Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с азотистой кислотой .
Азотная кислота
Резонансное описание связи в молекуле азотной кислоты
Шариковая модель азотной кислоты
Резонансная модель заполнения пространства азотной кислоты
Имена
Название ИЮПАК
Азотная кислота
Другие имена
Aqua fortis , Spirit of Niter, Eau forte , нитрат водорода, Acidum nitricum
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.028.832 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 231-714-2
1576
КЕГГ
MeSHАзотная + кислота
Номер RTECS
  • QU5775000
UNII
Номер ООН2031 г.
Характеристики
H N O 3
Молярная масса63,012  г · моль -1
ВнешностьБесцветная дымящаяся жидкость желтого или красного цвета [1]
Запахедкий, удушающий [1]
Плотность1,51 г см -3 , 1,41 г см -3 [68% масс.]
Температура плавления -42 ° С (-44 ° F, 231 К)
Точка кипения 83 ° C (181 ° F, 356 K) 68% раствор кипит при 121 ° C (250 ° F, 394 K)
Полностью смешивается
журнал P-0,13 [2]
Давление газа48 мм рт. Ст. (20 ° C) [1]
Кислотность (p K a )−1,4 [3]
Основание конъюгатаНитрат
Магнитная восприимчивость (χ)
−1,99 × 10 −5  см 3 / моль
Показатель преломления ( n D )
1,397 (16,5 ° С)
Дипольный момент
2,17 ± 0,02 Д
Термохимия
Стандартная мольная энтропия ( S o 298 )
146 Дж · моль −1 · K −1 [4]
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 )
−207 кДж · моль −1 [4]
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 0183
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHSОпасность
Формулировки опасности GHS
H272 , H300 , H310 , H330 , H373 , H411
Меры предосторожности GHS
P210 , P220 , P260 , P305 + 351 + 338 , P310 , P370 + 378
NFPA 704 (огненный алмаз)
Flammability code 0: Will not burn. E.g. waterHealth code 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasReactivity code 2: Undergoes violent chemical change at elevated temperatures and pressures, reacts violently with water, or may form explosive mixtures with water. E.g. white phosphorusSpecial hazard OX: Oxidizer. E.g. potassium perchlorateNFPA 704 четырехцветный алмаз
0
4
2
OX
точка возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
ЛК 50 ( средняя концентрация )
138 частей на миллион (крыса, 30 мин) [1]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 2 частей на миллион (5 мг / м 3 ) [1]
REL (рекомендуется)
TWA 2 ppm (5 мг / м 3 )
ST 4 ppm (10 мг / м 3 ) [1]
IDLH (Непосредственная опасность)
25 страниц в минуту [1]
Родственные соединения
Другие анионы
Азотистая кислота
Другие катионы
Нитрат натрия Нитрат
калия Нитрат
аммония
Родственные соединения
Пятиокись азота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Азотная кислота ( HНЕТ 3), также известный как aqua fortis ( лат. «сильная вода») и спирт селитры , является очень едкой минеральной кислотой .

Чистое соединение бесцветно, но более старые образцы имеют тенденцию приобретать желтый оттенок из-за разложения на оксиды азота и воды. Наиболее коммерчески доступная азотная кислота имеет концентрацию 68% в воде. Когда раствор содержит более 86% HNO 3 , его называют дымящей азотной кислотой . В зависимости от количества присутствующего диоксида азота дымящаяся азотная кислота далее характеризуется как красная дымящая азотная кислота при концентрациях выше 86% или белая дымящая азотная кислота при концентрациях выше 95%.

Азотная кислота - это первичный реагент, используемый для нитрования - добавления нитрогруппы , как правило, к органической молекуле . В то время как некоторые образующиеся нитросоединения являются взрывчатыми веществами , чувствительными к ударам и температуре , некоторые из них достаточно стабильны для использования в боеприпасах и подрывных работах, в то время как другие по-прежнему более стабильны и используются в качестве пигментов в чернилах и красителях. Азотная кислота также обычно используется как сильный окислитель .

Физические и химические свойства [ править ]

Коммерчески доступная азотная кислота представляет собой азеотроп с водой при концентрации 68% HNO 3 . Этот раствор имеет температуру кипения 120,5 ° C при 1 атм. Он известен как «концентрированная азотная кислота». Чистая концентрированная азотная кислота представляет собой бесцветную жидкость при комнатной температуре.

Известны два твердых гидрата: моногидрат (HNO 3 · H 2 O или [H 3 O] NO 3 ) и тригидрат (HNO 3 · 3H 2 O).

Иногда можно увидеть более старую шкалу плотности с концентрированной азотной кислотой, обозначенной как 42 °  Боме . [5]

Загрязнение диоксидом азота [ править ]

Дымящаяся азотная кислота, загрязненная желтым диоксидом азота.

Азотная кислота подвержена термическому или легкому разложению, поэтому ее часто хранили в бутылках из коричневого стекла:

4 HNO 3 → 2 H 2 O + 4 NO 2 + O 2

Эта реакция может вызвать некоторые существенные изменения давления пара над жидкостью, поскольку образующиеся оксиды азота частично или полностью растворяются в кислоте.

Диоксид азота (NO 2 ) остается растворенным в азотной кислоте, окрашивая ее в желтый или даже красный цвет при более высоких температурах. В то время как чистая кислота имеет тенденцию выделять белые пары при контакте с воздухом, кислота с растворенным диоксидом азота выделяет красновато-коричневые пары, что приводит к общим названиям «красная дымящая азотная кислота» и «белая дымящая азотная кислота». Оксиды азота (NO x ) растворимы в азотной кислоте.

Дымящаяся азотная кислота [ править ]

Основная статья: Красная дымящая азотная кислота

Дымящаяся азотная кислота технического сорта содержит 98% HNO 3 и имеет плотность 1,50 г / см 3 . Этот сорт часто используется в производстве взрывчатых веществ. Он не такой летучий и коррозионный, как безводная кислота, и имеет приблизительную концентрацию 21,4 М.

Красная дымящая азотная кислота , или RFNA, содержит значительные количества растворенного диоксида азота (NO 2 ), при этом раствор приобретает красновато-коричневый цвет. Из-за растворенного диоксида азота плотность красной дымящей азотной кислоты ниже 1,490 г / см 3 .

Ингибируется дымящей азотной кислоты (либо IWFNA или IRFNA ) могут быть получены путем добавления 0,6 до 0,7% фтористого водорода (HF). Этот фторид добавляют в металлические резервуары для защиты от коррозии . Фторид создает слой фторида металла, который защищает металл.

Безводная азотная кислота [ править ]

Основная статья: Белая дымящаяся азотная кислота

Белая дымящаяся азотная кислота , чистая азотная кислота или WFNA, очень близка к безводной азотной кислоте. По результатам анализа он доступен в виде 99,9% азотной кислоты. Одна из спецификаций дымящейся азотной кислоты состоит в том, что она содержит максимум 2% воды и максимум 0,5% растворенного NO 2 . Безводная азотная кислота имеет плотность 1,513 г / см 3 и приблизительную концентрацию 24 молярных. Безводная азотная кислота представляет собой бесцветную подвижную жидкость с плотностью 1,512 г / см 3, которая затвердевает при -42 ° C с образованием белых кристаллов [ требуется разъяснение ] . Поскольку он разлагается до NO 2и воды приобретает желтый оттенок. Температура кипения составляет 83 ° C. Обычно его хранят в стеклянной небьющейся бутылке из янтаря с вдвое большим объемом свободного пространства для повышения давления, но даже с этими мерами предосторожности необходимо ежемесячно вентилировать бутылку, чтобы сбросить давление.

Структура и связь [ править ]

Два основных резонансных представления HNO 3

Две связи N – O эквивалентны и относительно короткие (это можно объяснить теориями резонанса; канонические формы демонстрируют характер двойной связи в этих двух связях, что делает их более короткими, чем типичные связи N – O), и третья связь N – O удлиненная, поскольку атом O также присоединен к протону. [6] [7]

Реакции [ править ]

Кислотно-основные свойства [ править ]

Азотная кислота обычно считается сильной кислотой при температуре окружающей среды. Существуют некоторые разногласия относительно значения константы диссоциации кислоты, хотя значение p K a обычно указывается как меньше -1. Это означает, что азотная кислота в разбавленном растворе полностью диссоциирует, за исключением очень кислых растворов. Значение p K a увеличивается до 1 при температуре 250 ° C. [8]

Азотная кислота может действовать как основание по отношению к кислоте, такой как серная кислота :

HNO 3 + 2 H 2 SO 4 ⇌ НЕТ+
2+ H 3 O + + 2  HSO-
4; Константа равновесия : K ≈ 22 

Нитрония ион , NO+
2, является активным реагентом в реакциях ароматического нитрования . Поскольку азотная кислота обладает как кислотными, так и основными свойствами, она может подвергаться реакции автопротолиза, подобной самоионизации воды :

2 HNO 3 ⇌ НЕТ+
2+ НЕТ-
3+ H 2 O

Реакции с металлами [ править ]

Азотная кислота реагирует с большинством металлов, но детали зависят от концентрации кислоты и природы металла. Разбавленная азотная кислота ведет себя как обычная кислота в реакции с большинством металлов. Магний , марганец и цинк выделяют H 2 :

Mg + 2 HNO 3 → Mg (NO 3 ) 2 + H 2 ( нитрат магния )
Mn + 2 HNO 3 → Mn (NO 3 ) 2 + H 2 ( нитрат марганца (II) )

Азотная кислота может окислять неактивные металлы, такие как медь и серебро . С этими неактивными или менее электроположительными металлами продукты зависят от температуры и концентрации кислоты. Например, медь реагирует с разбавленной азотной кислотой при температуре окружающей среды со стехиометрией 3: 8:

3 Cu + 8 HNO 3 → 3 Cu 2+ + 2 NO + 4 H 2 O + 6 NO-
3

Полученный оксид азота может реагировать с кислородом воздуха с образованием диоксида азота. При более концентрированной азотной кислоте диоксид азота образуется непосредственно в реакции со стехиометрией 1: 4:

Cu + 4 H + + 2 NO-
3→ Cu 2+ + 2 NO 2 + 2 H 2 O

При реакции с азотной кислотой большинство металлов дает соответствующие нитраты. Некоторые металлоиды и металлы дают оксиды; например, Sn , As , Sb и Ti окисляются до SnO 2 , As 2 O 5 , Sb 2 O 5 и TiO 2 соответственно. [9]

Некоторые драгоценные металлы , такие как чистое золото и металлы платиновой группы, не реагируют с азотной кислотой, хотя чистое золото действительно реагирует с царской водкой , смесью концентрированной азотной кислоты и соляной кислоты . Однако некоторые менее благородные металлы ( Ag , Cu , ...), присутствующие в некоторых золотых сплавах, относительно бедных золотом, такие как цветное золото, могут легко окисляться и растворяться азотной кислотой, что приводит к изменению цвета поверхности сплава золота. Азотная кислота используется в ювелирных магазинах как дешевое средство для быстрого обнаружения сплавов с низким содержанием золота (<14 карат ) и быстрой оценки чистоты золота.

Являясь мощным окислителем, азотная кислота бурно реагирует со многими неметаллическими соединениями, и реакции могут быть взрывоопасными. В зависимости от концентрации кислоты, температуры и используемого восстановителя конечные продукты могут варьироваться. Реакция протекает со всеми металлами, за исключением ряда благородных металлов и некоторых сплавов . Как правило, окислительные реакции происходят в основном с концентрированной кислотой, способствуя образованию диоксида азота (NO 2 ). Однако сильные окислительные свойства азотной кислоты являются термодинамическими по своей природе, но иногда реакции ее окисления протекают кинетически неблагоприятно. Наличие небольшого количества азотистой кислоты(HNO 2 ) значительно увеличивает скорость реакции. [9]

Хотя хром (Cr), железо (Fe) и алюминий (Al) легко растворяются в разбавленной азотной кислоте, концентрированная кислота образует слой оксида металла, который защищает основную часть металла от дальнейшего окисления. Формирование этого защитного слоя называется пассивацией . Типичные концентрации пассивирования находятся в диапазоне от 20% до 50% по объему (см. ASTM A967-05). Металлы, пассивируемые концентрированной азотной кислотой, - это железо , кобальт , хром , никель и алюминий . [9]

Реакции с неметаллами [ править ]

Азотная кислота, являясь мощной окисляющей кислотой , бурно реагирует со многими органическими материалами, и реакции могут быть взрывоопасными. Гидроксильная группа, как правило , зачищать водород из органической молекулы с образованием воды, а остальные нитрогруппы происходит Водород в. Нитрование органических соединений азотной кислотой - основной метод синтеза многих распространенных взрывчатых веществ, таких как нитроглицерин и тринитротолуол (ТНТ). Поскольку возможно очень много менее стабильных побочных продуктов, эти реакции необходимо тщательно контролировать термически, а побочные продукты удалять, чтобы выделить желаемый продукт.

Взаимодействие с неметаллическими элементами, за исключением азота, кислорода, благородных газов , кремния и галогенов, отличных от йода, обычно окисляет их до высшей степени окисления в виде кислот с образованием диоксида азота для концентрированной кислоты и оксида азота для разбавленной кислоты. кислота.

C графит + 4 HNO 3 → CO 2 + 4 NO 2 + 2 H 2 O

или же

3 C графит + 4 HNO 3 → 3 CO 2 + 4 NO + 2 H 2 O

Концентрированная азотная кислота окисляет I 2 , P 4 и S 8 до HIO 3 , H 3 PO 4 и H 2 SO 4 соответственно. [9] Хотя он реагирует с графитом и аморфным углеродом, он не реагирует с алмазом; он может отделить алмаз от окисляемого графита. [10]

Ксантопротеиновый тест [ править ]

Азотная кислота реагирует с белками с образованием желтых нитрованных продуктов. Эта реакция известна как ксантопротеиновая реакция . Это испытание проводится путем добавления концентрированной азотной кислоты к испытуемому веществу и последующего нагревания смеси. Если присутствуют белки, содержащие аминокислоты с ароматическими кольцами, смесь становится желтой. При добавлении основания, такого как аммиак , цвет становится оранжевым. Эти изменения цвета вызваны нитрованными ароматическими кольцами в белке. [11] [12] Ксантопротеиновая кислота образуется, когда кислота контактирует с эпителиальными клетками.. Соответствующие местные изменения цвета кожи указывают на несоответствие мер безопасности при работе с азотной кислотой.

Производство [ править ]

Азотная кислота образуется при реакции диоксида азота (NO 2 ) с водой .

4 NO 2 + 2 H 2 O → 2 HNO 3 + NO + NO 2 + H 2 O

Или сокращенно:

3 НЕТ 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + НЕТ

Обычно оксид азота, полученный в результате реакции, повторно окисляется кислородом воздуха с образованием дополнительного количества диоксида азота.

Барботирование диоксида азота через перекись водорода может помочь увеличить выход кислоты.

2 NO 2 + H 2 O 2 → 2 HNO 3

Растворы азотной кислоты промышленного качества обычно содержат от 52% до 68% азотной кислоты. Производство азотной кислоты осуществляется посредством процесса Оствальда , названного в честь немецкого химика Вильгельма Оствальда . В этом процессе безводный аммиак окисляется до оксида азота в присутствии платинового или родиевого сетчатого катализатора при высокой температуре около 500 К и давлении 9 атм.

4 NH 3 (г) + 5 O 2 (г) → 4 NO (г) + 6 H 2 O (г) (ΔH = -905,2 кДж / моль)

Затем оксид азота реагирует с кислородом воздуха с образованием диоксида азота.

2 NO (г) + O 2 (г) → 2 NO 2 (г) (ΔH = −114 кДж / моль)

Впоследствии он абсорбируется водой с образованием азотной кислоты и оксида азота.

3 NO 2 (г) + H 2 O (л) → 2 HNO 3 (водн.) + NO (г) (ΔH = −117 кДж / моль)

Оксид азота возвращается в цикл для повторного окисления. В качестве альтернативы, если последний шаг выполняется на воздухе:

4 NO 2 (г) + O 2 (г) + 2 H 2 O (л) → 4 HNO 3 (водн.)

Полученная водная HNO 3 может быть сконцентрирована перегонкой примерно до 68% по массе. Дальнейшая концентрация до 98% может быть достигнута путем обезвоживания концентрированной H 2 SO 4 . Используя аммиак, полученный в процессе Габера , конечный продукт может быть получен из азота, водорода и кислорода, которые получают из воздуха и природного газа в качестве единственного сырья. [13]

Лабораторный синтез [ править ]

В лаборатории азотную кислоту можно получить путем термического разложения нитрата меди (II) с образованием двуокиси азота и газов кислорода, которые затем пропускаются через воду с образованием азотной кислоты.

2 Cu (NO 3 ) 2 → 2 CuO + 4 NO 2 + O 2

Затем, следуя процессу Оствальда :

2  НЕТ
2 + H
2O → HNO
2+ HNO
3

Альтернативно, реакция равных масс любой нитратной соли, такой как нитрат натрия, с серной кислотой (H 2 SO 4 ) и отгонка этой смеси при температуре кипения азотной кислоты 83 ° C. Нелетучий остаток гидросульфата металла остается в емкости для перегонки. Полученная красная дымящая азотная кислота может быть преобразована в белую азотную кислоту. [7]

NaNO 3 + H 2 SO 4 → HNO 3 + NaHSO 4

Растворенный NO x легко удаляется при пониженном давлении при комнатной температуре (10–30 минут при 200  мм рт. Ст. Или 27  кПа ) с образованием дымящейся азотной кислоты белого цвета. Эту процедуру также можно выполнить при пониженном давлении и температуре за один этап, чтобы получить меньше газообразного диоксида азота. [14]

Разбавленная азотная кислота может быть сконцентрирована путем перегонки до 68% кислоты, что является азеотропом с максимальной температурой кипения. В лаборатории дальнейшее концентрирование включает перегонку с серной кислотой или нитратом магния , которые служат в качестве дегидратирующих агентов. Такая перегонка должна проводиться в цельностеклянном аппарате при пониженном давлении, чтобы предотвратить разложение кислоты. В промышленности высококонцентрированная азотная кислота производится путем растворения дополнительного количества диоксида азота в 68% -ной азотной кислоте в абсорбционной башне. [15]Растворенные оксиды азота либо удаляются в случае белой дымящей азотной кислоты, либо остаются в растворе с образованием красной дымящей азотной кислоты. Совсем недавно были разработаны электрохимические средства для производства безводной кислоты из концентрированной азотной кислоты. [16]

Использует [ редактировать ]

Азотная кислота в лаборатории.

Основное промышленное использование азотной кислоты - это производство удобрений . Азотная кислота нейтрализуется аммиаком с образованием нитрата аммония . Это приложение потребляет 75–80% из 26 миллионов тонн, производимых ежегодно (1987 г.). Другие основные области применения - производство взрывчатых веществ, прекурсоров нейлона и специальных органических соединений. [17]

Прекурсор органических соединений азота [ править ]

См. Также: нитрование

В органическом синтезе , промышленном и других, нитрогруппа является универсальной функциональной группой . Смесь азотной и серной кислот представляет нитро заместитель на различных ароматических соединений путем электрофильного ароматического замещения . Многие взрывчатые вещества, например тротил , готовятся таким образом:

C 6 H 5 CH 3 + 3 HNO 3 → C 6 H 2 ( NO 2 ) 3 CH 3 + 3 H 2 O

Либо концентрированная серная кислота, либо олеум поглощают избыток воды.

H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4

Нитрогруппа может быть восстановлена до аминогруппы , что позволяет синтезировать соединения анилина из различных нитробензолов :

Использовать как окислитель [ править ]

Предшественник нейлона , адипиновая кислота , производится в больших масштабах путем окисления «масла КА» - смеси циклогексанона и циклогексанола - азотной кислотой. [17]

Ракетное топливо [ править ]

Азотная кислота использовалась в различных формах в качестве окислителя в жидкостных ракетах . Эти формы включают красную дымящую азотную кислоту, белую дымящую азотную кислоту, смеси с серной кислотой и эти формы с ингибитором HF. [18] IRFNA (ингибированная красная дымящая азотная кислота ) была одним из 3 компонентов жидкого топлива для ракеты BOMARC . [19]

Ниша использует [ править ]

Обработка металлов [ править ]

Азотная кислота может использоваться для преобразования металлов в окисленные формы, например для преобразования металлической меди в нитрат меди . Его также можно использовать в сочетании с соляной кислотой в качестве царской водки для растворения благородных металлов, таких как золото (в виде хлористоводородной кислоты ). Эти соли можно использовать для очистки золота и других металлов с чистотой выше 99,9% с помощью процессов перекристаллизации и селективного осаждения .

Аналитический реагент [ править ]

При элементном анализе с помощью ICP-MS , ICP-AES , GFAA и Flame AA разбавленная азотная кислота (0,5–5,0%) используется в качестве матричного соединения для определения следов металлов в растворах. [20] Для такого определения требуется сверхчистая кислота класса следовых металлов, поскольку небольшое количество ионов металлов может повлиять на результат анализа.

Он также обычно используется в процессе разложения проб мутной воды, проб ила, твердых проб, а также других типов уникальных проб, которые требуют элементного анализа с помощью ICP-MS , ICP-OES , ICP-AES , GFAA и пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии. . Обычно для этих перевариваний используется 50% раствор покупной HNO.
3 смешанный с деионизированной водой типа 1.

В электрохимии азотная кислота используется в качестве химического легирующего агента для органических полупроводников и в процессах очистки необработанных углеродных нанотрубок .

Деревообработка [ править ]

В низкой концентрации (примерно 10%) азотная кислота часто используется для искусственного старения сосны и клена . Получаемый цвет - серо-золотой, очень похожий на очень старое дерево, обработанное воском или маслом ( отделка деревом ). [21]

Травитель и чистящее средство [ править ]

Коррозионные эффекты азотной кислоты используются для некоторых специальных применений, таких как травление при печати, травление нержавеющей стали или чистка кремниевых пластин в электронике. [22]

Раствор азотной кислоты, воды и спирта Nital используется для травления металлов с целью выявления микроструктуры. ISO 14104 - один из стандартов, подробно описывающих эту хорошо известную процедуру.

Азотная кислота используется либо в сочетании с соляной кислотой, либо отдельно для очистки покровных стекол и предметных стекол в высокотехнологичной микроскопии. [23] Он также используется для очистки стекла перед серебрением при изготовлении серебряных зеркал. [24]

Имеющиеся в продаже водные смеси, содержащие 5–30% азотной кислоты и 15–40% фосфорной кислоты , обычно используются для очистки пищевого и молочного оборудования, прежде всего, для удаления осажденных соединений кальция и магния (либо осаждаемых из технологического потока, либо в результате использования жесткой воды. во время производства и очистки). Содержание фосфорной кислоты помогает пассивировать сплавы черных металлов от коррозии разбавленной азотной кислотой. [ необходима цитата ]

Азотная кислота может использоваться в качестве точечного теста на алкалоиды, такие как ЛСД , давая различные цвета в зависимости от алкалоида. [25]

Безопасность [ править ]

Азотная кислота - это едкая кислота и мощный окислитель . Основная опасность, которую он представляет, - это химические ожоги , поскольку он выполняет кислотный гидролиз с белками ( амидом ) и жирами ( сложным эфиром ), что, следовательно, разлагает живые ткани (например, кожу и плоть ). Концентрированная азотная кислота окрашивает кожу человека в желтый цвет из-за ее реакции с кератином . Эти желтые пятна при нейтрализации становятся оранжевыми. [26] Однако системные эффекты маловероятны, и вещество не считается канцерогеном или мутагеном.[27]

Стандартной первой помощью при попадании кислоты на кожу, как и в случае других коррозионных агентов, является орошение большим количеством воды. Мытье продолжают как минимум 10–15 минут, чтобы охладить ткань, окружающую кислотный ожог, и предотвратить вторичное повреждение. Загрязненную одежду немедленно снимают, а кожу под ней тщательно промывают.

Являясь сильным окислителем, азотная кислота может реагировать с такими соединениями, как цианиды , карбиды или металлические порошки, взрывоопасно и со многими органическими соединениями , такими как скипидар , бурно и гиперголично (т.е. самовоспламеняясь). Следовательно, его следует хранить отдельно от оснований и органических веществ.

История [ править ]

Азотная кислота сначала засвидетельствовано в псевдо-Geber «s De inventione Veritatis („На открытие истины“) (после того, как с. 1300). [28] Он был также описан в работах, приписываемых Альберту Великому и Рамону Луллю , которые приготовили его путем дистилляции смеси, содержащей селитру и зеленый купорос, и назвал его «eau forte» (аква фортис). [29] [30]

В 17 веке Иоганн Рудольф Глаубер изобрел способ получения азотной кислоты путем дистилляции нитрата калия с серной кислотой. В 1776 году Антуан Лавуазье процитировал работу Джозефа Пристли , чтобы указать, что он может быть преобразован из оксида азота (который он называет «азотистый воздух») «в сочетании с примерно равным объемом самой чистой части обычного воздуха и значительной количество воды ". [31] [a] В 1785 году Генри Кавендиш определил его точный состав и показал, что он может быть синтезирован путем пропускания потока электрических искр через влажный воздух . [29] В 1806 году Хэмфри Дэви.сообщил о результатах обширных экспериментов по электролизу дистиллированной воды, сделав вывод о том, что азотная кислота образуется на аноде из растворенного атмосферного азота. Он использовал высоковольтную батарею и нереактивные электроды и сосуды, такие как конусы золотых электродов, которые дублировались как сосуды, перекрытые влажным асбестом. [32]

Промышленное производство азотной кислоты из атмосферного воздуха началось в 1905 году с процесса Биркеланда – Эйде , также известного как дуговый процесс. [33] Этот процесс основан на окислении атмосферного азота кислородом воздуха до оксида азота с помощью очень высокотемпературной электрической дуги. Выход оксида азота составлял примерно 4–5% при 3000 ° C, а при более низких температурах - меньше. [33] [34] Оксид азота охлаждали и окисляли оставшимся кислородом воздуха до диоксида азота, который впоследствии абсорбировался водой в серии насадочных колонн или тарельчатых колонн.абсорбционные башни для производства разбавленной азотной кислоты. Первые башни барботировали диоксид азота через воду и инертные фрагменты кварца. Около 20% образовавшихся оксидов азота оставалось непрореагировавшим, поэтому последние колонны содержали раствор щелочи для нейтрализации остального. [35] Этот процесс был очень энергоемким и был быстро вытеснен процессом Оствальда, когда стал доступен дешевый аммиак.

Другой ранний метод производства был изобретен французским инженером Альбертом Нодоном около 1913 года. Его метод производил азотную кислоту путем электролиза нитрата кальция, превращенного бактериями из азотистого вещества в торфяных болотах. Глиняный горшок, окруженный известью, был погружен в торф и обшит просмоленными бревнами, чтобы образовался отсек для угольного анода, вокруг которого образуется азотная кислота. Азотная кислота откачивалась из стеклянной [36] трубы, опущенной на дно котла. Пресная вода закачивалась в верхнюю часть через другую стеклянную трубу, чтобы заменить удаленную жидкость. Интерьер был наполнен коксом. Чугунные катоды были погружены в окружающий их торф. Сопротивление составляло около 3 Ом на кубический метр, а подаваемое напряжение - около 10 вольт. Добыча с одного месторождения составила 800 тонн в год. [36] [37]

После того, как в 1913 году был введен процесс Хабера для эффективного производства аммиака, производство азотной кислоты из аммиака с использованием процесса Оствальда обогнало производство по процессу Биркеланда – Эйда. Этот метод производства используется до сих пор.

Примечания [ править ]

  1. ^ Далее он указывает, что «азотистый воздух» - это наоборот, или «азотная кислота, лишенная воздуха и воды». [31]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0447» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ "азотная кислота_msds" .
  3. ^ Белл, RP (1973), Протон в химии (2-е изд.), Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета
  4. ^ a b Zumdahl, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Houghton Mifflin. п. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
  5. ^ Дин, Джон (1992). Справочник Ланге по химии (14-е изд.). Макгроу-Хилл . С.  2.79–2.80 . ISBN 978-0-07-016194-8.
  6. ^ Луццати, В. (1951). «Структура кристаллин-де-лацид нитрикового ангидра». Acta Crystallographica (на французском языке). 4 (2): 120–131. DOI : 10.1107 / S0365110X51000404 .
  7. ^ а б Аллан, Д.Р .; Маршалл, WG; Фрэнсис, диджей; Освальд, IDH; Pulham, CR; Спансвик, К. (2010). «Кристаллические структуры низкотемпературных и высокотемпературных полиморфов азотной кислоты» (PDF) . Dalton Trans. (Представлена ​​рукопись). 39 (15): 3736–3743. DOI : 10.1039 / B923975H . PMID 20354626 .  
  8. ^ База данных IUPAC SC Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.
  9. ^ a b c d Кэтрин Э. Хаукрофт; Алан Г. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия (3-е изд.). Пирсон. ISBN 978-0-13-175553-6.
  10. ^ Осава, Эйдзи (декабрь 2007 г.). «Последние достижения и перспективы однозначного наноалмаза». Алмаз и сопутствующие материалы . 16 (12): 2018–2022. Bibcode : 2007DRM .... 16.2018O . DOI : 10.1016 / j.diamond.2007.08.008 .
  11. ^ Шерман, Генри Клэпп (2007). Методы органического анализа . Читать книги. п. 315. ISBN 978-1-4086-2802-7.
  12. ^ Ноулз, Фрэнк (2007). Практический курс агрохимии . Читать книги. п. 76. ISBN 978-1-4067-4583-2.
  13. ^ Консидайн, Дуглас М., изд. (1974). Энциклопедия химической и технологической техники . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. С.  769–72 . ISBN 978-0-07-012423-3.
  14. ^ PubChem. «Азотная кислота» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 3 августа 2020 .
  15. ^ Урбанский, Тадеуш (1965). Химия и технология взрывчатых веществ . Оксфорд: Pergamon Press. С. 85–86. ISBN 978-0-08-010239-9.
  16. ^ US 6200456 , Harrar , Jackson E .; Роланд Куонг и Лестер П. Ригдон и др., «Крупномасштабное производство безводной азотной кислоты и растворов пентоксида азота в азотной кислоте», опубликовано 13 апреля 1987 г., выпущено 13 марта 2001 г., передано Министерству энергетики США. 
  17. ^ a b Тиман, Майкл; Шайблер, Эрих; Виганд, Карл Вильгельм (2000). «Азотная кислота, азотная кислота и оксиды азота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a17_293 . ISBN 978-3527306732.
  18. ^ Кларк, Джон Д. (1972). Зажигание! . Издательство Университета Рутгерса. ISBN 978-0-8135-0725-5.
  19. ^ "Резюме BOMARC" . BILLONY.COM . Проверено 28 мая 2009 .
  20. ^ Clesceri, Lenore S .; Гринберг, Арнольд Э .; Итон, Эндрю Д., ред. (1998). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (20-е изд.). Американская ассоциация общественного здравоохранения, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Федерация водной среды. ISBN 978-0-87553-235-6.[ требуется страница ]
  21. ^ Джевитт, Джефф (1997). Отделка, нанесенная вручную . Тонтон Пресс. ISBN 978-1-56158-154-2. Проверено 28 мая 2009 .
  22. ^ Muraoka, Hisashi (1995) «Жидкость для очистки кремниевых пластин с HNO 3 , HF, HCl, поверхностно-активным веществом и водой» Патент США 5,635,463
  23. ^ Фишер, AH; Jacobson, KA; Rose, J .; Зеллер, Р. (1 мая 2008 г.). «Подготовка предметных стекол и покровных стекол для микроскопии». Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2008 (6): pdb.prot4988. DOI : 10,1101 / pdb.prot4988 . PMID 21356831 . 
  24. ^ Curtis, Хибера Д. (февраль 1911). «Способы серебрения зеркал» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 23 (135): 13. Bibcode : 1911PASP ... 23 ... 13C . DOI : 10.1086 / 122040 .
  25. ^ О'Нил, Кэрол L; Крауч, Деннис Дж; ФАТХ, Алим А. (апрель 2000 г.). «Валидация двенадцати химических точечных тестов для выявления злоупотребления наркотиками». Международная криминалистическая экспертиза . 109 (3): 189–201. DOI : 10.1016 / S0379-0738 (99) 00235-2 . PMID 10725655 . 
  26. ↑ Мэй, Пол (ноябрь 2007 г.). «Азотная кислота» . Проверено 28 мая 2009 .
  27. ^ «Азотная кислота: токсикологический обзор» . Агентство по охране здоровья . Проверено 7 декабря 2011 .
  28. ↑ Карпенко, Владимир; Норрис, Джон А. (2002). «Купорос в истории химии» . Chemické listy . 96 (12): 997–1005.п. 1002. Как отмечают Карпенко и Норрис, неопределенная датировка корпуса псевдогебера (который, вероятно, был написан более чем одним автором) делает дату, когда азотная кислота была впервые обнаружена, столь же неопределенной.
  29. ^ a b Chisholm, Хью, изд. (1911). «Азотная кислота»  . Encyclopdia Britannica . 19 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. С. 711–712.
  30. ^ Томас Томсон (химик) , История химии (1830) Vol. 1, стр. 40.
  31. ^ a b Гиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: очерк истории научных идей . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. С. 223–24. ISBN 0-691-02350-6.
  32. ^ Дэви, Джон, изд. (1839). «О некоторых химических предприятиях электроэнергетики» . Собрание сочинений сэра Хэмфри Дэви . 5 . С. 1–12.
  33. ^ a b Меллор, JW (1918). Современная неорганическая химия . Longmans, Green and Co. стр. 509 .
  34. ^ Мартин, Джеффри; Барбур, Уильям (1915). Промышленные азотные соединения и взрывчатые вещества . Кросби Локвуд и сын. п. 21 .
  35. ^ Нокс, Джозеф (1914). Фиксация атмосферного азота . Компания Д. Ван Ностранд. стр.  45 -50.
  36. ^ a b Дэри, Г. (1913). «Производство нитратов прямым электролизом торфяных отложений» . Лондонское электрическое обозрение . 73 : 1020–1021.
  37. ^ Хейл, Артур (1919). Производство химических веществ электролизом . Д. Ван Ностранд Ко стр.  30 -32 . Проверено 15 сентября 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Карманный справочник NIOSH по химической опасности
  • Национальный реестр загрязнителей - Информационный бюллетень по азотной кислоте
  • Калькуляторы: поверхностное натяжение , плотность, молярность и моляльность водного раствора азотной кислоты.