Salpetersyre

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 19. juli 2022; checks kræver 13 redigeringer .

Salpetersyre

Generel

Traditionelle navne

Salpetersyre

Chem. formel

HNO3 _

Fysiske egenskaber

Væske

63,012 g/ mol

1,513 g/cm³

11,95 ± 0,01 eV [2]

Termiske egenskaber

Temperatur

• smeltning

-41,59°C

• kogning

+82,6°C

• nedbrydning

+260°C

Mol. Varmekapacitet

109,9 J/(mol K)

Entalpi

• uddannelse

-174,1 kJ/mol

• smeltning

10,47 kJ/mol

• kogning

39,1 kJ/mol

• opløsning

-33,68 kJ/mol

Damptryk

56 hPa

Kemiske egenskaber

Syredissociationskonstant

pK_{a}

−1,64 [1]

Opløselighed

• i vand

Opløselig

Optiske egenskaber

Brydningsindeks

1.397

Struktur

Dipol moment

2,17 ± 0,02 D

Klassifikation

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

Sikkerhed

LD 50

430 mg/kg

Toksicitet

Grad 3 (moderat farlig)

GHS piktogrammer

NFPA 704

0 fire 0 COR

Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.

Mediefiler på Wikimedia Commons

Salpetersyre ( kemisk formel - HNO 3 ), er en stærk kemisk uorganisk syre , der svarer til den højeste oxidationstilstand af nitrogen (+5). Giftig .

Under standardbetingelser er salpetersyre en monobasisk syre , i sin rene form er det en farveløs væske med en skarp, kvælende lugt . Fast salpetersyre danner to krystallinske modifikationer med monokliniske og rhombiske gitter.

Salpetersyre er blandbar med vand i ethvert forhold. I vandige opløsninger dissocieres det næsten fuldstændigt til ioner. Det danner en azeotrop blanding med vand med en koncentration på 68,4% og en bp på 120 °C ved normalt atmosfærisk tryk . To faste hydrater er kendt : monohydrat (HNO3H2O ) og trihydrat ( HNO33H2O ) . Salpetersyre og dens salte, nitrater , er giftige og kræftfremkaldende og er stærke oxidationsmidler .

Historisk information

Teknikken til at opnå fortyndet salpetersyre ved tør destillation af salpeter med alun og kobbersulfat blev tilsyneladende først beskrevet i afhandlingerne af Jabir (Geber i latiniserede oversættelser) i det 8. århundrede . Denne metode, med forskellige modifikationer, hvoraf den vigtigste var udskiftningen af kobbersulfat med jernsulfat , blev brugt i europæisk og arabisk alkymi indtil det 17. århundrede .

I det 17. århundrede foreslog Glauber en metode til at opnå flygtige syrer ved omsætning af deres salte med koncentreret svovlsyre, herunder salpetersyre fra kaliumnitrat , som gjorde det muligt at indføre koncentreret salpetersyre i kemisk praksis og studere dens egenskaber. Glauber- metoden blev brugt indtil begyndelsen af det 20. århundrede , og den eneste væsentlige modifikation var udskiftningen af kaliumnitrat med billigere natrium (chilensk) nitrat .

I M. V. Lomonosovs tid og indtil midten af det 20. århundrede blev salpetersyre almindeligvis kaldt stærk vodka [3] .

Fysiske og fysisk-kemiske egenskaber

Nitrogen i salpetersyre har en oxidationstilstand på +5. Salpetersyre er en farveløs væske, der ryger i luften, smeltepunkt -41,59 °C, kogepunkt +82,6 °C (ved normalt atmosfærisk tryk) med delvis nedbrydning. Salpetersyre er blandbar med vand i alle proportioner. Vandige opløsninger af HNO 3 med en massefraktion på 0,95-0,98 kaldes "rygende salpetersyre", med en massefraktion på 0,6-0,7 - koncentreret salpetersyre.

Danner en azeotrop blanding med vand (massefraktion 68,4%, d 20 \u003d 1,41 g / cm 3 , T bp \u003d 120,7 ° C )

Når den krystalliseres fra vandige opløsninger, danner salpetersyre krystallinske 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 salpetersyre danner to krystallinske modifikationer:

monoklinisk system , rumgruppe P21 / a , celleparametre a = 1,623 nm , b = 0,857 nm , c = 0,631 nm , β = 90° , Z = 16 ;
rombisk

Monohydratet danner orthorhombiske krystaller , rumgruppe P na 2, celleparametre a = 0,631 nm , b = 0,869 nm , c = 0,544 nm , Z = 4 .

Densiteten af vandige opløsninger af salpetersyre som funktion af dens koncentration er beskrevet ved ligningen

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

hvor d er massefylden i g/cm 3 , c er massefraktionen af syren. Denne formel beskriver dårligt tæthedens adfærd ved en koncentration på mere end 97%.

Kemiske egenskaber

1. Højkoncentreret HNO 3 har en brun farve på grund af nedbrydningsprocessen, der finder sted i lyset:

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

2. Ved opvarmning nedbrydes salpetersyre ifølge samme reaktion. Salpetersyre kan kun destilleres uden nedbrydning under reduceret tryk (det angivne kogepunkt ved atmosfærisk tryk findes ved ekstrapolering).

3. Guld , platin , iridium , rhodium og tantal er inerte over for salpetersyre i hele koncentrationsområdet, andre metaller reagerer med det, reaktionsforløbet bestemmes af dets koncentration.

4. HNO 3 som en stærk monobasisk syre interagerer:

a) med basiske og amfotere 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) fortrænger svage syrer fra deres salte:

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

5. Ved kogning eller under påvirkning af lys nedbrydes salpetersyre delvist:

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

6. Salpetersyre i enhver koncentration udviser egenskaberne som en oxiderende syre, mens nitrogen reduceres til en oxidationstilstand på +5 til -3. Reduktionsdybden afhænger primært af reduktionsmidlets beskaffenhed og af koncentrationen af salpetersyre. Som en oxiderende syre interagerer HNO 3 :

a) med metaller stående i en række spændinger til højre for brint:

Koncentreret HNO 3

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

Fortyndet HNO 3

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

b) med metaller stående i den elektrokemiske række af spændinger til venstre for brint:

{\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))

Alle ovenstående ligninger afspejler kun det dominerende forløb af reaktionen. Det betyder, at under disse forhold er produkterne fra denne reaktion mere end produkterne fra andre reaktioner, for eksempel når zink reagerer med salpetersyre (massefraktion af salpetersyre i en opløsning på 0,3), vil produkterne indeholde mest NO , men vil også indeholde (kun i mindre mængder) og NO 2 , N 2 O , N 2 og NH 4 NO 3 .

7. Det eneste generelle mønster i salpetersyrens vekselvirkning med metaller: jo mere fortyndet syren og jo mere aktivt metallet er, jo dybere nitrogen reduceres:

stigning i syrekoncentration stigning i metalaktivitet

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

8. Salpetersyre, selv koncentreret, interagerer ikke med guld og platin. Jern, aluminium, krom passiveres med kold koncentreret salpetersyre. Jern interagerer med fortyndet salpetersyre, og afhængigt af syrekoncentrationen dannes der ikke kun forskellige nitrogenreduktionsprodukter, men også forskellige jernoxidationsprodukter:

{\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. Salpetersyre oxiderer ikke-metaller , mens nitrogen normalt reduceres til 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 ))

og komplekse stoffer, for eksempel:

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

10. Nogle organiske forbindelser (f.eks . aminer , terpentin ) antændes spontant ved kontakt med koncentreret salpetersyre.

11. Nogle metaller ( jern , krom , aluminium , kobolt , nikkel , mangan , beryllium ), der reagerer med fortyndet salpetersyre, passiveres af koncentreret salpetersyre og er modstandsdygtige over for dets virkninger.

En blanding af salpetersyre og svovlsyre kaldes melange.

Salpetersyre bruges i vid udstrækning til fremstilling af nitroforbindelser .

12. En blanding af tre volumener saltsyre og et volumen salpetersyre kaldes " regiavand ". Ved stuetemperatur er reaktionen i ligevægt. Den skifter til højre, når den opvarmes. Aqua regia opløser de fleste metaller, inklusive guld og platin . Dens stærke oxiderende evner skyldes det resulterende atomare klor og nitrosylchlorid , som også nedbryder og frigiver klor :

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

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

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

I alt:

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

Den samme reaktion forekommer også med hydrogenbromidsyre :

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

13. Interaktion mellem koncentreret salpetersyre og saltsyre med ædelmetaller :

{\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. Salpetersyre, der opløses i vand, reagerer delvist og reversibelt med det og danner orthonitric syre, som ikke findes i fri form:

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

Nitrater

Salpetersyre er en stærk syre. Dets salte - nitrater - opnås ved indvirkning af HNO 3 på metaller og nogle ikke-metalforbindelser, oxider , hydroxider eller carbonater . Alle nitrater er meget opløselige i vand. Nitrationen hydrolyseres ikke i vand.

1. Salte af salpetersyre nedbrydes irreversibelt ved opvarmning, og sammensætningen af nedbrydningsprodukterne bestemmes af kationen:

a) nitrater af metaller i rækken af spændinger til venstre for magnesium (undtagen lithium ):

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

b) nitrater af metaller placeret i en række spændinger mellem magnesium og kobber (såvel som lithium ):

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

c) nitrater af metaller placeret i en række spændinger til højre for kviksølv :

{\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 vandige opløsninger udviser praktisk talt ikke oxiderende egenskaber, men ved høje temperaturer i fast tilstand er de stærke oxidationsmidler, for eksempel når faste stoffer smeltes:

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

3. Zink og aluminium i en alkalisk opløsning reducerer nitrater til NH 3 :

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

Salte af salpetersyre - nitrater - er meget udbredt som gødning . Samtidig er næsten alle nitrater meget opløselige i vand, derfor er de i form af mineraler ekstremt små i naturen; undtagelserne er chilensk (natrium) salpeter og indisk salpeter ( kaliumnitrat ). De fleste nitrater opnås kunstigt.

4. Glas , fluoroplast-4 reagerer ikke med salpetersyre .

5. Metalnitrater under sintring med metaloxider danner salte af ortonitric acid- orthonitrates .

Industriel produktion, anvendelse og effekt på kroppen

Salpetersyre er et af de største produkter i den kemiske industri.

Produktion af salpetersyre

Den moderne fremstillingsmetode er baseret på katalytisk oxidation af syntetisk ammoniak på platin - rhodium - katalysatorer ( Ostwald - processen ) til en blanding af nitrogenoxider ( nitrøse gasser) med deres yderligere absorption af vand :

{\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\højrepil 4HNO_{3))}

Alle tre reaktioner er eksoterme , den første er irreversibel , resten er reversible [4] . Koncentrationen af salpetersyre opnået ved denne metode varierer fra 45 til 58% afhængigt af processens teknologiske design. For at opnå koncentreret salpetersyre forskydes enten ligevægten i den tredje reaktion ved at øge trykket til 50 atmosfærer , eller svovlsyre tilsættes til fortyndet salpetersyre og opvarmes, mens salpetersyre i modsætning til vand og svovlsyre fordamper [5] .

I Rusland begyndte storskalaproduktion af salpetersyre (10.000 tons om året) ved hjælp af denne metode i 1917 i Yuzovka , råmaterialet var ammoniak fra koksovnsgas ifølge metoden fra I. I. Andreev .

For første gang blev salpetersyre opnået af alkymister ved at opvarme en blanding af salpeter og jernsulfat:

{\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 salpetersyre blev først opnået af Johann Rudolf Glauber , der virker på salpeter med koncentreret svovlsyre :

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

Yderligere destillation kan opnås såkaldt. "rygende salpetersyre", som praktisk talt ikke indeholder vand.

Ansøgning

Fødevareindustrien - fortyndet - rengøring i stedet for udstyr (rør, pumper, varmevekslere, tanke osv.);
Produktion af mineralsk gødning ;
Militær industri (rygning - i produktionen af sprængstoffer , som et oxidationsmiddel til raketbrændstof , fortyndet - i syntesen af forskellige stoffer, herunder giftige );
Filmfotografering (ekstremt sjældent) - fortyndet - forsuring af nogle toningsopløsninger [6] ;
Staffeli -grafik - til ætsning af trykplader ( ætseplader , zinkografiske trykformer og magnesiumklicheer);
Produktion af farvestoffer og lægemidler ( nitroglycerin );
Smykker er den vigtigste måde at bestemme guld i en guldlegering;
Grundlæggende organisk syntese ( nitroalkaner , anilin , nitrocellulose , TNT )

Handling på kroppen

Salpetersyre er giftig . Ifølge graden af påvirkning af kroppen tilhører det stoffer i 3. fareklasse . Dens dampe er meget skadelige: Dampene forårsager irritation af luftvejene, og selve syren efterlader langtidshelende sår på huden. Når den udsættes for huden, opstår en karakteristisk gul farve af huden på grund af xantoproteinreaktionen. Når den opvarmes eller udsættes for lys, nedbrydes syren og danner meget giftig nitrogendioxid NO 2 (brun gas). MPC for salpetersyre i luften i arbejdsområdet for NO 2 2 mg/m 3 [7] .

NFPA 704 rating for koncentreret salpetersyre:

Sundhedsfare: 4
Antændelighed: 0
Ustabilitet: 0
Special: COR [8]

Unicode

Unicode har et alkymistisk symbol for salpetersyre ( latinsk Aqua fortis ).

Unicode og HTML- kodning

grafem	Unicode		HTML
grafem	Koden	Navn	Hexadecimal	Decimal	Mnemonics
🜅	U+1F705	ALKEMISK SYMBOL FOR AQUAFORTIS	🜅	🜅	—

Se også

Rød rygende salpetersyre

Noter

↑ Håndbog for en kemiker / Redaktion: Nikolsky B.P. m.fl. - 2. udg., rettet. - M., L.: Kemi, 1965. - T. 3. - 1008 s.
↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0447.html
↑ Stærk vodka // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907. ;
Stærk vodka // Basket - Kukunor. - M .: Soviet Encyclopedia, 1953. - S. 337. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 51 bind] / chefredaktør B. A. Vvedensky ; 1949-1958, v. 23).
↑ Khodakov, 1976 , s. 43,60-61.
↑ Khodakov, 1976 , s. 61.
↑ Salpetersyre // Photokinotechnics: Encyclopedia / Ch. udg. E. A. Iofis . — M .: Soviet Encyclopedia , 1981. — 447 s.
↑ Interstate standard GOST 12.1.005-88, tillæg 2, s. 1
↑ Fisher Scientific .

Litteratur

Khodakov Yu. V., Epstein D. A., Gloriozov P. A. Uorganisk kemi. Lærebog for klasse 9. - 7. udg. - M . : Education , 1976. - 2.350.000 eksemplarer.
Encyklopædisk ordbog for en ung kemiker, Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - 2. udgave, M., 1990.
Akhmetov N. S. Generel og uorganisk kemi. Moskva: Højere skole, 2001.
Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. og andre - M . : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 s.

Links

Salpetersyre // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
Salpetersyre 65-67% (engelsk) (ikke tilgængeligt link) . fishersci.com . Fisher Scientific. Hentet 13. april 2018. Arkiveret fra originalen 14. april 2018.

Afledninger af det latinske bogstav F, f
Breve	Ḟḟ F̣f̣ Ƒƒ ᶂ Ff F̀f̀ F̄f̄ F̧f̧ ꜰ Ꞙꞙ ꟻ ꬵ Ⅎⅎ ʩ 𝼀 Ꝼꝼ
Symboler	ƒ ₣ ℉ ℱ 𝔽 🜅 𝄢 𝇑 𝆑 Ⓕⓕ ⒡

Fotografiske reagenser

Udviklingsagenter

sort og hvid	Adurol ( Bromhydroquinon Chlorhydroquinon ) Amidol 2-aminophenol 4-aminophenol C-vitamin hydroquinon Glycin foto Methylphenidon Metol Oxyethylorthoaminophenol pyrogallol Pyrocatechin Phenidon p-phenylendiamin TsPV-1 Edinol
farvet	p-phenylendiamin TsPV-1 TsPV-2 Ac-60 CD-2 CD-3 CD-4 CD-6

Anti-slør

pH- regulatorer

Udviklingsacceleratorer	Kaliumhydroxid Natriumhydroxid Kaliumcarbonat Natriumcarbonat natriummetaborat natriumsulfit Natriumtetraborat
Salpetersyre Borsyre

Konserverende stoffer

Vandblødgøringsmidler

Bleachers

Fixer komponenter

Farvedannende komponenter

Tonerkomponenter

uranylnitrat

Forstærker komponenter

Desensibilisatorer

Sensibilisatorer

Ordbøger og encyklopædier

Flot dansk
Fantastisk catalansk
Fantastisk norsk
Stor russer
Great Soviet (1 udg.)
Brockhaus og Efron
Militær Sytina
Lille Brockhaus og Efron
Teknisk (1 udg.)
Encyklopædisk leksikon
Britannica (online)
Universalis

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