Азотна киселина: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
Премахване на цялото съдържание на страницата Етикети: Изтриване на съдържанието Премахване на съдържание blanking |
м Премахнати редакции на 149.28.49.55 (б.), към версия на 87.246.62.56 Етикет: Отмяна |
||
Ред 1:
{| class="toccolours" border="1" style="float: right; clear: right; margin: 0 0 1em 1em; border-collapse: collapse;"
! {{chembox header}} | {{PAGENAME}} <!-- заменете, ако не съвпада с името на статията -->
|-
| align="center" width="300" colspan="2" bgcolor="#ffffff" | [[Файл:Nitric-acid.png|150px|Азотна киселина]]
|-
! {{chembox header}} | Обща информация
|-
| [[Номенклатура на IUPAC|Систематично име]]
| Азотна киселина
|-
| Други имена
| Хидрогеннитрат
|-
| [[Химическа формула|Молекулна формула]]
| HNO<sub>3</sub>
|-
| [[SMILES]] <!-- предимно за органични съединения, в противен случай пропуснете -->
|
|-
| [[Моларна маса]]
| 63,01 g/mol
|-
| Външен вид
| безцветна течност
|-
| [[CAS регистрационен номер|CAS номер]]
| [7697-37-2]
|-
! {{chembox header}} | Свойства
|-
| [[Плътност]] и [[Фаза (материя)|фаза]]
| 1,51 g·cm<sup>−3</sup> (20 °C), течна
<!--| 80% AA- 1.075;50% AA-1.061;10% AA-1.014 (all at 15 deg C)-->
<!-- above supposed "SG values" info commented out on 11/19/06 until it can be properly incorporated-->
|-
| [[Разтворимост]] във [[вода]]
| смесва се във всяко отношение с вода
|-
| Разтворимост
|
|-
| [[Точка на топене]]
| -41,6 °C <ref name=kirk/>
|-
| [[Точка на кипене]]
| 83,4 °C <ref name=kirk/>; 83 – 87 °C<ref name=ul/>
|-
| [[Константа на киселинна дисоциация|Киселинност]] (p''K''<sub>a</sub>)
| -1,37
<!-- пропуснете, ако не е киселина или основа. Ако давате няколко стойности, бъдете ясни -->
|
|-
| [[Вискозитет]]
| 0,9 mPa·s (20 °C) <ref name=kirk/>
|-
| [[Дипол#Молекулни диполи|Диполен момент]]
| 2.17
|-
! {{chembox header}} | Опасности
[[Файл:Hazard_O.svg|150px]] [[Файл:Hazard_C.svg|150px]]
<!-- Summary only- MSDS entry provides more complete information -->
<!--|-
| [[Material safety data sheet|MSDS]]
| [[{{PAGENAME}} (data page)#Material Safety Data Sheet|External MSDS]]--> <!-- please replace with proper link-->
|-
| Основни [[Охрана на труда и техника на безопасност|опасности]]
| Окислител, поддържа горенето
|-
<!--| [[NFPA 704]]
| {{NFPA 704 | Health=4 | Flammability=4 | Reactivity=4 | Other=OX }} These are set on "very dangerous" as default- adjust according to actual values
|- -->
| [[Точка на възпламеняване]]
|
|-
<!--| [[Risk and Safety Statements|R/S statement]]
| [[List of R-phrases|R]]: ? <br /> [[List of S-phrases|S]]: ?
|- -->
<!--| [[RTECS]] number
| ?
|--->
! {{chembox header}} | [[{{PAGENAME}} (данни)|Допълнителни данни]]
|-
| [[{{PAGENAME}} (данни)#Структура и свойства|Структура и<br />свойства]]
| [[Рефрактивен индекс|''n'']], [[Диелектрична константа|ε<sub>r</sub>]], и др.
|-
| [[{{PAGENAME}} (данни)#Термодинамични свойства|Термодинамични<br />данни]]
| Фазово поведение<br />Твърдо състояние, течност, газ
|-
| [[{{PAGENAME}} (данни)#Спектрални данни|Спектрални данни]]
| [[Ултравиолетова/VIS спектроскопия|УВ]], [[Инфрачервена спектроскопия|ИЧ]], [[ядрена магнитно-резонансна спектроскопия|ЯМР]], [[Мас-спектрометрия|МС]]
|-
! {{chembox header}} | Сродни съединения
|-
| Сродни съединения
| [[калиев нитрат]] {{Br}}[[амониев нитрат]] {{Br}} [[натриев нитрат]] {{Br}} [[сярна киселина]] {{Br}} [[азотиста киселина]]{{Br}} [[солна киселина]]
|-
| {{chembox header}} | <small>Освен където е обявено друго, данните са дадени за<br /> материали в [[стандартно състояние|стандартно състояние (при 25 °C, 100 kPa)]]<br />[[Уикипедия:Химическа инфокутия|Права и справки]]</small>
|-
|}
'''Азотната киселина''' '''(HNO<sub>3</sub>)''' е безцветна, димяща с рязък мирис течност, една от най-силните киселини. В природата се среща само свързана, под формата на нейните соли (нитрати). В молекулата на азотната киселина са свързани един водороден, един азотен и три кислородни атома. Връзките са полярни, като най-силно полярна е връзката водород – кислород. Реагира с метали (с изключение на злато и платина), основни оксиди, хидроксиди, като образува нитрати:
'''MgO + 2HNO<sub>3</sub> → Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O'''
'''NaOH + HNO<sub>3</sub> → NaNO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O'''
'''NaS + 2HNO<sub>3</sub> → 2NaNO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>S (газ)'''
При взаимодействие с метали в повечето случаи не се отделя водород – освен сол се получават азотни оксиди (в зависимост от концентрацията и температурата може да се получат различни продукти)<ref name=kirk> Kirk-Othmer; Encyclopedia of chemical technology, Vol. 17; 4th Edition </ref>
:<math>\mathrm{3\ Cu + 8\ HNO_3 \to \ 3 \ Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4 H_2O}</math>
Причината за това е, че за разлика от други [[киселина|киселини]] азотната киселина проявява окислителни свойства. По същата причина концентрираната азотна киселина [[пасивиране|пасивира]] [[желязо]]то, [[хром]]а, [[алуминий|алуминия]] и други метали. При това се образува защитен слой от съответния метален оксид, който предотвратява по-нататъшното разтваряне. Изключение правят металите [[магнезий]], [[калций]] и [[манган]] при реакция със студена, разредена азотна киселина:
:<math>\mathrm{ Mg + 2\ HNO_3 \to \ Mg(NO_3)_2 + H_2 \uparrow}</math>
Тъй като среброто се разтваря в азотна киселина а златото не, киселината може да се използва за разделяне на двата метала. Сместа на азотна киселина със [[солна киселина]], известна още под името „[[Царска вода]]“, разтваря дори злато.
За първи път азотна киселина съобщава известния [[алхимия|алхимик]] от 7 век [[Гебер]]. Получаването ставало при нагряване на [[Амониев нитрат|селитра]], [[меден сулфат]] ([[син камък]]) и стипца и [[кондензация]] на получените пари. Алтернативно се използвало и наряването с [[железен сулфат]] ([[зелен камък]]), което давало по-концентрирана киселина. Друг метод за получаване, който се използва в лабораторни уловия е реакцията на [[нитрати]] с концентрирана [[сярна киселина]] с последваща [[дестилация]] на азотната киселина:
:<math>\mathrm{ NaNO_3 + H_2SO_4 \to \ NaHSO_4 + HNO_3 \uparrow}</math>
Алхимиците започнали да получават азотна киселина в по – големи количества през 15 век, но за истинско производство може да се говори през 20 век. [[швеция|Шведските]] (според други източници норвежки) учени [[Биркиленд]] и [[Ейде]] конструират първия апарат за получаване на азотна киселина. При този процес най-напред се получавал [[азотен оксид]] при окислението на азот с кислород във [[волтова дъга]]. При охлаждане той се окислявал до [[азотен диоксид]], който се разтварял във [[вода]] за да даде азотна киселина. Метода на Биркиленд и Ейде е неефективен и е икономически рентабилен само при наличието на евтина [[електрическа енергия]].
На практика всички съвременни индустриални процеси за получаване на азотна киселина се базират на окислението на [[амоняк]] до [[азотен диоксид]] (т.нар. метод на [[Оствалд]]) и включват следните стъпки<ref name=ul> Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry</ref>:
[[Окисление]] на амоняк ('''NH<sub>3</sub>''') до '''[[азотен оксид|NO]]''' при '''t<sup>o</sup>''' '''= 900<sup>o</sup>C''' и '''Pt'''-'''[[родий|Rh]]''' [[катализатор]]:
'''4NH<sub>3</sub> + 5[[кислород|О<sub>2</sub>]] → 4NO + 6[[вода|H<sub>2</sub>O]] + Q'''
[[Окисление]] на '''NO''' до '''[[азотен диоксид|NO<sub>2</sub>]]''' при '''t<sup>o</sup> = 25<sup>o</sup>C''':
'''2NO + O<sub>2</sub> → 2NO<sub>2</sub>'''
[[Абсорбция]] на '''NO<sub>2</sub>''' във вода до получаването на азотна киселина ('''HNO<sub>3</sub>''') и '''NO''':
'''3NO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O → 2HNO<sub>3</sub>+NO'''
Алтернативно:
'''2H<sub>2</sub>O + 4NO<sub>2</sub>(газ) + O<sub>2</sub>(газ) → 4HNO<sub>3</sub>'''
При това получаване азотният диоксид се разтваря частично в [[течност]]та и придава на киселината жълтокафяв цвят.
Получената по тези методи азотна киселина е най-често разредена, с [[концентрация]] 50 до 70%. Това е достатъчно за производството на торове, но в определени случаи е нужна силно концентрирана или безводна киселина (напр. [[нитриране]] на [[органични съединения]]). Сместа на азотната киселина с вода има [[ацеотроп]] при 68 – 69%. По тази причина разредената киселина не може да се концентрира над 69% чрез обикновена [[дестилация]]. Концентрирането е възможно ако се използва [[сярна киселина]] или [[магнезиев нитрат]], които извличат водата. Друга възможност е получената при окисление на амоняка вода се отдели чрез кондензация. След това азотните оксиди да се разтворят в разредена киселина до получаване на силно концентрирана киселина или до достигане на концентрация над 69%, при което е възможно концентриране чрез обикновена дестилация.
Търговският продукт е воден разтвор с [[масова част]] над 65% азотна киселина. Концентрираната азотна киселина е нетрайна и се разлага при обикновени условия, при нагряване или при [[облъчване]] от [[светлина]] (това е причината за разминаванията в температурата на кипене, цитирана от различни източници):
'''2HN<sup>+5</sup>O<sub>3</sub><sup>–2</sup> → 2N<sup>+4</sup>O<sub>2</sub><sup>–2</sup> (газ) + H<sub>2</sub>O + 1/2O<sub>2</sub><sup>0</sup>'''
Киселината разрушава [[растение|растителните]] и животински тъкани ([[вълна (материя)|вълна]], [[памук]]). При взаимодействие с [[белтък|белтъчни]] вещества се получава вещество с яркожълт цвят (т.нар. ксантопротеинов тест). Затова, ако върху кожата попадне азотна киселина, се получават жълти петна. На въздуха по-концентрираните разтвори на азотната киселина образуват мъгла („димяща азотна киселина“). Това се дължи на взаимодействието на водните пари с отделеният азотен диоксид.
Азотната киселина е една от съставките на [[киселинен дъжд|киселинните дъждове]]. При всяко горене с излишък на [[кислород]] ([[въздух]]), особено при много високи температури, се образуват известни количества [[азотни оксиди]]. Те от своя страна се разтварят във влагата от въздуха и дават азотна и азотиста киселина. Попадналата в [[почва]]та азотна киселина се свързва с намиращите се в нея съединения на [[натрий|натрия]], [[калций|калция]], [[магнезий|магнезия]]. Образуваните по този начин нитрати са необходими за жизнената дейност на растенията:
'''Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + 2HNO<sub>3</sub> → 2NaNO<sub>3</sub> + CO<sub>2</sub> (газ) + H<sub>2</sub>O'''
По-големи количества киселини обаче предизвикват вкиселяване на почвата. При определени условия това води до разтваряне на някои тежки метали, които при неутрално [[pH]] са неразтворими и не се акумулират в растенията.
Едно от главните приложения на азотната киселина в химическата индустрия е [[нитрирането]] на органични съединения. В много от случаите реакцията е обратима и като продукт наред с нитросъединението се получава и вода. За да се измести равновесието надясно е необходимо добавянето на концентрирана [[сярна киселина]] или [[олеум]] (т.нар. „нитрираща смес“), които свързват химически водата.
== Приложение ==
Производството на азотна киселина се равнява на 26,9 милиона тона (данни за 1987 г.)<ref name=ul/>. Използва се за:
* [[минерални торове|торове]] ([[азотни торове]], предимно [[амониев нитрат]]);
* [[експлозиви|органични експлозиви]] и [[нитросъединения]];
* [[лекарство|лекарства]];
* [[пластмаса|пластмаси]];
* [[боя|багрила]];
* [[окислител]] в [[ракетни горива]];
* почистване и гравиране на метали;
== Източници ==
<references/>
== Вижте също ==
* [[Азотен оксид]]
* [[Азотиста киселина]]
* [[Нитрати]]
[[Категория:Минерални киселини]]
[[Категория:Азотни оксокиселини]]
[[Категория:Силни киселини]]
[[Категория:Едноосновни киселини]]
| |||