Acidul azotic: formula chimică, proprietățile, producția și aplicarea

Unul dintre cele mai importante produse folosite de om este acidul nitrat. Formula substanței - HNO₃

Caracteristicile proprietăților fizice

Acidul azotic obținut în laborator, a cărui structură structurală este dată mai jos, este un lichid incolor, cu un miros neplăcut, mai greu decât apa. Se evaporă rapid și are un punct de fierbere scăzut egal cu +83 ° C. Compusul este ușor de amestecat cu apă în orice proporție, formând soluții de diferite concentrații. Mai mult decât atât, acidul nitrat poate absorbi umezeala din aer, adică este o substanță higroscopică. Formula structurală a acidului azotic este ambiguă și poate avea două forme.

În forma moleculară, acidul nitrat nu există. În soluții apoase de concentrații diferite, substanța are forma următoarelor particule: H₃O⁺ - ioni de hidroxoniu și anioni ai reziduului acid - NO₃^-.

Acid-bază de interacțiune

Acidul azotic, care este unul dintre cei mai puternici acizi, intră reacțiile de substituție, schimb, neutralizare. Astfel, cu oxizi de bază, compusul participă la procesele metabolice, ca urmare a obținerii sării și a apei. Reacția de neutralizare este proprietatea chimică de bază a tuturor acizilor. Produsele interacțiunii bazelor și acizilor vor fi întotdeauna sărurile corespunzătoare și apa:

NaOH + HNO₃→ NaNO₃ + H₂O

Reacții cu metale

În molecula de acid azotic, formula a căruia este HNO₃, azotul prezintă cel mai înalt grad de oxidare, egal cu +5, prin urmare substanța are proprietăți pronunțate de oxidare. Ca acid puternic, este capabil să interacționeze cu metalele care se află în seria de activități metalice până la hidrogen. Cu toate acestea, spre deosebire de alți acizi, poate să reacționeze cu elemente metalice pasive, de exemplu cu cupru sau argint. Se determină reactivii și produșii de reacție, atât prin concentrația acidului în sine, cât și prin activitatea metalului.

Diluat acid azotic și proprietățile sale

Dacă fracțiunea de masă a HNO₃ este de 0,4-0,6, atunci compusul prezintă toate proprietățile unui acid puternic. De exemplu, aceasta disociază în cationi hidrogen și anioni ai reziduului acid. Indicatori într-un mediu acid, de exemplu, litmus violet, în prezența unui exces de H⁺ își schimbă culoarea roșie. Caracteristica cea mai importantă a reacțiilor acidului nitrat cu metalele este imposibilitatea eliberării hidrogenului, care este oxidat în apă. În locul acestuia se formează diferiți compuși - oxizii de azot. De exemplu, în timpul interacțiunii argintului cu molecule de acid azotic, a cărui formulă este HNO₃, Se detectează monoxidul de azot, apa și azotatul de sare-argint. Gradul de oxidare a azotului în anionul complex scade, deoarece există o adăugare de trei electroni.

Cu elemente metalice active, cum ar fi magneziu, zinc, calciu, acid nitrat reacționează pentru a forma oxid de azot, care este cea mai mică valență, este egal cu 1. De asemenea, sare și apă se formează:

4Mg + 10HNO₃ = NH₄NU₃ + 4Mg (NO₃)₂ + 3H₂O

În cazul acidului azotic, a cărui formulă chimică este HNO₃, este foarte diluat, în acest caz, produsele interacțiunii sale cu metalele active vor fi diferite. Acesta poate fi amoniacul, azotul liber sau oxidul de azot (I). Totul depinde de factori externi, care includ gradul de măcinare a metalelor și temperatura amestecului de reacție. De exemplu, ecuația de interacțiune cu zinc va avea următoarea formă:

Zn + 4HNO₃= Zn (NO₃)₂+ 2NO₂+ 2H₂O

HNO concentrat₃ (96-98%), acidul în reacțiile cu metalele este redus la dioxidul de azot și, de obicei, nu depinde de poziția metalului în seria lui N. Beketov. Acest lucru se întâmplă în majoritatea cazurilor, de exemplu, atunci când interacționează cu argintul.

Să ne amintim excepția de la regulă: acidul azotic concentrat nu reacționează cu fier, aluminiu și crom în condiții normale, dar le pasivizează. Aceasta înseamnă că pe suprafața metalelor se formează un film de oxidare preventivă, care împiedică contactul cu moleculele de acid. Un amestec de substanță cu acid clorhidric concentrat într-un raport de 3: 1 se numește vodcă regală. Are abilitatea de a dizolva aurul.

Cum reacționează nitratul cu nemetalele

Proprietățile puternice de oxidare ale substanței conduc la faptul că, în reacțiile sale cu elemente nemetalice, acestea din urmă trec sub forma acizilor corespunzători. De exemplu, sulful este oxidat la sulfat, bor la boric și fosfor la acizi fosfați. Următoarele ecuații de reacție confirmă acest lucru:

S⁰ + 2HN^VO₃ → H₂S^VIO₄ + 2N^IIO

Prepararea acidului azotic

Cea mai convenabilă metodă de laborator pentru obținerea unei substanțe este interacțiunea nitraților cu o substanță concentrată acid sulfat. Se efectuează sub încălzire ușoară, fără a permite creșterea temperaturii, deoarece în acest caz produsul rezultat se descompune.

În industrie, acidul azotic poate fi obținut în mai multe moduri. De exemplu, oxidarea amoniacului, obținută din azot și hidrogen. Producția de acid are loc în mai multe etape. Produsele intermediare vor fi oxizi de azot. Mai întâi se formează monoxid de azot, NO, apoi se oxidează la oxigenul atmosferic până la dioxidul de azot. În cele din urmă, într-o reacție cu apă și un exces de oxigen din NO₂ produceți un acid nitrat diluat (40-60%). Dacă este distilat cu acid sulfat concentrat, este posibil să crească fracțiunea de masă a HNO₃ în soluție până la 98.

Metoda descrisă mai sus pentru producerea acidului nitrat a fost inițial propusă de fondatorul industriei azotului din Rusia I. Andreev la începutul secolului al XX-lea.

cerere

Așa cum ne amintim, formula chimică a acidului azotic HNO₃. Care caracteristică a proprietăților chimice determină utilizarea acesteia, dacă acidul nitrat este un produs multi-tonaj al producției chimice? Aceasta este o capacitate mare de oxidare a substanței. Este utilizat în industria farmaceutică pentru a produce medicamente. Substanța servește drept materie primă pentru sinteza explozivilor, a materialelor plastice, a coloranților. Acidul azotic este utilizat în tehnologia militară ca oxidant pentru combustibilul cu rachete. Volumul său mare este utilizat în producția celor mai importante tipuri de îngrășăminte azotate - saltpetre. Ele ajută la creșterea randamentului culturilor cele mai importante și la creșterea conținutului de fructe și a masei verzi de proteine.

Domenii de aplicare a nitraților

Având în vedere principalele proprietăți, producția și utilizarea acidului azotic, să ne referim la utilizarea compușilor săi cei mai importanți - săruri. Nu sunt numai îngrășăminte minerale, unele dintre ele au o importanță deosebită în industria militară. De exemplu, un amestec format din 75% nitrat de potasiu, 15% cărbune fin și 5% sulf se numește pulbere neagră. Amoniu, un exploziv, este produs din azotat de amoniu, precum și din pulberi de cărbune și aluminiu. O proprietate interesantă a sărurilor de acid nitric este capacitatea lor de a se descompune la încălzire.

Mai mult, produsele de reacție vor depinde de ionul a cărui metal este o parte a sării. Dacă elementul metalic se află în seria de activitate din stânga a magneziului, în produse se găsesc nitriți și oxigen liber. Dacă metalul care face parte din nitrat este localizat de la magneziu la cupru inclusiv, atunci când sarea este încălzită, apare formarea dioxidului de azot, a oxigenului și a oxidului elementului metalic. Sărurile de argint, aur sau platină la temperatură ridicată formează un metal liber, oxigen și dioxid de azot.

În articolul nostru, am aflat care este formula chimică a acidului azotic în chimie și care sunt cele mai importante caracteristici ale proprietăților sale oxidative.