Kyselina dusičná

Monobázická silná kyselina, která je za standardních podmínek bezbarvá kapalina, která při skladování svítí žlutě, může být v pevném stavu, charakterizovaná dvěma krystalickými modifikacemi (monoklinická nebo kosočtverečná mřížka) při teplotách nižších než minus 41,6 ° C Tato látka s chemickým složením - HNO3 - se nazývá kyselina dusičná. Má molární hmotnost 63,0 g / mol a jeho hustota odpovídá 1,51 g / cm3. Bod varu kyseliny je 82,6 ° C, po něm následuje rozklad (částečný): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + 02. Roztok kyseliny s hmotnostním podílem základní látky rovnající se 68% se varí při teplotě 121 ° C Index lomu čisté látky odpovídá 1,397. Kyselina je schopna se mísit s vodou v jakémkoli poměru a jako silný elektrolyt se téměř úplně rozpadá na ionty H + a NO3-. Pevné formy - trihydrát a monohydrát mají vzorce: HNO3 • 3H2O a HNO3 • H2O.

Kyselina dusičná je korozivní, toxická látka a silná oxidační činidla. Od středověku je známo jméno "silná voda" (Aqua fortis). Alchymisté, kteří objevili kyselinu ve 13. století, dali toto jméno a ujistili se o jeho mimořádných vlastnostech (korodovali všechny kovy kromě zlata), překračující milionkrát sílu kyseliny octové, která byla v těch dnech považována za nejaktivnější. O tři staletí později se však zjistilo, že směs kyselin, jako je kyselina dusičná a kyselina chlorovodíková v objemovém poměru 1: 3, který se z tohoto důvodu nazývala "královská vodka", mohla být erodována, dokonce i zlata. Vzhled žlutého odstínu během skladování je vysvětlen akumulací oxidů dusíku v něm. Kyselina je v prodeji častěji v koncentraci 68%, a pokud je obsah hlavní látky vyšší než 89%, nazývá se "dýmka".

Chemické vlastnosti kyseliny dusičné ji odlišují od zředěné kyseliny sírové nebo kyseliny chlorovodíkové v tom, že HNO3 je silnější oxidační činidlo, takže se při reakcích s kovy nikdy neuvolňuje vodík. Díky svým oxidačním vlastnostem reaguje také s mnoha nekovymi kovy. V obou případech se formuje NO2. Při redoxních reakcích dochází k redukci dusíku v různých stupních: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, což je určeno koncentrací kyseliny a aktivitou kovu. Molekuly vytvořených sloučenin obsahují dusík s oxidačním stavem +5, +4, +3, +2, +1, 0, +3. Například měď se oxiduje koncentrovanou kyselinou na dusičnan měďnatý: Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O a fosfor do kyseliny metafosforečné: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

V opačném případě zředěná kyselina dusičná reaguje s nekovovými látkami. Při použití reakce s fosforem: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO lze vidět, že dusík je redukován na dvojmocný stav. V důsledku toho se vytváří oxid dusný a fosfor se oxiduje na kyselinu fosforečnou. Koncentrovaná kyselina dusičná ve směsi s kyselinou chlorovodíkovou rozpouští zlato: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O a platina: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. Při těchto reakcích je kyselina chlorovodíková v počátečním stádiu oxidována dusíkem a uvolňuje se chlor a potom kovy tvoří komplexní chloridy.

Kyselina dusičná v průmyslovém měřítku se získává třemi způsoby:

1. První je interakce solí s kyselinou sírovou: H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. Dříve byla tato metoda jediná, ale s příchodem dalších technologií se nyní používá v laboratoři k produkci dýmavé kyseliny.
2. Druhá metoda oblouku. Když je vzduch vyfukován elektrickým obloukem o teplotě 3000 až 3500 ° C, část dusíku ve vzduchu reaguje s kyslíkem při tvorbě oxidu dusného: N2 + O2 → 2NO, který po ochlazení oxiduje na oxid dusičitý (při vysokých teplotách nereaguje oxid kyslíkem) : O2 + 2NO -> 2NO2. Pak se prakticky veškerý oxid dusičitý s přebytkem kyslíku rozpouští ve vodě: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3.
3. Třetí je metoda amoniaku. Amoniak se oxiduje na platinový katalyzátor na oxid dusnatý: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Vzniklé nitrózy se ochlazují a vytváří se oxid dusičitý, který je absorbován vodou. Tato metoda produkuje kyselinu s koncentrací 60 až 62%.

Kyselina dusičná v průmyslu se široce používá k výrobě léků, barviv, výbušnin, dusíkatých hnojiv a solí kyseliny dusičné. Dále se používá k rozpouštění kovů (například mědi, olova, stříbra), které nereagují s jinými kyselinami. V klenotnictví se používá ke stanovení zlata v slitině (tato metoda je hlavní).