Как азотная кислота взаимодействует с металлами


Азотная кислота — строение и химические свойства » HimEge.ru

Азотная кислота – бесцветная гигроскопичная жидкость, c резким запахом, «дымит» на воздухе, неограниченно растворимая в воде.
tкип. = 83ºC..  При хранении на свету разлагается на оксид азота (IV), кислород и воду, приобретая желтоватый  цвет:
4HNO3 = 4NO2 + 2H2O + O2.

Азотная кислота ядовита.

В растворе — сильная кислота; нейтрализуется щелочами, гидратом аммиака, реагирует с основными оксидами и гидроксидами, солями слабых кислот. Сильный окислитель; реагирует с металлами, неметаллами, типичными восстановителями. Концентрированная кислота пассивирует Al, Be, Bi, Со, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th, U; не реагирует с Au, Ir, Pt, Rh, Та, W, Zr. Не разрушает диоксид кремния. Смесь концентрированных HNO3 и HCl («царская водка») обладает сильным окислительным действием (превосходит чистую HNO 3), переводит в раствор золото и платину. Еще более активна смесь концентрированных HNO3 и HF.

Mr = 63, 01;        d = 1, 503(25);        tпл = -41, 6  oC;          tкип  +82,6 oC (разл.).

1.  Типичные свойства кислот:

1) Взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O

6HNO3 + Al2O3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O

2) С основаниями, амфотерными гидроксидами:

HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O

2HNO3 + Zn(OH)2 = Zn(NO3)2 + 2H2O

3) Вытесняет слабые кислоты из их солей:

2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2

2HNO3 + Na2SiO3 = H 2SiO3 ↓+ 2NaNO3

2. Специфические свойства азотной кислоты как окислителя

1) Взаимодействие азотной кислоты с металлами
В качестве окислителя выступает азот в степени окисления +5, а не водород. В результате реакций образуется продукт восстановления нитрат-иона, соль и вода. Глубина восстановления нитрат-иона зависит от концентрации кислоты и от положения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов. Возможные продукты взаимодействия металлов с азотной кислотой приведены в таблице ниже.  Чем активнее металл и выше степень разбавления кислоты, тем глубже происходит восстановление нитрат-ионов азотной кислоты.


4 HN+5O3(конц.) + Cu0 =     Cu+2(NO3)2 +    2 N+4O2  +   2 H2O

N+5 + 1e → N+4          2 окислитель, пр-с восстановления

Cu0 – 2e → Cu+2     1 восстановитель, пр-с окисления

8 HN+5O3(разб.) +   3 Cu0  =   3 Cu+2(NO3)2 +    2 N+2O  +  4 H2O

N+5 + 3e → N+2          2 окислитель, пр-с восстановления

Cu0 – 2e → Cu+2     3 восстановитель, пр-с окисления

2) Проявляет окислительные свойства при взаимодействии с неметаллами:

S + 6HNO3(конц) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O;

B + 3HNO3 = H3BO3 + 3NO2;

3P + 5HNO3 + 2H2O = 5NO + 3H3PO4.

3) Азотная кислота окисляет сложные вещества:

6HI + 2HNO3 = 3I2 + 2NO + 4H2O;

FeS + 12HNO3 = Fe(NO3)3 + H 2SO4 + 9NO2 + 5H2O.

4) Ксантопротеиновая реакция:
Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (при попадании на кожу рук – «ксантопротеиновая реакция»).
Реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка  прибавляют концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака (в щелочной среде) окраска переходит в оранжевую. Появление окрашивания свидетельствует о наличии ароматических аминокислот в составе белка.

 

5) Окислительные свойства «царской водки»:

Смесь концентрированных азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1 : 3 обладает еще большей окислительной активностью, они могут растворять даже золото и платину:

HNO3 + 4HCl + Au = H[AuCl4] + NO + 2H2O;

4HNO3 + 18HCl + Pt = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O

4HNO3 = 4NO2 + 2H2O + O2                    (комн., на свету).

HNO3 + H2O = NO3 + H3O+.

HNO3 (разб.) +  NaOH = NaNO3 + H2O ,

HNO3 (разб.) + NH3 · H2O = NH4NO3 + H2O.

2HNO3 (2-3%-я) + 8H0(Zn, разб. H2SO4 ) = NH4NO3 + 3H2O,

2HNO3 (5%-я) + 8H0(Mg, разб. H2SO4) = N2O ↑ + 5H2O,

HNO3 (30%-я) + 3H0(Zn, разб. H2SO4) = NO2↑  H2O,

HNO3 (60%-я) + 2H0(Zn, разб. H2SO4) = HNO2 + H2O.                  (кат Pd)

2HNO3 (конц.) +Ag = AgNO3 + NO2 ↑ + H2O.

8HNO3 (разб.) + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑  + 4H2O

10HNO3 (разб.) + 4Mg = 4Mg(NO3)2 +N2O↑  + 5H2O      (примесь H2)

12HNO3 (разб.) + 5Sn —t—5Sn(NO3)2 + N2 ↑ + 6H2O    (примесь NO)

30HNO3 (оч. разб.) + 8Al = 8Al(NO3)3 + 3 NH4NO3 + 9H2O     (примесь H2)

12HNO3 (оч. разб.) + 5Fe = 5Fe(NO3)2 + N2 ↑ + 6H2O        (0-10 oC),

4HNO3 (разб.) + Fe = Fe(NO3)3 + NO↑  + 2H2O.

4HNO3 (конц., гор.) + Hg = Hg(NO3)2 + 2NO2     + 2H2O,

8HNO3(разб., хол) + 6Hg = 3Hg2(NO3)2 + 2NO ↑  + 4H2O.

6HNO3 (конц.) + S = H2SO4 + 6NO2 ↑   + 2H2O            (кип.),

2HNO3 (конц.) + 6HCl(конц.) = 2NO↑ + 3Cl2↑ + 4H2O          (100-150 oC).

HNO3 (конц.) + 4HCl(конц.) + Au = H[AuCl4] + NO↑ + 2H2O.

4HNO3 (конц.) + 18HCl(конц.) + 3Pt = 3H2[PtCl6] + 4NO↑ + 8H2O

4HNO3 (конц.) + 18HF(конц.) + 3Si = 3H2[SiF6] + 4NO↑ + 8H2O.

4HNO3 (дымящ.) + P4O10 = 2N2O5 + 4HPO3            (в атмосфере O2+O3)

Азотная кислота - Sciencemadness Wiki

Азотная кислота - сильная кислота с формулой HNO 3 . Это важная минеральная кислота, наряду с соляной, серной, хлорной и фосфорной кислотами. Это мощный окислитель, особенно в смеси с серной кислотой, которая производит ион нитрония на месте.

Недвижимость

Химическая промышленность

Азотная кислота является окисляющей кислотой при комнатной температуре. Его часто используют при нитровании органических соединений.Он способен растворять металлы, такие как медь и серебро, из-за своей окислительной природы и выделяет токсичный диоксид азота в качестве побочного продукта окисления.

Cu + 8 HNO 3 → 3 Cu (NO 3 ) 2 + 2 NO + 4 H 2 O

Физические свойства

Концентрированная азотная кислота - это прозрачный раствор плотностью около 1,2 г / мл. Когда концентрация кислоты превышает 70%, она классифицируется как дымящая азотная кислота, это можно определить по видимому дыму при вдувании воздуха.Азотная кислота в концентрациях выше 90% сильно дымит при любом контакте с воздухом. Он образует азеотроп с водой при концентрации 68%, что затрудняет получение чистого вещества.

Наличие

Азотную кислоту

можно приобрести у таких лабораторных поставщиков, как Elemental Scientific и Duda Diesel. Хотя сама кислота не дорогая, для нее требуется обязательная плата за доставку HAZMAT в размере 37,50 долларов, что делает эту кислоту довольно дорогой для химика-любителя.

В большинстве мест продажа азотной кислоты населению ограничена из-за ее использования в производстве взрывчатых материалов.

Препарат

Импровизированное производство азотной кислоты путем пропускания газообразного диоксида азота (справа) в охлажденную перекись водорода (слева).

Классический метод лабораторного синтеза азотной кислоты описан в подпункте:

Синтез азотной кислоты по Глауберу

Несколько менее эффективный способ получения азотной кислоты - это реакция смеси, содержащей серную кислоту и нитратную соль, с металлической медью, с образованием большого количества газообразного диоксида азота.Затем газ можно барботировать в перекись водорода или воду, при этом перекись водорода дает более высокий выход.

Бисульфат натрия также можно использовать для замены серной кислоты, однако при более высокой температуре азотная кислота разлагается на кислород, диоксид азота и воду.

Азотную кислоту можно производить с помощью реактора Оствальда или путем реакции азота и кислорода в воздухе с помощью электрической искры.

Если вам нужно быстро взбить разбавленную азотную кислоту, вы можете использовать «быстрый и грязный» метод, а именно реакцию нитрата кальция с серной кислотой.У этого метода есть два недостатка: во-первых, даже если ваши реагенты находятся в идеальном стехиометрическом соотношении, полученная кислота все равно загрязнена небольшим количеством сульфата кальция, которому удалось остаться в растворе. Во-вторых, осадок сульфата кальция невероятно грязный и объемный, кислота выглядит как сметана, и ее практически невозможно правильно перелить. Используйте этот метод, только если у вас есть набор для вакуумной фильтрации. Эту низкосортную кислоту можно перегонять с получением азеотропной азотной кислоты.

Желтая концентрированная азотная кислота может быть превращена в белый цвет или RFNA преобразована в WFNA путем пропускания через кислоту кислорода. Кислород окисляет NO 2 до N 2 O 5 , который объединяется с остаточной водой в кислоте с образованием почти чистой азотной кислоты.

Проектов

Азотная кислота может использоваться во многих проектах, включая производство нитратных солей. При смешивании с концентрированной серной или плавиковой кислотой азотная кислота действует как основание и выделяет ион нитрония:

2 H 2 SO 4 + HNO 3 → NO 2 + + 2 HSO 4 - + H 2 O

Эта смесь, известная как нитрующая смесь или смешанная кислота может использоваться для нитрования многих органических соединений.

Другое:

Обработка

Безопасность

Растворы азотной кислоты очень едкие и окрашивают кожу в желтый цвет из-за нитрования белков. Следует соблюдать осторожность, чтобы азотная кислота не попала на кожу. Нитраты не следует использовать с соляной кислотой, так как при этом образуется нитрозилхлорид.

Большинство типов перчаток (за исключением бутилкаучука или неопрена) несовместимы из-за сильного окислительного воздействия азотной кислоты и могут гореть при контакте с кислотой. [1] При работе с дымящей азотной кислотой надевайте перчатки из бутилкаучука. Другие типы резины могут очень бурно реагировать с азотной кислотой этой концентрации. Если у вас нет бутилкаучука, вообще не надевайте перчатки: повреждение ваших голых рук будет меньше, чем то, что может сделать с вами горящая резина. Азотная кислота обычно реагирует с резиной; не пытайтесь перегонять его в аппаратах, содержащих резиновые детали. При перегонке азотной кислоты, особенно дымящейся, используйте матовое стекло или реторту.

Хранилище

Азотная кислота несовместима с большинством пластиков из-за ее окислительной природы, хотя крышки для бутылок из полипропилена (ПП) приемлемы. Азотная кислота в высоких концентрациях чувствительна к свету, и ее следует хранить в бутылках из желтого стекла с достаточным запасом для предотвращения повышения давления из-за оксидов азота.

Утилизация

Азотная кислота может быть нейтрализована нейтрализующими соединениями, такими как карбонаты, бикарбонаты, оксиды, гидроксиды. Карбонат кальция является хорошим нейтрализующим агентом, и, если кислота не загрязнена тяжелыми металлами, полученный нитрат кальция можно выбросить в землю или вылить в канализацию.Концентрированная азотная кислота (> 50%) должна быть сначала разбавлена ​​холодной водой, а затем нейтрализована основанием, чтобы ограничить количество коррозионных паров / аэрозолей, выделяемых в воздух во время процесса нейтрализации.

Список литературы

  1. ↑ http://www.ansellpro.com/download/Ansell_7thEditionChemicalResistanceGuide.pdf

Соответствующие темы Sciencemadness

.

Формула азотной кислоты - использование, свойства, структура и формула азотной кислоты

Формула и структура: Химическая формула азотной кислоты - HNO 3 . Его молекулярная формула записывается как NHO 3 , а его молярная масса составляет 63,01 г / моль. Ниже представлена ​​химическая структура азотной кислоты с ее резонансными формами:

Молекула HNO 3 плоская, с азотом, присоединенным к трем атомам кислорода, один из которых удерживает протон.Две связи N-O эквивалентны и демонстрируют резонанс с характером двойной связи.

Приготовление: Азотную кислоту получают реакцией диоксида азота (NO 2 ) с водой.

3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NO

Побочный продукт оксида азота (NO) обычно снова окисляется кислородом воздуха с образованием дополнительного исходного материала диоксида азота.

Промышленное производство азотной кислоты осуществляется путем окисления безводного аммиака до оксида азота в присутствии платинового катализатора при высокой температуре (процесс Оствальда).

Физические свойства: Азотная кислота - жидкость с едким, резким и удушающим запахом. Доступны разные концентрации азотной кислоты, и они соответственно бесцветны, желты или красные. Промышленный сорт составляет около 68% в воде, коммерческий сорт от 52% до 68%, дымящаяся азотная кислота составляет 86% или выше, а концентрации выше 95% называются белой дымящей или красной дымящей азотной кислотой.

Химические свойства: Азотная кислота - сильная монопротонная кислота. Он легко образует твердые гидраты, такие как моногидрат (HNO 3 · H 2 O) и тригидрат (HNO 3 · 3H 2 O).Азотная кислота может разлагаться под действием тепла или света, как показано ниже:

4 HNO 3 → 2 H 2 O + 4 NO 2 + O 2 .

Это мощный окислитель, бурно реагирующий со многими неметаллическими соединениями. Он также реагирует с металлами, растворяя их, образуя оксиды металлов и т. Д.

Применение: Азотная кислота широко используется для производства удобрений, таких как нитрат аммония, и полимеров (например, нейлона). Это отличный нитрующий агент (вводит нитрогруппу) в сочетании с серной кислотой.Он также используется в качестве окислителя в ракетах, работающих на жидком топливе.

Опасность для здоровья / последствия для здоровья: Азотная кислота - это едкая кислота, которая может вызвать серьезные ожоги кожи. Являясь сильной кислотой и окислителем, он может полностью разлагать ткани. Даже разбавленные формы могут вызывать ожоги и окрашивать кожу в желтый цвет, вступая в реакцию с белками кожи. Едкий дым также очень раздражает и повреждает глаза, горло и слизистые оболочки.

.

аминов и азотистой кислоты

Фон

Реакция между аминами и азотистой кислотой использовалась в прошлом как очень точный способ различения первичных, вторичных и третичных аминов. Однако продукт с вторичным амином является мощным канцерогеном, поэтому эта реакция больше не проводится на этом уровне.

Азотистая кислота, HNO 2 , (иногда обозначаемая как HONO, чтобы показать ее структуру) нестабильна и всегда готовится in situ .

Обычно его получают путем реакции раствора, содержащего нитрит натрия или калия (нитрат натрия или калия (III)), с соляной кислотой.

Азотистая кислота - слабая кислота, поэтому вы получите реакцию:

Поскольку азотистая кислота является слабой кислотой, положение равновесия является правильным.

 

В каждой из следующих реакций амин следует подкислять соляной кислотой и добавлять раствор нитрита натрия или калия.Кислота и нитрит образуют азотистую кислоту, которая затем вступает в реакцию с амином.

 

Первичные амины и азотистая кислота

Главное наблюдение - выброс бесцветного газа без запаха. Выделяется азот.

К сожалению, не существует единого четкого уравнения, которое можно было бы процитировать для этого. Вы получаете много разных органических продуктов. Например, среди продуктов вы найдете спирт, в котором группа -NH 2 заменена на OH.Если вам нужно одно уравнение, вы можете процитировать (на примере 1-аминопропана):

. . . но пропан-1-ол будет только одним из многих продуктов, включая пропан-2-ол, пропен, 1-хлорпропан, 2-хлорпропан и другие.

Азот, однако, выделяется в количествах, точно указанных в уравнении. Измеряя количество произведенного азота, вы можете использовать эту реакцию для определения количества амина, присутствующего в растворе.

.

Смотрите также