Salpetersyra (HNO3) struktur, egenskaper, syntes och användningsområden

den salpetersyra är en oorganisk förening bestående av en kväveoxo-syra. Det anses vara en stark syra, även om dess pKa (-1,4) liknar hydroniumjonens pKa (-1,74). Från denna punkt är det kanske den "svagaste" av många kända starka syror.

Dess fysiska utseende består av en färglös vätska som genom lagring ändras till en gulaktig färg, på grund av bildandet av kvävegaser. Dess kemiska formel är HNO₃.

Det är något instabil, upplever en liten sönderdelning från exponering för solljus. Dessutom kan den sönderdelas helt genom uppvärmning, vilket orsakar kvävedioxid, vatten och syre.

Den övre bilden visar lite salpetersyra i en volymkolv. Dess gula färgning, som indikerar partiell sönderdelning, kan noteras.

Det används vid tillverkning av oorganiska och organiska nitrater, samt kväveföreningar som används vid tillverkning av gödningsmedel, sprängämnen, färgämnen och olika organiska kemiska föreningar.

Denna syra var redan känd av alkemikerna från åttonde århundradet, som de kallade "vatten fortis". Den tyska kemisten Johan Rudolf Glauber (1648) utformade en metod för dess förberedelse, som bestod i uppvärmning av kaliumnitrat med svavelsyra.

Den framställs industriellt enligt metoden som designades av Wilhelm Oswald (1901). Metoden består i allmänhet av katalytisk oxidation av ammonium, med den successiva generationen av kväveoxid och kvävedioxid för att bilda salpetersyra.

I atmosfären är NO₂ producerad av mänsklig aktivitet reagerar med molnvatten och bildar HNO₃. Sedan, under sura regnar, faller det ut tillsammans med dropparna av vatten som äter bort, till exempel statyerna på de offentliga torgen.

Salpetersyra är en mycket giftig förening, och kontinuerlig exponering för dess ångor kan leda till kronisk bronkit och kemisk lunginflammation..

index

1 Struktur av salpetersyra
- 1.1 Resonansstrukturer
2 Fysikaliska och kemiska egenskaper
- 2.1 Kemiska namn
- 2,2 molekylvikt
- 2.3 Fysisk utseende
- 2.4 lukt
- 2,5 kokpunkt
- 2,6 Smältpunkt
- 2,7 Löslighet i vatten
- 2,8 Densitet
- 2,9 Relativ densitet
- 2,10 Relativ ångdensitet
- 2.11 Ångtryck
- 2.12 Nedbrytning
- 2,13 Viskositet
- 2.14 Korrosion
- 2,15 Molär förångningsenthalpi
- 2.16 Standard molarenthalpi
- 2,17 Standard molar entropi
- 2.18 Ytspänning
- 2.19 Luktgräns
- 2.20 Dissociationskonstant
- 2.21 brytningsindex (η / D)
- 2.22 Kemiska reaktioner
3 sammanfattning
- 3.1 Industriell
- 3.2 I laboratoriet
4 användningsområden
- 4.1 Gödselproduktion
- 4.2 Industriellt
- 4.3 Metallrenare
- 4.4 Regia vatten
- 4,5 möbler
- 4.6 Rengöring
- 4.7 Fotografi
- 4,8 andra
5 Toxicitet
6 referenser

Struktur av salpetersyra

Strukturen av en HNO-molekyl visas i den övre bilden₃ med en modell av sfärer och barer. Kväveatomen, den blå sfären, är belägen i mitten, omgiven av en trigonalplan geometri; Triangeln förvrängs emellertid av en av dess längsta hörn.

Salpetersyraens molekyler är då plana. Obligationerna N = O, N-O och N-OH utgör lägena av den platta triangeln. Om observerat i detalj är N-OH-bindningen mer långsträckt än de andra två (där den vita sfären är belägen som representerar H-atomen).

Resonansstrukturer

Det finns två länkar som har samma längd: N = O och N-O. Detta faktum går emot valensbindningsteorin, där dubbelbindningar förutses vara kortare än enkla bindningar. Förklaringen här ligger i fenomenet resonans, vilket framgår av bilden nedan.

Båda bindningarna, N = O och N-O, är därför ekvivalenta när det gäller resonans. Detta representeras grafiskt i modellens struktur genom att använda en streckad linje mellan två O-atomer (se struktur).

När HNO är deprotonerade₃, det stabila anjonnitratet bildas₃^-. I det innebär resonansen nu de tre atomer av O. Detta är anledningen till att HNO₃ har en stor surhet av Bronsted-Lowry (artdonor av joner H⁺).

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Kemiska namn

-Salpetersyra

-Azotisk syra

-Vätenitrat

-Vatten Fortis.

Molekylvikt

63,012 g / mol.

Fysiskt utseende

Färglös eller ljusgul vätska, som kan bli rödbrun.

lukt

Acrid, karakteristisk kvävande.

Kokpunkt

181 ºF till 760 mmHg (83 ºC).

Smältpunkt

-41,6 ºC.

Löslighet i vatten

Mycket löslig och blandbar med vatten.

densitet

1 513 g / cm³ vid 20 ºC.

Relativ densitet

1,50 (i förhållande till vatten = 1).

Relativ densitet av ångan

2 eller 3 gånger uppskattat (i förhållande till luft = 1).

Ångtryck

63,1 mmHg vid 25 ºC.

sönderdelning

På grund av exponering för luftfuktighet eller värme kan den sönderdelas för att bilda kväveperoxid. När denna sönderdelning upphettas, utsänder den en mycket giftig rök av kväveoxid och vätenitrat.

Salpetersyra är inte stabil, kan sönderföras i kontakt med värme och exponering för solljus och utsläpp av kvävedioxid, syre och vatten.

viskositet

1 092 mPa vid 0 ºC och 0,617 mPa vid 40 ºC.

korrosion

Den kan attackera alla metaller, förutom aluminium och krom stål. Anfaller några av sorterna av plastmaterial, gummi och beläggningar. Det är ett kaustiskt och frätande ämne, så det måste hanteras med stor försiktighet.

Molar entalpy av förångning

39,1 kJ / mol vid 25 ºC.

Standard molarenthalpi

-207 kJ / mol (298ºF).

Standard molar entropi

146 kJ / mol (298ºF).

Ytspänning

-0,04356 N / m vid 0 ° C

-0,04115 N / m vid 20 ° C

-0,0376 N / m vid 40 ºC

Lukttröskel

-Låg lukt: 0,75 mg / m³

-Hög lukt: 250 mg / m³

-Irriterande koncentration: 155 mg / m³.

Dissociationskonstant

pKa = -1,38.

Brytningsindex (η / D)

1 393 (16,5 ºC).

Kemiska reaktioner

hydratisering

-Det kan bilda fasta hydrater, såsom HNO₃∙ H₂O och HNO₃∙ 3H₂Eller: "Nitris".

Dissociation i vatten

Salpetersyra är en stark syra som joniseras snabbt i vatten på följande sätt:

HNO₃ (l) + H₂O (1) => H₃O⁺ (ac) + NO₃^-

Formning av salter

Reagerar med basiska oxider som bildar ett nitratsalt och vatten.

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

På samma sätt reagerar den med baser (hydroxider), bildar ett nitratsalt och vatten.

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

Och även med karbonater och syrakarbonater (bikarbonater), som också bildar koldioxid.

na₂CO₃(ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃(ac) + H₂O (1) + CO₂ (G)

protonering

Salpetersyra kan också uppträda som en bas. Av denna anledning kan den reagera med svavelsyra.

HNO₃ + 2H₂SW₄ <=> NEJ₂⁺ + H₃O⁺ + 2HSO₄^-

autoprotolys

Salpetersyra genomgår autoprotoisis.

2HNO₃ <=> NEJ₂⁺ + NEJ₃^- + H₂O

Metalloxidation

I reaktionen med metaller fungerar inte salpetersyra som starka syror, som reagerar med metaller som bildar motsvarande salt och frigör vätgas i gasform.

Men magnesium och mangan reagerar varmt med salpetersyra, liksom de andra starka syrorna.

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

andra

Salpetersyra reagerar med metallsulfiter som orsakar ett salt av nitrat, svaveldioxid och vatten.

na₂SW₃ (s) + 2 HNO₃ (l) => 2 NaNO₃ (ac) + SO₂ (g) + H₂O (l)

Och reagerar också med organiska föreningar, som ersätter ett väte för en nitrogrupp; utgör således grunden för syntesen av explosiva föreningar, såsom nitroglycerin och trinitrotoluen (TNT).

syntes

industriell

Den produceras på industriell nivå genom katalytisk oxidation av ammonium, enligt metoden som beskrivits av Oswald 1901. Förfarandet består av tre steg eller steg.

Steg 1: Oxidering av ammonium till kväveoxid

Ammonium oxideras av det syre som finns i luften. Reaktionen utförs vid 800 ° C och vid ett tryck av 6-7 atm, med användning av platina som en katalysator. Ammonium blandas med luft med följande förhållande: 1 volym ammonium per 8 volymer luft.

4NH₃ (g) + 50₂ (g) => 4NO (g) + 6H₂O (l)

I reaktionen produceras kväveoxid, som tas till oxidationskammaren för nästa steg.

Steg 2. Oxidering av kväveoxid i kvävedioxid

Oxidation utförs av det syre som finns i luften vid en temperatur under 100 ºC.

2NO (g) + O₂ (g) => 2NO₂ (G)

Steg 3. Upplösning av kvävedioxid i vatten

I detta skede uppstår bildningen av salpetersyra.

4NO₂ + 2H₂O + O₂=> 4HNO₃

Det finns flera metoder för absorption av kvävedioxid (NO₂) i vatten.

Bland andra metoder: NO₂ dimeriseras till N₂O₄ vid låga temperaturer och högt tryck, för att öka lösligheten i vatten och producera salpetersyra.

3N₂O₄ + 2H₂O => 4HNO₃ + 2NO

Salpetersyra framställd genom oxidation av ammonium har en koncentration mellan 50-70%, vilken kan bringas till 98% genom användning av koncentrerad svavelsyra som uttorkning, vilket medger att öka koncentrationen av salpetersyra.

I laboratoriet

Termisk sönderdelning av koppar (II) nitrat, som producerar kvävedioxid och syrgaser, som passerar genom vatten för att bilda salpetersyra; som det händer i Oswalds metod, som tidigare beskrivits.

2Cu (NO₃)₂ => 2CuO + 4NO₂ + O₂

Reaktion av ett nitratsalt med H₂SW₄ koncentrerades. Den bildade salpetersyran separeras från H₂SW₄ genom destillation vid 83 ° C (kokpunkten för salpetersyra).

KNO₃ + H₂SW₄ => HNO₃ + KHSO₄

tillämpningar

Gödselproduktion

60% av salpetersyrans produktion används vid tillverkning av gödselmedel, särskilt ammoniumnitrat.

Detta kännetecknas av sin höga koncentration av kväve, en av de tre viktigaste näringsämnena av växter, med användning av nitrat omedelbart av växter. Under tiden oxideras ammonium av mikroorganismer som finns i jorden och används som ett långsiktigt gödningsmedel.

industriell

-15% av produktionen av salpetersyra används vid tillverkning av syntetfibrer.

-Det används vid framställning av salpetersyraestrar och nitroderivativa medel; såsom nitrocellulosa, akrylfärger, nitrobensen, nitrotoluen, akrylnitriler etc..

-Det kan ge nitrogrupper till organiska föreningar, den här egenskapen kan användas för att göra explosiva ämnen som nitroglycerin och trinitrotoluen (TNT).

-Adipinsyra, en precursor av nylon, produceras i stor skala genom oxidering av cyklohexanon och cyklohexanol med salpetersyra.

Metallrenare

Salpetersyra, på grund av dess oxiderande kapacitet, är mycket användbar vid rening av metaller närvarande i mineraler. Det används också för att erhålla element som uran, mangan, niob, zirkonium och försurning av fosforgips för att erhålla fosforsyra..

Vattenregia

Den blandas med koncentrerad klorvätesyra för att bilda "agua regia". Denna lösning är kapabel att lösa upp guld och platina, vilket gör det möjligt att använda dessa i reningen av dessa metaller.

möbler

Salpetersyra används för att få en antik effekt i möbler gjorda med tallskog. Behandlingen med en salpetersyralösning till 10% ger en gråguldfärg i möbelens trä.

rengöring

-Blandningen av vattenhaltiga lösningar av salpetersyra 5-30% och fosforsyra 15-40% används vid rengöring av den utrustning som används vid mjölkningens arbete för att eliminera rester av utfällningarna av magnesium- och kalciumföreningarna.

-Det är användbart vid rengöring av glasmaterialet som används i laboratoriet.

fotografering

-Salpetersyra har använts i fotografering, speciellt som tillsats för järnhaltiga sulfatutvecklare i våtplåtprocessen, i syfte att främja en vitare färg i ambrotypes och ferrotyper.

-Det användes för att minska pH-värdet hos silverbadet i kollodionsplattorna, vilket fick att få en minskning av utseendet på en dimma som störde bilderna.

andra

-På grund av sin lösningsmedelskapacitet används den i analysen av olika metaller med hjälp av flamatomabsorptionsspektrofotometritekniker och inductiv koppling plasmamasspektrofotometri.

-Kombinationen av salpetersyra och svavelsyra användes för omvandling av vanlig bomull till cellulosa nitrat (salpetersyra).

-Läkemedlet Salcoderm för extern användning, används vid behandling av godartade neoplasmer i huden (vårtor, majs, kondylom och papillom). Det har egenskaper av cauterization, smärtlindring, irritation och klåda. Salpetersyra är huvudkomponenten i läkemedelsformeln.

-Röda salpetersyra och rött salpetersyra används som oxidationsmedel för flytande raketbränslen, speciellt i BOMARC-missilen.

toxicitet

-Vid kontakt med huden kan det orsaka brännskador på huden, svår smärta och dermatit.

-Vid kontakt med ögonen kan det orsaka allvarlig smärta, riva och i allvarliga fall, hornhinneskada och blindhet.

-Inandning av ångor kan orsaka hosta, andfåddhet, orsaka allvarlig eller kronisk näsblod, laryngit, kronisk bronkit, lunginflammation och lungödem..

-På grund av sitt intag, producerar det lesioner i munnen, salivation, intensiv törst, smärta att svälja, intensiva smärtor i hela matsmältningssystemet och risken för perforering av samma vägg..

referenser

Wikipedia. (2018). Salpetersyra. Hämtad från: en.wikipedia.org
PubChem. (2018). Salpetersyra. Hämtad från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Editors of Encyclopaedia Britannica. (23 november 2018). Salpetersyra. Encyclopædia Britannica. Hämtad från: britannica.com
Shrestha B. (s.f.). Egenskaper för salpetersyra och användningsområden. Chem Guide: handledning för kemi lärande. Hämtad från: chem-guide.blogspot.com
Kemisk bok. (2017). Salpetersyra. Hämtad från: chemicalbook.com
Imanol. (10 september 2013). Produktion av salpetersyra. Hämtad från: ingenieriaquimica.net

kemi

« Nitroso-syraformulering, föreningar och risker Ortosilsyraformel, egenskaper, risker och användningar »