Dušična kiselina: kemijska formula, svojstva, proizvodnja i primjena

Jedan od najznačajnijih proizvoda koje čovjek koristi jest nitratna kiselina. Formula tvari - HNO₃

Značajke fizičkih svojstava

Dušična kiselina dobivena u laboratoriju, čija je strukturnu formu dan dolje, je bezbojna tekućina s neugodnim mirisom, težim od vode. Vrlo brzo isparava i ima nisku točku vrelišta koja iznosi +83 ° C. Spoj se lako miješa sa vodom u bilo kojem omjeru, stvarajući otopine različitih koncentracija. Štoviše, nitratna kiselina može apsorbirati vlagu iz zraka, tj. To je higroskopna tvar. Strukturnu formu dušične kiseline je dvosmislen i može imati dva oblika.

U molekularnom obliku nitratna kiselina ne postoji. U vodenim otopinama različitih koncentracija, tvar ima oblik slijedećih čestica: H₃O⁺ - ioni hidroksonija i anioni kiselog ostatka - NO₃^-.

Interakcija između kiselina i bazi

Ulazi u dušičnu kiselinu, koja je jedna od najsnažnijih kiselina supstitucijske reakcije, razmjena, neutralizacija. Tako, s bazičnim oksidima, spoj sudjeluje u metaboličkim procesima, zbog čega se dobiva sol i voda. Reakcija neutralizacije temeljna je kemijska svojstva svih kiselina. Proizvodi međudjelovanja baza i kiselina uvijek će biti odgovarajuće soli i vode:

NaOH + HNO₃→ NaNO₃ + H₂O

Reakcije s metalima

U molekuli dušične kiseline, čija je formula HNO₃, dušik pokazuje najviši stupanj oksidacije, jednako + 5, pa tvar ima izražene oksidacijske karakteristike. Kao jaka kiselina, sposoban je reagirati s metalima koji stoje u nizu metalnih aktivnosti sve do vodika. Međutim, za razliku od drugih kiselina, može reagirati s pasivnim metalnim elementima, na primjer, s bakrom ili srebrom. Reagensi i reakcijski produkti određuju se i koncentracijom same kiseline i aktivnošću metala.

Razrijeđena nitratna kiselina i njegova svojstva

Ako je maseni udio HNO₃ je 0.4-0.6, tada spoj pokazuje sve svojstva jake kiseline. Na primjer, disocira se u katione vodika i aniona kiselinskog ostatka. Pokazatelji u kiselom mediju, na primjer, ljubičasti lakmus, u prisutnosti suviška H⁺ mijenja boju u crvenu boju. Najvažnija osobina reakciji nitratne kiseline s metalima - je nemogućnost razvijanja vodika, koji se oksidira u vodi. Umjesto toga nastaju različiti spojevi - dušikovi oksidi. Na primjer, tijekom interakcije srebra s molekulama dušične kiseline, čija je formula HNO₃, Otkriveni su dušikov monoksid, voda i sol-srebro nitrat. Stupanj oksidacije dušika u kompleksnom anionu se smanjuje, budući da postoji dodatak od tri elektrona.

S aktivnim metalnih elemenata, kao što su magnezij, kalcij, cink, nitrat kiselina reagira da se dobije dušičnog oksida, koji se najniža valencija, što je jednako 1. Također, soli i vode nastaju:

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

Ako je dušična kiselina, kemijska formula koja je HNO₃, je vrlo razrijedena, u ovom slučaju, proizvodi njegove interakcije s aktivnim metalima bit će različiti. To može biti amonijak, slobodni dušik ili dušikov oksid (I). Sve ovisi o vanjskim faktorima, koji uključuju stupanj brušenja metala i temperaturu reakcijske smjese. Na primjer, jednadžba njezine interakcije s cinkom ima sljedeći oblik:

Zn + 4HNO₃= Zn (NO₃)₂+ 2NO₂+ 2H₂O

Koncentrirani HNO₃ (96-98%), kiselina u reakcijama s metalima se reducira na dušikov dioksid, i to obično ne ovisi o položaju metala u seriji N. Beketov. To se događa u većini slučajeva, primjerice, kada je u interakciji s srebrom.

Zapamtiti iznimku za pravilo: koncentrirana dušična kiselina u normalnim uvjetima ne reagira sa željezom, aluminij i krom i passivate njih. To znači da se na površini metala formira zaštitni oksidni film koji sprečava dodatni kontakt s molekulama kiseline. Mješavina tvari s koncentriranom kloridnom kiselinom u omjeru 3: 1 naziva se kraljevska votka. Ima sposobnost raspršivanja zlata.

Kako nitrat reagira s ne-metalom

Jake oksidirajuća svojstva materijala dovodi do činjenice da je u svojim reakcijama s nemetalnih elemenata, zadnjeg igrača u obliku odgovarajućih kiselina. Na primjer, sumpora oksidirano u sulfat, bor - na Borić i fosfora - na fosfatnih kiseline. Sljedeće reakcijske jednadžbe potvrđuju sljedeće:

S⁰ + 2HN^VO₃ → H₂S^VIO₄ + 2N^IIO

Priprema dušične kiseline

Najprikladnija laboratorijska metoda za dobivanje tvari je interakcija nitrata s koncentriranom sulfatna kiselina. To se provodi pod blagim zagrijavanjem, ne dopuštajući povećanje temperature, jer se u tom slučaju rezultirajući produkt razgrađuje.

U industriji se dušična kiselina može dobiti na nekoliko načina. Na primjer, oksidacija amonijaka, dobivena iz dušikovog zraka i vodika. Proizvodnja kiseline odvija se u nekoliko faza. Intermedijarni proizvodi bit će dušični oksidi. Prvo se stvara dušikov monoksid, NO, zatim se oksidira u atmosferski kisik do dušikovog dioksida. Konačno, u reakciji s vodom i viškom kisika iz NO₂ proizvesti razrijeđenu (40-60%) nitratnu kiselinu. Ako se destilira koncentriranom sulfatnom kiselinom, moguće je povećati maseni udio HNO₃ u otopini do 98.

Gore opisani postupak za proizvodnju dušične kiseline, prvi je iznio utemeljitelja dušika industrije u Rusiji I. Andrejeva početkom 20. stoljeća.

primjena

Kao što se sjećamo, kemijska formula dušične kiseline HNO₃. Što uzrokuje karakteristične kemijska svojstva njegove primjene, ako je nitrat kiselina je produkt ogroman kemijsku proizvodnju? Ovo je visoka sposobnost oksidacije tvari. Koristi se u farmaceutskoj industriji za proizvodnju lijekova. Tvar služi kao sirovina za sintezu eksploziva, plastika, bojila. Dušična kiselina se koristi u vojnoj tehnologiji kao oksidator za raketno gorivo. Njegov veliki volumen koristi se u proizvodnji najznačajnijih vrsta dušičnih gnojiva - soli. One doprinose povećanju prinosa glavnih usjeva i povećati sadržaj u plodu i zelenu masu proteina.

Područja primjene nitrata

Imajući u obzir glavna svojstva, proizvodnju i uporabu dušične kiseline, usredotočimo se na korištenje njegovih najvažnijih spojeva - soli. Oni nisu samo mineralna gnojiva, od kojih su neki od velikog značaja u vojnoj industriji. Na primjer, smjesa koja se sastoji od 75% kalijevog nitrata, 15% finog ugljena i 5% sumpora naziva se crni prah. Amonijak, eksploziv, proizveden je iz amonijevog nitrata, kao i ugljena i aluminijevih prašaka. Zanimljiva svojstva soli nitratnih kiselina su njihova sposobnost raspadanja kod zagrijavanja.

Štoviše, proizvodi za reakciju ovisit će o ionu čiji je metal dio soli. Ako je metalni element na lijevoj magnezij red aktivnosti nalazi u proizvodima nitrita i slobodnog kisika. Ako metal, dio nitrata je od magnezija bakar uključivo, a zatim se zagrijava sol formiranje dušikov dioksid, kisik i oksida metalnog elementa. Soli od srebra, zlata ili platine na visokoj temperaturi tvore slobodni metal, kisik i dušikov dioksid.

U našem članku smo otkrili koja je kemijska formula dušične kiseline u kemiji i koje su najvažnije značajke njegovih oksidativnih svojstava.