Rijst. 97. Ontsteking van terpentijn in salpeterzuur

Zuiver - kleurloze vloeistof ud. gewicht 1,53, kokend bij 86°, en bij -41° stolend tot een transparante kristallijne massa. In de lucht “rookt” het, net als geconcentreerd zoutzuur, omdat de dampen kleine mistdruppels vormen met het vocht in de lucht.

Het is mengbaar met water in elke verhouding, en een oplossing van 68% kookt bij 120,5° en wordt zonder verandering gedestilleerd. Dit is de samenstelling van een gewone verkoopoud. gewicht 1,4. Geconcentreerd zuur dat 96-98% HNO 3 bevat en roodbruin gekleurd is met stikstofdioxide erin opgelost, staat bekend als rokend salpeterzuur.

Salpeterzuur is niet bijzonder chemisch stabiel. Al onder invloed van licht valt het geleidelijk uiteen inwater en stikstofdioxide:

4HNO 3 = 2H 2 O + 4NO 2 + O 2

Hoe hoger de temperatuur en hoe geconcentreerder het zuur, hoe gaat sneller ontleding. Daarom wordt salpeterzuur verkregen uit nitraat altijd geelachtig gekleurd door stikstofdioxide. Om ontleding te voorkomen, wordt destillatie uitgevoerd onder verminderde druk, waarbij salpeterzuur kookt bij een temperatuur dichtbij 20°C.

Salpeterzuur is een van de krachtigste zuren; in verdunde oplossingen valt het volledig uiteen in H- en NO3'-ionen.

De meest karakteristieke eigenschap van salpeterzuur is het uitgesproken oxiderende vermogen. Salpeterzuur is een van de meest energetische oxidatiemiddelen. Veel metalloïden worden hierdoor gemakkelijk geoxideerd en veranderen in de overeenkomstige zuren. Dus bijvoorbeeld bij het koken met salpeterzuur oxideert geleidelijk tot zwavelzuur, fosforzuur, enz. Een smeulende steenkool ondergedompeld in geconcentreerd salpeterzuur gaat niet alleen niet uit, maarlaait helder op, waarbij het zuur wordt afgebroken tot roodbruine stikstofdioxide.

Soms produceert oxidatie zoveel warmte dat de oxiderende stof spontaan ontbrandt zonder voorverwarmen.

Laten we bijvoorbeeld een beetje rokend salpeterzuur in een porseleinen kopje gieten, het kopje op de bodem van een groot glas plaatsen en, nadat we terpentijn in een pipet hebben verzameld, het druppelsgewijs in het kopje met het zuur laten vallen. Elke druppel die het zuur binnendringt, ontbrandt en verbrandt, waardoor een grote vlam en een roetwolk ontstaat (Fig. 97). Verhitte zaagsel ontbranden ook door een druppel rokend salpeterzuur. Salpeterzuur werkt op bijna alles in, met uitzondering van goud, platina en enkele zeldzame metalen, en verandert deze in nitraatzouten. Omdat deze laatste in water oplosbaar zijn, wordt salpeterzuur in de praktijk voortdurend gebruikt om metalen op te lossen, vooral die waarop andere zuren niet of zeer langzaam inwerken.

Het is opmerkelijk dat, zoals M.V. ook ontdekte, sommige (, enz.), die gemakkelijk oplosbaar zijn in verdund salpeterzuur, niet oplossen in koud geconcentreerd salpeterzuur. Blijkbaar gebeurt dit door de vorming van een dunne, zeer dichte oxidelaag op hun oppervlak, die het metaal beschermt tegen verdere inwerking van het zuur. Deze worden, na behandeling met geconcentreerd salpeterzuur, “passief”, d.w.z. ze verliezen ook het vermogen om op te lossen in verdunde zuren.

De oxiderende eigenschappen van salpeterzuur worden bepaald door de instabiliteit van de moleculen en de aanwezigheid van stikstof daarin in de hoogste oxidatietoestand, overeenkomend met een positieve valentie van 5. Bij het uitvoeren van oxidatie wordt salpeterzuur achtereenvolgens gereduceerd tot de volgende verbindingen:

HNO 3 →NO 2 →HNO 2 →NO→N 2 O→N 2 →NH 3

De mate van reductie van salpeterzuur hangt zowel af van de concentratie als van het percentage activiteit van het reductiemiddel. Hoe meer het zuur verdund is, hoe meer het wordt gereduceerd. Geconcentreerd salpeterzuur wordt altijd gereduceerd tot NO 2 . Verdund salpeterzuur wordt meestal gereduceerd tot NO of, onder invloed van actievere metalen, zoals Fe, Zn, Mg, tot N2O. Als het zuur erg verdund is, is het belangrijkste reductieproduct NH3, dat het ammoniumzout NH vormt met overmaat zuur 4N03.

Ter illustratie presenteren we diagrammen van verschillende oxidatiereacties waarbij salpeterzuur wordt gebruikt;

1)Pb + HNO 3 → Pb(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O

2)Сu + HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O

verdund,

3) Mg + HNO 3 → Mg(NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O

verdund,

4)Zn + HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O

zeer verdund

het zou genoteerd moeten worden dat In de regel komt het niet vrij als verdund salpeterzuur op metalen inwerkt.

Wanneer metalloïden worden geoxideerd, wordt salpeterzuur gewoonlijk gereduceerd tot NO. Bijvoorbeeld:

S + 2HNO 3 = H 2 SO 4 +2NO

De bovenstaande diagrammen illustreren de meest typische gevallen oxidatieve werking salpeterzuur. In het algemeen

Opgemerkt moet worden dat alle oxidatiereacties waarbij salpeterzuur betrokken is, zeer complex zijn vanwege de gelijktijdige vorming van verschillende reductieproducten en nog steeds niet als volledig opgehelderd kunnen worden beschouwd.

Een mengsel bestaande uit 1 volume stikstof en 3 volumes van zoutzuur, genaamd aqua regia. Aqua regia lost enkele metalen op die onoplosbaar zijn in salpeterzuur, waaronder de “koning der metalen” -. De werking ervan wordt verklaard door het feit dat salpeterzuur zoutzuur oxideert, waardoor vrij chloor vrijkomt en zich vormt nitrosylchloride NOCl:

HNO 3 + 3HCl = Cl 2 + 2H 2 O + NOCl

Nitrosylchloride is een reactietussenproduct en ontleedt in stikstofmonoxide en:

2NOCl = 2NO + Cl2

De vrijkomende stof combineert zich met metalen en vormt metalen; daarom worden, wanneer metalen worden opgelost in koningswater, zouten van zoutzuur en niet van salpeterzuur verkregen:

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

Salpeterzuur werkt op veel organische stoffen zodanig in dat er één of meer waterstofatomen in het molecuul terechtkomen organische verbinding worden vervangen door nitrogroepen - NO 2. Dit proces, nitrering genoemd, speelt een uiterst belangrijke rol in de organische chemie.

Wanneer fosforzuuranhydride inwerkt op salpeterzuur, haalt dit laatste de waterelementen uit salpeterzuur weg en als gevolg daarvan worden salpeterzuuranhydride en metafosforzuur gevormd.

2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3

Salpeterzuur is de belangrijkste stikstofverbinding vanwege diverse toepassingen, die ze vindt in de nationale economie.

Salpeterzuur wordt bij de productie in grote hoeveelheden geconsumeerd stikstof meststoffen en organische kleurstoffen. Het wordt gebruikt als oxidatiemiddel in veel chemische processen, wordt gebruikt bij de productie van zwavelzuur met behulp van de nitreuze methode, wordt gebruikt om metalen op te lossen, om nitraten te verkrijgen en wordt gebruikt om cellulose vernissen, film en in een aantal andere chemische industrieën. Salpeterzuur wordt ook gebruikt voor de productie van rookloos poeder en explosieven die nodig zijn voor de verdediging van het land en die veel worden gebruikt in de mijnbouw en diverse andere sectoren. grondwerken(aanleg van kanalen, dammen, enz.).

Salpeter- en salpeterzuren en hun zouten

Salpeterigzuur komt zowel in oplossing als in de gasfase voor. Het is onstabiel en valt bij verhitting uiteen in dampen:

2HNO 2 “NEE+NO 2 +H 2 O

Waterige oplossingen van dit zuur ontleden bij verhitting:

3HNO 2 “HNO 3 +H 2 O+2NO

Deze reactie is dus omkeerbaar, hoewel het oplossen van NO 2 gepaard gaat met de vorming van twee zuren: 2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3

Praktisch gezien wordt door NO 2 met water te laten reageren HNO 3 verkregen:

3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO

Qua zure eigenschappen is salpeterigzuur slechts iets sterker dan azijnzuur. De zouten ervan worden nitrieten genoemd en zijn, in tegenstelling tot het zuur zelf, stabiel. Uit oplossingen van zijn zouten kan een oplossing van HNO 2 worden verkregen door zwavelzuur toe te voegen:

Ba(NO 2) 2 +H 2 SO 4 =2HNO 2 +BaSO 4 ¯

Op basis van gegevens over de verbindingen worden twee soorten structuur van salpeterigzuur voorgesteld:

die overeenkomen met nitrieten en nitroverbindingen. Nitrieten van actieve metalen hebben een type I-structuur en laagactieve metalen hebben een type II-structuur. Bijna alle zouten van dit zuur zijn goed oplosbaar, maar zilvernitriet is het moeilijkst. Alle zouten van salpeterigzuur zijn giftig. Voor de chemische technologie zijn KNO 2 en NaNO 2 van belang, die nodig zijn voor de productie van organische kleurstoffen. Beide zouten worden verkregen uit stikstofoxiden:

NO+NO 2 +NaOH=2NaNO 2 +H 2 O of bij het verwarmen van hun nitraten:

KNO 3 +Pb=KNO 2 +PbO

Pb is nodig om de vrijgekomen zuurstof te binden.

Van chemische eigenschappen HNO 2 heeft meer uitgesproken oxidatieve eigenschappen, terwijl het zelf wordt gereduceerd tot NO:

Er kunnen echter veel voorbeelden van dergelijke reacties worden gegeven waarbij salpeterigzuur aanwezig is herstellende eigenschappen:

De aanwezigheid van salpeterigzuur en zijn zouten in een oplossing kan worden bepaald door een oplossing van kaliumjodide en zetmeel toe te voegen. Nitrietion oxideert jodiumanion. Deze reactie vereist de aanwezigheid van H+, d.w.z. komt voor in een zure omgeving.

Salpeterzuur

In laboratoriumomstandigheden kan salpeterzuur worden verkregen door de werking van geconcentreerd zwavelzuur op nitraten:

NaNO 3 +H 2 SO 4(k) =NaHSO 4 +HNO 3 De reactie vindt plaats bij lage verwarming.

Salpeterzuur verkrijgen in industriële schaal uitgevoerd door de katalytische oxidatie van ammoniak met zuurstof uit de lucht:

1. Eerst wordt een mengsel van ammoniak en lucht bij 800°C over een platinakatalysator geleid. Ammoniak wordt geoxideerd tot stikstofmonoxide (II):

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

2. Bij afkoeling vindt verdere oxidatie van NO plaats tot NO 2: 2NO+O 2 =2NO 2

3. Het resulterende stikstofoxide (IV) lost op in water in aanwezigheid van een overmaat aan O 2 en vormt HNO 3: 4NO 2 +2H 2 O+O 2 =4HNO 3

De uitgangsproducten - ammoniak en lucht - worden grondig gereinigd van schadelijke onzuiverheden die de katalysator vergiftigen (waterstofsulfide, stof, oliën, enz.).

Het resulterende zuur wordt verdund (40-60% zuur). Geconcentreerd salpeterzuur (96-98% sterkte) wordt verkregen door verdund zuur te destilleren in een mengsel met geconcentreerd zwavelzuur. In dit geval verdampt alleen salpeterzuur.

Fysieke eigenschappen

Salpeterzuur is een kleurloze vloeistof met een scherpe geur. Zeer hygroscopisch, “rook” in de lucht, omdat de dampen vormen met luchtvochtigheid mistdruppels. Mengt met water in elke verhouding. Bij -41,6°C gaat het over in een kristallijne toestand. Kookt bij 82,6°C.

In HNO 3 is de valentie van stikstof 4, de oxidatietoestand is +5. De structuurformule van salpeterzuur wordt als volgt weergegeven:

Beide zuurstofatomen, alleen geassocieerd met stikstof, zijn gelijkwaardig: ze bevinden zich op dezelfde afstand van het stikstofatoom en dragen elk de helft van de lading van een elektron, d.w.z. het vierde deel stikstof is gelijkelijk verdeeld over twee zuurstofatomen.

De elektronische structuur van salpeterzuur kan als volgt worden afgeleid:

1. Een waterstofatoom bindt zich met een zuurstofatoom door een covalente binding:

2. Door het ongepaarde elektron vormt het zuurstofatoom een ​​covalente binding met het stikstofatoom:

3. Er vormen zich twee ongepaarde elektronen van het stikstofatoom covalente binding met het tweede zuurstofatoom:

4. Het derde zuurstofatoom vormt, wanneer het wordt opgewonden, een vrij 2p- orbitaal door elektronenparing. De interactie van een vrij stikstofpaar met een lege orbitaal van het derde zuurstofatoom leidt tot de vorming van een salpeterzuurmolecuul:

Chemische eigenschappen

1. Verdund salpeterzuur vertoont alle eigenschappen van zuren. Het behoort tot sterke zuren. Dissocieert in waterige oplossingen:

HNO 3 “Н + +NO - 3 Ontleedt gedeeltelijk onder invloed van warmte en licht:

4HNO 3 =4NO 2 +2H 2 O+O 2 Bewaar het daarom op een koele en donkere plaats.

2. Salpeterzuur wordt uitsluitend gekenmerkt door oxiderende eigenschappen. De belangrijkste chemische eigenschap is de interactie met bijna alle metalen. Er komt nooit waterstof vrij. De reductie van salpeterzuur hangt af van de concentratie en de aard van het reductiemiddel. De mate van oxidatie van stikstof in de reductieproducten ligt in het bereik van +4 tot -3:

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

De reductieproducten van de interactie van salpeterzuur met verschillende concentraties met metalen met verschillende activiteit worden weergegeven in het onderstaande diagram.

Geconcentreerd salpeterzuur heeft bij gewone temperaturen geen interactie met aluminium, chroom en ijzer. Het brengt ze in een passieve toestand. Op het oppervlak vormt zich een film van oxiden, die ondoordringbaar is voor geconcentreerd zuur.

3. Salpeterzuur reageert niet met Pt, Rh, Ir, Ta, Au. Platina en goud worden opgelost in "regia wodka" - een mengsel van 3 volumes geconcentreerd zoutzuur en 1 volume geconcentreerd salpeterzuur:

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

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

Het effect van “regia wodka” is dat salpeterzuur zoutzuur oxideert tot vrij chloor:

HNO 3 +HCl=Cl 2 +2H 2 O+NOCl 2NOCl=2NO+Cl 2 Het vrijkomende chloor bindt zich met metalen.

4. Niet-metalen worden met salpeterzuur geoxideerd tot de overeenkomstige zuren en afhankelijk van de concentratie gereduceerd tot NO of NO 2:

S+bHNO 3(conc) =H 2 SO 4 +6NO 2 +2H 2 OP+5HNO 3(conc) =H 3 PO 4 +5NO 2 +H 2 O I 2 +10HNO 3(conc) =2HIO 3 +10NO 2 +4H 2 O 3P+5HNO 3(p asb) +2H 2 O= 3H 3 PO 4 +5NO

5. Het heeft ook een wisselwerking met organische verbindingen.

Zouten van salpeterzuur worden nitraten genoemd en zijn dat ook kristallijne stoffen, zeer oplosbaar in water. Ze worden verkregen door de werking van HNO 3 op metalen, hun oxiden en hydroxiden. Kalium-, natrium-, ammonium- en calciumnitraat worden nitraten genoemd. Nitraat wordt voornamelijk gebruikt als minerale stikstofmeststof. Daarnaast wordt KNO 3 gebruikt om zwart poeder te bereiden (een mengsel van 75% KNO 3, 15% C en 10% S). Het explosieve ammonal is gemaakt van NH 4 NO 3, aluminiumpoeder en trinitrotolueen.

Zouten van salpeterzuur ontleden bij verhitting, en de ontledingsproducten zijn afhankelijk van de positie van het zoutvormende metaal in de reeks standaardelektrodepotentialen:

Ontleding bij verhitting (thermolyse) - belangrijk bezit salpeterzuurzouten.

2KNO 3 =2KNO 2 +O 2

2Cu(NO 3) 2 = 2CuO+NO 2 +O 2

Zouten van metalen in de reeks links van Mg vormen nitrieten en zuurstof, van Mg tot Cu - metaaloxide, NO 2 en zuurstof, na Cu - vrij metaal, NO 2 en zuurstof.

Sollicitatie

Salpeterzuur is het belangrijkste product van de chemische industrie. Er worden grote hoeveelheden uitgegeven aan de bereiding van stikstofmeststoffen, explosieven, kleurstoffen, kunststoffen, kunstvezels en andere materialen. Roken

Salpeterzuur wordt in de rakettechnologie gebruikt als oxidatiemiddel voor raketbrandstoffen.

Salpeterzuur(HNO 3) is een van de sterke monobasische zuren met een scherpe verstikkende geur, is gevoelig voor licht en valt bij fel licht uiteen in een van de stikstofoxiden (ook wel bruin gas genoemd - NO 2) en water. Daarom is het raadzaam om het in donkere containers te bewaren. In geconcentreerde toestand lost het aluminium en ijzer niet op, zodat het in geschikte metalen containers kan worden bewaard.

Salpeterzuur is een sterke elektrolyt (zoals veel zuren) en een zeer sterk oxidatiemiddel. Het wordt vaak gebruikt bij reacties met organische stoffen.

Watervrij salpeterzuur- een kleurloze vluchtige vloeistof (kookpunt = 83 °C; vanwege de vluchtigheid ervan wordt watervrij salpeterzuur “rokend” genoemd) met een scherpe geur.

Salpeterzuur kan, net als ozon, tijdens bliksemflitsen in de atmosfeer worden gevormd. Stikstof, dat 78% van de samenstelling van de atmosferische lucht uitmaakt, reageert met zuurstof uit de lucht om stikstofmonoxide NO te vormen. Bij verdere oxidatie in de lucht verandert dit oxide in stikstofdioxide (bruin gas NO2), dat reageert met atmosferisch vocht (wolken en mist), waarbij salpeterzuur ontstaat. Maar zo'n kleine hoeveelheid is volkomen onschadelijk voor de ecologie van de aarde en levende organismen.

Eén volume salpeterzuur en drie volumes zoutzuur vormen een verbinding genaamd "koninklijke wodka". Het is in staat metalen (platina en goud) op te lossen die onoplosbaar zijn in gewone zuren. Wanneer papier, stro of katoen aan dit mengsel worden toegevoegd, zal er krachtige oxidatie en zelfs verbranding optreden.

Wanneer het wordt gekookt, valt het uiteen in de samenstellende componenten (chemische ontledingsreactie):

HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + 2H 2 O - er komt bruin gas (NO 2), zuurstof en water vrij.

Salpeterzuur
(bij verhitting komt bruin gas vrij)

Eigenschappen van salpeterzuur

Eigenschappen van salpeterzuur kunnen zelfs bij reacties met dezelfde stof divers zijn. Ze zijn rechtstreeks afhankelijk van de concentratie salpeterzuur. Laten we opties voor chemische reacties overwegen.

- geconcentreerd salpeterzuur:

Heeft geen interactie met metalen ijzer (Fe), chroom (Cr), aluminium (Al), goud (Au), platina (Pt), iridium (Ir), natrium (Na) vanwege de vorming op hun oppervlak beschermfolie, waardoor het metaal niet verder kan oxideren.

Met alle anderen metalen Tijdens de chemische reactie komt bruin gas (NO 2) vrij. Bij een chemische reactie met koper (Cu):
4HNO 3 conc. + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O
Met niet-metalen, zoals fosfor:
5HNO 3 conc. + P = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

- afbraak van salpeterzuurzouten

Afhankelijk van het opgeloste metaal vindt de ontleding van zout bij temperatuur plaats als volgt:
Elk metaal (met het label Me) tot magnesium (Mg):
MeNO 3 = MeNO 2 + O 2
Elk metaal, van magnesium (Mg) tot koper (Cu):
MeNO 3 = MeO + NO 2 + O 2
Elk metaal na koper (Cu):
MeNO 3 = Ik + NEE 2 + O 2

- salpeterzuur verdund:

Bij interactie met aardalkalimetalen, evenals zink (Zn), ijzer (Fe), wordt het geoxideerd tot ammoniak (NH 3) of tot ammonium nitraat(NH 4 NEE 3). Bijvoorbeeld bij reactie met magnesium (Mg):
10HNO 3 verd. + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Maar ook lachgas (N 2 O) kan bijvoorbeeld ontstaan ​​bij reactie met magnesium (Mg):
10HNO 3 verd. + 4Mg = 4Mg(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
Reageert met andere metalen onder vorming van stikstofoxide (NO), lost bijvoorbeeld zilver op (Ag):
2HNO 3 verd. + Ag = AgNO 3 + NO + H 2 O
Reageert op dezelfde manier met niet-metalen, zoals zwavel:
2HNO 3 verd. + S = H 2 SO 4 + 2NO - oxidatie van zwavel tot de vorming van zwavelzuur en de uitstoot van stikstofoxidegas.

Chemische reactie met metaaloxiden, bijvoorbeeld calciumoxide:

2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - er ontstaat zout (calciumnitraat) en water

Chemische reactie met hydroxiden (of basen), zoals gebluste kalk

2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - vorming van zout (calciumnitraat) en water - neutralisatiereactie

Chemische reactie met zouten, bijvoorbeeld met krijt:

2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 - er worden een zout (calciumnitraat) en een ander zuur gevormd (in dit geval wordt koolzuur gevormd, dat uiteenvalt in water en kooldioxide) .

Salpeterzuur(HNO 3) is een sterk monobasisch zuur. Vast salpeterzuur vormt twee kristalmodificaties met monokliene en orthorhombische roosters. Salpeterzuur mengt zich in elke verhouding met water. In waterige oplossingen dissocieert het bijna volledig in ionen. Vormt een azeotroop mengsel met water met een concentratie van 68,4% en een kookpunt van 120 °C bij luchtdruk. Er zijn twee vaste hydraten bekend: monohydraat (HNO 3 ·H 2 O) en trihydraat (HNO 3 ·3H 2 O).

Stikstof in salpeterzuur is tetravalent, oxidatietoestand +5. Salpeterzuur is een kleurloos gas, geurloos, vloeistof die rookt in de lucht, smeltpunt? 41,59 °C, kokend + 82,6 °C met gedeeltelijke ontleding. De oplosbaarheid van salpeterzuur in water is niet beperkt. Waterige oplossingen van HNO 3 met een massafractie van 0,95-0,98 worden "rokend salpeterzuur" genoemd, met een massafractie van 0,6-0,7 - geconcentreerd salpeterzuur. Vormt een azeotropisch mengsel met water (massafractie 68,4%, D 20 = 1,41 g/cm3, T kook =120,7 °C). Bij kristallisatie uit waterige oplossingen vormt salpeterzuur kristallijne hydraten:

• monohydraat HNO 3 H 2 O, Tpl =?37,62 °C
• trihydraat HNO 3 3H 2 O, Tpl =?18,47 °C

Vast salpeterzuur vormt twee kristallijne modificaties:

• monokliene, ruimtegroep P 2 1/een, A= 1,623 nm, B= 0,857 nm, C= 0,631, b = 90°, Z = 16;
• · ruitvormig

Het monohydraat vormt kristallen van het orthorhombische systeem, de ruimtegroep P na2, A= 0,631 nm, B= 0,869 nm, C= 0,544, Z = 4;

De dichtheid van waterige oplossingen van salpeterzuur als functie van de concentratie wordt beschreven door de vergelijking

waarbij d de dichtheid in g/cm3 is, c de massafractie van het zuur. Deze formule beschrijft slecht het gedrag van de dichtheid bij concentraties groter dan 97%.

Onder invloed van licht ontleedt salpeterzuur gedeeltelijk onder de afgifte van NO 2 en krijgt daardoor een lichtbruine kleur:

N 2 + O 2 bliksem elektrische ontladingen > 2NO

• 2NO + O2 > 2NO 2
• 4HNO 3 licht > 4NO 2 ^ (bruin gas)+ 2H 2 O + O 2

Hoge concentraties salpeterzuur laten gassen vrij in de lucht, die in een gesloten fles worden gedetecteerd als bruine dampen (stikstofoxiden). Deze gassen zijn erg giftig, dus je moet oppassen dat je ze niet inademt. Salpeterzuur oxideert veel organisch materiaal. Papier en stoffen worden vernietigd door de oxidatie van de stoffen waaruit deze materialen bestaan. Geconcentreerd salpeterzuur veroorzaakt ernstige brandwonden bij langdurig contact en geelverkleuring van de huid gedurende meerdere dagen bij kort contact. Geelverkleuring van de huid duidt op de vernietiging van eiwitten en het vrijkomen van zwavel (een kwalitatieve reactie op geconcentreerd salpeterzuur - gele kleur als gevolg van de afgifte van elementaire zwavel wanneer het zuur inwerkt op eiwitten - xanthoproteïne-reactie). Dat wil zeggen, het is een huidverbranding. Om brandwonden te voorkomen, moet u met geconcentreerd salpeterzuur werken terwijl u rubberen handschoenen draagt.

Een van de belangrijkste producten die door de mens worden gebruikt, is nitraatzuur. De formule van de stof is HNO 3, het heeft ook een verscheidenheid aan fysieke en chemische kenmerken, waardoor het zich onderscheidt van andere anorganische zuren. In ons artikel zullen we de eigenschappen van salpeterzuur bestuderen, kennis maken met de bereidingsmethoden ervan, en ook kijken naar de reikwijdte van de toepassing van de stof in verschillende industrieën, medicijnen en landbouw.

Kenmerken van fysieke eigenschappen

In het laboratorium verkregen salpeterzuur, waarvan de structuurformule hieronder wordt gegeven, is een kleurloze vloeistof onaangename geur, zwaarder dan water. Het verdampt snel en heeft een laag kookpunt van +83 °C. De verbinding kan gemakkelijk in elke verhouding met water worden gemengd, waardoor oplossingen met verschillende concentraties worden gevormd. Bovendien kan nitraatzuur vocht uit de lucht opnemen, dat wil zeggen dat het een hygroscopische stof is. De structuurformule van salpeterzuur is dubbelzinnig en kan twee vormen hebben.

Nitraatzuur bestaat niet in moleculaire vorm. In waterige oplossingen met verschillende concentraties heeft de stof de vorm van de volgende deeltjes: H 3 O + - hydroniumionen en anionen van het zuurresidu - NO 3 -.

Zuur-base-interactie

Salpeterzuur, een van de sterkste zuren, gaat in uitwisseling en neutralisatie. Ja, met basische oxiden de verbinding neemt deel aan metabolische processen die resulteren in de productie van zout en water. De neutralisatiereactie is de chemische basiseigenschap van alle zuren. De producten van de interactie van basen en zuren zullen altijd de overeenkomstige zouten en water zijn:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Reacties met metalen

In een molecuul salpeterzuur, waarvan de formule HNO 3 is, is stikstof het meest aanwezig hoge graad oxidatie gelijk aan +5, dus de stof heeft uitgesproken oxiderende eigenschappen. Als sterk zuur is het in staat te reageren met metalen in de activiteitsreeks van metalen tot aan waterstof. In tegenstelling tot andere zuren kan het echter ook reageren met passieve metaalelementen, bijvoorbeeld koper of zilver. De reagentia en producten van de interactie worden zowel bepaald door de concentratie van het zuur zelf als door de activiteit van het metaal.

Verdund salpeterzuur en zijn eigenschappen

Als de massafractie van HNO 3 0,4-0,6 is, vertoont de verbinding alle eigenschappen van een sterk zuur. Het valt bijvoorbeeld uiteen in waterstofkationen en anionen van het zuurresidu. Indicatoren in een zure omgeving, zoals violette lakmoes, veranderen van kleur naar rood in aanwezigheid van overtollige H+-ionen. Belangrijk kenmerk reacties van nitraatzuur met metalen is de onmogelijkheid om waterstof vrij te geven, dat wordt geoxideerd tot water. In plaats daarvan worden verschillende verbindingen gevormd: stikstofoxiden. In het proces van interactie van zilver met salpeterzuurmoleculen, waarvan de formule HNO 3 is, worden bijvoorbeeld stikstofmonoxide, water en een zout - zilvernitraat - ontdekt. De mate van oxidatie van stikstof in het complexe anion neemt af naarmate er drie elektronen worden toegevoegd.

Nitraatzuur reageert met actieve metaalelementen, zoals magnesium, zink, calcium, om stikstofmonoxide te vormen, waarvan de valentie het kleinst is, deze is gelijk aan 1. Er worden ook zout en water gevormd:

4Mg + 10HNO3 = NH4NO3 + 4Mg(NO3)2 + 3H2O

Indien salpeterzuur chemische formule waarin HNO 3 erg verdund is, in dit geval zullen de producten van de interactie met actieve metalen anders zijn. Dit kan ammoniak, vrije stikstof of stikstofmonoxide (I) zijn. Het hangt er allemaal van af externe factoren, waaronder de mate van metaalslijpen en de temperatuur reactie mengsel. De vergelijking voor de interactie met zink zal bijvoorbeeld als volgt zijn:

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

Geconcentreerd HNO 3 (96-98%) zuur wordt bij reacties met metalen gereduceerd tot stikstofdioxide, en dit is meestal niet afhankelijk van de positie van het metaal in de N. Beketov-reeks. Dit gebeurt in de meeste gevallen bij interactie met zilver.

Laten we de uitzondering op de regel niet vergeten: geconcentreerd salpeterzuur reageert onder normale omstandigheden niet met ijzer, aluminium en chroom, maar passiveert ze. Dit betekent dat er een beschermende oxidefilm wordt gevormd op het oppervlak van metalen, waardoor verder contact met zuurmoleculen wordt voorkomen. Een mengsel van de stof met geconcentreerd chloridezuur in een verhouding van 3:1 wordt aqua regia genoemd. Het heeft het vermogen om goud op te lossen.

Hoe nitraatzuur reageert met niet-metalen

De sterke oxiderende eigenschappen van de stof leiden ertoe dat deze bij reacties met niet-metaalhoudende elementen veranderen in de vorm van de overeenkomstige zuren. Zwavel wordt bijvoorbeeld geoxideerd tot sulfaatzuur, boor tot boorzuur en fosfor tot fosfaatzuur. De onderstaande reactievergelijkingen bevestigen dit:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

Bereiding van salpeterzuur

De handigste laboratoriummethode voor het verkrijgen van een stof is de interactie van nitraten met geconcentreerde stoffen. Het wordt uitgevoerd bij lage verwarming, waarbij een temperatuurstijging wordt vermeden, omdat in dit geval het resulterende product ontleedt.

In de industrie kan salpeterzuur op verschillende manieren worden geproduceerd. Bijvoorbeeld verkregen uit luchtstikstof en waterstof. De zuurproductie vindt plaats in verschillende fasen. Tussenproducten zullen stikstofoxiden zijn. Eerst wordt stikstofmonoxide NO gevormd, waarna het door zuurstof uit de lucht wordt geoxideerd tot stikstofdioxide. Tenslotte wordt in een reactie met water en overtollige zuurstof uit NO2 verdund (40-60%) nitraatzuur geproduceerd. Als het wordt gedestilleerd met geconcentreerd sulfaatzuur, kan de massafractie van HNO 3 in de oplossing worden verhoogd tot 98.

De hierboven beschreven methode voor de productie van nitraatzuur werd voor het eerst voorgesteld door de grondlegger van de stikstofindustrie in Rusland, I. Andreev, aan het begin van de 20e eeuw.

Sollicitatie

Zoals we ons herinneren is de chemische formule van salpeterzuur HNO 3. Welk kenmerk van de chemische eigenschappen bepaalt het gebruik ervan als nitraatzuur een grootschalig product van chemische productie is? Dit is het hoge oxiderende vermogen van een stof. Het wordt in de farmaceutische industrie gebruikt om te verkrijgen geneesmiddelen. De substantie dient grondstof voor de synthese van explosieve verbindingen, kunststoffen, kleurstoffen. Er wordt nitraatzuur gebruikt militaire uitrusting als oxidatiemiddel voor raketbrandstof. Een groot volume ervan wordt gebruikt bij de productie van de belangrijkste soorten stikstofmeststoffen: salpeter. Ze helpen de opbrengst van de belangrijkste landbouwgewassen te verhogen en het eiwitgehalte in fruit en groene massa te verhogen.

Toepassingsgebieden van nitraten

Nadat we de basiseigenschappen, de productie en het gebruik van salpeterzuur hebben onderzocht, zullen we ons concentreren op het gebruik van de belangrijkste verbindingen: zouten. Dat zijn ze niet alleen minerale meststoffen, Sommigen van hen hebben dat groot belang in de militaire industrie. Een mengsel dat bestaat uit 75% kaliumnitraat, 15% fijne steenkool en 5% zwavel wordt bijvoorbeeld zwart poeder genoemd. Ammonal, een explosief, wordt verkregen uit ammoniumnitraat, evenals uit steenkool en aluminiumpoeder. Interessant pand zouten van nitraatzuur is hun vermogen om te ontleden bij verhitting.

Bovendien zullen de reactieproducten afhangen van welk metaalion in het zout zit. Als zich in de activiteitenreeks links van magnesium een ​​metaalelement bevindt, worden in de producten nitrieten en vrije zuurstof aangetroffen. Als het metaal in het nitraat zich van magnesium tot en met koper bevindt, worden bij verhitting van het zout stikstofdioxide, zuurstof en oxide gevormd. metalen element. Zouten van zilver, goud of platina op hoge temperatuur vrij metaal, zuurstof en stikstofdioxide vormen.

In ons artikel hebben we ontdekt wat de chemische formule van salpeterzuur in de chemie is en welke kenmerken van de oxiderende eigenschappen het belangrijkst zijn.