Rice. 97. Paljenje terpentina u azotnoj kiselini
Čisti - bezbojni tečni udarci. težine 1,53, ključanje na 86°, i na -41° očvršćavanje u prozirnu kristalnu masu. U zraku se, poput koncentrirane hlorovodonične kiseline, "puši", jer njene pare stvaraju male kapljice magle s vlagom zraka.
Miješa se s vodom u bilo kojem omjeru, a 68% otopina ključa na 120,5° i destilira se bez promjene. Ova kompozicija ima običan prodajni ritam. težina 1.4. Koncentrirana kiselina koja sadrži 96-98% HNO 3 i obojena crveno-smeđom bojom s otopljenim dušikovim dioksidom poznata je kao dimljiva dušična kiselina.
Dušična kiselina se ne razlikuje posebno po hemijskoj snazi. Već pod uticajem svetlosti postepeno se razlaže navoda i dušikov dioksid:
4HNO 3 \u003d 2H 2 O + 4NO 2 + O 2
Što je viša temperatura i što je kiselina više koncentrisana, to je brža razgradnja. Stoga je dušična kiselina dobivena iz šalitre uvijek obojena u žućkastu boju od dušikovog dioksida. Kako bi se izbjeglo raspadanje, destilacija se provodi pod sniženim tlakom, pod kojim dušična kiselina ključa na temperaturi blizu 20 °.
Dušična kiselina je jedna od najjačih kiselina; u razrijeđenim otopinama potpuno se razlaže na H i NO3' ione.
Najkarakterističnije svojstvo azotne kiseline je njena izražena oksidaciona moć. Dušična kiselina je jedan od najsnažnijih oksidatora. Mnogi metaloidi se njime lako oksidiraju, pretvarajući se u odgovarajuće kiseline. Tako, na primjer, pri ključanju s dušičnom kiselinom, postepeno oksidira u sumpornu kiselinu, u fosfornu kiselinu, itd. Tinjajući žar uronjen u koncentriranu dušičnu kiselinu ne samo da se ne gasi, već sežarko bukti, razgrađujući kiselinu sa stvaranjem crveno-smeđeg dušikovog dioksida.
Ponekad se tokom oksidacije oslobađa toliko topline da se oksidirajuća tvar spontano zapali bez prethodnog zagrijavanja.
Ulijmo, na primjer, malo dimljene dušične kiseline u porculansku čašu, stavimo čašu na dno široke čaše i, sakupivši terpentin u pipetu, pustimo da kap po kap u čašu s kiselinom. Svaka kap, koja padne u kiselinu, zapali se i izgori, formirajući veliki plamen i oblak čađi (Sl. 97). Zagrijana piljevina se također zapali od kapi dimljene dušične kiseline. Dušična kiselina djeluje na gotovo sve, osim na zlato, platinu i neke rijetke metale, pretvarajući ih u nitratne soli. Budući da su potonji topljivi u vodi, dušična kiselina se u praksi stalno koristi za otapanje metala, posebno onih na koje druge kiseline ne djeluju ili djeluju vrlo sporo.
Izvanredno je da se, kako je MV takođe utvrdio, neki (, itd.), koji su lako rastvorljivi u razblaženoj azotnoj kiselini, ne rastvaraju u hladnoj koncentrovanoj azotnoj kiselini. Očigledno je to zbog stvaranja tankog, vrlo gustog sloja oksida na njihovoj površini, koji štiti metal od daljnjeg djelovanja kiseline. Takvi nakon tretmana koncentriranom dušičnom kiselinom postaju "pasivni", odnosno gube sposobnost rastvaranja i u razrijeđenim kiselinama.
Oksidirajuća svojstva dušične kiseline su posljedica nestabilnosti njenih molekula i prisustva dušika u njima u njegovom najvišem oksidacijskom stanju, što odgovara pozitivnoj valenci jednakoj 5. Oksidacijom se dušična kiselina sukcesivno reducira na sljedeće spojeve:
HNO 3 →NO 2 →HNO 2 →NO→N 2 O→N 2 →NH 3
Stepen redukcije azotne kiseline zavisi i od njene koncentracije i od % aktivnosti redukcionog agensa. Što je kiselina više razrijeđena, to se više smanjuje. Koncentrirana dušična kiselina se uvijek reducira u NO 2 . Razrijeđena dušična kiselina se obično reducira u NO ili, pod djelovanjem aktivnijih metala, kao što su Fe, Zn, Mg, u N 2 O. Ako je kiselina jako razrijeđena, glavni redukcijski proizvod je NH 3, koji stvara amonijum. sol NH sa viškom kiseline 4NO3.
Za ilustraciju, predstavljamo sheme nekoliko oksidacijskih reakcija s dušičnom kiselinom;
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
razrijeđen,
3) Mg + HNO 3 → Mg(NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O
razrijeđen,
4) Zn + HNO 3 → Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O
veoma razblažen.
Treba napomenuti da pod djelovanjem razrijeđene dušične kiseline na metale se u pravilu ne oslobađa.
Kada se metaloidi oksidiraju, dušična kiselina se obično reducira u NO. Na primjer:
S + 2HNO 3 \u003d H 2 SO 4 + 2NO
Gore navedene sheme ilustriraju najtipičnije slučajeve oksidativnog djelovanja dušične kiseline. Uglavnom
treba napomenuti da su sve reakcije oksidacije koje uključuju dušičnu kiselinu vrlo složene zbog istovremenog stvaranja različitih redukcijskih produkata i još uvijek se ne mogu smatrati potpuno razjašnjenim.
Smjesa koja se sastoji od 1 zapremine azotne kiseline i 3 zapremine hlorovodonične kiseline naziva se carska voda. Royal votka otapa neke metale koji se ne otapaju u dušičnoj kiselini, uključujući i "kralja metala" -. Njegovo djelovanje se objašnjava činjenicom da dušična kiselina oksidira klorovodičnu kiselinu uz oslobađanje slobodnog klora i stvaranje nitrozil hlorid NOCl:
HNO 3 + 3HCl \u003d Cl 2 + 2H 2 O + NOCl
Nitrozil hlorid je međuprodukt reakcije i razlaže se u dušikov oksid i:
2NOCl \u003d 2NO + Cl 2
Oslobođeno se spaja s metalima, tvoreći metale, pa se pri otapanju metala u aqua regia dobijaju soli hlorovodonične, a ne dušične kiseline:
Au + 3HCl + HNO 3 \u003d AuCl 3 + NO + 2H 2 O
Dušična kiselina djeluje na mnoge organske tvari na način da se jedan ili više atoma vodika u molekulu organskog spoja zamjenjuje nitro grupama - NO 2. Ovaj proces, nazvan nitracija, igra izuzetno važnu ulogu u organskoj hemiji.
Kada fosforni anhidrid djeluje na dušičnu kiselinu, ova potonja uklanja elemente vode iz dušične kiseline i kao rezultat nastaju dušični anhidrid i metafosforna kiselina.
2HNO 3 + P 2 O 5 \u003d N 2 O 5 + 2HPO 3
Dušična kiselina je najvažnije jedinjenje dušika zbog različitih upotreba koje nalazi u nacionalnoj ekonomiji.
Dušična kiselina se u velikim količinama koristi u proizvodnji azotnih đubriva i organskih boja. Koristi se kao oksidant u mnogim hemijskim procesima, koristi se u proizvodnji sumporne kiseline metodom azota, služi za rastvaranje metala, dobijanje nitrata, koristi se za izradu celuloznih lakova, filma i u nizu drugih hemijskih industrija. . Dušična kiselina se takođe koristi u proizvodnji bezdimnog baruta i eksploziva, neophodnih za odbranu zemlje i široke upotrebe u rudarstvu i raznim zemljanim radovima (izgradnja kanala, brana itd.).
23. februara 2018Jedan od najvažnijih proizvoda koje čovjek koristi je nitratna kiselina. Formula supstance je HNO 3, takođe ima niz fizičkih i hemijskih karakteristika koje je razlikuju od drugih anorganskih kiselina. U našem članku ćemo proučavati svojstva dušične kiseline, upoznati se s metodama njene proizvodnje, a također ćemo razmotriti opseg tvari u različitim industrijama, medicini i poljoprivredi.
Osobine fizičkih svojstava
Laboratorijski dobivena dušična kiselina, čija je strukturna formula data u nastavku, je bezbojna tekućina neugodnog mirisa, teža od vode. Brzo isparava i ima nisku tačku ključanja od +83 °C. Jedinjenje se lako miješa s vodom u bilo kojem omjeru, formirajući otopine različitih koncentracija. Osim toga, nitratna kiselina može apsorbirati vlagu iz zraka, odnosno higroskopna je tvar. Strukturna formula dušične kiseline je dvosmislena i može imati dva oblika.
U molekularnom obliku, nitratna kiselina ne postoji. U vodenim otopinama različitih koncentracija, tvar ima oblik sljedećih čestica: H 3 O + - hidronijev ioni i anioni kiselinskog ostatka - NO 3 -.
Acid-bazna interakcija
Dušična kiselina, koja je jedna od najjačih kiselina, ulazi u reakcije supstitucije, izmjene i neutralizacije. Dakle, s osnovnim oksidima, spoj sudjeluje u metaboličkim procesima, zbog čega se dobivaju sol i voda. Reakcija neutralizacije je osnovno hemijsko svojstvo svih kiselina. Proizvodi interakcije baza i kiselina uvijek će biti odgovarajuće soli i voda:
NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O
Povezani video zapisi
Reakcije sa metalima
U molekuli dušične kiseline, čija je formula HNO 3, dušik pokazuje najviše oksidacijsko stanje, jednako +5, pa supstanca ima izražena oksidirajuća svojstva. Kao jaka kiselina, sposobna je da stupi u interakciju sa metalima u nizu aktivnosti metala do vodonika. Međutim, za razliku od drugih kiselina, može reagirati i s pasivnim metalnim elementima, kao što su bakar ili srebro. Reagensi i produkti interakcije određuju se i koncentracijom same kiseline i aktivnošću metala.
Razrijeđena dušična kiselina i njena svojstva
Ako je maseni udio HNO 3 0,4-0,6, tada spoj pokazuje sva svojstva jake kiseline. Na primjer, disocira na vodikove katione i anjone kiselih ostataka. Indikatori u kiseloj sredini, na primjer, ljubičasti lakmus, u prisustvu viška H + iona, mijenja boju u crvenu. Najvažnija karakteristika reakcija nitratne kiseline s metalima je nemogućnost oslobađanja vodika koji se oksidira u vodu. Umjesto toga nastaju različiti spojevi - dušikovi oksidi. Na primjer, u procesu interakcije srebra s molekulama dušične kiseline, čija je formula HNO 3, pronađeni su dušikov monoksid, voda i sol - srebrni nitrat. Stupanj oksidacije dušika u kompleksnom anjonu se smanjuje, jer se dodaju tri elektrona.
Sa aktivnim metalnim elementima kao što su magnezijum, cink, kalcijum, nitratna kiselina reaguje i formira dušikov oksid, čija je valencija najmanja, iznosi 1. Nastaju i sol i voda:
4Mg + 10HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 + 4Mg (NO 3) 2 + 3H 2 O
Ako je dušična kiselina, čija je kemijska formula HNO 3 , vrlo razrijeđena, u ovom slučaju proizvodi njene interakcije s aktivnim metalima bit će drugačiji. To može biti amonijak, slobodni dušik ili dušikov oksid (I). Sve ovisi o vanjskim faktorima, koji uključuju stupanj mljevenja metala i temperaturu reakcione smjese. Na primjer, jednadžba za njegovu interakciju s cinkom će izgledati ovako:
Zn + 4HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Koncentrovana HNO 3 (96-98%) kiselina u reakcijama sa metalima se redukuje u azot dioksid, a to obično ne zavisi od položaja metala u nizu N. Beketova. To se događa u većini slučajeva, na primjer, pri interakciji sa srebrom.
Prisjetimo se izuzetka od pravila: u normalnim uvjetima, koncentrirana dušična kiselina ne reagira sa željezom, aluminijumom i hromom, već ih pasivira. To znači da se na površini metala formira zaštitni oksidni film koji sprječava daljnji kontakt s molekulima kiseline. Smjesa tvari s koncentriranom hlorovodoničnom kiselinom u omjeru 3:1 naziva se carska voda. Ona ima sposobnost rastvaranja zlata.
Kako nitratna kiselina reaguje sa nemetalima
Snažna oksidacijska svojstva tvari dovode do činjenice da u svojim reakcijama s nemetalnim elementima, potonji prelaze u oblik odgovarajućih kiselina. Na primjer, sumpor se oksidira u sulfat, bor u bornu, a fosfor u fosfatne kiseline. Reakcione jednadžbe u nastavku to potvrđuju:
S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O
Dobijanje azotne kiseline
Najprikladnija laboratorijska metoda za dobivanje tvari je interakcija nitrata s koncentriranom sulfatnom kiselinom. Izvodi se uz nisko zagrijavanje, ne dopuštajući porast temperature, jer se u ovom slučaju dobiveni proizvod raspada.
U industriji se dušična kiselina može dobiti na nekoliko načina. Na primjer, oksidacija amonijaka dobivenog iz atmosferskog dušika i vodika. Proizvodnja kiseline odvija se u nekoliko faza. Dušikovi oksidi će biti međuproizvodi. Prvo nastaje dušikov monoksid NO, a zatim se oksidira kisikom iz atmosfere u dušikov dioksid. Konačno, u reakciji s vodom i viškom kisika, iz NO 2 nastaje razrijeđena (40-60%) nitratna kiselina. Ako se destilira s koncentriranom sulfatnom kiselinom, maseni udio HNO 3 u otopini može se povećati na 98.
Navedenu metodu za proizvodnju nitratne kiseline prvi je predložio osnivač azotne industrije u Rusiji, I. Andreev, početkom 20. veka.
Aplikacija
Kao što se sjećamo, hemijska formula dušične kiseline je HNO 3. Koja karakteristika hemijskih svojstava određuje njenu upotrebu ako je nitratna kiselina proizvod hemijske proizvodnje velike tonaže? Ovo je visoka oksidaciona sposobnost supstance. Koristi se u farmaceutskoj industriji za proizvodnju lijekova. Supstanca služi kao sirovina za sintezu eksplozivnih jedinjenja, plastike, boja. Nitratna kiselina se koristi u vojnoj tehnici kao oksidaciono sredstvo za raketno gorivo. Svojim velikim obimom koristi se u proizvodnji najvažnije vrste azotnih đubriva - salitre. Pomažu u povećanju prinosa najvažnijih kultura i povećanju sadržaja proteina u voću i zelenoj masi.
Primjena nitrata
Uzimajući u obzir glavna svojstva, proizvodnju i upotrebu dušične kiseline, fokusirat ćemo se na korištenje njenih najvažnijih spojeva - soli. To nisu samo mineralna đubriva, neka od njih imaju veliki značaj u vojnoj industriji. Na primjer, mješavina 75% kalijevog nitrata, 15% sitnog uglja i 5% sumpora naziva se crni prah. Amonal, eksploziv, dobija se iz amonijum nitrata, kao i uglja i aluminijumskog praha. Zanimljivo svojstvo soli nitratne kiseline je njihova sposobnost razlaganja pri zagrijavanju.
Štaviše, produkti reakcije će ovisiti o tome koji metalni ion je dio soli. Ako je metalni element u nizu aktivnosti lijevo od magnezija, u proizvodima se nalaze nitriti i slobodni kisik. Ako se metal koji je dio nitrata nalazi od magnezija do uključujući bakar, tada kada se sol zagrije, nastaju dušikov dioksid, kisik i oksid metalnog elementa. Soli srebra, zlata ili platine na visokoj temperaturi stvaraju slobodni metal, kisik i dušikov dioksid.
U našem članku saznali smo koja je kemijska formula dušične kiseline u hemiji i koje su karakteristike njenih oksidacijskih svojstava najvažnije.
Dušična kiselina i njena svojstva.
Čista azotna kiselina HNO 3 je bezbojna tečnost. U zraku se, poput koncentrirane hlorovodonične kiseline, "puši", jer njene pare stvaraju male kapljice magle s vlagom zraka.
Dušična kiselina nije jaka. Već pod uticajem svetlosti postepeno se razgrađuje:
4HN0 3 \u003d 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0.
Što je viša temperatura i što je kiselina više koncentrisana, to je brža razgradnja. Oslobođeni dušikov dioksid otapa se u kiselini i daje joj smeđu boju.
Dušična kiselina je jedna od najjačih kiselina: u razrijeđenim otopinama potpuno se raspada na ione H+ i N0_.
Dušična kiselina je jedan od najsnažnijih oksidatora. Mnogi nemetali se njime lako oksidiraju, pretvarajući se u odgovarajuće kiseline. Dakle, pri ključanju s dušičnom kiselinom, sumpor se postepeno oksidira u sumpornu kiselinu, fosfor u fosfornu kiselinu.
Dušična kiselina djeluje na gotovo sve metale (vidi odjeljak 11.3.2), pretvarajući ih u nitrate, a neke metale u okside.
Koncentrovani HNO 3 pasivira neke metale.
Oksidacijsko stanje dušika u dušičnoj kiselini je +5. Djelujući kao oksidacijsko sredstvo, HNO 3 se može reducirati na različite proizvode:
4 +3 +2 +1 0 -3
N0 2 N 2 0 3 NO N 2 O N 2 NH 4 N0 3
Koja od ovih supstanci nastaje, odnosno koliko duboko se dušična kiselina redukuje u jednom ili drugom slučaju, zavisi od prirode redukcionog sredstva i od uslova reakcije, prvenstveno od koncentracije kiseline. Što je veća koncentracija HNO3, to je manje duboko smanjena. U reakcijama s koncentriranom kiselinom najčešće se oslobađa NO2. Kada razrijeđena dušična kiselina reagira s neaktivnim metalima, kao što je bakar, oslobađa se NO. U slučaju aktivnijih metala - gvožđa, cinka - nastaje N2O. Visoko razrijeđena dušična kiselina reagira s aktivnim metalima - cinkom, magnezijem, aluminijem - da nastane amonijum ion, koji daje amonijum nitrat sa kiselinom. Obično se nekoliko proizvoda formira istovremeno.
Cu + HN0 3 (konc.) - Cu(N0 3) 2 + N0 2 + H 2 0;
Cu + HN0 3 (razrijeđen) -^ Cu (N0 3) 2 + N0 + H 2 O;
Mg + HN0 3 (razrijeđen) -> Mg(N0 3) 2 + N 2 0 + n 2 0;
Zn + HN0 3 (veoma razrijeđen) - Zn (N0 3) 2 + NH 4 N0 3 + H 2 0.
Pod djelovanjem dušične kiseline na metale, vodonik se po pravilu ne oslobađa.
Tokom oksidacije nemetala, koncentrirana azotna kiselina, kao i u slučaju metala, redukuje se na NO 2, npr.
S + 6HNO 3 \u003d H 2 S0 4 + 6N0 2 + 2H 2 0.
ZR + 5HN0 3 + 2H 2 0 \u003d ZN 3 RO 4 + 5N0
Gore navedene sheme ilustruju najtipičnije slučajeve interakcije dušične kiseline s metalima i nemetalima. Generalno, redoks reakcije koje uključuju HNO 3 su složene.
Smjesa koja se sastoji od 1 volumena dušične kiseline i 3-4 volumena koncentrirane hlorovodonične kiseline naziva se carska voda. Royal votka otapa neke metale koji ne stupaju u interakciju s dušičnom kiselinom, uključujući i "kralja metala" - zlato. Njegovo djelovanje se objašnjava činjenicom da dušična kiselina oksidira klorovodičnu kiselinu uz oslobađanje slobodnog klora i stvaranje dušikovog klorida (1P), odnosno nitrozil hlorida, NOC1:
HN0 3 + ZNS1 \u003d C1 2 + 2H 2 0 + N0C1.
Nitrozil hlorid je međuprodukt reakcije i razlaže se:
2N0C1 = 2N0 + S1 2 .
Klor se u trenutku oslobađanja sastoji od atoma, što određuje visoku oksidacijsku sposobnost kraljevske vode. Reakcije oksidacije zlata i platine teku uglavnom prema sljedećim jednadžbama:
Au + HN0 3 + ZNS1 \u003d AuCl 3 + NO + 2H 2 0;
3Pt + 4HN0 3 + 12HC1 = 3PtCl 4 + 4N0 + 8H 2 0.
Dušična kiselina djeluje na mnoge organske tvari na način da se jedan ili više atoma vodika u molekuli organskog spoja zamjenjuje nitro grupama - NO 2. Ovaj proces se zove nitracija i od velikog je značaja u organskoj hemiji.
Soli dušične kiseline nazivaju se nitrati. Svi se dobro otapaju u vodi, a kada se zagriju, razgrađuju se oslobađanjem kisika. Istovremeno, nitrati najaktivnijih metala prelaze u nitrite:
2KN0 3 \u003d 2KN0 2 + O 2
Industrijska proizvodnja dušične kiseline. Moderne industrijske metode za proizvodnju dušične kiseline temelje se na katalitičkoj oksidaciji amonijaka atmosferskim kisikom. Prilikom opisivanja svojstava amonijaka naznačeno je da gori u kisiku, a produkti reakcije su voda i slobodni dušik. Ali u prisustvu katalizatora, oksidacija amonijaka kisikom može se odvijati drugačije. Ako se mješavina amonijaka i zraka prođe preko katalizatora, tada pri 750 ° C i određenom sastavu smjese dolazi do gotovo potpune konverzije NH 3 u NO:
4NH 3 (r) + 5O 2 (g) \u003d 4NO (r) + 6H 2 O (g), AN = -907 kJ.
Nastali N0 lako prelazi u NO2, koji sa vodom u prisustvu atmosferskog kiseonika daje azotnu kiselinu.
Legure na bazi platine koriste se kao katalizatori u oksidaciji amonijaka.
Dušična kiselina dobijena oksidacijom amonijaka ima koncentraciju koja ne prelazi 60%. Po potrebi se koncentriše.
Industrija proizvodi razrijeđenu dušičnu kiselinu u koncentraciji od 55, 47 i 45%, a koncentriranu - 98 i 97%. Koncentrovana kiselina se transportuje u aluminijumskim rezervoarima, a razblažena kiselina - u čeličnim rezervoarima otpornim na kiseline.
Ulaznica 5
2. Uloga gvožđa u životu organizma.
Gvožđe u telu. Gvožđe je prisutno u organizmima svih životinja iu biljkama (oko 0,02% u proseku); neophodan je uglavnom za razmjenu kisika i oksidativne procese. Postoje organizmi (tzv. koncentratori) sposobni da ga akumuliraju u velikim količinama (na primjer, željezne bakterije - do 17-20% željeza). Gotovo svo željezo u životinjskim i biljnim organizmima povezano je s proteinima. Nedostatak željeza uzrokuje usporavanje rasta i hlorozu biljaka povezanu sa smanjenom proizvodnjom hlorofila. Višak gvožđa takođe štetno utiče na razvoj biljaka, izazivajući, na primer, sterilnost cvetova pirinča i hlorozu. U alkalnim tlima stvaraju se spojevi željeza koji su nedostupni korijenju biljaka, a biljke ga ne primaju u dovoljnim količinama; u kiselim zemljištima, gvožđe prelazi u rastvorljiva jedinjenja u višku. Sa nedostatkom ili viškom spojeva gvožđa koji se mogu asimilirati u zemljištu, biljne bolesti se mogu uočiti na velikim površinama.
Gvožđe u organizam životinja i čoveka ulazi sa hranom (jetra, meso, jaja, mahunarke, hleb, žitarice, spanać, cvekla su najbogatiji gvožđem). Normalno, osoba dobija 60-110 mg gvožđa ishranom, što znatno premašuje njegove dnevne potrebe. Apsorpcija gvožđa unesenog hranom odvija se u gornjem delu tankog creva, odakle ono ulazi u krv u obliku vezanom za proteine i sa krvlju se prenosi u različite organe i tkiva, gde se deponuje u obliku gvožđe-proteinski kompleks - feritin. Glavni depo gvožđa u telu su jetra i slezena. Zbog feritina se sintetiziraju svi spojevi u tijelu koji sadrže željezo: respiratorni pigment hemoglobin se sintetizira u koštanoj srži, mioglobin se sintetizira u mišićima, a citokromi i drugi enzimi koji sadrže željezo sintetiziraju se u različitim tkivima. Gvožđe se iz organizma izlučuje uglavnom kroz zid debelog creva (kod ljudi oko 6-10 mg dnevno) i u maloj meri putem bubrega.
Uvod
Volite cvećarstvo i došli ste u radnju da kupite đubrivo za svoje cveće. Gledajući kroz razne nazive i formulacije, primjećujete bocu s natpisom "Azotno gnojivo". Čitamo njegov sastav: "Fosfor, kalcijum, tako-tako... Dušična kiselina? A kakva je ovo životinja?!" Obično se dušična kiselina sreće upravo u takvom okruženju. I tada će mnogi htjeti da saznaju više o tome. Danas ću pokušati da zadovoljim vašu radoznalost.
Definicija
Dušična kiselina (formula HNO 3) je jaka jednobazna kiselina. U neoksidiranom stanju izgleda kao na slici 1. U normalnim uslovima je tečno, ali se može pretvoriti u čvrsto agregacijsko stanje. I u njemu podsjeća na kristale koji imaju monoklinsku ili rombičnu rešetku.
Hemijska svojstva dušične kiseline
Ima sposobnost da se dobro meša sa vodom, pri čemu dolazi do skoro potpune disocijacije ove kiseline na jone. Koncentrirana dušična kiselina ima smeđu boju (fotografija). Nastaje razgradnjom na dušikov dioksid, vodu i kisik, što nastaje zbog sunčeve svjetlosti koja pada na njega. Ako se zagrije, doći će do iste razgradnje. S njim reaguju svi metali, osim tantala, zlata i platinoida (rutenijum, rodijum, paladijum, iridijum, osmijum i platina). Međutim, njegova kombinacija sa klorovodičnom kiselinom može čak i otopiti neke od njih (ovo je takozvana "kraljevska votka"). Dušična kiselina, u bilo kojoj koncentraciji, može se pojaviti kao oksidant. Mnoge organske supstance, u interakciji s njim, mogu se spontano zapaliti. I neki metali u ovoj kiselini će biti pasivirani. Djelujući na njih (kao i pri reakciji s oksidima, karbonatima i hidroksidima), dušična kiselina stvara svoje soli, koje se nazivaju nitrati. Potonji su vrlo topljivi u vodi. Ali nitratni joni se u njemu ne hidroliziraju. Ako se soli ove kiseline zagriju, doći će do njihovog nepovratnog raspadanja.
Potvrda
Da bi se dobila dušična kiselina, sintetički amonijak se oksidira pomoću platina-rodij katalizatora dok se ne pojavi mješavina azotnih plinova, koji se zatim apsorbiraju u vodu. Takođe nastaje kada se kalijum nitrat i gvožđe sulfat pomešaju i zagreju.
Aplikacija
Uz pomoć dušične kiseline proizvode se mineralna gnojiva, eksplozivi i neke otrovne tvari. Truje se štamparskim formama (pločama za bakropis, magnezijumskim klišeima i sl.), a zakiseljuje i rastvore za nijansiranje fotografija. Od dušične kiseline proizvode se boje i lijekovi, a koristi se i za određivanje prisustva zlata u zlatnim legurama.
Fiziološki uticaj
S obzirom na stepen uticaja azotne kiseline na organizam, svrstava se u 3. klasu opasnosti (umereno opasna). Udisanje njegovih para dovodi do iritacije respiratornog trakta. U kontaktu s kožom, dušična kiselina ostavlja mnoge dugo zacjeljujuće čireve. Područja kože na koja je dospjela postaju karakteristične žute boje (fotografija). Naučno rečeno, dolazi do ksantoproteinske reakcije. Dušikov dioksid, koji nastaje kada se dušična kiselina zagrije ili razgradi u prisustvu svjetlosti, vrlo je toksičan i može uzrokovati plućni edem.
Zaključak
Dušična kiselina koristi osobi i u razblaženom i u čistom stanju. Ali najčešće se nalazi u sastavu tvari, od kojih su vam mnoge vjerojatno poznate (na primjer, nitroglicerin).
Azotna kiselina- bezbojna tečnost oštrog mirisa, gustine 1,52 g/cm3, tačke ključanja 84°C, na temperaturi od -41°C stvrdnjava se u bezbojnu kristalnu supstancu. Uobičajena upotreba u praksi, koncentrovana azotna kiselina sadrži 65 - 70% HNO3 (maksimalna gustina 1,4 g/cm3); kiselina se može mešati sa vodom u bilo kom odnosu. Tu je i dimljiva dušična kiselina sa koncentracijom od 97 - 99%.
Azotna kiselina u visokim koncentracijama oslobađa plinove u zrak, koji se u zatvorenoj boci nalaze u obliku smeđih para (dušikovih oksida). Ovi plinovi su vrlo toksični, stoga pazite da ih ne udišete. Dušična kiselina oksidira mnoge organske tvari. Papir i tkanine se uništavaju zbog oksidacije supstanci koje formiraju ove materijale. Koncentrirana dušična kiselina uzrokuje teške opekotine pri dužem kontaktu i žutilo kože nekoliko dana pri kratkom kontaktu. Žutilo kože ukazuje na uništavanje proteina i oslobađanje sumpora (kvalitativna reakcija na koncentriranu dušičnu kiselinu - žuta boja zbog oslobađanja elementarnog sumpora kada kiselina djeluje na protein - ksantoproteinska reakcija). To jest, to je opekotina kože.
Nosite gumene rukavice kada rukujete koncentrovanom dušičnom kiselinom kako biste spriječili opekotine. Istovremeno, rukovanje dušičnom kiselinom je manje opasno od, na primjer, sumporne kiseline, ona brzo isparava i ne ostaje na neočekivanim mjestima. Sprejeve dušične kiseline treba isprati s puno vode, a još bolje navlažiti otopinom sode.
Dimljiva dušična kiselina se djelimično raspada tokom skladištenja pod dejstvom toplote i na svetlosti:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2.
Što je viša temperatura i što je kiselina više koncentrisana, to je brža razgradnja. Stoga ga čuvajte na hladnom i tamnom mjestu. Oslobođeni dušikov dioksid otapa se u kiselini i daje joj smeđu boju.
Razrijeđena kiselina se lako priprema sipanjem koncentrirane kiseline u vodu.
Razrijeđena dušična kiselina se skladišti i transportuje u hrom čeličnim kontejnerima, koncentrirana - u aluminijskim, jer. koncentrirana kiselina pasivizira aluminij, željezo i krom zbog stvaranja nerastvorljivih oksidnih filmova:
2Al + 6HNO3 = Al2O3 + 6NO2 + 3H2O.
Male količine se čuvaju u staklenim bocama. Dušična kiselina je veoma korozivna za gumu. Zbog toga boce moraju biti sa brušenim ili polietilenskim čepovima.
Dušična kiselina se uglavnom koristi u obliku vodenih rastvora, jedna je od komponenti kraljevske vode, a sadržana je u kiselinama za ispitivanje. U industriji se koriste za dobijanje kombinovanih azotnih đubriva, za otapanje ruda i koncentrata, u proizvodnji sumporne kiseline, raznih organskih nitro proizvoda, u raketnoj tehnici kao oksidator goriva itd.
Industrijska proizvodnja dušične kiseline
Moderne industrijske metode za proizvodnju dušične kiseline temelje se na katalitičkoj oksidaciji amonijaka atmosferskim kisikom. Prilikom opisivanja svojstava amonijaka naznačeno je da gori u kisiku, a produkti reakcije su voda i slobodni dušik. Ali u prisustvu katalizatora, oksidacija amonijaka kisikom može se odvijati drugačije.
Ako smjesu amonijaka sa zrakom prođete preko katalizatora, tada na 750 ° C i određenom sastavu smjese dolazi do gotovo potpune transformacije
Formirani NO lako prelazi u NO2, koji s vodom u prisustvu atmosferskog kisika daje dušičnu kiselinu.
Legure na bazi platine koriste se kao katalizatori u oksidaciji amonijaka.
Dušična kiselina dobijena oksidacijom amonijaka ima koncentraciju koja ne prelazi 60%. Po potrebi se koncentriše,
Industrija proizvodi razrijeđenu dušičnu kiselinu sa koncentracijom od 55, 47 i 45%, a koncentriranu - 98 i 97%.
Upotreba dušične kiseline
Dušična kiselina se koristi u proizvodnji azotnih i kombinovanih đubriva (natrijum, amonijum, kalcijum i kalijum nitrat, nitrofos, nitrofoska), raznih sulfatnih soli, eksploziva (trinitrotoluen i dr.), organskih boja.
U organskoj sintezi široko se koristi mješavina koncentrirane dušične kiseline i sumporne kiseline - "smjesa za nitraciju".
U metalurgiji se dušična kiselina koristi za otapanje i kiseljenje metala, kao i za odvajanje zlata i srebra. Takođe, azotna kiselina se koristi u hemijskoj industriji, u proizvodnji eksploziva, u proizvodnji međuproizvoda za proizvodnju sintetičkih boja i drugih hemikalija.
Tehnička azotna kiselina se koristi u niklovanju, galvanizaciji i hromiranju delova, kao iu štamparskoj industriji. Dušična kiselina se široko koristi u mljekarskoj i elektroindustriji.
Gustina otopina različitih koncentracija dušične kiseline
|
gustina, g/cm 3 |
Koncentracija |
gustina, |
Koncentracija |
||
|
g/l. |
g/l. |
||||
|
1, 000 |
0, 3296 |
3, 295 |
1, 285 |
46, 06 |
591, 9 |
|
1, 005 |
1, 255 |
12, 61 |
1, 290 |
46, 85 |
604, 3 |
|
1, 010 |
2, 164 |
21, 85 |
1, 295 |
47, 63 |
616, 8 |
|
1, 015 |
3, 073 |
31, 19 |
1, 300 |
48, 42 |
629, 5 |
|
1, 020 |
3, 982 |
40, 61 |
1, 305 |
49, 21 |
642, 1 |
|
1, 025 |
4, 883 |
50, 05 |
1, 310 |
50, 00 |
644, 7 |
|
1, 030 |
5, 784 |
59, 57 |
1, 315 |
50, 85 |
668, 5 |
|
1, 035 |
6, 661 |
68, 93 |
1, 320 |
51, 71 |
682, 4 |
|
1, 040 |
7, 530 |
78, 32 |
1, 325 |
52, 56 |
696, 3 |
|
1, 045 |
8, 398 |
87, 77 |
1, 330 |
53, 41 |
710, 1 |
|
1, 050 |
9, 259 |
97, 22 |
1, 335 |
54, 27 |
724, 0 |
|
1, 055 |
10, 12 |
106, 7 |
1, 340 |
55, 13 |
738, 5 |
|
1, 060 |
10, 97 |
116, 3 |
1, 345 |
56, 04 |
753, 6 |
|
1, 065 |
11, 81 |
125, 8 |
1, 350 |
56, 95 |
768, 7 |
|
1, 070 |
12, 65 |
135, 3 |
1, 355 |
57, 87 |
783, 8 |
|
1, 075 |
13, 48 |
145, 0 |
1, 360 |
58, 78 |
799, 0 |
|
1, 080 |
14, 31 |
154, 6 |
1, 365 |
59, 69 |
814, 7 |
|
1, 085 |
15, 13 |
164, 1 |
1, 370 |
60, 67 |
831, 1 |
|
1, 090 |
15, 95 |
173, 8 |
1, 375 |
61, 69 |
848, 1 |
|
1, 095 |
16, 76 |
183, 5 |
1, 380 |
62, 70 |
865, 1 |
|
1, 100 |
17, 58 |
193, 3 |
1, 385 |
63, 72 |
882, 8 |
|
1, 105 |
18, 39 |
203, 1 |
1, 390 |
64, 74 |
900, 4 |
|
1, 110 |
19, 19 |
213, 0 |
1, 395 |
65, 84 |
918, 1 |
|
1, 115 |
20, 00 |
223, 0 |
1, 400 |
66, 97 |
937, 6 |
|
1, 120 |
20, 79 |
232, 9 |
1, 405 |
68, 10 |
956, 6 |
|
1, 125 |
21, 59 |
242, 8 |
1, 410 |
69, 23 |
976, 0 |
|
1, 130 |
22, 38 |
252, 8 |
1, 415 |
70, 34 |
996, 2 |
|
1, 135 |
23, 16 |
262, 8 |
1, 420 |
71, 63 |
1017 |
|
1, 140 |
23, 94 |
272, 8 |
1, 425 |
72, 86 |
1038 |
|
1, 145 |
24, 71 |
282, 9 |
1, 430 |
74, 09 |
1059 |
|
1, 150 |
25, 48 |
292, 9 |
1, 435 |
74, 35 |
1081 |
|
1, 155 |
26, 24 |
303, 1 |
1, 440 |
76, 71 |
1105 |
|
1, 160 |
27, 00 |
313, 2 |
1, 445 |
78, 07 |
1128 |
|
1, 165 |
27, 26 |
323, 4 |
1, 450 |
79, 43 |
1152 |
|
1, 170 |
28, 51 |
333, 5 |
1, 455 |
80, 88 |
1177 |
|
1, 175 |
29, 25 |
343, 7 |
1, 460 |
82, 39 |
1203 |
|
1, 180 |
30, 00 |
354, 0 |
1, 465 |
83, 91 |
1229 |
|
1, 185 |
30, 74 |
364, 2 |
1, 470 |
8550 |
1257 |
|
1, 190 |
31, 47 |
374, 5 |
1, 475 |
87, 29 |
1287 |
|
1, 195 |
32, 21 |
385, 0 |
1, 480 |
89, 07 |
1318 |
|
1, 200 |
32, 94 |
395, 3 |
1, 485 |
91, 13 |
1353 |
|
1, 205 |
33, 68 |
405, 8 |
1, 490 |
93, 19 |
1393 |
|
1, 210 |
34, 41 |
416, 3 |
1, 495 |
95, 46 |
1427 |
|
1, 215 |
35, 16 |
427, 1 |
1, 500 |
96, 73 |
1450 |
|
1, 220 |
35, 93 |
438, 3 |
1, 501 |
96, 98 |
1456 |
|
1, 225 |
36, 70 |
449, 6 |
1, 502 |
97, 23 |
1461 |
|
1, 230 |
37, 48 |
460, 9 |
1, 503 |
97, 49 |
1465 |
|
1, 235 |
38, 25 |
472, 4 |
1, 504 |
97, 74 |
1470 |
|
1, 240 |
39, 02 |
483, 8 |
1, 505 |
97, 99 |
1474 |
|
1, 245 |
39, 80 |
495, 5 |
1, 506 |
98, 25 |
1479 |
|
1, 250 |
40, 58 |
505, 2 |
1, 507 |
98, 50 |
1485 |
|
1, 255 |
41, 36 |
519, 0 |
1, 508 |
98, 76 |
1490 |
|
1, 260 |
42, 14 |
530, 9 |
1, 509 |
99, 01 |
1494 |
|
1, 265 |
42, 92 |
542, 9 |
1, 510 |
99, 26 |
1499 |
|
1, 270 |
43, 70 |
555, 0 |
1, 511 |
99, 52 |
1503 |
|
1, 275 |
44, 48 |
567, 2 |
1, 512 |
99, 74 |
1508 |
|
1, 280 |
45, 27 |
579, 4 |
1, 513 |
100, 00 |
1513 |