Salpetersyra

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 juli 2022; kontroller kräver 13 redigeringar .

Salpetersyra

Allmän

Traditionella namn

Salpetersyra

Chem. formel

HNO3 _

Fysikaliska egenskaper

Flytande

63,012 g/ mol

1,513 g/cm³

11,95 ± 0,01 eV [2]

Termiska egenskaper

Temperatur

• smältning

-41,59°C

• kokande

+82,6°C

• nedbrytning

+260°C

Mol. värmekapacitet

109,9 J/(mol K)

Entalpi

• utbildning

−174,1 kJ/mol

• smältning

10,47 kJ/mol

• kokande

39,1 kJ/mol

• upplösning

-33,68 kJ/mol

Ångtryck

56 hPa

Kemiska egenskaper

Syradissociationskonstant

pK_{a}

−1,64 [1]

Löslighet

• i vatten

Löslig

Optiska egenskaper

Brytningsindex

1,397

Strukturera

Dipolmoment

2,17 ± 0,02 D

Klassificering

944

231-714-2

O[N+](=O)[O-]

InChI=1S/HNO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4)GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N

RTECS

QU5775000

CHEBI

48107

FN-nummer

2031

ChemSpider

919

Säkerhet

LD 50

430 mg/kg

Giftighet

Grad 3 (måttligt farlig)

GHS-piktogram

NFPA 704

0 fyra 0 COR

Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.

Mediafiler på Wikimedia Commons

Salpetersyra ( kemisk formel - HNO 3 ), är en stark kemisk oorganisk syra som motsvarar kvävets högsta oxidationstillstånd (+5). Giftig .

Under standardförhållanden är salpetersyra en monobasisk syra , i sin rena form är det en färglös vätska med en stickande, kvävande lukt . Fast salpetersyra bildar två kristallina modifikationer med monoklina och rombiska gitter.

Salpetersyra är blandbar med vatten i vilket förhållande som helst. I vattenlösningar dissocierar det nästan fullständigt till joner. Det bildar en azeotropisk blandning med vatten med en koncentration på 68,4% och en bp på 120 °C vid normalt atmosfärstryck . Två fasta hydrater är kända : monohydrat ( HNO3H2O ) och trihydrat ( HNO33H2O ) . Salpetersyra och dess salter, nitrater , är giftiga och cancerframkallande och är starka oxidationsmedel .

Historisk information

Tekniken för att erhålla utspädd salpetersyra genom torrdestillation av salpeter med alun och kopparsulfat beskrevs tydligen först i Jabirs avhandlingar ( Geber i latiniserade översättningar) på 800-talet . Denna metod, med olika modifieringar, varav den viktigaste var att ersätta kopparsulfat med järnsulfat , användes i europeisk och arabisk alkemi fram till 1600-talet .

På 1600-talet föreslog Glauber en metod för att erhålla flyktiga syror genom reaktionen av deras salter med koncentrerad svavelsyra, inklusive salpetersyra från kaliumnitrat , vilket gjorde det möjligt att introducera koncentrerad salpetersyra i kemisk praxis och studera dess egenskaper. Glaubermetoden användes fram till början av 1900-talet , och den enda betydande modifieringen var ersättningen av kaliumnitrat med billigare natriumnitrat (chilenskt) .

Under M. V. Lomonosovs tid och fram till mitten av 1900-talet kallades salpetersyra vanligen stark vodka [3] .

Fysikaliska och fysikalisk-kemiska egenskaper

Kväve i salpetersyra har ett oxidationstillstånd på +5. Salpetersyra är en färglös vätska som ryker i luft, smältpunkt −41,59 °C, kokpunkt +82,6 °C (vid normalt atmosfärstryck) med partiell sönderdelning. Salpetersyra är blandbar med vatten i alla proportioner. Vattenlösningar av HNO 3 med en massfraktion av 0,95-0,98 kallas "rykande salpetersyra", med en massfraktion av 0,6-0,7 - koncentrerad salpetersyra.

Bildar en azeotrop blandning med vatten (massfraktion 68,4%, d 20 \u003d 1,41 g / cm 3 , T bp \u003d 120,7 ° C )

När den kristalliseras från vattenlösningar bildar salpetersyra kristallina hydrater :

monohydrat HNO 3 H 2 O, T pl \u003d -37,62 ° C;
trihydrat HNO 3 3H 2 O, T pl \u003d -18,47 ° C.

Fast salpetersyra bildar två kristallina modifikationer:

monokliniskt system , rymdgrupp P21 / a , cellparametrar a = 1,623 nm , b = 0,857 nm , c = 0,631 nm , β = 90° , Z = 16 ;
rombisk

Monohydratet bildar ortorombiska kristaller , rymdgrupp Pna 2, cellparametrar a = 0,631 nm , b = 0,869 nm , c = 0,544 nm , Z = 4 .

Densiteten av vattenlösningar av salpetersyra som funktion av dess koncentration beskrivs av ekvationen

d(c)=0{,}9952+0{,}564c+0{,}3005c^{2}-0{,}359c^{3},

där d är densiteten i g/cm 3 , c är syrans massfraktion. Denna formel beskriver dåligt beteendet hos densitet vid en koncentration på mer än 97%.

Kemiska egenskaper

1. Högkoncentrerad HNO 3 har en brun färg på grund av nedbrytningsprocessen som sker i ljuset:

{\mathsf {4HNO_{3}\longrightarrow 4NO_{2}\!\uparrow +2H_{2}O+O_{2}\!\uparrow ))

2. Vid upphettning sönderdelas salpetersyra enligt samma reaktion. Salpetersyra kan endast destilleras utan sönderdelning under reducerat tryck (den angivna kokpunkten vid atmosfärstryck hittas genom extrapolering).

3. Guld , platina , iridium , rodium och tantal är inerta mot salpetersyra i hela koncentrationsintervallet, andra metaller reagerar med det, reaktionsförloppet bestäms av dess koncentration.

4. HNO 3 som en stark monobasisk syra interagerar:

a) med basiska och amfotära oxider :

{\mathsf {CuO+2HNO_{3}\longrightarrow Cu(NO_{3})_{2}+H_{2}O))

{\mathsf {ZnO+2HNO_{3}\longrightarrow Zn(NO_{3})_{2}+H_{2}O))

b) med baser :

{\mathsf {KOH+HNO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+H_{2}O))

c) tränger undan svaga syror från deras salter:

{\mathsf {CaCO_{3}+2HNO_{3}\longrightarrow Ca(NO_{3})_{2}+H_{2}O+CO_{2}\!\uparrow ))

5. Vid kokning eller under inverkan av ljus sönderdelas salpetersyra delvis:

{\mathsf {4HNO_{3}\ \xrightarrow {h\nu} \ 4NO_{2}\!\uparrow +O_{2}\!\uparrow +2H_{2}O))

6. Salpetersyra i valfri koncentration uppvisar egenskaperna hos en oxiderande syra, medan kväve reduceras till ett oxidationstillstånd av +5 till -3. Reduktionsdjupet beror i första hand på reduktionsmedlets natur och på koncentrationen av salpetersyra. Som en oxiderande syra interagerar HNO 3 :

a) med metaller som står i en serie spänningar till höger om väte:

Koncentrerad HNO 3

{\mathsf {Cu+4HNO_{3}(60\%)\longrightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\!\uparrow +2H_{2}O))

Utspädd HNO 3

{\mathsf {3Cu+8HNO_{3}(30\%)\longrightarrow 3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\!\uparrow +4H_{2}O))

b) med metaller som står i den elektrokemiska serie av spänningar till vänster om väte:

{\mathsf {Zn+4HNO_{3}(60\%)\longrightarrow Zn(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\!\uparrow +2H_{2}O))

{\mathsf {3Zn+8HNO_{3}(30\%)\longrightarrow 3Zn(NO_{3})_{2}+2NO\!\uparrow +4H_{2}O))

{\mathsf {4Zn+10HNO_{3}(20\%)\longrightarrow 4Zn(NO_{3})_{2}+N_{2}O\!\uparrow +5H_{2}O))

{\mathsf {5Zn+12HNO_{3}(10\%)\longrightarrow 5Zn(NO_{3})_{2}+N_{2}\!\uparrow +6H_{2}O))

{\mathsf {4Zn+10HNO_{3}(3\%)\longrightarrow 4Zn(NO_{3})_{2}+NH_{4}NO_{3}+3H_{2}O))

Alla ovanstående ekvationer återspeglar endast reaktionens dominerande förlopp. Detta betyder att under dessa förhållanden är produkterna från denna reaktion mer än produkterna från andra reaktioner, till exempel när zink reagerar med salpetersyra (massfraktion av salpetersyra i en lösning av 0,3), kommer produkterna att innehålla mest NO , men kommer också att innehålla (endast i mindre mängder) och NO 2 , N 2 O , N 2 och NH 4 NO 3 .

7. Det enda generella mönstret i växelverkan mellan salpetersyra och metaller: ju mer utspädd syran och ju aktivare metall, desto djupare reduceras kvävet:

ökning i syrakoncentration ökning av metallaktivitet

{\mathsf {\Leftarrow NO_{2},NO,N_{2}O,N_{2},NH_{4}NO_{3}\Rightarrow ))

8. Salpetersyra, även koncentrerad, interagerar inte med guld och platina. Järn, aluminium, krom passiveras med kall koncentrerad salpetersyra. Järn interagerar med utspädd salpetersyra, och beroende på syrakoncentrationen bildas inte bara olika kvävereduktionsprodukter utan också olika järnoxidationsprodukter:

{\mathsf {Fe+4HNO_{3}(25\%)\longrightarrow Fe(NO_{3})_{3}+NO\!\uparrow +2H_{2}O))

{\mathsf {4Fe+10HNO_{3}(2\%)\longrightarrow 4Fe(NO_{3})_{2}+NH_{4}NO_{3}+3H_{2}O))

9. Salpetersyra oxiderar icke-metaller , medan kväve vanligtvis reduceras till NO eller NO 2 :

{\mathsf {S+6HNO_{3}(60\%)\longrightarrow H_{2}SO_{4}+6NO_{2}\!\uparrow +2H_{2}O))

{\mathsf {S+2HNO_{3}(40\%)\longrightarrow H_{2}SO_{4}+2NO\!\uparrow }}

{\mathsf {P+5HNO_{3}(60\%)\longrightarrow H_{3}PO_{4}+5NO_{2}\!\uparrow +H_{2}O))

{\mathsf {3P+5HNO_{3}(30\%)+2H_{2}O\longrightarrow 3H_{3}PO_{4}+5NO\!\uparrow ))

och komplexa ämnen, till exempel:

{\mathsf {FeS+4HNO_{3}(30\%)\longrightarrow Fe(NO_{3})_{3}+S+NO\!\uparrow +2H_{2}O))

10. Vissa organiska föreningar (t.ex. aminer , terpentin ) antänds spontant vid kontakt med koncentrerad salpetersyra.

11. Vissa metaller ( järn , krom , aluminium , kobolt , nickel , mangan , beryllium ), som reagerar med utspädd salpetersyra, passiveras av koncentrerad salpetersyra och är resistenta mot dess effekter.

En blandning av salpetersyra och svavelsyra kallas melange.

Salpetersyra används i stor utsträckning för att framställa nitroföreningar .

12. En blandning av tre volymer saltsyra och en volym salpetersyra kallas " aqua regia ". Vid rumstemperatur är reaktionen i jämvikt. Den växlar åt höger när den värms upp. Aqua regia löser de flesta metaller, inklusive guld och platina . Dess starka oxiderande förmåga beror på den resulterande atomära klor och nitrosylklorid , som också sönderdelas och frigör klor :

{\mathsf {3HCl+HNO_{3}\rightleftarrows Cl_{2}\uparrow +NOCl\uparrow +2H_{2}O))

${\mathsf {3HCl+HNO_{3}\ \xrightarrow {^{o}t} \ Cl_{2}\uparrow +NOCl\uparrow +2H_{2}O))$

${\mathsf {2NOCl\ \xrightarrow {^{o}t} \ 2NO\uparrow +Cl_{2}\uparrow }}$

Total:

${\mathsf {6HCl+2HNO_{3}\ \xrightarrow {^{o}t} \ 3Cl_{2}\uparrow +2NO\uparrow +4H_{2}O))$

Samma reaktion sker också med bromvätesyra :

${\mathsf {6HBr+2HNO_{3}\longrightarrow 3Br_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O))$

13. Interaktion mellan koncentrerad salpetersyra och saltsyra med ädelmetaller :

{\mathsf {Au+HNO_{3}+4HCl\longrightarrow H[AuCl_{4}]+NO\!\uparrow +2H_{2}O))

{\mathsf {3Pt+4HNO_{3}+18HCl\longrightarrow 3H_{2}[PtCl_{6}]+4NO\!\uparrow +8H_{2}O))

14. Salpetersyra, som löses upp i vatten, reagerar partiellt och reversibelt med den för att bilda ortonetersyra, som inte finns i fri form:

{\displaystyle {\mathsf {HNO_{3}+H_{2}O\rightleftarrows H_{3}NO_{4))))

Nitrater

Salpetersyra är en stark syra. Dess salter - nitrater - erhålls genom inverkan av HNO 3 på metaller och vissa icke-metallföreningar, oxider , hydroxider eller karbonater . Alla nitrater är mycket lösliga i vatten. Nitratjonen hydrolyserar inte i vatten.

1. Salter av salpetersyra sönderdelas irreversibelt vid upphettning, och sammansättningen av sönderdelningsprodukterna bestäms av katjonen:

a) nitrater av metaller i serien av spänningar till vänster om magnesium (exklusive litium ):

{\mathsf {2KNO_{3}\ {\xrightarrow {450^{o}C}}\ 2KNO_{2}+O_{2}\!\uparrow }}

b) nitrater av metaller som finns i en serie spänningar mellan magnesium och koppar (liksom litium ):

{\mathsf {4Al(NO_{3})_{3}\ {\xrightarrow {180^{o}C}}\ 2Al_{2}O_{3}+12NO_{2}\!\uparrow + \ 3O_{2}\!\uparrow }}

c) nitrater av metaller som finns i en serie spänningar till höger om kvicksilver :

{\mathsf {2AgNO_{3}\ {\xrightarrow {400^{o}C}}\ 2Ag+2NO_{2}\!\uparrow +\ O_{2}\!\uparrow }}

d) ammoniumnitrat :

{\mathsf {NH_{4}NO_{3}\ {\xrightarrow {240^{o}C}}\ N_{2}O\!\uparrow +\ 2H_{2}O}}

2. Nitrater i vattenlösningar uppvisar praktiskt taget inga oxiderande egenskaper, men vid höga temperaturer i fast tillstånd är de starka oxidationsmedel, till exempel när fasta ämnen smälts:

{\mathsf {Fe+3KNO_{3}+2KOH\ {\xrightarrow {420^{o}C}}\ K_{2}FeO_{4}+3KNO_{2}+H_{2}O))

3. Zink och aluminium i en alkalisk lösning reducerar nitrater till NH 3 :

{\mathsf {3KNO_{3}+8Al+5KOH+18H_{2}O\högerpil 3NH_{3}\!\uparrow +8K[Al(OH)_{4}]))

Salter av salpetersyra - nitrater - används i stor utsträckning som gödningsmedel . Samtidigt är nästan alla nitrater mycket lösliga i vatten, därför är de i form av mineraler extremt små till sin natur; undantagen är chilensk (natrium) salpeter och indisk salpeter ( kaliumnitrat ). De flesta nitrater erhålls på konstgjord väg.

4. Glas , fluoroplast-4 reagerar inte med salpetersyra .

5. Metallnitrater under sintring med metalloxider bildar salter av ortonitric acid- ortonitrates .

Industriell produktion, tillämpning och effekt på kroppen

Salpetersyra är en av de största produkterna inom den kemiska industrin.

Produktion av salpetersyra

Den moderna metoden för dess produktion är baserad på katalytisk oxidation av syntetisk ammoniak på platina - rodium- katalysatorer ( Ostwald- processen ) till en blandning av kväveoxider ( nitrösa gaser), med deras ytterligare absorption av vatten :

{\mathsf {4NH_{3}+5O_{2}\ \xrightarrow {Pt/Rh} \ 4NO\uparrow +6H_{2}O))

{\mathsf {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}\uparrow }}

{\mathsf {4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O\högerpil 4HNO_{3}}}

Alla tre reaktionerna är exotermiska , den första är irreversibel , resten är reversibla [4] . Koncentrationen av salpetersyra som erhålls med denna metod varierar från 45 till 58% beroende på den tekniska utformningen av processen. För att erhålla koncentrerad salpetersyra förskjuts antingen jämvikten i den tredje reaktionen genom att öka trycket till 50 atmosfärer , eller så tillsätts svavelsyra för att utspäda salpetersyra och värms upp, medan salpetersyra, till skillnad från vatten och svavelsyra, avdunstar [5] .

I Ryssland började storskalig produktion av salpetersyra (10 000 ton per år) med denna metod 1917 i Yuzovka , råmaterialet var ammoniak från koksugnsgas enligt metoden av I. I. Andreev .

För första gången erhölls salpetersyra av alkemister genom att värma en blandning av salpeter och järnsulfat:

{\mathsf {4KNO_{3}+2FeSO_{4}\cdot 7H_{2}O\ {\xrightarrow[{}]{^{o}t))\ Fe_{2}O_{3}+2K_ {2}SO_{4}+2HNO_{3}\!\uparrow +2NO_{2}\!\uparrow +6H_{2}O}}

Ren salpetersyra erhölls först av Johann Rudolf Glauber , verkande på salpeter med koncentrerad svavelsyra :

{\mathsf {KNO_{3}+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow[{}]{^{o}t))\ KHSO_{4}+HNO_{3}\!\uparrow }}

Ytterligare destillation kan erhållas sk. "rykande salpetersyra", som innehåller praktiskt taget inget vatten.

Applikation

Livsmedelsindustrin - utspädd - rengöring i stället för utrustning (rör, pumpar, värmeväxlare, tankar, etc.);
Tillverkning av mineralgödsel ;
Militär industri (rykning - vid produktion av sprängämnen , som oxidationsmedel för raketbränsle , utspädd - i syntesen av olika ämnen, inklusive giftiga );
Filmfotografering (extremt sällsynt) - utspädd - försurning av vissa toningslösningar [6] ;
Staffligrafik - för etsning av tryckplåtar ( etstavlor , zinkografiska tryckformer och magnesiumklichéer);
Produktion av färgämnen och läkemedel ( nitroglycerin );
Smycken är det huvudsakliga sättet att bestämma guld i en guldlegering;
Grundläggande organisk syntes ( nitroalkaner , anilin , nitrocellulosa , TNT )

Åtgärd på kroppen

Salpetersyra är giftigt . Beroende på graden av påverkan på kroppen tillhör den ämnen i den 3:e faroklassen . Dess ångor är mycket skadliga: ångorna orsakar irritation i luftvägarna, och själva syran lämnar långläkande sår på huden. Vid exponering för huden uppstår en karakteristisk gul färgning av huden på grund av xantoproteinreaktionen. När den värms upp eller utsätts för ljus sönderdelas syran och bildar mycket giftig kvävedioxid NO 2 (brun gas). MPC för salpetersyra i luften i arbetsområdet för NO 2 2 mg/m 3 [7] .

NFPA 704 betyg för koncentrerad salpetersyra:

Hälsofara: 4
Brandfarlighet: 0
Instabilitet: 0
Special: COR [8]

Unicode

Unicode har en alkemisk symbol för salpetersyra ( Latin Aqua fortis ).

Unicode och HTML -kodning

grafem	Unicode		HTML
grafem	Koden	namn	Hexadecimal	Decimal	Mnemonics
🜅	U+1F705	ALKEMISKA SYMBOL FÖR AQUAFORTIS	🜅	🜅	—

Se även

Röd rykande salpetersyra

Anteckningar

↑ Handbok för en kemist / Redaktion: Nikolsky B.P. m.fl. - 2:a uppl., korrigerad. - M., L.: Kemi, 1965. - T. 3. - 1008 sid.
↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0447.html
↑ Stark vodka // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och 4 extra). - St Petersburg. 1890-1907. ;
Stark vodka // Basket - Kukunor. - M .: Soviet Encyclopedia, 1953. - S. 337. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 51 volymer] / chefredaktör B. A. Vvedensky ; 1949-1958, v. 23).
↑ Khodakov, 1976 , s. 43,60-61.
↑ Khodakov, 1976 , sid. 61.
↑ Salpetersyra // Photokinotechnics: Encyclopedia / Ch. ed. E. A. Iofis . — M .: Soviet Encyclopedia , 1981. — 447 sid.
↑ Interstate standard GOST 12.1.005-88, bilaga 2, s. 1
↑ Fisher Scientific .

Litteratur

Khodakov Yu. V., Epstein D. A., Gloriozov P. A. Oorganisk kemi. Lärobok för årskurs 9. - 7:e uppl. - M . : Education , 1976. - 2 350 000 exemplar.
Encyclopedic Dictionary of a Young Chemist, Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - 2:a upplagan, M., 1990.
Akhmetov N. S. Allmän och oorganisk kemi. Moskva: Högre skola, 2001.
Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. och andra - M . : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 sid.

Länkar

Salpetersyra // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
Salpetersyra 65-67% (engelska) (inte tillgänglig länk) . fishersci.com . Fisher Scientific. Hämtad 13 april 2018. Arkiverad från originalet 14 april 2018.

Avledningar av den latinska bokstaven F, f
Brev	Ḟḟ F̣f̣ Ƒƒ ᶂ Ff F̀f̀ F̄f̄ F̧f̧ ꜰ Ꞙꞙ ꟻ ꬵ Ⅎⅎ ʩ 𝼀 Ꝼꝼ
Symboler	ƒ ₣ ℉ ℱ 𝔽 🜅 𝄢 𝇑 𝆑 Ⓕⓕ ⒡

Fotografiska reagenser

Utvecklande agenter

svartvitt	Adurol ( bromohydrokinon klorhydrokinon ) Amidol 2-aminofenol 4-aminofenol C-vitamin hydrokinon Glycin foto Metylfenidon Metol Oxietylortoaminofenol pyrogallol Pyrocatechin Fenidon p-fenylendiamin TsPV-1 Edinol
färgad	p-fenylendiamin TsPV-1 TsPV-2 Ac-60 CD-2 CD-3 CD-4 CD-6

Anti-slöjor

pH -regulatorer

Utvecklingsacceleratorer	Kaliumhydroxid Natriumhydroxid Kaliumkarbonat Natriumkarbonat natriummetaborat natriumsulfit Natriumtetraborat
Salpetersyra Borsyra

Konserverande ämnen

Vattenavhärdare

Bleachers

Fixeringskomponenter

Färgbildande komponenter

Tonerkomponenter

uranylnitrat

Förstärkarkomponenter

Desensibilisatorer

Sensibilisatorer

Ordböcker och uppslagsverk

Stor dansk
Stor katalanska
Stor norsk
Stor ryss
Great Soviet (1 upplaga)
Brockhaus och Efron
Militär Sytina
Litet Brockhaus och Efron
Teknisk (1 upplaga)
Encyklopediskt lexikon
Britannica (online)
Universalis

I bibliografiska kataloger
BNF : 12141895d GND : 4178973-8 J9U : 987007531394505171 LCCN : sh85092048 NDL : 00572280 NKC : ph237389