Азотна киселина

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај

Добивање[уреди]

Азотната киселина спаѓа во групата најважни неоргански киселини затоа што претставува основа за производство на вештачките ѓубрива, експлозиви, пластични маси и цела низа други важни производи и затоа вистински предизвик било изнаоѓањето на практични и евтини начини за нејзино добивање. Инаку, уште алхемичарите знаеле начин за приготвување на азотна киселина. Долго време азотната киселина се приготвувала со загревање на калиум нитрат со концетрирана сулфурна киселина:

KNO3(s) + H2SO4(l) = KHSO4(s) + HNO3(g)

Оваа метода му се препишува на германскиот хемичар и јатрохемичар од 17 век Јохан Рудолф Глаубер (16041668). Тој го открил натриум сулфатот чиј декахидрат, Na2SO4 * 10H2O и го нарекол чудесна сол (sal mirabile). Од овој назив е изведен минералошкиот назив мирабилит за натриум сулфат декахидратот. Тривијалниот назив, пак, на оваа супстанца е Глауберовата сол. Во чест на Глаубер, минералот со состав Na2Ca(SO4)2 се вика глауберит.

Главниот начин за производство на азотната киселина што сега се применува е процесот предложен во 1901 од славниот германски хемичар Вилхелм Оствалд кој е добитник на Нобеловата награда за хемија за 1909. Во основа, тоа е оксидација на амонијак со воздух или со кислород во присуство на катализатор од платина (се употребува во вид на густа мрежичка) и родиум.

4NH3(g) + 5O2 = 4NO(g) + 6H2O(g)

Температурата на која се работи треба да биде повисока од 750 степени целзиусови. Реакцијата е егзотермна, така што добиениот азот мониксид е загреан на висока темература и треба да се излади. Се разбира, азот моноксидот е само првиот меѓупродукт при добивањето на азотната киселина, но токму горната реакција е онаа што е битна. Добиениот азот мониксид се оксидира до азот диоксид (без катализатор):

NO(g) + ½O2(g) = NO2

А образуваниот азот диоксид се раствора во вода при што се образува смеса од азотна киселина и азот моноксид:

3NO2(g) + H2O(l) = 2HNO3(aq) + NO(g)

На ваков начин се добиваат релативно разредени раствори од азотна киселина во кои масениот удел на HNO2 е околу 50–70 %.

Натамошното концетрирање се врши со дестилација во присуство на концетрирана сулфурна киселина која служи како дехидратационо средство. Според ова може да заклучиме дека:

  • Азотната киселина се добива со каталитичка оксидација на амонијак од кој отпрвин се добива азот моноксид кој се оксидира до азот диоксид, а овој се раствора во вода;
  • За добивање на концетрирана азотна киселина, разредената киселина се дестилира со концетрирана сулфурна киселина

Својства и примена[уреди]

Чистата азотна киселина е безбојна течност со темература на вриење од 83 степени целзиусови и темература на мрзнење од –42 степени целзиусови. Во концетрираните водни раствори, азотната киселина се разлага:

2HNO3(aq) = NO2(g) + O2(g) + H2O(l)

Азот диоксидот се раствора во азотна киселина, обојувајќи жолто или кафеаво.

Азотната киселина е силна киселина (една од најсилните) така што во воден раствор е практично целосно дисоцирана:

HNO3(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + NO3(aq)

Концетрираната азотна киселина е силно оксидационо средство при што самата се редуцира до азот диоксид.

При дејство на умерено концетрирана азотна киселина врз сребро како продукт се образува NO: 3Ag(s) + 4HNO3(aq) = 3AgNO3(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

Оксидационото средство е и разредената азотна киселина. Така што разредената азотна киселина го оксидира и бакарот:

3Cu(s) +8HNO3(aq) = 3Cu(NO3)2 + 2NO(g) + 4H2O(l)

Многу силно оксидационо средство е смесата од концетрирана азотна и концетрирана хлороводородна киселина во која волуменскиот однос на двете киселини е 1 : 3. Ваквата смеса се вика царска вода заради тоа што може да го растворува и златото – “царот” на сите метали:

Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O

AuCl3 + HCl = HAuCl4

Во царска вода, инаку, се раствора и платината.

Азотната киселина има многустрана практична примена. Покрај тоа што е важна лабароториска хемикалија, многу се применува и во индустријатата. Можеби најважната од индустриските примени е онаа што е базирана на нeјзината неутрализација со амонијак:

HNO3(aq) + NH4OH(aq) = NH4NO3(aq) + H2O(l)

Амониум нитратот е веројатно најважното вештачко азотно ѓубриво, составен дел е на многу од експлозивите. Амониум нитрат се употребува за правење на експлозиви, полнење на гранати и др. Исто така тој се употребува за огномети и за исфрлање на огнометите.

Азотната киселина (обично, заедно со сулфурната која служи како дехидратационо средство) се користи вo производството и на други експлозиви (на пр. тринитротолуен и глицерил тринитрат или ниторглицерин).

Со реакција меѓу азотната киселина и целулоза се добива смеса од нитрати на целулоза(смесата обично се вика нитроцелулоза) од која се приготвуваат лакови.

Со нитрирање на бензенот се добива нитробензен кој, со редукција, дава анилин. Од анилинот се изведуваат голем број синтетички бои. Alan MacDiarmid е еден од пионерите на полето на синтеза и испитување на спроводливи полимери - материјали подобро познати како синтетички метали. Тој работел на хемиски и електрохемиски допинг на полиацетиленот (CH)x прототип на спроводлив полимер, како и при откривањето на полианилинот - денес еден од најупотребуваните спроводливи полимери. Најновите истражувања на MacDiarmid се сконцентрирани околу технолошки најважните спроводливи полимери, како што е полианилинот и неговите олигомери со посебен интерес за изучување на изомерните форми кои може да придонесат многу за висока спроводливост и засилени механички својства кај полианилинот. Тој исто така ги изучува и олигомерите на анилинот како потенцијални сензори за запалливи органските соединенија.

Според ова може да заклучиме дека:

  • Азотната киселина е силно оксидационо средство
  • Се користи во индустријата за вештачки ѓубрива, експлозиви, лакови и за многу други цели.