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 | 944 | ||
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 | 919 | ||
Turvallisuus | |||
LD 50 | 430 mg/kg | ||
Myrkyllisyys | Luokka 3 (kohtalaisen vaarallinen) | ||
GHS-piktogrammit |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
||
NFPA 704 |
![]() |
||
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 .
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] .
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.
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 lisääntyminen8. 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:
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 .
Typpihappo on yksi kemianteollisuuden suurimmista tuotteista.
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.
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:
Unicodessa on alkemiallinen symboli typpihapolle ( latinalainen Aqua fortis ).
Unicode- ja HTML -koodausgrafeemi | Unicode | HTML | |||
---|---|---|---|---|---|
Koodi | Nimi | Heksadesimaali | Desimaali | Muistitekniikka | |
🜅 | U+1F705 | ALKEEMINEN SYMBOLI AQUAFORTIKSELLE | 🜅 | 🜅 | — |
F, f | Johdannaisia latinalaisesta kirjaimesta|
---|---|
Kirjaimet | |
Symbolit |
Valokuvausreagenssit | |||||
---|---|---|---|---|---|
Kehittyvät agentit |
| ||||
Anti-hunnut | |||||
pH:n säätelijät |
| ||||
Säilöntäaineet | |||||
Vedenpehmennysaineet | |||||
Valkaisuaineet | |||||
Kiinnityskomponentit | |||||
Väriä muodostavat komponentit |
| ||||
Väriainekomponentit | uranyylinitraatti | ||||
Vahvistimen komponentit | |||||
Herkkyyttä vähentävät aineet | |||||
Herkistävät aineet |
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|