Typpihappo

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 19. heinäkuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 13 muokkausta .
Typpihappo
Kenraali
Perinteiset nimet Typpihappo
Chem. kaava HNO3_ _
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio Nestemäinen
Moolimassa 63,012 g/ mol
Tiheys 1,513 g/cm³
Ionisaatioenergia 11,95 ± 0,01 eV [2]
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
 •  sulaminen -41,59 °C
 •  kiehuva +82,6°C
 • hajoaminen +260°C
Mol. lämpökapasiteetti 109,9 J/(mol K)
Entalpia
 •  koulutus -174,1 kJ/mol
 •  sulaminen 10,47 kJ/mol
 •  kiehuva 39,1 kJ/mol
 •  purkaminen -33,68 kJ/mol
Höyryn paine 56 hPa
Kemiallisia ominaisuuksia
Hapon dissosiaatiovakio −1,64 [1]
Liukoisuus
 • vedessä Liukeneva
Optiset ominaisuudet
Taitekerroin 1,397
Rakenne
Dipoli momentti 2,17 ± 0,02  D
Luokitus
Reg. CAS-numero 7697-37-2
PubChem
Reg. EINECS-numero 231-714-2
Hymyilee   O[N+](=O)[O-]
InChI   InChI = 1S/HNO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4)GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N
RTECS QU5775000
CHEBI 48107
YK-numero 2031
ChemSpider
Turvallisuus
LD 50 430 mg/kg
Myrkyllisyys Luokka 3 (kohtalaisen vaarallinen)
GHS-piktogrammit CGS-järjestelmän piktogrammi "Liekki ympyrän päällä".CGS-järjestelmän "korroosio" -piktogrammiCGS-järjestelmän kuvamerkki "huutomerkki".GHS-ympäristökuvakeCGS-järjestelmän piktogrammi "Kallo ja luut".
NFPA 704 NFPA 704 nelivärinen timantti 0 neljä 0COR
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Typpihappo ( kemiallinen kaava - HNO 3 ) on vahva kemiallinen epäorgaaninen happo , joka vastaa typen korkeinta hapetusastetta (+5). myrkyllinen .

Typpihappo on vakioolosuhteissa yksiemäksinen happo , puhtaassa muodossaan väritön neste, jolla on pistävä, tukahduttava haju . Kiinteä typpihappo muodostaa kaksi kiteistä muunnelmaa, joissa on monokliininen ja rombinen hila.

Typpihappo sekoittuu veteen missä suhteessa tahansa. Vesiliuoksissa se dissosioituu lähes kokonaan ioneiksi. Se muodostaa atseotrooppisen seoksen veden kanssa, jonka pitoisuus on 68,4 % ja kp 120 °C normaalissa ilmanpaineessa . Tunnetaan kaksi kiinteää hydraattia : monohydraatti (HNO 3 H 2 O) ja trihydraatti (HNO 3 3 H 2 O). Typpihappo ja sen suolat, nitraatit , ovat myrkyllisiä ja syöpää aiheuttavia sekä voimakkaita hapettimia .

Historiallista tietoa

Tekniikka laimean typpihapon saamiseksi kuivatislaamalla suolaa alunalla ja kuparisulfaatilla kuvattiin ilmeisesti ensimmäisen kerran Jabirin (Geber latinalaisissa käännöksissä) kirjoituksissa 800 -luvulla . Tätä menetelmää useilla muunnoksilla, joista merkittävin oli kuparisulfaatin korvaaminen rautasulfaatilla , käytettiin eurooppalaisessa ja arabialaisessa alkemiassa 1600-luvulle asti .

1600 -luvulla Glauber ehdotti menetelmää haihtuvien happojen saamiseksi niiden suolojen reaktiolla väkevän rikkihapon kanssa, mukaan lukien typpihappo kaliumnitraatista , mikä mahdollisti väkevän typpihapon tuomisen kemialliseen käytäntöön ja sen ominaisuuksien tutkimisen. Glauber - menetelmää käytettiin 1900-luvun alkuun asti , ja ainoa merkittävä muutos oli kaliumnitraatin korvaaminen halvemmalla natriumnitraatilla (Chilen) .

M. V. Lomonosovin aikana ja 1900-luvun puoliväliin asti typpihappoa kutsuttiin yleisesti vahvaksi vodkaksi [3] .

Fysikaaliset ja fysikaalis-kemialliset ominaisuudet

Typpihapossa olevan typen hapetusaste on +5. Typpihappo on väritön neste, joka savuaa ilmassa, sulamispiste -41,59 °C, kiehumispiste +82,6 °C (normaalissa ilmanpaineessa) ja jossa on osittainen hajoaminen. Typpihappo sekoittuu veteen kaikissa suhteissa. HNO 3 :n vesiliuoksia, joiden massaosuus on 0,95-0,98, kutsutaan "savuvaksi typpihapoksi", jonka massaosuus on 0,6-0,7 - väkevää typpihappoa.

Muodostaa atseotrooppisen seoksen veden kanssa (massaosuus 68,4%, d 20 \u003d 1,41 g / cm 3 , T bp \u003d 120,7 ° C )

Kun typpihappo kiteytyy vesiliuoksista, se muodostaa kiteisiä hydraatteja :

Kiinteä typpihappo muodostaa kaksi kiteistä muunnelmaa:

Monohydraatti muodostaa ortorombisia kiteitä , avaruusryhmä Pna2 , soluparametrit  a = 0,631 nm , b = 0,869 nm , c = 0,544 nm , Z = 4 .

Typpihapon vesiliuosten tiheys sen pitoisuuden funktiona kuvataan yhtälöllä

missä d  on tiheys g/cm 3 , c  on hapon massaosa. Tämä kaava kuvaa huonosti tiheyden käyttäytymistä yli 97 %:n pitoisuudessa.


Kemialliset ominaisuudet

1. Erittäin väkevä HNO 3 on väriltään ruskea johtuen valossa tapahtuvasta hajoamisprosessista:

2. Kuumennettaessa typpihappo hajoaa saman reaktion mukaisesti. Typpihappoa voidaan tislata vain hajoamatta alennetussa paineessa (ilmoitettu kiehumispiste ilmakehän paineessa saadaan ekstrapoloimalla).

3. Kulta , platina , iridium , rodium ja tantaali ovat inerttejä typpihapolle koko pitoisuusalueella, muut metallit reagoivat sen kanssa, reaktion kulun määrää sen pitoisuus.

4. HNO 3 vahvana yksiemäksisenä happona vuorovaikuttaa:

a) emäksisten ja amfoteeristen oksidien kanssa :

b) pohjalla :

c) syrjäyttää heikot hapot niiden suoloista:

5. Kiehuessaan tai valon vaikutuksesta typpihappo hajoaa osittain:

6. Typpihapolla missä tahansa pitoisuudessa on hapettavan hapon ominaisuuksia, kun taas typpi pelkistyy hapetustilaan +5 - -3. Pelkistyssyvyys riippuu ensisijaisesti pelkistimen laadusta ja typpihapon pitoisuudesta. Hapettavana hapona HNO 3 on vuorovaikutuksessa:

a) metallien ollessa jännitesarjassa vedyn oikealla puolella:

Konsentroitu HNO 3

Laimennettu HNO 3

b) metallien ollessa sähkökemiallisessa jännitesarjassa vedyn vasemmalla puolella:

Kaikki yllä olevat yhtälöt heijastavat vain reaktion hallitsevaa kulkua. Tämä tarkoittaa, että näissä olosuhteissa tämän reaktion tuotteita on enemmän kuin muiden reaktioiden tuotteita, esimerkiksi kun sinkki reagoi typpihapon kanssa (typpihapon massaosuus liuoksessa 0,3), tuotteet sisältävät eniten NO :ta , mutta sisältää myös (vain pienempiä määriä) ja NO 2 : ta , N20 : ta , N2 : ta ja NH4NO3 : a .

7. Ainoa yleinen malli typpihapon vuorovaikutuksessa metallien kanssa: mitä laimeampi happo ja mitä aktiivisempi metalli, sitä syvemmälle typpi vähenee:

happopitoisuuden kasvu metalliaktiivisuuden lisääntyminen

8. Typpihappo, edes tiivistetty, ei ole vuorovaikutuksessa kullan ja platinan kanssa. Rauta, alumiini, kromi passivoidaan kylmällä väkevällä typpihapolla. Rauta on vuorovaikutuksessa laimean typpihapon kanssa, ja happopitoisuudesta riippuen ei muodostu vain erilaisia ​​typen pelkistystuotteita, vaan myös erilaisia ​​raudan hapettumistuotteita:

9. Typpihappo hapettaa ei-metalleja , kun taas typpi yleensä pelkistyy NO :ksi tai NO 2 :ksi:

ja monimutkaiset aineet, esimerkiksi:

10. Jotkut orgaaniset yhdisteet (esim . amiinit , tärpätti ) syttyvät itsestään joutuessaan kosketuksiin väkevän typpihapon kanssa.

11. Jotkut metallit ( rauta , kromi , alumiini , koboltti , nikkeli , mangaani , beryllium ), jotka reagoivat laimean typpihapon kanssa, passivoituvat väkevällä typpihapolla ja kestävät sen vaikutuksia.

Typpi- ja rikkihapon seosta kutsutaan melangiksi.

Typpihappoa käytetään laajalti nitroyhdisteiden valmistukseen .

12. Seosta, jossa on kolme tilavuutta suolahappoa ja yksi tilavuus typpihappoa, kutsutaan " aqua regiaksi ". Huoneenlämpötilassa reaktio on tasapainossa. Se siirtyy oikealle kuumennettaessa. Aqua regia liuottaa useimmat metallit, mukaan lukien kulta ja platina . Sen voimakas hapetuskyky johtuu syntyvästä atomikloorista ja nitrosyylikloridista , joka myös hajoaa ja vapauttaa klooria :

Kaikki yhteensä:

Sama reaktio tapahtuu myös bromivetyhapon kanssa :

13. Väkevän typpi- ja suolahapon vuorovaikutus jalometallien kanssa :

14. Veteen liukeneva typpihappo reagoi osittain ja palautuvasti sen kanssa muodostaen ortonitrihappoa, jota ei ole vapaassa muodossa:

Nitraatit

Typpihappo on vahva happo. Sen suolat - nitraatit  - saadaan HNO 3 :n vaikutuksesta metalleihin ja joihinkin ei-metalliyhdisteisiin, oksideihin , hydroksideihin tai karbonaatteihin . Kaikki nitraatit liukenevat hyvin veteen. Nitraatti-ioni ei hydrolysoi vedessä.

1. Typpihapon suolat hajoavat palautumattomasti kuumennettaessa, ja hajoamistuotteiden koostumuksen määrää kationi:

a) metallinitraatit jännitesarjassa magnesiumin vasemmalla puolella (lukuun ottamatta litiumia ):

b) magnesiumin ja kuparin (sekä litiumin ) välisessä jännitesarjassa olevien metallien nitraatit:

c) metallinitraatit, jotka sijaitsevat jännitesarjassa elohopean oikealla puolella :

d) ammoniumnitraatti :

2. Nitraatit vesiliuoksissa eivät käytännössä osoita hapettavia ominaisuuksia, mutta korkeissa lämpötiloissa kiinteässä tilassa ne ovat vahvoja hapettimia, esimerkiksi kun kiintoaineita sulatetaan:

3. Sinkki ja alumiini emäksisessä liuoksessa pelkistävät nitraatit NH 3 :ksi:

Typpihapon suoloja - nitraatteja  - käytetään laajalti lannoitteina . Samaan aikaan lähes kaikki nitraatit ovat erittäin vesiliukoisia, joten mineraalien muodossa ne ovat luonteeltaan erittäin pieniä; poikkeuksia ovat chileläinen (natrium-) salpiteri ja intialainen suola ( kaliumnitraatti ). Suurin osa nitraateista saadaan keinotekoisesti.

4. Lasi , fluoroplasti-4 eivät reagoi typpihapon kanssa .

5. Metallinitraatit muodostavat metallioksidien kanssa sintrauksen aikana ortonitrihappo- ortonitraattien suoloja .

Teollinen tuotanto, sovellus ja vaikutus kehoon

Typpihappo on yksi kemianteollisuuden suurimmista tuotteista.

Typpihapon tuotanto

Sen nykyaikainen valmistusmenetelmä perustuu synteettisen ammoniakin katalyyttiseen hapetukseen platina - rodiumkatalyyteillä ( Ostwald - prosessi ) typen oksidien ( typpikaasujen) seokseksi, jolloin ne imeytyvät edelleen veteen :

Kaikki kolme reaktiota ovat eksotermisiä , ensimmäinen on palautumaton , loput ovat palautuvia [4] . Tällä menetelmällä saadun typpihapon pitoisuus vaihtelee 45 - 58 % prosessin teknologisesta suunnittelusta riippuen. Väkevän typpihapon saamiseksi joko siirretään tasapainoa kolmannessa reaktiossa nostamalla painetta 50 ilmakehään tai rikkihappoa lisätään laimeaan typpihappoon ja kuumennetaan, kun taas typpihappo, toisin kuin vesi ja rikkihappo, haihtuu [5] .

Venäjällä typpihapon laajamittainen tuotanto (10 000 tonnia vuodessa) tällä menetelmällä aloitettiin vuonna 1917 Juzovkassa , raaka-aineena koksiuunikaasusta peräisin oleva ammoniakki I. I. Andreevin menetelmän mukaan .

Ensimmäistä kertaa alkemistit saivat typpihappoa kuumentamalla suolapisaran ja rautasulfaatin seosta:

Puhtaan typpihapon sai ensimmäisenä Johann Rudolf Glauber , joka vaikutti suolahappoon väkevällä rikkihapolla :

Lisätislaus voidaan saada ns. "savuva typpihappo", joka ei käytännössä sisällä vettä.

Sovellus

Vartaloon kohdistuva toiminta

Typpihappo on myrkyllistä . Kehoon kohdistuvan vaikutuksen asteen mukaan se kuuluu 3. vaaraluokan aineisiin . Sen höyryt ovat erittäin haitallisia: höyryt ärsyttävät hengitysteitä, ja itse happo jättää iholle pitkään paranevia haavaumia. Iholle altistuessaan iholle tulee tyypillistä keltaista väriä ksantoproteiinireaktion vuoksi. Kuumennettaessa tai altistuessaan valolle happo hajoaa muodostaen erittäin myrkyllistä typpidioksidia NO 2 (ruskea kaasu). Typpihapon MPC työalueen ilmassa NO 2 :lle 2 mg/m 3 [7] .

NFPA 704 -luokitus tiivistetylle typpihapolle:

Unicode

Unicodessa on alkemiallinen symboli typpihapolle ( latinalainen  Aqua fortis ).

Unicode- ja HTML -koodaus
grafeemi Unicode HTML
Koodi Nimi Heksadesimaali Desimaali Muistitekniikka
🜅 U+1F705 ALKEEMINEN SYMBOLI AQUAFORTIKSELLE 🜅 🜅

Katso myös

Muistiinpanot

  1. Kemistin käsikirja / Toimituslautakunta: Nikolsky B.P. ja muut - 2. painos, korjattu. - M., L.: Chemistry, 1965. - T. 3. - 1008 s.
  2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0447.html
  3. Vahva vodka // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 nidettä (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907. ;
    Vahva vodka // Kori - Kukunor. - M  .: Soviet Encyclopedia, 1953. - S. 337. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [51 nidettä]  / päätoimittaja B. A. Vvedensky  ; 1949-1958, v. 23).
  4. Khodakov, 1976 , s. 43,60-61.
  5. Khodakov, 1976 , s. 61.
  6. Typpihappo // Fotokinotekniikka: Encyclopedia / Ch. toim. E. A. Iofis . - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja , 1981. - 447 s.
  7. Osavaltioiden välinen standardi GOST 12.1.005-88, liite 2, s. 1
  8. Fisher Scientific .

Kirjallisuus

Linkit