برنج. 97. اشتعال سقز در اسید نیتریک

مایع خالص - بی رنگ می زند. وزن 1.53، جوش در 86 درجه و در -41 درجه انجماد به یک توده کریستالی شفاف. در هوا، مانند اسید هیدروکلریک غلیظ، "دود می کند"، زیرا بخارات آن قطرات کوچکی از مه را با رطوبت هوا تشکیل می دهند.

به هر نسبت با آب قابل اختلاط است و محلول 68 درصد در 120.5 درجه می جوشد و بدون تغییر تقطیر می شود. این ترکیب یک ضربان فروش معمولی دارد. وزن 1.4 اسید غلیظ حاوی 96 تا 98 درصد HNO 3 و رنگی قرمز مایل به قهوه ای با دی اکسید نیتروژن محلول در آن به نام اسید نیتریک بخار شناخته می شود.

اسید نیتریک از نظر قدرت شیمیایی خاص تفاوتی ندارد. در حال حاضر تحت تأثیر نور، به تدریج تجزیه می شودآب و دی اکسید نیتروژن:

4HNO 3 \u003d 2H 2 O + 4NO 2 + O 2

هر چه درجه حرارت بالاتر و اسید غلیظ تر باشد، تجزیه سریعتر است. بنابراین، اسید نیتریک به دست آمده از نمک نمک همیشه در اثر دی اکسید نیتروژن مایل به زرد رنگ می شود. برای جلوگیری از تجزیه، تقطیر تحت فشار کاهش یافته انجام می شود که در آن اسید نیتریک در دمای نزدیک به 20 درجه می جوشد.

اسید نیتریک یکی از قوی ترین اسیدها است. در محلول های رقیق به طور کامل به یون های H و NO3 تجزیه می شود.

بارزترین خاصیت اسید نیتریک قدرت اکسیداسیون بارز آن است. اسید نیتریک یکی از پرانرژی ترین اکسید کننده ها است.بسیاری از متالوئیدها به راحتی توسط آن اکسید می شوند و به اسیدهای مربوطه تبدیل می شوند. به عنوان مثال، هنگام جوشاندن با اسید نیتریک، به تدریج اکسید می شود و به اسید سولفوریک، اسید فسفریک و غیره تبدیل می شود. اخگر در حال سوختن غوطه ور در اسید نیتریک غلیظ نه تنها خاموش نمی شود، بلکهشعله ور می شود و اسید را با تشکیل دی اکسید نیتروژن قرمز-قهوه ای تجزیه می کند.

گاهی اوقات در حین اکسیداسیون آنقدر گرما آزاد می شود که ماده اکسید کننده بدون پیش گرم شدن خود به خود مشتعل می شود.

به عنوان مثال، کمی اسید نیتریک دود را در یک فنجان چینی بریزیم، فنجان را در کف یک لیوان پهن قرار دهیم و با جمع کردن سقز در یک پیپت، آن را قطره قطره در فنجان حاوی اسید قرار دهیم. هر قطره که داخل اسید می‌افتد مشتعل می‌شود و می‌سوزد و شعله بزرگ و ابری از دوده تشکیل می‌دهد (شکل 97). خاک اره گرم شده نیز از یک قطره اسید نیتریک دود آتش می گیرد. اسید نیتریک تقریباً روی همه چیز، به استثنای طلا، پلاتین و برخی فلزات کمیاب اثر می‌کند و آنها را به نمک‌های نیترات تبدیل می‌کند. از آنجایی که دومی ها در آب محلول هستند، اسید نیتریک به طور مداوم در عمل برای حل کردن فلزات استفاده می شود، به ویژه مانند فلزاتی که اسیدهای دیگر روی آنها عمل نمی کنند یا خیلی آهسته عمل می کنند.

قابل توجه است که همانطور که MV نیز یافت، برخی از (و غیره) که به راحتی در اسید نیتریک رقیق حل می شوند، در اسید نیتریک غلیظ سرد حل نمی شوند. ظاهراً این به دلیل تشکیل یک لایه نازک و بسیار متراکم از اکسید بر روی سطح آنها است که از فلز در برابر عملکرد بیشتر اسید محافظت می کند. چنین پس از درمان با اسید نیتریک غلیظ، "منفعل" می شوند، یعنی توانایی حل شدن در اسیدهای رقیق را نیز از دست می دهند.

خاصیت اکسید کننده اسید نیتریک به دلیل ناپایداری مولکول های آن و وجود نیتروژن در آنها در بالاترین حالت اکسیداسیون است که مربوط به ظرفیت مثبت برابر با 5 است. اسید نیتریک با اکسید شدن متوالی به ترکیبات زیر کاهش می یابد:

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

درجه کاهش اسید نیتریک هم به غلظت آن و هم به درصد فعالیت عامل کاهنده بستگی دارد. هر چه اسید رقیق تر باشد، کاهش می یابد. اسید نیتریک غلیظ همیشه به NO 2 کاهش می یابد. اسید نیتریک رقیق معمولاً به NO یا تحت تأثیر فلزات فعال تر مانند آهن، روی، منیزیم به N 2 O کاهش می یابد. اگر اسید بسیار رقیق باشد، محصول اصلی احیا NH 3 است که آمونیوم را تشکیل می دهد. نمک NH با مقدار اضافی اسید 4NO3.

برای نشان دادن، ما طرح‌هایی از چندین واکنش اکسیداسیون با اسید نیتریک را ارائه می‌کنیم.

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

رقیق شده،

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

رقیق شده،

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

بسیار رقیق

لازم به ذکر است که تحت تأثیر اسید نیتریک رقیق بر روی فلزات، به عنوان یک قاعده، آزاد نمی شود.

هنگامی که متالوئیدها اکسید می شوند، اسید نیتریک معمولاً به NO کاهش می یابد. به عنوان مثال:

S + 2HNO 3 \u003d H 2 SO 4 + 2NO

طرح های فوق معمول ترین موارد عملکرد اکسیداتیو اسید نیتریک را نشان می دهد. به طور کلی

لازم به ذکر است که تمام واکنش های اکسیداسیون شامل اسید نیتریک به دلیل تشکیل همزمان محصولات احیای مختلف بسیار پیچیده هستند و هنوز نمی توان آنها را کاملاً روشن کرد.

مخلوطی که از 1 حجم اسید نیتریک و 3 حجم اسید کلریدریک تشکیل شده باشد، آکوا رژیا نامیده می شود. ودکای رویال برخی از فلزات را که در اسید نیتریک حل نمی شوند، حل می کند، از جمله "پادشاه فلزات" -. عمل آن با این واقعیت توضیح داده می شود که اسید نیتریک با آزاد شدن کلر آزاد و تشکیل اسید هیدروکلریک اکسید می شود. نیتروزیل کلرید NOCl:

HNO 3 + 3HCl \u003d Cl 2 + 2H 2 O + NOCl

نیتروزیل کلرید محصول میانی واکنش است و به اکسید نیتریک تجزیه می شود و:

2NOCl \u003d 2NO + Cl 2

آزاد شده با فلزات ترکیب می شود و فلزات را تشکیل می دهد ، بنابراین ، هنگامی که فلزات در آب رگیا حل می شوند ، نمک های اسید هیدروکلریک و نه اسید نیتریک به دست می آیند:

Au + 3HCl + HNO 3 \u003d AuCl 3 + NO + 2H 2 O

اسید نیتریک بر روی بسیاری از مواد آلی به گونه ای عمل می کند که یک یا چند اتم هیدروژن در یک مولکول یک ترکیب آلی با گروه های نیترو - NO 2 جایگزین می شود. این فرآیند که نیتراسیون نامیده می شود، نقش بسیار مهمی در شیمی آلی ایفا می کند.

هنگامی که انیدرید فسفریک روی اسید نیتریک اثر می کند، اسید نیتریک عناصر آب را از اسید نیتریک حذف می کند و در نتیجه انیدرید نیتریک و اسید متافسفریک تشکیل می شود.

2HNO 3 + P 2 O 5 \u003d N 2 O 5 + 2HPO 3

اسید نیتریک به دلیل کاربردهای مختلفی که در اقتصاد ملی پیدا می کند مهمترین ترکیب نیتروژنی است.

اسید نیتریک به مقدار زیادی در تولید کودهای نیتروژنی و رنگ های آلی استفاده می شود. به عنوان یک عامل اکسید کننده در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود، در تولید اسید سولفوریک به روش نیتروژن استفاده می شود، برای حل کردن فلزات، به دست آوردن نیترات ها، برای ساخت لاک های سلولزی، فیلم و در تعدادی از صنایع شیمیایی دیگر استفاده می شود. . اسید نیتریک همچنین در ساخت پودرهای بدون دود و مواد منفجره ضروری برای دفاع از کشور و به طور گسترده در معادن و در کارهای مختلف خاکی (ساخت کانال ها، سدها و غیره) استفاده می شود.

23 فوریه 2018

یکی از مهم ترین محصولاتی که انسان استفاده می کند اسید نیترات است. فرمول این ماده HNO 3 است، همچنین دارای ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متنوعی است که آن را از سایر اسیدهای معدنی متمایز می کند. در مقاله خود به بررسی خواص اسید نیتریک می پردازیم، با روش های تولید آن آشنا می شویم و همچنین دامنه این ماده را در صنایع مختلف، پزشکی و کشاورزی در نظر می گیریم.

ویژگی های خواص فیزیکی

اسید نیتریک مشتق شده از آزمایشگاه که فرمول ساختاری آن در زیر آمده است، مایعی بی رنگ با بوی نامطبوع و سنگین تر از آب است. به سرعت تبخیر می شود و دارای نقطه جوش کم +83 درجه سانتیگراد است. این ترکیب به راحتی با هر نسبت با آب مخلوط می شود و محلول هایی با غلظت های مختلف تشکیل می شود. علاوه بر این، اسید نیترات می تواند رطوبت هوا را جذب کند، یعنی یک ماده مرطوب کننده است. فرمول ساختاری اسید نیتریک مبهم است و می تواند دو شکل داشته باشد.

در شکل مولکولی، اسید نیترات وجود ندارد. در محلول های آبی با غلظت های مختلف، این ماده به شکل ذرات زیر است: H 3 O + - یون های هیدرونیوم و آنیون های باقی مانده اسید - NO 3 -.

برهمکنش اسید و باز

اسید نیتریک که یکی از قوی ترین اسیدها است وارد واکنش های جایگزینی، تبادلی و خنثی سازی می شود. بنابراین، با اکسیدهای بازی، این ترکیب در فرآیندهای متابولیکی شرکت می کند که در نتیجه نمک و آب به دست می آید. واکنش خنثی سازی خاصیت شیمیایی پایه همه اسیدها است. محصولات حاصل از برهمکنش بازها و اسیدها همیشه نمک و آب مربوطه خواهد بود:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

ویدیو های مرتبط

واکنش با فلزات

در مولکول اسید نیتریک که فرمول آن HNO 3 است، نیتروژن بالاترین حالت اکسیداسیون را نشان می دهد که برابر با 5+ است، بنابراین این ماده دارای خاصیت اکسید کننده بارز است. به عنوان یک اسید قوی، قادر است با فلزات به ترتیب فعالیت فلزات تا هیدروژن تعامل داشته باشد. با این حال، برخلاف سایر اسیدها، می تواند با عناصر فلزی غیرفعال مانند مس یا نقره نیز واکنش نشان دهد. معرف ها و محصولات متقابل هم با غلظت خود اسید و هم با فعالیت فلز تعیین می شوند.

رقیق کردن اسید نیتریک و خواص آن

اگر کسر جرمی HNO 3 0.4-0.6 باشد، این ترکیب تمام خواص یک اسید قوی را نشان می دهد. به عنوان مثال، به کاتیون های هیدروژن و آنیون های باقی مانده اسید تجزیه می شود. نشانگرها در یک محیط اسیدی، به عنوان مثال، تورنسل بنفش، در حضور بیش از حد یون H +، رنگ خود را به قرمز تغییر می دهد. مهمترین ویژگی واکنش های اسید نیترات با فلزات عدم امکان آزادسازی هیدروژن است که به آب اکسید می شود. در عوض، ترکیبات مختلفی تشکیل می شود - اکسیدهای نیتروژن. به عنوان مثال، در فرآیند برهمکنش نقره با مولکول های اسید نیتریک که فرمول آن HNO 3 است، مونوکسید نیتروژن، آب و نمک - نیترات نقره یافت می شود. درجه اکسیداسیون نیتروژن در آنیون پیچیده کاهش می یابد، زیرا سه الکترون اضافه می شود.

با عناصر فلزی فعال مانند منیزیم، روی، کلسیم، اسید نیترات واکنش نشان می دهد و اکسید نیتریک تشکیل می دهد که ظرفیت آن کوچکترین است، 1 است. نمک و آب نیز تشکیل می شوند:

4Mg + 10HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 + 4Mg (NO 3) 2 + 3H 2 O

اگر اسید نیتریک که فرمول شیمیایی آن HNO 3 است، بسیار رقیق باشد، در این حالت، محصولات حاصل از برهمکنش آن با فلزات فعال متفاوت خواهد بود. این می تواند آمونیاک، نیتروژن آزاد یا اکسید نیتریک (I) باشد. همه چیز به عوامل خارجی بستگی دارد که شامل درجه آسیاب فلز و دمای مخلوط واکنش است. به عنوان مثال، معادله تعامل آن با روی به شکل زیر خواهد بود:

Zn + 4HNO 3 \u003d روی (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

اسید HNO 3 غلیظ (96-98%) در واکنش با فلزات به دی اکسید نیتروژن کاهش می یابد و این معمولاً به موقعیت فلز در سری N. Beketov بستگی ندارد. این در اغلب موارد، به عنوان مثال، هنگام تعامل با نقره اتفاق می افتد.

بیایید استثنا قاعده را به خاطر بسپاریم: در شرایط عادی، اسید نیتریک غلیظ با آهن، آلومینیوم و کروم واکنش نشان نمی دهد، بلکه آنها را غیرفعال می کند. این بدان معنی است که یک فیلم اکسید محافظ روی سطح فلز تشکیل می شود و از تماس بیشتر با مولکول های اسید جلوگیری می کند. مخلوطی از یک ماده با اسید هیدروکلریک غلیظ به نسبت 3: 1 به نام aqua regia. او توانایی حل کردن طلا را دارد.

نحوه واکنش اسید نیترات با غیر فلزات

خواص اکسید کننده قوی یک ماده منجر به این واقعیت می شود که در واکنش های آن با عناصر غیر فلزی، دومی به شکل اسیدهای مربوطه منتقل می شود. به عنوان مثال، گوگرد به سولفات، بور به بوریک و فسفر به اسیدهای فسفات اکسید می شود. معادلات واکنش زیر این را تایید می کند:

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

به دست آوردن اسید نیتریک

راحت ترین روش آزمایشگاهی برای به دست آوردن یک ماده، برهمکنش نیترات ها با اسید سولفات غلیظ است. با حرارت کم انجام می شود و اجازه نمی دهد دما افزایش یابد، زیرا در این حالت محصول حاصل تجزیه می شود.

در صنعت، اسید نیتریک را می توان از راه های مختلفی به دست آورد. به عنوان مثال، اکسیداسیون آمونیاک به دست آمده از نیتروژن و هیدروژن اتمسفر. تولید اسید در چند مرحله انجام می شود. اکسیدهای نیتروژن محصولات میانی خواهند بود. ابتدا مونوکسید نیتروژن NO تشکیل می شود، سپس با اکسیژن اتمسفر اکسید می شود و به دی اکسید نیتروژن تبدیل می شود. در نهایت در واکنش با آب و اکسیژن اضافی، اسید نیترات رقیق (60-40%) از NO 2 تولید می شود. اگر با اسید سولفات غلیظ تقطیر شود، کسر جرمی HNO 3 در محلول را می توان به 98 افزایش داد.

روش فوق برای تولید اسید نیترات اولین بار توسط بنیانگذار صنعت نیتروژن در روسیه، I. Andreev، در آغاز قرن بیستم ارائه شد.

کاربرد

همانطور که به یاد داریم، فرمول شیمیایی اسید نیتریک HNO 3 است. در صورتی که اسید نیترات محصولی با تناژ بالا در تولید مواد شیمیایی باشد، چه ویژگی خواص شیمیایی کاربرد آن را تعیین می کند؟ این یک توانایی اکسیداسیون بالای ماده است. در صنعت داروسازی برای تولید دارو استفاده می شود. این ماده به عنوان ماده اولیه برای سنتز ترکیبات انفجاری، پلاستیک ها، رنگ ها عمل می کند. اسید نیترات در فناوری نظامی به عنوان یک عامل اکسید کننده برای سوخت موشک استفاده می شود. از حجم زیاد آن در تولید مهمترین انواع کودهای نیتروژنی – نمکدان استفاده می شود. آنها به افزایش عملکرد مهم ترین محصولات و افزایش محتوای پروتئین در میوه ها و توده سبز کمک می کنند.

کاربردهای نیترات ها

با در نظر گرفتن خواص اصلی، تولید و استفاده از اسید نیتریک، ما بر روی استفاده از مهمترین ترکیبات آن - نمک ها تمرکز خواهیم کرد. آنها نه تنها کودهای معدنی هستند، بلکه برخی از آنها در صنایع نظامی اهمیت زیادی دارند. به عنوان مثال، مخلوطی از 75% نیترات پتاسیم، 15% زغال سنگ ریز و 5% گوگرد را پودر سیاه می گویند. آمونال، یک ماده منفجره، از نیترات آمونیوم و همچنین زغال سنگ و پودر آلومینیوم به دست می آید. یکی از ویژگی‌های جالب نمک‌های اسید نیترات توانایی تجزیه آن‌ها هنگام گرم شدن است.

علاوه بر این، محصولات واکنش بستگی به این دارد که کدام یون فلزی بخشی از نمک است. اگر عنصر فلزی در سری فعالیت سمت چپ منیزیم باشد، نیتریت ها و اکسیژن آزاد در محصولات یافت می شوند. اگر فلزی که بخشی از نیترات است از منیزیم تا مس قرار گیرد، پس از گرم شدن نمک، دی اکسید نیتروژن، اکسیژن و اکسید عنصر فلزی تشکیل می شود. نمک های نقره، طلا یا پلاتین در دمای بالا فلز آزاد، اکسیژن و دی اکسید نیتروژن را تشکیل می دهند.

در مقاله ما متوجه شدیم که فرمول شیمیایی اسید نیتریک در شیمی چیست و چه ویژگی هایی از خواص اکسید کننده آن مهم است.

اسید نیتریک و خواص آن

اسید نیتریک خالص HNO 3 یک مایع بی رنگ است. در هوا، مانند اسید هیدروکلریک غلیظ، "دود می کند"، زیرا بخارات آن قطرات کوچکی از مه را با رطوبت هوا تشکیل می دهند.

اسید نیتریک قوی نیست. قبلاً تحت تأثیر نور، به تدریج تجزیه می شود:

4HN0 3 \u003d 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0.

هر چه درجه حرارت بالاتر و اسید غلیظ تر باشد، تجزیه سریعتر است. دی اکسید نیتروژن آزاد شده در اسید حل می شود و رنگ قهوه ای به آن می دهد.

اسید نیتریک یکی از قوی ترین اسیدها است که در محلول های رقیق کاملاً به یون های H+ و N0 _ تجزیه می شود.

اسید نیتریک یکی از پرانرژی ترین اکسید کننده ها است. بسیاری از غیر فلزات به راحتی توسط آن اکسید می شوند و به اسیدهای مربوطه تبدیل می شوند. بنابراین، هنگام جوشاندن با اسید نیتریک، گوگرد به تدریج به اسید سولفوریک، فسفر به اسید فسفریک اکسید می شود.

اسید نیتریک تقریباً روی همه فلزات عمل می کند (به بخش 11.3.2 مراجعه کنید)، آنها را به نیترات و برخی از فلزات را به اکسید تبدیل می کند.

HNO 3 غلیظ برخی از فلزات را غیرفعال می کند.

حالت اکسیداسیون نیتروژن در اسید نیتریک 5+ است. به عنوان یک عامل اکسید کننده، HNO 3 را می توان به محصولات مختلف کاهش داد:

4 +3 +2 +1 0 -3

N0 2 N 2 0 3 NO N 2 O N 2 NH 4 N0 3

اینکه کدام یک از این مواد تشکیل می شود، یعنی اسید نیتریک در یک مورد چقدر عمیق کاهش می یابد، به ماهیت عامل کاهنده و شرایط واکنش، در درجه اول به غلظت اسید بستگی دارد. هر چه غلظت HNO3 بیشتر باشد، کاهش عمق کمتری دارد. در واکنش با اسید غلیظ، NO2 اغلب آزاد می شود. هنگامی که اسید نیتریک رقیق با فلزات غیرفعال مانند مس واکنش می دهد، NO آزاد می شود. در مورد فلزات فعال تر - آهن، روی - N2O تشکیل می شود. اسید نیتریک بسیار رقیق شده با فلزات فعال - روی، منیزیم، آلومینیوم - واکنش داده و یک یون آمونیوم تشکیل می دهد که نیترات آمونیوم را با اسید می دهد. معمولاً چندین محصول به طور همزمان تشکیل می شوند.

Cu + HN0 3 (conc.) - Cu(N0 3) 2 + N0 2 + H 2 0;

Cu + HN0 3 (رقیق شده) -^ Cu (N0 3) 2 + N0 + H2 O;

Mg + HN0 3 (رقیق شده) -> Mg (N0 3) 2 + N 2 0 + n 2 0;

Zn + HN0 3 (بسیار رقیق) - روی (N0 3) 2 + NH 4 N0 3 + H 2 0.

تحت تأثیر اسید نیتریک بر روی فلزات، هیدروژن، به عنوان یک قاعده، آزاد نمی شود.

در طی اکسیداسیون غیر فلزات، اسید نیتریک غلیظ، مانند فلزات، به NO 2 کاهش می یابد، برای مثال.

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

طرح های فوق معمول ترین موارد از برهمکنش اسید نیتریک با فلزات و غیر فلزات را نشان می دهد. به طور کلی، واکنش های ردوکس شامل HNO 3 پیچیده هستند.

مخلوطی متشکل از 1 حجم اسید نیتریک و 3-4 حجم اسید کلریدریک غلیظ را آکوا رژیا می نامند. ودکای رویال برخی از فلزات را که با اسید نیتریک برهمکنش ندارند حل می کند، از جمله "پادشاه فلزات" - طلا. عمل آن با این واقعیت توضیح داده می شود که اسید نیتریک اسید کلریدریک را با آزاد شدن کلر آزاد و تشکیل کلرید نیتروژن (1P) یا کلرید نیتروزیل، NOC1 اکسید می کند:

HN0 3 + ZNS1 \u003d C1 2 + 2H 2 0 + N0C1.

نیتروزیل کلرید محصول میانی واکنش است و تجزیه می شود:

2N0C1 = 2N0 + С1 2 .

کلر در زمان انتشار از اتم تشکیل شده است که توانایی اکسیداسیون بالای آبزیان را تعیین می کند. واکنش های اکسیداسیون طلا و پلاتین عمدتاً طبق معادلات زیر انجام می شود:

Au + HN0 3 + ZNS1 \u003d AuCl 3 + NO + 2H 2 0;

3Pt + 4HN0 3 + 12HC1 = 3PtCl 4 + 4N0 + 8H 2 0.

اسید نیتریک روی بسیاری از مواد آلی به گونه ای عمل می کند که یک یا چند اتم هیدروژن در یک مولکول یک ترکیب آلی با گروه های نیترو - NO 2 جایگزین می شود. این فرآیند نیتراسیون نامیده می شود و در شیمی آلی از اهمیت بالایی برخوردار است.

نمک های اسید نیتریک نیترات نامیده می شوند. همه آنها به خوبی در آب حل می شوند و هنگامی که گرم می شوند با آزاد شدن اکسیژن تجزیه می شوند. در همان زمان، نیترات های فعال ترین فلزات به نیتریت ها منتقل می شوند:

2KN0 3 \u003d 2KN0 2 + O 2

تولید صنعتی اسید نیتریک. روش های صنعتی مدرن برای تولید اسید نیتریک مبتنی بر اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک با اکسیژن اتمسفر است. هنگام توصیف خواص آمونیاک، مشخص شد که در اکسیژن می سوزد و محصولات واکنش آب و نیتروژن آزاد هستند. اما در حضور کاتالیزورها، اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن می تواند به طور متفاوتی انجام شود. اگر مخلوطی از آمونیاک و هوا از روی کاتالیزور عبور داده شود، در دمای 750 درجه سانتیگراد و ترکیب خاصی از مخلوط، تبدیل تقریباً کامل NH 3 به NO رخ می دهد:

4NH 3 (r) + 5O 2 (g) \u003d 4NO (r) + 6H 2 O (g)، AN \u003d -907 کیلوژول.

N0 تشکیل شده به راحتی به NO 2 می رسد که با آب در حضور اکسیژن اتمسفر اسید نیتریک می دهد.

آلیاژهای مبتنی بر پلاتین به عنوان کاتالیزور در اکسیداسیون آمونیاک استفاده می شوند.

اسید نیتریک به دست آمده از اکسیداسیون آمونیاک دارای غلظتی بیش از 60٪ نیست. در صورت لزوم، غلیظ می شود.

این صنعت اسید نیتریک رقیق را با غلظت 55، 47 و 45٪ و غلیظ - 98 و 97٪ تولید می کند. اسید غلیظ در مخازن آلومینیومی، اسید رقیق شده - در مخازن فولادی مقاوم در برابر اسید منتقل می شود.

بلیط 5

2. نقش آهن در زندگی ارگانیسم.

آهن در بدن. آهن در موجودات جانوران و گیاهان وجود دارد (به طور متوسط ​​حدود 0.02٪). عمدتاً برای تبادل اکسیژن و فرآیندهای اکسیداتیو ضروری است. ارگانیسم هایی (به اصطلاح متمرکز کننده) وجود دارند که می توانند آن را در مقادیر زیاد جمع کنند (به عنوان مثال، باکتری های آهن - تا 17-20٪ آهن). تقریباً تمام آهن موجود در موجودات حیوانی و گیاهی با پروتئین ها مرتبط است. کمبود آهن باعث کندی رشد و کلروز گیاه می شود که با کاهش تولید کلروفیل همراه است. آهن اضافی نیز بر رشد گیاهان تأثیر مضری دارد و به عنوان مثال باعث عقیمی گل برنج و کلروز می شود. در خاکهای قلیایی، ترکیبات آهنی غیرقابل دسترس برای ریشه گیاه تشکیل می شود و گیاهان به مقدار کافی آن را دریافت نمی کنند. در خاک های اسیدی، آهن بیش از حد به ترکیبات محلول تبدیل می شود. با کمبود یا بیش از حد ترکیبات آهن قابل جذب در خاک، بیماری های گیاهی را می توان در مناطق وسیعی مشاهده کرد.

آهن با غذا وارد بدن حیوانات و انسان می شود (جگر، گوشت، تخم مرغ، حبوبات، نان، غلات، اسفناج و چغندر غنی ترین آهن هستند). به طور معمول، یک فرد 60-110 میلی گرم آهن با رژیم غذایی دریافت می کند که به طور قابل توجهی بیشتر از نیاز روزانه او است. جذب آهن خورده شده با غذا در قسمت فوقانی روده کوچک اتفاق می افتد، از آنجا که به شکل متصل به پروتئین وارد خون می شود و همراه با خون به اندام ها و بافت های مختلف منتقل می شود و در آنجا به شکل یک رسوب می کند. مجتمع آهن-پروتئین - فریتین. ذخیره اصلی آهن در بدن کبد و طحال است. به دلیل فریتین، تمام ترکیبات حاوی آهن بدن سنتز می شود: رنگدانه تنفسی هموگلوبین در مغز استخوان، میوگلوبین در ماهیچه ها و سیتوکروم ها و سایر آنزیم های حاوی آهن در بافت های مختلف سنتز می شوند. آهن عمدتاً از طریق دیواره روده بزرگ (در انسان حدود 6-10 میلی گرم در روز) و به میزان کمی از طریق کلیه ها از بدن دفع می شود.

معرفی

شما به گلکاری علاقه دارید و برای خرید کود برای گل های خود به فروشگاه آمدید. با نگاهی به نام ها و فرمول های مختلف، متوجه بطری با برچسب "کود نیتروژن" می شوید. ترکیب آن را می خوانیم: "فسفر، کلسیم، فلان... اسید نیتریک؟ و این چه نوع حیوانی است؟!" معمولاً اسید نیتریک دقیقاً در چنین محیطی یافت می شود. و سپس بسیاری می خواهند در مورد آن بیشتر بدانند. امروز سعی می کنم کنجکاوی شما را ارضا کنم.

تعریف

اسید نیتریک (فرمول HNO 3) یک اسید مونوبازیک قوی است. در حالت اکسید نشده، مانند عکس 1 به نظر می رسد. در شرایط عادی، مایع است، اما می تواند به حالت جامد تجمع تبدیل شود. و در آن شبیه کریستال هایی است که دارای یک شبکه مونوکلینیک یا لوزی شکل هستند.

خواص شیمیایی اسید نیتریک

این توانایی به خوبی با آب مخلوط می شود، جایی که تقریباً تجزیه کامل این اسید به یون اتفاق می افتد. اسید نیتریک غلیظ رنگ قهوه ای دارد (عکس). از تجزیه به دی اکسید نیتروژن، آب و اکسیژن که به دلیل تابش نور خورشید روی آن ایجاد می شود، ایجاد می شود. اگر گرم شود، همان تجزیه رخ می دهد. تمام فلزات به استثنای تانتالیوم، طلا و پلاتینوئیدها (روتنیوم، رودیوم، پالادیوم، ایریدیم، اسمیم و پلاتین) با آن واکنش می دهند. با این حال، ترکیب آن با اسید هیدروکلریک حتی می تواند برخی از آنها را حل کند (این به اصطلاح "ودکای سلطنتی" است). اسید نیتریک با داشتن هر غلظتی می تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده ظاهر شود. بسیاری از مواد آلی، هنگام تعامل با آن، می توانند خود به خود مشتعل شوند. و برخی از فلزات موجود در این اسید غیر فعال می شوند. اسید نیتریک هنگام اثر بر روی آنها (و همچنین هنگام واکنش با اکسیدها، کربنات ها و هیدروکسیدها)، نمک های خود را تشکیل می دهد که به آنها نیترات می گویند. دومی ها به شدت در آب حل می شوند. اما یون های نیترات در آن هیدرولیز نمی شوند. اگر نمک های این اسید گرم شوند، تجزیه غیرقابل برگشت آنها اتفاق می افتد.

اعلام وصول

برای به دست آوردن اسید نیتریک، آمونیاک مصنوعی با استفاده از کاتالیزورهای پلاتین-رودیوم اکسید می شود تا زمانی که مخلوطی از گازهای نیتروژن ظاهر شود که متعاقباً توسط آب جذب می شود. همچنین هنگامی که نیترات پتاسیم و سولفات آهن مخلوط شده و حرارت داده می شود تشکیل می شود.

کاربرد

با کمک اسید نیتریک، کودهای معدنی، مواد منفجره و برخی مواد سمی تولید می شود. با فرم های چاپ (تخته های اچینگ، کلیشه های منیزیم و غیره) مسموم می شود و همچنین محلول های رنگ آمیزی عکس ها را اسیدی می کند. رنگ ها و داروها از اسید نیتریک تولید می شوند و همچنین برای تعیین وجود طلا در آلیاژهای طلا استفاده می شود.

تاثیر فیزیولوژیکی

با توجه به درجه تأثیر اسید نیتریک بر بدن، آن را به عنوان یک کلاس خطر 3 (متوسط ​​خطرناک) طبقه بندی می کند. استنشاق بخارات آن منجر به تحریک مجاری تنفسی می شود. اسید نیتریک پس از تماس با پوست، زخم‌های زیادی را به جای می‌گذارد که بهبودی طولانی‌مدت دارند. مناطقی از پوست که در آن وارد شده است به رنگ زرد مشخص می شود (عکس). در اصطلاح علمی، واکنش زانتوپروتئین رخ می دهد. دی اکسید نیتروژن که هنگام گرم شدن یا تجزیه اسید نیتریک در حضور نور تولید می شود، بسیار سمی است و می تواند باعث ادم ریوی شود.

نتیجه

اسید نیتریک هم در حالت رقیق و هم در حالت خالص برای فرد مفید است. اما اغلب در ترکیب موادی یافت می شود که احتمالاً با بسیاری از آنها آشنا هستید (مثلاً نیتروگلیسیرین).

اسید نیتریک- مایعی بی رنگ با بوی تند، چگالی 1.52 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه جوش 84 درجه سانتی گراد، در دمای -41 درجه سانتی گراد به یک ماده کریستالی بی رنگ تبدیل می شود. معمولاً در عمل استفاده می شود، اسید نیتریک غلیظ حاوی 65 - 70٪ HNO3 (حداکثر چگالی 1.4 گرم بر سانتی متر مکعب) است. اسید به هر نسبت با آب قابل اختلاط است. همچنین اسید نیتریک گازدار با غلظت 97 - 99٪ وجود دارد.

اسید نیتریکدر غلظت های بالا، گازهایی را در هوا آزاد می کند که در یک بطری در بسته به شکل بخارهای قهوه ای (اکسیدهای نیتروژن) یافت می شود. این گازها بسیار سمی هستند، بنابراین مراقب باشید که آنها را استنشاق نکنید. اسید نیتریک بسیاری از مواد آلی را اکسید می کند. کاغذ و پارچه در اثر اکسید شدن مواد تشکیل دهنده این مواد از بین می روند. اسید نیتریک غلیظ در تماس طولانی مدت باعث سوختگی شدید و در تماس کوتاه مدت چند روز پوست را زرد می کند. زرد شدن پوست نشان دهنده تخریب پروتئین و آزاد شدن گوگرد است (واکنش کیفی به اسید نیتریک غلیظ - رنگ زرد ناشی از آزاد شدن گوگرد عنصری در اثر اثر اسید روی پروتئین - واکنش زانتوپروتئین). یعنی سوختگی پوست است.

هنگام استفاده از اسید نیتریک غلیظ از دستکش لاستیکی برای جلوگیری از سوختگی استفاده کنید. در عین حال، استفاده از اسید نیتریک کمتر از اسید سولفوریک خطرناک است، به سرعت تبخیر می شود و در مکان های غیر منتظره باقی نمی ماند. اسپری های اسید نیتریک باید با آب فراوان شسته شوند و حتی بهتر با محلول سودا مرطوب شوند.

اسید نیتریک دود دار در طول ذخیره سازی تحت تأثیر گرما و در نور تا حدی تجزیه می شود:

4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2.

هر چه درجه حرارت بالاتر و اسید غلیظ تر باشد، تجزیه سریعتر است. بنابراین آن را در جای خنک و تاریک نگهداری کنید. دی اکسید نیتروژن آزاد شده در اسید حل می شود و رنگ قهوه ای به آن می دهد.

اسید رقیق با ریختن اسید غلیظ در آب به راحتی تهیه می شود.

اسید نیتریک رقیق شده در ظروف فولادی کروم، غلیظ - در ظروف آلومینیومی ذخیره و حمل می شود، زیرا. اسید غلیظ به دلیل تشکیل لایه های اکسید نامحلول، آلومینیوم، آهن و کروم را غیرفعال می کند:

2Al + 6HNO3 = Al2O3 + 6NO2 + 3H2O.

مقادیر کمی در بطری های شیشه ای ذخیره می شود. اسید نیتریک برای لاستیک بسیار خورنده است. بنابراین، بطری ها باید با درپوش های زمینی یا پلی اتیلن باشند.

اسید نیتریک عمدتاً به صورت محلول های آبی استفاده می شود، یکی از اجزای تشکیل دهنده آبزیان است و در اسیدهای سنجش موجود است. در صنعت از آنها برای به دست آوردن کودهای نیتروژن ترکیبی، برای حل کردن سنگ معدن و کنسانتره، در تولید اسید سولفوریک، محصولات مختلف نیترو آلی، در فناوری موشک به عنوان اکسید کننده سوخت و غیره استفاده می شود.

تولید صنعتی اسید نیتریک

روش های صنعتی مدرن برای تولید اسید نیتریک مبتنی بر اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک با اکسیژن اتمسفر است. هنگام توصیف خواص آمونیاک، مشخص شد که در اکسیژن می سوزد و محصولات واکنش آب و نیتروژن آزاد هستند. اما در حضور کاتالیزورها، اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن می تواند به طور متفاوتی انجام شود.

اگر مخلوطی از آمونیاک را با هوا از روی کاتالیزور عبور دهید، در 750 درجه سانتیگراد و ترکیب خاصی از مخلوط، یک تبدیل تقریباً کامل رخ می دهد.

NO تشکیل شده به راحتی وارد NO2 می شود که با آب در حضور اکسیژن اتمسفر اسید نیتریک می دهد.

آلیاژهای مبتنی بر پلاتین به عنوان کاتالیزور در اکسیداسیون آمونیاک استفاده می شوند.
اسید نیتریک به دست آمده از اکسیداسیون آمونیاک دارای غلظتی بیش از 60٪ نیست. در صورت لزوم، غلیظ می شود،
این صنعت اسید نیتریک رقیق را با غلظت 55، 47 و 45٪ و غلیظ - 98 و 97٪ تولید می کند.

استفاده از اسید نیتریک

از اسید نیتریک در تولید کودهای نیتروژن و ترکیبی (نیترات سدیم، آمونیوم، کلسیم و پتاسیم، نیتروفوس، نیتروفوسکا)، انواع نمک های سولفات، مواد منفجره (ترینیتروتولوئن و غیره)، رنگ های آلی استفاده می شود.

در سنتز آلی، مخلوطی از اسید نیتریک غلیظ و اسید سولفوریک به طور گسترده استفاده می شود - "مخلوط نیترات".

در متالورژی از اسید نیتریک برای حل کردن و ترشی فلزات و همچنین جداسازی طلا و نقره استفاده می شود. همچنین از اسید نیتریک در صنایع شیمیایی، در تولید مواد منفجره، در تولید مواد واسطه ای برای تولید رنگ های مصنوعی و سایر مواد شیمیایی استفاده می شود.

اسید نیتریک فنی در آبکاری نیکل، گالوانیزه و آبکاری کروم قطعات و همچنین در صنعت چاپ استفاده می شود. اسید نیتریک به طور گسترده در صنایع لبنی و برق استفاده می شود.

چگالی محلول های غلظت های مختلف اسید نیتریک

تراکم، گرم بر سانتی متر 3	تمرکز		تراکم، گرم بر سانتی متر 3	تمرکز
		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