Kyselina dusičná: chemický vzorec, vlastnosti, výroba a aplikace

Jedním z nejdůležitějších produktů člověka je kyselina dusičná. Vzorec látky - HNO₃

Vlastnosti fyzikálních vlastností

Kyselina dusičná získaná v laboratoři, jehož strukturní vzorec je uveden níže, je bezbarvá kapalina s nepříjemným zápachem, těžší než voda. Rychle se odpařuje a má nízkou teplotu varu rovnou +83 ° C. Sloučenina se snadno smíchá s vodou v jakémkoli poměru, čímž se vytvářejí roztoky různých koncentrací. Kromě toho může kyselina dusičná absorbovat vlhkost ze vzduchu, to znamená, že je to hygroskopická látka. Strukturní vzorec kyseliny dusičné je nejednoznačný a může mít dvě formy.

V molekulární formě neexistuje kyselina dusičná. Ve vodných roztocích různých koncentrací má látka formu následujících částic: H₃O⁺ - ionty hydroxonia a anionty zbytku kyseliny - NO₃^-.

Interakce mezi kyselinou a bází

Kyselina dusičná, která je jednou z nejsilnějších kyselin, vstupuje substituční reakce, výměna, neutralizace. Tudíž se základními oxidy sloučenina podílí na metabolických procesech, v důsledku kterých se získává sůl a voda. Neutralizační reakce je základní chemická vlastnost všech kyselin. Produkty interakcí zásad a kyselin budou vždy odpovídající soli a vody:

NaOH + HNO₃→ NaNO₃ + H₂O

Reakce s kovy

V molekule kyseliny dusičné, jejíž vzorec je HNO₃, dusík vykazuje nejvyšší stupeň oxidace rovnající se +5, proto má látka výrazné oxidační vlastnosti. Jako silná kyselina je schopna interakce s kovy, které se nacházejí v sérii kovových aktivit až po vodík. Na rozdíl od jiných kyselin však může reagovat s pasivními kovovými prvky, například s mědí nebo stříbrem. Reagenty a reakční produkty jsou určeny jak koncentrací kyseliny samotné, tak aktivitou kovu.

Zředěná kyselina dusičná a její vlastnosti

Pokud je hmotnostní podíl HNO₃ je 0,4 až 0,6, pak má sloučenina všechny vlastnosti silné kyseliny. Například se disociuje na kationty vodíku a anionty zbytku kyseliny. Indikátory v kyselém prostředí, například fialový lakmus, za přítomnosti přebytku H⁺ změní barvu na červenou barvu. Nejdůležitějším znakem reakcí kyseliny dusičné s kovy je nemožnost uvolňování vodíku, který je oxidován na vodu. Namísto toho se tvoří různé sloučeniny - oxidy dusíku. Například během interakce stříbra s molekulami kyseliny dusičné, jejíž vzorec je HNO₃, Kysličník dusíku, voda a dusičnan sůl a stříbro jsou detekovány. Stupeň oxidace dusíku v komplexním anionu se snižuje, jelikož existuje přidání tří elektronů.

S aktivními kovovými prvky, jako je hořčík, zinek, vápník, kyselina dusičnan reaguje za vzniku oxidu dusnatého, což je nejnižší valence, je roven 1. Také se tvoří soli a vody:

4Mg + 10HNO₃ = NH₄Ne₃ + 4Mg (NO₃).₂ + 3H₂O

Pokud je kyselina dusičná, jejíž chemický vzorec je HNO₃, je velmi zředěný, v tomto případě budou produkty jeho interakce s aktivními kovy odlišné. Může to být amoniak, volný dusík nebo oxid dusíku (I). Vše závisí na vnějších faktorech, které zahrnují stupeň broušení kovů a teplotu reakční směsi. Například rovnice jeho interakce s zinkem bude mít následující podobu:

Zn + 4HNO₃= Zn (NO₃).₂+ 2NO₂+ 2H₂O

Koncentrovaná HNO₃ (96-98%) se kyselina při reakcích s kovy snižuje na oxid dusičitý a toto obvykle nezávisí na poloze kovu v sérii N. Beketova. K tomu dochází ve většině případů, například při interakci se stříbrem.

Vzpomeňme si na výjimku z pravidla: koncentrovaná kyselina dusičná nereaguje se železem, hliníkem a chrómem za normálních podmínek, ale pasivuje je. To znamená, že na povrchu kovu je vytvořen ochranný oxidový film, který zabraňuje dalšímu kontaktu s kyselými molekulami. Směs látky s koncentrovanou chloridovou kyselinou v poměru 3: 1 se nazývá královská vodka. Má schopnost rozpustit zlato.

Jak dusičnany reagují s nekovovými látkami

Silné oxidační vlastnosti látky vedou k tomu, že ve svých reakcích s nekovovými prvky přechází do formy odpovídajících kyselin. Například síra se oxiduje na síran, bor na bór a fosfor na fosfátové kyseliny. Následující reakční rovnice potvrzují toto:

S⁰ + 2HN^VO₃ → H₂S^VIO₄ + 2N^IIO

Příprava kyseliny dusičné

Nejvhodnější laboratorní metodou pro získání látky je interakce dusičnanů s koncentrovaným sulfátová kyselina. Provádí se při mírném zahřátí, aniž by došlo ke zvýšení teploty, protože v tomto případě se výsledný produkt rozkládá.

V průmyslu lze kyselinu dusičnou získat několika způsoby. Například oxidace amoniaku, získaného z dusíku a vodíku. Výroba kyseliny probíhá v několika fázích. Meziprodukty budou oxidy dusíku. Nejprve se vytvoří oxid dusnatý, NO, pak se oxiduje na atmosférický kyslík na oxid dusičitý. Konečně, při reakci s vodou a přebytkem kyslíku z NO₂ produkujte zředěnou (40-60%) kyselinu dusičnou. Pokud je destilován koncentrovanou kyselinou sírovou, je možné zvýšit hmotnostní podíl HNO₃ v roztoku až do 98%.

Výše popsaný způsob výroby kyseliny dusičné, byla poprvé navržena zakladatele dusíku průmyslu v Rusku I. Andreev na počátku 20. století.

Aplikace

Jak si vzpomínám, chemický vzorec kyseliny dusičné HNO₃. Jaký vlastnost chemických vlastností určuje jeho použití, jestliže je kyselina dusičná vícetónovým produktem chemické výroby? To je vysoká oxidační schopnost látky. Používá se ve farmaceutickém průmyslu k výrobě léčivých přípravků. Látka slouží jako surovina pro syntézu výbušnin, plastů, barviv. Kyselina dusičná se používá ve vojenské technologii jako okysličovadlo pro raketové palivo. Jeho velký objem se používá při výrobě nejdůležitějších typů dusíkatých hnojiv - soli. Pomáhají zvyšovat výnosy nejdůležitějších plodin a zvyšují obsah ovoce a zelené hmoty bílkovin.

Oblasti použití dusičnanů

Po zvážení hlavních vlastností, výroby a používání kyseliny dusičné se zabýváme používáním nejdůležitějších sloučenin - solí. Jsou to nejen minerální hnojiva, z nichž některé mají velký význam ve vojenském průmyslu. Například směs obsahující 75% dusičnanu draselného, ​​15% jemného uhlí a 5% síry se nazývá černý prášek. Amoniak, výbušnina, je vyráběna z dusičnanu amonného, ​​jakož i prášků z uhlí a hliníku. Zajímavou vlastností solí kyselin dusičnanových je jejich schopnost rozkladu při zahřívání.

Navíc reakční produkty budou záviset na iontu, jehož kovem je část soli. V případě, že kovový prvek je v levém hořčíku řádek aktivita nalezena v produktech z dusitanů a volného kyslíku. V případě kovu, který je součástí dusičnanů, je z hořčíku na měď včetně, pak se sůl zahřívá tvorbu oxidu dusičitého, kyslíku a oxidu kovu prvku. Soli stříbra, zlata nebo platiny při vysoké teplotě tvoří volný kov, kyslík a oxid dusičitý.

V našem článku jsme zjistili, jaký je chemický vzorec kyseliny dusičné v chemii a jaké jsou nejdůležitější znaky jejích oxidativních vlastností.