Acid azotic
| Acid azotic | |
|---|---|
 | |
 | |
| Numele IUPAC | |
| Acid trioxonitric (V) | |
| Denumiri alternative | |
| acid azotic azotat de hidrogen apă puternică | |
| Caracteristici generale | |
| Formula moleculară sau brută | HNO 3 |
| Masa moleculară ( u ) | 63.01 |
| Aspect | lichid incolor până la galben |
| numar CAS | |
| Numărul EINECS | 231-714-2 |
| PubChem | 944 |
| DrugBank | DB15995 |
| ZÂMBETE | [N+](=O)(O)[O-] |
| Proprietăți fizico-chimice | |
| Densitate (g / cm 3 , în cs ) | 1,52 la 20 ° C |
| Solubilitate în apă | complet |
| Temperatură de topire | −42 ° C (231 K) |
| Temperatura de fierbere | 83 ° C (356 K) cu descompunere |
| Presiunea de vapori ( Pa ) la 293 K. | 400 |
| Proprietăți termochimice | |
| Δ f H 0 (kJ mol −1 ) | −174,1 |
| Δ f G 0 (kJ mol −1 ) | −80,7 |
| S 0 m (J K −1 mol −1 ) | 155,6 |
| C 0 p, m (J K −1 mol −1 ) | 109.9 |
| Informații de siguranță | |
| TLV (ppm) | 7.73 (TLV-STEL) 4.01 (TLV-TWA) |
| Simboluri de pericol chimic | |
   | |
| Pericol | |
| Fraze H | 272 - 311 - 314 - 330 |
| Sfaturi P | 220 - 260 - 280 - 284 - 305 + 351 + 338 - 310 [1] |
Acidul nitric este un acid mineral puternic, precum și un agent oxidant puternic.
Acid disponibil pe scară largă pe piață pentru utilizarea sa pe scară largă la aurari și meșteșuguri în prelucrarea artistică a aurului , argintului și platinei și pentru recuperarea și reciclarea pieselor electronice. De asemenea, este utilizat pe scară largă la igienizarea mediilor. Cel mai comun tip pentru utilizările de mai sus este soluția apoasă cu o concentrație cuprinsă între 65% și 68%.
Pentru Italia, exportul de acid azotic către Europa și în afara UE reprezintă o componentă semnificativă a exporturilor de produse chimice. Ultimul element deține, de asemenea, o poziție importantă în partea din PIB-ul italian provenind din exporturi. Companiile italiene care exportă acest produs se disting prin calitatea înaltă a acestuia.
Lichid la temperatura camerei , incolor când este foarte pur (galben deschis în caz contrar); Formula sa chimică este HNO3, uneori , de asemenea redat ca NO 2 (OH).
Formula prezentată alături este așa-numita „formulă de rezonanță ” a acidului azotic. Sărurile sale se numesc nitrați și sunt aproape toate solubile în apă . În soluție concentrată (> 68%) se numește fum , datorită tendinței de a elibera vapori roșiatici de dioxid de azot (NO 2 ) (H330).
Acești vapori nu sunt eliberați atunci când acidul are o puritate mai mică de 68%. Acest lucru face ca utilizarea sa în bijuterii și alte sectoare să fie destul de sigură.
fundal
Acidul azotic este menționat pentru prima dată în Pseudo-Geber De Inventione Veritatis , în secolul al XII-lea. În acest text se raportează că alchimistul Jabir ibn Hayyan deja în secolul al IX-lea a obținut acid azotic brut, distilând un amestec de salpetru (KNO 3 ), alum (KAl (SO 4 ) 2 12H 2 O) și vitriol albastru ( CuSO 4 5H 2 O ). [2] Ulterior s-a folosit vitriol verde (FeSO 4 ).
Albert cel Mare în secolul al XIII-lea a descris pregătirea sa și a folosit-o pentru a separa aurul și argintul . Savantul danez Ole Borch (1626-1690) a observat că acidul azotic poate aprinde unele tipuri de uleiuri. [3]
La mijlocul secolului al XVII-lea, Johann Rudolph Glauber a obținut acid azotic pur ( spiritus nitri ) prin distilarea salpetrului cu acid sulfuric , după ce a realizat că metoda tradițională de preparare prin distilare din vitriol verde implica formarea inițială a acidului sulfuric. [4]
Joseph Priestley a fost primul care a produs acid azotic prin trecerea unei descărcări electrice prin aerul umed; acest lucru i -a permis lui Henry Cavendish să descopere compoziția acidului azotic în 1785. [3]
O sinteză industrială eficientă a fost realizată abia la începutul secolului al XIX-lea, când acidul sulfuric și azotatul din Chile au devenit disponibile la un cost redus.
Oxidarea catalitică a amoniacului pe platină a fost descoperită de Kuhlmann în 1838, dar această metodă a rămas prea costisitoare în comparație cu nitratul din Chile până la sinteza amoniacului de către Haber și Bosch (1913).
În 1903 a fost dezvoltat procesul Birkeland-Eyde , unde arderea dintre azot și oxigen a fost cauzată de un arc electric; acest proces a fost utilizat numai în Norvegia , unde costul energiei electrice a fost competitiv. Procesul Ostwald , brevetat în 1902, s-a dovedit în cele din urmă a fi cel mai rentabil și a înlocuit toate procesele industriale anterioare.
La 11 ianuarie 1996, Franco Cataldo împreună cu alți exponenți ai mafiei, în încercarea de a împiedica colaboratorul justiției și fostul membru al mafiei Santino Di Matteo să își continue colaborarea cu anchetatorii, l-au ucis pe fiul său, Giuseppe di Matteo, și și-a desființat corpul. în acid azotic, pentru a ascunde cadavrul.
Producție
Sinteza industrială
Acidul nitric este produs industrial prin procesul Ostwald pornind de la amoniac . Într-o primă etapă, amoniacul este oxidat în oxid de azot, determinând reacția acestuia cu oxigenul din aer în prezența unui catalizator pe bază de platină . Oxidul nitric este oxidat în continuare la dioxid de azot (sau hipoazotid) care la rândul său reacționează cu apă pentru a da o soluție apoasă de acid azotic
Reacția de oxidare a NH 3 la NO este o reacție exotermă (ΔH <0) și are loc cu o creștere a numărului de moli de gaz (ΔS> 0). Cu un catalizator selectiv și cu alegerea adecvată a variabilelor de funcționare, aproximativ 95 - 98% din amoniac este transformat în NO. Reacția este dezavantajată de presiuni ridicate.
Pentru ca reacția să aibă loc cu randamente satisfăcătoare este necesar să se utilizeze catalizatori adecvați. Catalizatorul constă dintr-un aliaj de platină de rodiu de 5 - 10% sub formă de fire fine, țesute în rețele asamblate în mai multe straturi. Noile rețele au o suprafață netedă și o activitate redusă. Odată cu utilizarea, suprafața devine rugoasă și, prin urmare, activitatea crește. Cu utilizarea, totuși, rețelele slăbesc și pierd platină din cauza volatilizării și activitatea se descompune. Volatilizarea platinei este puternic influențată de temperatură. Otravurile catalizatorului sunt praful de rugină care poate fi eliberat din echipament. Aceștia acționează în principal asupra plaselor, abrazându-le. Prin urmare, filtrarea reactivilor este necesară pentru eliminarea acestora.
În 2006, au fost produse peste 7 miliarde de tone. [5]
Sinteza în laborator
În laborator, reacția dintre acidul sulfuric și azotatul de sodiu sau potasiu este utilizată pentru sinteza unor cantități mici de acid azotic, cu distilare ulterioară, facilitată de punctul de fierbere foarte scăzut al acidului azotic comparativ cu ceilalți compuși din amestec.
În acest fel, se obține un acid azotic roșu fumigant și se concentrează la aproximativ 96,8%. Pentru a-l obține 100% pur, trebuie redistilat sub vid.
Compuși
Acidul azotic formează cu apă un azeotrop cu compoziție 68:32, din acest motiv, acidul azotic comercial difuzat pe scară largă obținut în mod normal are o concentrație nu mai mare de 68%. Prepararea unui acid azotic mai concentrat se face prin tratarea azeotropului cu acid sulfuric , care acționează ca un agent de deshidratare. Prin distilare cu rectificare, într-o coloană de placă, un acid azotic 98% este separat de amestecul sulfonitic.
Poate fi preparat și cu procese care implică absorbția hipoazotidei cu cantități stoichiometrice de apă.
În ambele cazuri, se obține acid azotic roșu fumurant și pentru a-l obține 100% pur și aproape incolor, este necesar să se redistileze sub vid pentru a elimina oxizii de azot rămași. Poate fi preparat și prin extragerea acidului azotic conținut într-un amestec sulfonitic cu diclormetan, exploatând solubilitatea acestuia față de solventul organic. Prin distilarea ulterioară, acidul azotic concentrat se obține ca reziduu.
Prin adăugarea de 0,6-0,7% acid fluorhidric (HF) la 100% acid azotic pur , se obține un acid azotic fumant inhibat ; prin adăugarea suplimentară de tetraoxid de dinitrogen , se obține acid azotic fumurant roșu inhibat .
| Densitatea soluțiilor apoase la 20 ° C | |||
| % HNO 3 | Molaritatea | Densitate | ° Ei bine |
|---|---|---|---|
| 0,333 | 0,052 | 1.000 | 0 |
| 9.259 | 1,543 | 1.050 | 6,87 |
| 17.58 | 3,068 | 1.100 | 13.12 |
| 25,48 | 4.649 | 1.150 | 18,82 |
| 32,94 | 6.273 | 1.200 | 24.05 |
| 40,58 | 8.049 | 1.250 | 28,86 |
| 48,42 | 9,990 | 1.300 | 33.3 |
| 56,95 | 12.20 | 1.350 | 37,42 |
| 60 | 1,3667 | ||
| 66,97 | 14,88 | 1.400 | 41,23 |
| 68 | 1,4048 | ||
| 70 | 1.4134 | ||
| 79,43 | 18.28 | 1.450 | 44,79 |
| 96,73 | 23.02 | 1.500 | 48.11 |
| 97,74 | 1,504 | ||
| 98,25 | 1,506 | ||
| 99.01 | 1,509 | ||
| 100 | 1,513 | ||
Reactivitate
În ceea ce privește aciditatea, există date discordante cu privire la valoarea exactă a constantei de disociere a acidului , dar valoarea pK a este considerată mai mică de -1. În consecință, acidul azotic în soluție este complet disociat, cu excepția soluțiilor extrem de acide.
Acidul azotic poate acționa ca bază în raport cu acizi precum acidul sulfuric; se formează ionul nitroniu , NO + 2 , care este reactivul activ în reacțiile de nitrare aromatică: [6]
În acidul azotic există un echilibru de auto-protoliză, similar cu auto- ionizarea apei , care are în vedere conductivitatea electrică a acidului pur: [6]
În ceea ce privește proprietățile oxidante, prezența unor cantități mici de acid azotat (HNO 2 ) favorizează adesea rata de oxidare. [7]
Reacții cu metale
Acidul azotic reacționează cu toate metalele, cu excepția metalelor din grupul de aur și platină .
Mai puține metale electronegative sunt atacate eliberând hidrogen. De exemplu, cu magneziu:
Cu alte metale acidul azotic acționează ca un acid oxidant, deoarece ionul nitrat este un oxidant puternic în soluție acidă, așa cum este indicat de valorile potențiale de reducere ale următoarelor reacții și poate fi redus la dioxid de azot sau monoxid de azot :
Prin urmare, în reacția cu metale, nu se produce hidrogen, iar produsele de reacție pot fi diferite în funcție de concentrația acidului și de temperatura reacției. De exemplu, cuprul reacționează în acid azotic diluat la temperatura camerei, cum ar fi
Monoxidul de azot produs poate reacționa cu oxigenul din aer , pentru a forma NO 2. Cu acid azotic mai concentrat, NO 2 se formează direct:
Majoritatea metalelor reacționează cu acidul azotic pentru a forma nitrații corespunzători, în timp ce Sn , As și unele metale din blocul d formează oxizi. [7] Al , Fe , Cr și Cu în condiții adecvate pot fi pasivate de acidul concentrat, după formarea unui film protector de oxid. [6]
Reacții cu nemetale și materiale organice
Cu excepția azotului , oxigenului , gaze nobile , siliciu și halogeni , acid azotic oxidează în general nemetale la cea mai mare stare de oxidare, formând NO 2 în acid concentrat și NO în acid diluat. De exemplu:
sau
Acidul azotic concentrat oxidează I 2 , P 4 și S 8 la HIO 3 , respectiv H 3 PO 4 și respectiv H 2 SO 4 . [7]
Utilizări
O mare parte din acidul azotic este utilizat pentru producerea de îngrășăminte (de exemplu, azotat de amoniu ). [6] Acidul nitric este, de asemenea, utilizat pe scară largă în întreaga lume pentru prelucrarea artistică profesională a platinei, aurului și argintului. Alte utilizări masive ale acidului azotic implică sinteza diferitelor substanțe chimice, inclusiv acidul adipic și picratul de amoniu . [6] [8]
În amestecul 1: 3 cu acid clorhidric concentrat formează așa-numita aqua regia , una dintre foarte puținele soluții capabile să dizolve aurul și platina.
Diluat în apă în doze care variază în funcție de nevoile specifice, a fost folosit de secole pentru gravarea matricilor în zinc sau cupru în contextul tehnicii de imprimare a ' gravării cu gravare și acvatintă.
Notă
- ^ Se referă numai la fum fum (aproximativ 90%); Sigma Aldrich, rev. din 24.06.2010
- ^ Bauer 1907
- ^ a b Brown 1920
- ^ Armitage 1906
- ^ C&EN 2008
- ^ a b c d și Greenwood și Earnshaw 1997
- ^ a b c Housecroft și Sharpe 2008
- ^ Chenier 2002
Bibliografie
- ( EN ) FP Armitage, A History of Chemistry , Londra, Longmans, Green and Co., 1906.
- ( EN ) H. Bauer, O istorie a chimiei , Londra, Edward Arnold, 1907.
- ( EN ) JC Brown, O istorie a chimiei din cele mai vechi timpuri , ediția a II-a, Londra, J. & A. Churchill, 1920.
- C&EN, Fapte și cifre ale industriei chimice , în Chem. Eng. Știri , vol. 86, nr. 27, 2008, pp. 35–74, DOI : 10.1021 / cen-v086n027.p035 .
- ( EN ) PJ Chenier, Survey of industrial chimie , ediția a 3-a, New York, Kluwer Academic, 2002, ISBN 0-306-47246-5 .
- ( EN ) NN Greenwood și A. Earnshaw, Chimia elementelor , ediția a II-a, Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4 .
- ( EN ) CE Housecroft și AG Sharpe, Chimie anorganică , ediția a III-a, Harlow (Anglia), Pearson Education Limited, 2008, ISBN 978-0-13-175553-6 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikționarul conține dicționarul lema « acid azotic » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre acidul azotic
linkuri externe
- ( EN ) Acid nitric , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Acid azotic ( PDF ) [ link rupt ] , pe www2.ing.unipi.it .
- Prepararea acidului azotic , pe itchiavari.org .
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 25617 · LCCN (EN) sh85092048 · GND (DE) 4178973-8 · BNF (FR) cb12141895d (dată) · NDL (EN, JA) 00.57228 milioane |
|---|
