C; ұшпалығына байланысты сусыз азот қышқылын «түтіндеу» деп атайды).
Азот қышқылы, озон сияқты, найзағай жарқылы кезінде атмосферада пайда болуы мүмкін. Атмосфералық ауаның 78%-ын құрайтын азот атмосфералық оттегімен әрекеттесіп, азот оксиді NO түзеді. Ауада әрі қарай тотығу кезінде бұл оксид азот диоксидіне (қоңыр газ NO2) айналады, ол атмосфералық ылғалмен (бұлт және тұман) әрекеттесіп, азот қышқылын түзеді. Бірақ мұндай аз мөлшерде жер экологиясы мен тірі организмдер үшін мүлдем зиянсыз.
Бір көлем азот қышқылы мен үш көлем тұз қышқылы деп аталатын қосылыс түзеді «корольдік арақ». Ол қарапайым қышқылдарда ерімейтін металдарды (платина және алтын) ерітуге қабілетті. Бұл қоспаға қағазды, сабанды, мақтаны енгізгенде, күшті тотығу, тіпті тұтану пайда болады.
Қайнаған кезде оның құрамдас бөліктеріне ыдырайды (химиялық ыдырау реакциясы):
HNO 3 \u003d 2NO 2 + O 2 + 2H 2 O - қоңыр газ (NO 2), оттегі мен су бөлінеді.
Азот қышқылы
(қыздырғанда қоңыр газ шығады)
Азот қышқылының қасиеттері
Азот қышқылының қасиеттерібір затпен реакцияларда да әртүрлі болуы мүмкін. Олар концентрацияға тікелей байланысты азот қышқылы. Химиялық реакциялардың нұсқаларын қарастырыңыз.
- концентрлі азот қышқылы:
Темір (Fe), хром (Cr), алюминий (Al), алтын (Au), платина (Pt), иридий (Ir), натрий (Na) металдарымен - олардың бетінде түзілуіне байланысты өзара әрекеттеспейді. қорғаныш пленкасы, бұл металдың одан әрі тотығуына жол бермейді.
Басқалармен металдархимиялық реакция кезінде қоңыр газ (NO 2) бөлінеді. Мысалы, мыспен (Cu) химиялық реакцияда:
4HNO 3 конц. + Cu \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O
Фосфор сияқты бейметалдармен:
5HNO 3 конц. + P \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
- азот қышқылы тұздарының ыдырауы
Еріген металға байланысты температурада тұздың ыдырауы жүреді келесідей:
Магнийге (Mg) дейінгі кез келген металл (Мен деп белгіленген):
MeNO 3 \u003d MeNO 2 + O 2
Магнийден (Mg) мысқа (Cu) дейінгі кез келген металл:
MeNO 3 \u003d MeO + NO 2 + O 2
Мыс (Cu) кейінгі кез келген металл:
MeNO 3 \u003d Мен + NO 2 + O 2
- сұйылтылған азот қышқылы:
Сілтілік жер металдарымен, сондай-ақ мырышпен (Zn), темірмен (Fe) әрекеттескенде аммиакқа (NH 3) дейін тотығады. аммоний нитраты(NH 4 NO 3). Мысалы, магниймен (Mg) әрекеттескенде:
10HNO 3 сұйылтылған + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Бірақ азот оксиді де (N 2 O) түзілуі мүмкін, мысалы, магниймен (Mg) әрекеттескенде:
10HNO 3 сұйылтылған + 4Mg \u003d 4Mg (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
Азот оксиді (NO) түзу үшін басқа металдармен әрекеттеседі, мысалы, күмісті (Ag) ерітеді:
2HNO 3 сұйылтылған + Ag \u003d AgNO 3 + NO + H 2 O
Күкірт сияқты бейметалдармен бірдей әрекеттеседі:
2HNO 3 сұйылтылған + S \u003d H 2 SO 4 + 2NO - күкірттің күкірт қышқылының түзілуіне дейін тотығуы және азот оксиді газының бөлінуі.
Химиялық реакцияметалл оксидтерімен, мысалы, кальций оксидімен:
2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - тұз (кальций нитраты) және су түзіледі.
Сөндірген әк сияқты гидроксидтермен (немесе негіздермен) химиялық реакция
2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - тұз (кальций нитраты) және су түзіледі - бейтараптандыру реакциясы
Тұздармен химиялық реакция, мысалы, бор:
2HNO 3 + CaCO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 - тұз (кальций нитраты) және басқа қышқыл түзіледі (бұл жағдайда су мен көмірқышқыл газына ыдырайтын көмір қышқылы пайда болады) .
Азот қышқылы(HNO 3), -- күшті бір негізді қышқыл. Қатты азот қышқылы моноклинді және ромбты торлармен екі кристалдық модификацияны құрайды. Азот қышқылы сумен кез келген қатынаста араласады. Сулы ерітінділерде ол иондарға толығымен дерлік диссоциацияланады. Концентрациясы 68,4% және bp t 120 °C сумен азеотропты қоспа түзеді. атмосфералық қысым. Екі қатты гидрат белгілі: моногидрат (HNO 3 ·H 2 O) және тригидрат (HNO 3 ·3H 2 O).
Азот қышқылының құрамындағы азот төрт валентті, тотығу дәрежесі +5. Азот қышқылы – түссіз газ, иіссіз, ауада түтін шығаратын сұйықтық, балқу температурасы? 41,59 °C, қайнау + 82,6 °C ішінара ыдыраумен. Азот қышқылының суда ерігіштігі шектелмейді. Массалық үлесі 0,95-0,98 болатын HNO 3 сулы ерітінділері «түтіндік азот қышқылы», массалық үлесі 0,6-0,7 концентрлі азот қышқылы деп аталады. Сумен азеотропты қоспа түзеді (массалық үлесі 68,4%, d 20 = 1,41 г/см, T bp = 120,7 °C). Су ерітінділерінен кристалданған кезде азот қышқылы кристалды гидраттарды түзеді:
- HNO 3 моногидраты H 2 O, T pl \u003d? 37,62 ° C
- тригидрат HNO 3 3H 2 O, T pl \u003d? 18,47 ° C
Қатты азот қышқылы екі кристалдық модификацияны құрайды:
- моноклиникалық, ғарыштық топ П 2 1/а, а= 1,623 нм, б= 0,857 нм, в= 0,631, v = 90°, Z = 16;
- ромб тәрізді
Моногидрат ромб тәрізді кристалдар, кеңістіктік топ түзеді П na2, а= 0,631 нм, б= 0,869 нм, в= 0,544, Z = 4;
Азот қышқылының сулы ерітінділерінің тығыздығы оның концентрациясына байланысты теңдеумен сипатталады.
Мұндағы d – г/см³-дегі тығыздық, c – қышқылдың массалық үлесі. Бұл формула 97% жоғары концентрациялардағы тығыздық тәртібін нашар сипаттайды.
Жарық әсерінен азот қышқылы NO 2 бөлінуімен ішінара ыдырайды және осыған байланысты ашық қоңыр түске ие болады:
N 2 + O 2 найзағай электр разрядтары > 2NO
- 2NO + O 2 > 2NO 2
- 4HNO 3 жарық > 4NO 2 ^ (қоңыр газ)+ 2H 2 O + O 2
Жоғары концентрациядағы азот қышқылы ауадағы газдарды шығарады, олар жабық бөтелкеде қоңыр түтін түрінде (азот оксидтері) кездеседі. Бұл газдар өте улы, сондықтан оларды деммен жұтудан сақ болыңыз. Азот қышқылы көптеген заттарды тотықтырады органикалық заттар. Қағаз және маталар осы материалдарды құрайтын заттардың тотығуынан жойылады. Концентрлі азот қышқылы ұзаққа созылған жанасу кезінде қатты күйік тудырады және қысқа жанасу кезінде терінің бірнеше күн бойы сарғаюына әкеледі. Терінің сарғаюы белоктың бұзылуын және күкірттің бөлінуін көрсетеді (концентрлі азот қышқылына сапалы реакция – қышқыл ақуызға әсер еткенде элементтік күкірттің бөлінуінен болатын сары түс – ксантопротеин реакциясы). Яғни, бұл терінің күйіп қалуы. Концентрлі азот қышқылымен жұмыс істегенде күйіп қалмас үшін резеңке қолғап киіңіз.
Адам қолданатын ең маңызды өнімдердің бірі – нитрат қышқылы. Заттың формуласы HNO 3, ол сондай-ақ әртүрлі физикалық және химиялық сипаттамаларыбасқа бейорганикалық қышқылдардан айырмашылығы. Біздің мақалада біз азот қышқылының қасиеттерін зерттейміз, оны алу әдістерімен танысамыз, сонымен қатар әртүрлі салаларда, медицинада және Ауыл шаруашылығы.
Физикалық қасиеттердің ерекшеліктері
Құрылымдық формуласы төменде келтірілген азот қышқылы зертханада алынған түссіз сұйықтық болып табылады. жағымсыз иіссудан ауыр. Ол тез буланады және төмен қайнау температурасы +83 ° C. Қосылыс сумен кез келген пропорцияда оңай араласып, әртүрлі концентрациядағы ерітінділер түзеді. Оның үстіне нитрат қышқылы ауадан ылғалды сіңіре алады, яғни гигроскопиялық зат. Азот қышқылының құрылымдық формуласы екі мағыналы және екі пішінді болуы мүмкін.
Молекулалық түрде нитрат қышқылы жоқ. Әртүрлі концентрациядағы сулы ерітінділерде зат келесі бөлшектер түрінде болады: H 3 O + - гидроний иондары және қышқыл қалдығының аниондары - NO 3 -.
Қышқылдық-негіздік әрекеттесу
Күшті қышқылдардың бірі болып табылатын азот қышқылы алмасуға, бейтараптандыруға түседі. Иә, бірге негіздік оксидтерқосылыс метаболикалық процестерге қатысады, нәтижесінде тұз және су алынады. Бейтараптандыру реакциясы барлық қышқылдардың негізгі химиялық қасиеті болып табылады. Негіздер мен қышқылдардың әрекеттесу өнімдері әрқашан сәйкес тұздар мен су болады:
NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O
Металдармен реакциялар
Формула HNO 3 болатын азот қышқылының молекуласында азот ең көп көрсетеді. жоғары дәрежетотығуы +5 тең, сондықтан зат айқын тотықтырғыш қасиетке ие. Күшті қышқыл ретінде металдардың сутегіге дейінгі белсенділік қатарындағы металдармен әрекеттесуге қабілетті. Дегенмен, басқа қышқылдардан айырмашылығы, ол мыс немесе күміс сияқты пассивті металл элементтерімен де әрекеттесе алады. Реагенттер мен әрекеттесу өнімдері қышқылдың өзінің концентрациясымен де, металдың белсенділігімен де анықталады.
Сұйылтылған азот қышқылы және оның қасиеттері
Егер HNO 3 массалық үлесі 0,4-0,6 болса, онда қосылыс күшті қышқылдың барлық қасиеттерін көрсетеді. Мысалы, ол сутегі катиондарына және қышқыл қалдығы аниондарына диссоциацияланады. Қышқыл ортадағы индикаторлар, мысалы, күлгін лакмус, H + иондарының артық болуы кезінде оның түсін қызылға өзгертеді. Ең маңызды ерекшелігінитрат қышқылының металдармен реакциясы - суға дейін тотыққан сутегінің бөлінбеуі. Оның орнына әртүрлі қосылыстар – азот оксидтері түзіледі. Мысалы, күмістің азот қышқылының молекулаларымен әрекеттесу процесінде формуласы HNO 3, азот оксиді, су және тұз – күміс нитраты кездеседі. Комплекс анионында азоттың тотығу дәрежесі төмендейді, өйткені үш электрон қосылған.
Магний, мырыш, кальций, нитрат қышқылы сияқты белсенді металл элементтерімен әрекеттесіп, валенттілігі ең кіші азот оксидін түзеді, ол 1. Тұз және су да түзіледі:
4Mg + 10HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 + 4Mg (NO 3) 2 + 3H 2 O
Егер азот қышқылы химиялық формулаол HNO 3 өте сұйылтылған, бұл жағдайда оның белсенді металдармен әрекеттесу өнімдері әртүрлі болады. Бұл аммиак, бос азот немесе азот оксиді (I) болуы мүмкін. Мұның бәрі байланысты сыртқы факторлар, олар металды ұнтақтау дәрежесін және температурасын қамтиды реакция қоспасы. Мысалы, оның мырышпен әрекеттесу теңдеуі келесідей болады:
Zn + 4HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Концентрлі HNO 3 (96-98%) қышқылы металдармен реакцияларда азот диоксидіне дейін тотықсызданады және бұл әдетте Н.Бекетов қатарындағы металдың орнына байланысты емес. Бұл күміспен әрекеттескенде көп жағдайда болады.
Ережеден ерекшелікті еске түсірейік: қалыпты жағдайда концентрлі азот қышқылы темірмен, алюминиймен және хроммен әрекеттеспейді, бірақ оларды пассивтендіреді. Бұл металл бетінде қышқыл молекулаларымен одан әрі жанасуды болдырмайтын қорғаныш оксидті қабықша пайда болғанын білдіреді. Концентрлі тұз қышқылымен 3:1 қатынасындағы заттың қоспасы акварегия деп аталады. Оның алтынды еріту қабілеті бар.
Нитрат қышқылы бейметалдармен қалай әрекеттеседі
Заттың күшті тотықтырғыш қасиеттері оның металл емес элементтермен реакцияларында соңғыларының сәйкес қышқылдар түріне өтуіне әкеледі. Мысалы, күкірт сульфатқа, бордан борға дейін, фосфордан фосфат қышқылдарына дейін тотығады. Төмендегі реакция теңдеулері мұны растайды:
S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O
Азот қышқылын алу
Заттарды алудың ең қолайлы зертханалық әдісі - нитраттардың концентратпен әрекеттесу Ол температураның жоғарылауын болдырмай, төмен қыздыру арқылы жүзеге асырылады, өйткені бұл жағдайда алынған өнім ыдырайды.
Өнеркәсіпте азот қышқылын бірнеше жолмен алуға болады. Мысалы, ауа азотынан және сутегінен алынған. Қышқыл өндірісі бірнеше сатыда жүреді. Азот оксидтері аралық өнім болады. Алдымен азот оксиді NO түзіледі, содан кейін ол атмосфералық оттегімен азот диоксидіне дейін тотығады. Соңында сумен және артық оттегімен әрекеттескенде NO 2-ден сұйылтылған (40-60%) нитрат қышқылы түзіледі. Егер оны концентрлі сульфат қышқылымен тазартса, ерітіндідегі HNO 3 массалық үлесін 98-ге дейін арттыруға болады.
Нитрат қышқылын алудың жоғарыда аталған әдісін алғаш рет Ресейдегі азот өнеркәсібінің негізін салушы И.Андреев 20 ғасырдың басында ұсынған.
Қолдану
Біздің есімізде азот қышқылының химиялық формуласы HNO 3. Нитрат қышқылы химиялық өндірістің үлкен тонналық өнімі болса, оның қолданылуын химиялық қасиеттердің қандай ерекшелігі анықтайды? Бұл заттың жоғары тотықтырғыш қабілеті. Оны алу үшін фармацевтика өнеркәсібінде қолданылады дәрілер. Зат қызмет етеді шикізатжарылғыш қосылыстарды, пластмассаларды, бояғыштарды синтездеу үшін. Нитрат қышқылы қолданылады әскери техниказымыран отыны үшін тотықтырғыш ретінде. Оның үлкен көлемі азотты тыңайтқыштардың маңызды түрі – селитра өндірісінде қолданылады. Олар ең маңызды дақылдардың өнімділігін арттыруға және жемістер мен жасыл массадағы ақуыздың мазмұнын арттыруға көмектеседі.
Нитраттардың қолданылуы
Азот қышқылының негізгі қасиеттерін, алынуын және қолданылуын қарастыра отырып, оның ең маңызды қосылыстары – тұздарын қолдануға тоқталамыз. Олар тек қана емес минералды тыңайтқыштар, олардың кейбіреулері бар үлкен мәнәскери өнеркәсіпте. Мысалы, 75% калий нитраты, 15% ұсақ көмір және 5% күкірт қоспасы қара ұнтақ деп аталады. Аммоналды, жарылғыш зат аммоний селитрасынан, сондай-ақ көмір мен алюминий ұнтағынан алынады. Қызықты мүлікнитрат қышқылының тұздары – олардың қыздырғанда ыдырау қабілеті.
Сонымен қатар, реакция өнімдері тұздың құрамына қандай металл ионының кіретініне байланысты болады. Егер металл элементі магнийдің сол жағындағы белсенділік қатарында болса, өнімдерде нитриттер мен бос оттегі кездеседі. Егер нитрат құрамына кіретін металл магнийден мысға дейін орналасса, тұзды қыздырғанда азот диоксиді, оттегі және оксид түзіледі. металл элементі. Күміс, алтын немесе платина тұздары жоғары температурабос металды, оттегі мен азот диоксидін түзеді.
Біздің мақалада азот қышқылының химиялық формуласы химияда қандай екенін және оның тотықтырғыш қасиеттерінің қандай ерекшеліктері маңызды екенін білдік.