Asid nitrat (HNO3), sifat, sintesis dan kegunaan

The asid nitrik adalah sebatian organik yang terdiri daripada nitrogen oxoacid. Ia dianggap sebagai asid yang kuat, walaupun pKa (-1,4) adalah sama dengan pKa ion hidronium (-1,74). Dari sudut ini, ia mungkin "paling lemah" daripada banyak asid kuat yang dikenali.

Penampilan fizikalnya terdiri daripada cecair tanpa warna yang oleh perubahan penyimpanan kepada warna kekuningan, disebabkan oleh pembentukan gas nitrogen. Rumusan kimianya adalah HNO₃. 

Ia agak tidak stabil, mengalami penguraian sedikit daripada pendedahan kepada cahaya matahari. Di samping itu, ia boleh diuraikan sepenuhnya oleh pemanasan, menyebabkan nitrogen dioksida, air dan oksigen.

Imej atas menunjukkan sedikit asid nitrik yang terkandung dalam kuarum volumetrik. Warna kuningnya, menunjukkan penguraian separa, boleh diperhatikan.

Ia digunakan dalam pembuatan nitrat organik dan organik, sebatian nitroso dan dengan yang digunakan dalam pembuatan baja, bahan letupan, pewarna ejen perantara dan pelbagai bahan kimia organik.

Asid ini sudah diketahui oleh para alkemi pada abad kelapan, yang mereka sebut sebagai "air fortis". Ahli kimia Jerman Johan Rudolf Glauber (1648) merancang kaedah untuk penyediaannya, yang terdiri daripada pemanasan potasium nitrat dengan asid sulfurik.

Ia disediakan secara industri mengikut kaedah yang direka oleh Wilhelm Oswald (1901). Kaedah ini, secara amnya, terdiri daripada pengoksidaan pemangkin ammonium, dengan penjanaan nitrik oksida dan nitrogen dioksida berturut-turut untuk membentuk asid nitrik.

Di atmosfer, NO₂ dihasilkan oleh aktiviti manusia bereaksi dengan air awan, membentuk HNO₃. Kemudian, semasa hujan asid, ia menjejaskan bersama dengan titisan air yang memakannya, sebagai contoh, patung-patung orang awam.

Asid nitrik adalah sebatian yang sangat toksik, dan pendedahan berterusan terhadap wapnya boleh menyebabkan bronkitis kronik dan radang paru-paru kimia..

Indeks

• 1 Struktur asid nitrik
  • 1.1 Struktur resonans
• 2 Sifat fizikal dan kimia
  • 2.1 Nama kimia
  • 2.2 Berat molekul
  • 2.3 Penampilan fizikal
  • 2.4 Bau
  • 2.5 Titik didih
  • 2.6 Takat lebur
  • 2.7 Kelarutan dalam air
  • 2.8 Ketumpatan
  • 2.9 Kepadatan relatif
  • 2.10 Ketumpatan wap relatif
  • 2.11 Tekanan wap
  • 2.12 Penguraian
  • 2.13 Kelikatan
  • 2.14 kakisan
  • 2.15 Entalpi pengewapan molar
  • 2.16 Standard entalpi molar
  • 2.17 Entropi molar standard
  • 2.18 Ketegangan permukaan
  • 2.19 Ambang ambang
  • 2.20 Pemalar pemisahan
  • 2.21 Indeks indeks (η / D)
  • 2.22 Reaksi kimia
• 3 Ringkasan
  • 3.1 Perindustrian
  • 3.2 Di dalam makmal
• 4 Kegunaan
  • 4.1 Pengeluaran baja
  • 4.2 Perindustrian
  • 4.3 Pembersih logam
  • 4.4 Air regia
  • 4.5 Perabot
  • 4.6 Pembersihan
  • 4.7 Fotografi
  • 4.8 Lain-lain
• 5 Ketoksikan
• 6 Rujukan

Struktur asid nitrik

Struktur molekul HNO ditunjukkan pada imej atas₃ dengan model sfera dan bar. Atom nitrogen, sfera biru, terletak di tengah, dikelilingi oleh geometri satah trigonal; Walau bagaimanapun, segitiga itu diputarbelitkan oleh salah satu simpul terpanjangnya.

Molekul-molekul asid nitrik kemudiannya rata. Ikatan N = O, N-O dan N-OH membentuk simpul segitiga rata. Sekiranya diperhatikan secara terperinci, ikatan N-OH lebih panjang daripada dua yang lain (di mana sfera putih terletak pada atom H).

Struktur resonans

Terdapat dua pautan yang mempunyai panjang yang sama: N = O dan N-O. Fakta ini bertentangan dengan teori ikatan valensi, di mana ikatan berganda dijangka lebih pendek daripada bon mudah. Penjelasan dalam ini berada dalam fenomena resonans, seperti yang dilihat dalam imej di bawah.

Kedua-dua ikatan, N = O dan N-O, adalah bersamaan dengan resonans. Ini ditunjukkan secara grafik dalam model struktur dengan menggunakan garis putus-putus antara dua atom O (lihat struktur).

Apabila HNO diturunkan₃, nitrat anion stabil terbentuk₃^-. Di dalamnya, resonans kini melibatkan tiga atom O. Ini adalah sebab mengapa HNO₃ mempunyai keasaman yang tinggi dari Bronsted-Lowry (penyumbang spesies ion H⁺).

Sifat fizikal dan kimia

Nama kimia

-Asid nitrik

-Asid Azotic

-Hidrogen nitrat

-Kubu air.

Berat molekul

63,012 g / mol.

Penampilan fizikal

Cecair kuning tidak berwarna atau pucat, yang mungkin menjadi coklat kemerah-merahan.

Bau

Acrid, ciri mencekik.

Titik didih

181 ºF hingga 760 mmHg (83 ºC).

Titik lebur

-41.6 ºC.

Kelarutan dalam air

Sangat larut dan larut dengan air.

Ketumpatan

1,513 g / cm³ pada suhu 20 ºC.

Ketumpatan relatif

1.50 (berhubung dengan air = 1).

Ketumpatan relatif wap

2 atau 3 kali dianggarkan (berhubung dengan udara = 1).

Tekanan wap

63.1 mmHg pada suhu 25 ºC.

Penguraian

Oleh kerana terdedah kepada kelembapan atmosfera atau haba, ia boleh terurai membentuk nitrogen peroksida. Apabila penguraian ini dipanaskan, ia mengeluarkan asap oksida nitrogen dan hidrogen nitrat yang sangat toksik.

Asid nitrik tidak stabil, dapat mengurai bersentuhan dengan haba dan pendedahan kepada cahaya matahari, dan memancarkan nitrogen dioksida, oksigen dan air.

Kelikatan

1,092 mPa pada 0 ºC, dan 0,617 mPa pada 40 ºC.

Kakisan

Ia mampu menyerang semua logam asas, kecuali untuk aluminium dan keluli krom. Serang beberapa jenis bahan plastik, karet dan salutan. Ia adalah bahan yang kaustik dan menghakis, jadi ia mesti ditangani dengan berhati-hati.

Entalpi molar pengewapan

39.1 kJ / mol pada 25 ºC.

Entalpi molar standard

-207 kJ / mol (298ºF).

Entropi molar standard

146 kJ / mol (298ºF).

Ketegangan permukaan

-0.04356 N / m pada 0ºC

-0.04115 N / m pada 20 ºC

-0.0376 N / m pada suhu 40 ºC

Ambang ambang

-Bau yang rendah: 0.75 mg / m³

-Bau tinggi: 250 mg / m³

-Kepekatan merengsa: 155 mg / m³.

Pemisahan berterusan

pKa = -1.38.

Indeks refraktif (η / D)

1,393 (16.5 ºC).

Reaksi kimia

Penghidratan

-Ia boleh membentuk hidrat pepejal, seperti HNO₃∙ H₂O dan HNO₃∙ 3H₂Atau: "ais nitrat".

Dissociation in water

Asid nitrik adalah asid yang kuat yang cepat diionkan dalam air dengan cara berikut:

HNO₃ (l) + H₂O (l) => H₃O⁺ (ac) + NO₃^-

Pembentukan garam

Merespon dengan oksida asas yang membentuk garam nitrat dan air.

CaO (s) + 2 HNO₃ (l) => Ca (NO₃)₂ (ac) + H₂O (l)

Begitu juga, ia bertindak balas dengan asas (hidroksida), membentuk garam nitrat dan air.

NaOH (ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃ (ac) + H₂O (l)

Dan juga dengan karbonat dan karbonat asid (bikarbonat), juga membentuk karbon dioksida.

Na₂CO₃ (ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃ (ac) + H₂O (l) + CO₂ (g)

Protonasi

Asid nitrat juga boleh bertindak seperti asas. Atas sebab ini, ia boleh bertindak balas dengan asid sulfurik.

HNO₃   +   2H₂SO₄    <=>      TIDAK₂⁺    +     H₃O⁺     +      2HSO₄^-

Selfprotoksisiti

Asid nitrat mengalami autoprotoisis.

2HNO₃  <=>  TIDAK₂⁺   +    TIDAK₃^-    +      H₂O

Pengoksidaan logam

Dalam tindak balas dengan asid nitrik logam tidak berkelakuan seperti asid kuat, yang bertindak balas dengan logam membentuk garam yang sama dan melepaskan hidrogen dalam bentuk gas.

Walau bagaimanapun, magnesium dan mangan bertindak balas panas dengan asid nitrik, seperti asid kuat lain.

Mg (s) + 2 HNO₃ (l) => Mg (NO₃)₂ (ac) + H₂ (g)

Lain-lain

Asid nitrik bertindak balas dengan sulfit logam yang menyebabkan garam nitrat, sulfur dioksida dan air.

Na₂SO₃ (s) + 2 HNO₃ (l) => 2 NaNO₃ (ac) + SO₂ (g) + H₂O (l)

Dan juga bertindak balas dengan sebatian organik, menggantikan hidrogen untuk kumpulan nitro; dengan itu menjadi asas bagi sintesis bahan letupan seperti nitrogliserin dan trinitrotoluene (TNT).

Sintesis

Perindustrian

Ia dihasilkan di peringkat perindustrian oleh pengoksidaan amonium pemangkin, mengikut kaedah yang diterangkan oleh Oswald pada tahun 1901. Prosedur ini terdiri daripada tiga peringkat atau langkah-langkah.

Tahap 1: Pengoksidaan ammonium kepada oksida nitrat

Amonium dioksidakan oleh oksigen yang ada di udara. Reaksi dilakukan pada suhu 800 ° C dan pada tekanan 6-7 atm, dengan penggunaan platinum sebagai pemangkin. Amonium bercampur dengan udara dengan nisbah berikut: 1 jumlah amonium setiap 8 jilid udara.

4NH₃ (g) + 5O₂ (g) => 4NO (g) + 6H₂O (l)

Dalam tindak balas, nitrik oksida dihasilkan, yang dibawa ke ruang pengoksidaan untuk peringkat seterusnya.

Peringkat 2. Pengoksidaan nitrik oksida dalam nitrogen dioksida

Pengoksidaan dilakukan oleh oksigen yang hadir di udara pada suhu di bawah 100 ºC.

2NO (g) + O₂ (g) => 2NO₂ (g)

Peringkat 3. Pembubaran nitrogen dioksida dalam air

Pada peringkat ini pembentukan asid nitrik berlaku.

4NO₂     +      2H₂O + O₂         => 4HNO₃

Terdapat beberapa kaedah penyerapan nitrogen dioksida (NO₂) di dalam air.

Antara kaedah lain: NO₂ dimeralisasikan kepada N₂O₄ pada suhu rendah dan tekanan tinggi, untuk meningkatkan keterlarutannya dalam air dan menghasilkan asid nitrik.

3N₂O₄   +     2H₂O => 4HNO₃    +      2NO

asid nitrik yang dihasilkan oleh pengoksidaan ammonia mempunyai kepekatan antara 50-70%, yang boleh dijalankan dengan menggunakan 98% asid sulfurik pekat sebagai dehydrating yang membolehkan meningkatkan kepekatan asid nitrik.

Di makmal

Penguraian termal tembaga (II) nitrat, menghasilkan nitrogen dioksida dan gas oksigen, yang dilalui melalui air untuk membentuk asid nitrik; seperti yang berlaku dalam kaedah Oswald, yang telah diterangkan sebelumnya.

2Cu (NO₃)₂    => 2CuO + 4NO₂    +     O₂

Reaksi garam nitrat dengan H₂SO₄ menumpukan perhatian Asid nitrik yang terbentuk dipisahkan dari H₂SO₄ dengan penyulingan pada suhu 83 ° C (titik mendidih asid nitrik).

KNO₃   +    H₂SO₄     => HNO₃    +     KHSO₄

Kegunaan

Pengeluaran baja

60% daripada pengeluaran asid nitrik digunakan dalam pembuatan baja, terutama ammonium nitrat.

Ini disifatkan oleh kepekatan nitrogen yang tinggi, salah satu daripada tiga nutrien utama tumbuhan, menggunakan nitrat dengan segera oleh tumbuhan. Sementara itu, amonium dioksidakan oleh mikroorganisma yang terdapat di dalam tanah, dan digunakan sebagai baja jangka panjang.

Perindustrian

-15% daripada pengeluaran asid nitrik digunakan dalam pembuatan gentian sintetik.

-Ia digunakan dalam penghuraian ester asid nitrik dan nitroderivatif; seperti nitrocellulose, cat akrilik, nitrobenzene, nitrotoluene, acrylonitriles, dll..

-Anda boleh menambah kumpulan nitro untuk sebatian organik, dapat menggunakan harta ini untuk membuat bahan letupan seperti GTN dan trinitrotoluene (TNT).

-Asid adipic, prekursor nilon, dihasilkan secara besar-besaran oleh pengoksidaan sikloheksana dan sikloheksanol oleh asid nitrik.

Pembersih logam

Asid nitrik kerana kapasitinya pengoksidaan, adalah sangat berguna dalam penulenan logam daripada mineral. Ia juga digunakan untuk mendapatkan unsur-unsur seperti uranium, mangan, niobium, zirkonium, dan pengasidan batu fosforik untuk mendapatkan asid fosforik..

Air regia

Ia bercampur dengan asid hidroklorik pekat untuk membentuk "agua regia". Penyelesaian ini mampu melarutkan emas dan platinum, yang membolehkan penggunaannya dalam pemurnian logam-logam ini.

Perabot

Asid nitrat digunakan untuk mendapatkan kesan antik dalam perabot yang dibuat dengan kayu pain. Rawatan dengan penyelesaian asid nitrik hingga 10% menghasilkan pewarna emas kelabu di dalam perabot kayu.

Pembersihan

-Campuran larutan akueus asid nitrik dan 5-30% 15-40% asid fosforik digunakan dalam membersihkan peralatan yang digunakan dalam memerah susu kerja dalam usaha untuk menghapuskan sisa mendakan kalsium dan magnesium sebatian.

-Ia berguna untuk membersihkan bahan kaca yang digunakan di makmal.

Fotografi

-Asid nitrat telah digunakan dalam fotografi, khususnya sebagai bahan tambahan untuk pemaju ferrous sulfat dalam proses plat basah, dengan tujuan mempromosikan warna putih dalam ambrotip dan ferrotip.

-Ia telah digunakan untuk menurunkan pH Perak saduran plat collodion, membolehkan pengurangan dalam kemunculan kabus mengganggu imej.

Lain-lain

-Oleh kerana kapasiti pelarutnya, ia digunakan dalam analisis logam yang berbeza dengan teknik spektrofotometri penyerapan atom api, dan spektrofotometri massa plasma gandingan induktif.

-Gabungan asid nitrik dan asid sulfurik digunakan untuk penukaran kapas biasa ke dalam selulosa nitrat (kapas nitrik).

-Ubat Salcoderm untuk kegunaan luaran, digunakan dalam rawatan neoplasma kulit yang jernih (kutil, jagung, condylomas dan papillomas). Cautery mempunyai ciri-ciri, melegakan kesakitan, kerengsaan dan gatal-gatal. Asid nitrik adalah komponen utama perubatan yang.

-Mengurangkan asid nitrik merah, dan asid nitrik asap putih, digunakan sebagai bahan api untuk bahan api roket cecair, terutamanya dalam peluru berpandu BOMARC.

Ketoksikan

-Dalam hubungan dengan kulit boleh menyebabkan luka bakar pada kulit, kesakitan teruk dan dermatitis.

-Dalam hubungan dengan mata boleh menyebabkan kesakitan teruk, mengoyak dan dalam kes-kes yang teruk, kerosakan kornea dan buta.

-Penyedutan wap mungkin menyebabkan batuk, sesak nafas, menyebabkan parah yang teruk atau kronik, laringitis, bronkitis kronik, radang paru-paru, dan edema pulmonari..

-Kerana pengambilannya, ia menghasilkan lesi di mulut, air liur, dahaga yang kuat, sakit menelan, sakit kuat di seluruh saluran pencernaan dan risiko penembusan dinding yang sama..

Rujukan

1. Wikipedia. (2018). Asid nitrik. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
2. PubChem. (2018). Asid nitrik. Diperolehi daripada: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (23 November 2018). Asid nitrik. Encyclopædia Britannica. Diperolehi daripada: britannica.com
4. Shrestha B. (s.f.). Sifat-sifat asid nitrik dan kegunaan. Panduan Chem: tutorial untuk pembelajaran kimia. Diperolehi daripada: chem-guide.blogspot.com
5. Buku Kimia. (2017). Asid nitrik. Diperolehi daripada: chemicalbook.com
6. Imanol (10 September 2013). Pengeluaran asid nitrik. Diambil dari: ingenieriaquimica.net