✖


Jump to content

Азотная кислота

Страница полузащищена
(Перенаправлено с Дымящая азотная кислота )
Не путать с азотистой кислотой .

Азотная кислота

Чистая азотная кислота
Резонансное описание связи в молекуле азотной кислоты
Шариковая модель азотной кислоты.
Ball-and-stick model of nitric acid
Резонансная модель заполнения пространства азотной кислоты
Resonance space-filling model of nitric acid
Имена
Название ИЮПАК
Азотная кислота
Другие имена
  • Сильная вода
  • Дух ночи
  • Сильная вода
  • Нитрат водорода
  • Азотная кислота
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
3DMeet
КЭБ
ХЭМБЛ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.028.832 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 231-714-2
1576
КЕГГ
МеШ Азотная+кислота
номер РТЭКС
  • QU5775000
НЕКОТОРЫЙ
Число 2031
Характеристики
ДЕНЬ 3
Молярная масса 63.012  g·mol −1
Появление Бесцветная жидкость [1]
Запах Едкий, удушающий [1]
Плотность 1,51 г/см 3 , 1,41 г/см 3 [68% по весу]
Температура плавления -42 ° C (-44 ° F; 231 К)
Точка кипения 83 ° C (181 ° F; 356 К) 68% раствор кипит при 121 ° C (250 ° F; 394 К)
смешивается
войти P −0.13 [2]
Давление пара 48 мм рт.ст. (20 °С) [1]
Кислотность ( pKa ​ ) −1.4 [3]
Сопряженная база Нитрат
−1.99 × 10 −5 см 3 /моль
1,397 (16,5 °С)
2,17 ± 0,02 Д
Термохимия
146 Дж/(моль К) [4]
−207 кДж/моль [4]
Опасности
СГС Маркировка :
GHS03: ОкислениеGHS05: Коррозионное веществоGHS06: Токсично
Опасность
Х272 , Х290 , Х314 , Х331
P210 , P220 , P280 , P303+P361+P353 , P304+P340+P310 , P305+P351+P338
NFPA 704 (огненный алмаз)
[5]
Четырехцветный бриллиант NFPA 704Здоровье 3: Кратковременное воздействие может привести к серьезным временным или остаточным травмам. Например, газообразный хлорВоспламеняемость 0: Не горит. Например, водаНестабильность 2: Подвергается резким химическим изменениям при повышенных температурах и давлениях, бурно реагирует с водой или может образовывать с водой взрывоопасные смеси. Например, белый фосфорОсобая опасность OX: Окислитель. Например, перхлорат калия
3
0
2
БЫК
точка возгорания Невоспламеняющийся
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
138 частей на миллион (крыса, 30 мин) [1]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
ПЭЛ (допустимо)
TWA 2 ppm (5 мг/м 3 ) [1]
РЕЛ (рекомендуется)
TWA 2 ppm (5 мг/м 3 )
ST 4 ppm (10 мг/м 3 ) [1]
IDLH (Непосредственная опасность)
25 частей на миллион [1]
Паспорт безопасности (SDS) КМГС 0183
Родственные соединения
Другие анионы
Азотистая кислота
Другие катионы
Родственные соединения
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Азотная кислота – неорганическое соединение формулы Х Н О 3 . Это очень агрессивная минеральная кислота . [6] Соединение бесцветно, но образцы со временем имеют тенденцию приобретать желтый оттенок из-за разложения на оксиды азота . Большая часть коммерчески доступной азотной кислоты имеет концентрацию в воде 68%. Когда раствор содержит более 86% HNO3 , ее называют дымящей азотной кислотой . В зависимости от количества присутствующего диоксида азота дымящая азотная кислота далее характеризуется как красная дымящая азотная кислота при концентрации выше 86% или белая дымящая азотная кислота при концентрации выше 95%.

Азотная кислота является основным реагентом, используемым для нитрования – присоединения нитрогруппы , обычно к органической молекуле . Хотя некоторые образующиеся нитросоединения , чувствительными к ударам и температуре являются взрывчатыми веществами , некоторые из них достаточно стабильны, чтобы их можно было использовать в боеприпасах и при сносе зданий, в то время как другие еще более стабильны и используются в качестве пигментов в чернилах и красителях. Азотная кислота также широко используется в качестве сильного окислителя .

История

Средневековая алхимия

открытие минеральных кислот Считается, что , таких как азотная кислота, восходит к европейской алхимии 13-го века . [7] Традиционно считается, что азотная кислота была впервые описана в книге псевдо-Гебера De Invente Veritatis («Об открытии истины», около г. 1300 ). [8]

Однако, по словам Эрика Джона Холмьярда и Ахмада Й. аль-Хасана , азотная кислота также встречается в различных более ранних арабских произведениях, таких как « Шундук аль-Хикма» («Сундук мудрости»), приписываемый Джабиру ибн Хайяну (8 век) или Тавид аль-Хаким приписывают фатимидскому халифу аль-Хакиму би-Амру Аллаху (985–1021). [9]

Рецепт в « Шундук аль-хикма», приписываемый Джабиру, переведен следующим образом: [10] [11]

Возьмите пять частей чистых цветков селитры, три части кипрского купороса и две части йеменских квасцов . Хорошо растолочь их отдельно, пока они не станут похожими на пыль, а затем поместить в колбу. Последний заткните пальмовым волокном и прикрепите к нему стеклянный приемник. Затем переверните аппарат и нагрейте верхнюю часть (т. е. колбу, содержащую смесь) на слабом огне. От жары потечет масло, подобное коровьему маслу.

Азотная кислота также встречается в работах после 1300 года, ошибочно приписываемых Альберту Великому и Рамону Луллию (оба XIII век). В этих работах описана перегонка смеси, содержащей селитру и медный купорос , которую они называют «форте» (aqua fortis). [12] [13] [14]

Современная эпоха

В 17 веке Иоганн Рудольф Глаубер разработал способ получения азотной кислоты путем перегонки нитрата калия с серной кислотой. В 1776 году Антуан Лавуазье процитировал работу Джозефа Пристли , указав, что его можно преобразовать из оксида азота (который он называет «азотистым воздухом»), «в сочетании с примерно равным объемом чистейшей части обычного воздуха и со значительной количество воды». [15] [а] В 1785 году Генри Кавендиш определил его точный состав и показал, что его можно синтезировать, пропуская поток электрических искр через влажный воздух . [16] В 1806 году Хамфри Дэви сообщил о результатах обширных экспериментов по электролизу дистиллированной воды, придя к выводу, что азотная кислота вырабатывается на аноде из растворенного атмосферного газообразного азота. Он использовал батарею высокого напряжения, нереактивные электроды и сосуды, такие как конусы золотых электродов, которые одновременно служили сосудами, покрытыми влажным асбестом. [17]

Промышленное производство азотной кислоты из атмосферного воздуха началось в 1905 году с процесса Биркеланда-Эйда , также известного как дуговой процесс. [18] Этот процесс основан на окислении атмосферного азота кислородом воздуха до оксида азота электрической дугой очень высокой температуры. Выходы оксида азота примерно до 4–5% были получены при 3000 ° C и меньше при более низких температурах. [18] [19] Оксид азота охлаждался и окислялся оставшимся кислородом воздуха до диоксида азота, а затем его абсорбировали водой в ряде абсорбционных колонн насадочной или тарельчатой ​​колонны с получением разбавленной азотной кислоты. Первые башни барботировали диоксид азота через воду и нереактивные фрагменты кварца. Около 20% образовавшихся оксидов азота остались непрореагировавшими, поэтому в конечные башни добавляли раствор щелочи для нейтрализации остальных. [20] Этот процесс был очень энергоемким и был быстро вытеснен процессом Оствальда, как только стал доступен дешевый аммиак.

Другой ранний метод производства был изобретен французским инженером Альбертом Нодоном примерно в 1913 году. Его метод производил азотную кислоту путем электролиза нитрата кальция, преобразованного бактериями из азотистых веществ в торфяных болотах. Глиняный горшок, окруженный известняком, погружали в торф и обкладывали просмоленными бревнами, чтобы образовалось отделение для угольного анода, вокруг которого образуется азотная кислота. Азотную кислоту откачали из глиняной посуды [21] труба, опущенная на дно горшка. Свежая вода закачивалась в верх через другую глиняную трубу для замены откачиваемой жидкости. Внутри было полно кокса . Чугунные катоды были затоплены в окружающий его торф. Сопротивление составляло около 3 Ом на кубический метр, а напряжение питания составляло около 10 Вольт. Добыча с одного месторождения составила 800 тонн в год. [21] [22]

После того, как в 1913 году был внедрен процесс Габера для эффективного производства аммиака, производство азотной кислоты из аммиака с использованием процесса Оствальда обогнало производство процесса Биркеланда-Эйда. Этот метод производства используется до сих пор.

Физические и химические свойства

Коммерчески доступная азотная кислота представляет собой азеотроп с водой в концентрации 68%. ХНО 3 . Этот раствор имеет температуру кипения 120,5 ° C (249 ° F) при 1 атм. Она известна как «концентрированная азотная кислота». Азеотроп азотной кислоты и воды представляет собой бесцветную жидкость при комнатной температуре.

Известны два твердых гидрата: моногидрат HNO 3 ·H 2 O или нитрат оксония [Н 3 О] + [НЕТ 3 ] − и тригидрат HNO 3 3H 2 О .

Иногда можно увидеть более старую шкалу плотности с концентрированной азотной кислотой, обозначаемой как 42 Baumé . [23]

Загрязнение диоксидом азота

Дымящая азотная кислота, загрязненная желтым диоксидом азота

Азотная кислота подвержена термическому или световому разложению, поэтому ее часто хранили в бутылках из коричневого стекла:

4 HNO 3 → 2 H 2 O + 4 NO 2 + O 2

Эта реакция может привести к некоторым значительным изменениям давления пара над жидкостью, поскольку образующиеся оксиды азота частично или полностью растворяются в кислоте.

Диоксид азота ( NO 2 ) и/или тетроксид динитрогена ( N 2 O 4 ) остается растворенным в азотной кислоте, окрашивая ее в желтый или даже красный цвет при более высоких температурах. В то время как чистая кислота имеет тенденцию выделять белые пары при воздействии воздуха, кислота с растворенным диоксидом азота выделяет красновато-коричневые пары, что привело к общим названиям «красная дымящая азотная кислота» и «белая дымящая азотная кислота». Оксиды азота ( NO x ) растворимы в азотной кислоте.

Дымящая азотная кислота

Основная статья: Красная дымящая азотная кислота

Техническая дымящая азотная кислота содержит 98% HNO 3 и имеет плотность 1,50 г/см. 3 . Этот сорт часто используется в промышленности взрывчатых веществ. Она не такая летучая и не такая агрессивная, как безводная кислота, и ее приблизительная концентрация составляет 21,4 М.

Красная дымящая азотная кислота , или RFNA, содержит значительные количества растворенного диоксида азота ( NO 2 ), оставляя раствор красновато-коричневого цвета. Из-за растворенного диоксида азота плотность красной дымящей азотной кислоты ниже и составляет 1,490 г/см. 3 .

Ингибированно дымящая азотная кислота, либо белая ингибированная дымящая азотная кислота (IWFNA), либо красная ингибированная дымящая азотная кислота (IRFNA), может быть получена путем добавления от 0,6 до 0,7% фтористого водорода (HF). Этот фторид добавляют для устойчивости к коррозии в металлических резервуарах. Фторид создает слой фторида металла, который защищает металл.

Безводная азотная кислота

Белая дымящая азотная кислота, чистая азотная кислота или WFNA, очень близка к безводной азотной кислоте. По данным анализа он доступен в виде 99,9% азотной кислоты, или около 24 молярной концентрации . Одна из характеристик белой дымящей азотной кислоты заключается в том, что она содержит максимум 2% воды и максимум 0,5% растворенного вещества. НЕТ 2 . Азотная кислота безводная — бесцветная маловязкая ( подвижная) жидкость плотностью 1,512–3 г/см. 3 который затвердевает при -42 ° C (-44 ° F) с образованием белых кристаллов. [ нужна ссылка ] Его динамическая вязкость в стандартных условиях составляет 0,76 сП. [24] По мере того, как он разлагается на NO 2 и воды, он приобретает желтый оттенок. Он кипит при 83 ° C (181 ° F). Обычно его хранят в стеклянной небьющейся бутылке янтарного цвета с двойным объемом свободного пространства над головкой, чтобы обеспечить возможность повышения давления, но даже с учетом этих мер предосторожности бутылку необходимо вентилировать ежемесячно, чтобы сбросить давление.

Структура и связь

Два основных резонансных представления ДЕНЬ 3

Две концевые связи N–O почти эквивалентны и относительно короткие: 1,20 и 1,21 Å. [25] Это можно объяснить теориями резонанса ; две основные канонические формы демонстрируют некоторый характер двойных связей NO в этих двух связях, в результате чего они короче, чем одинарные связи . Третья связь N–O удлинена, поскольку ее атом O связан с атомом H, [26] [27] с длиной связи 1,41 Å в газовой фазе. [25] Молекула слегка апланарна (т. Плоскости NO 2 и NOH наклонены друг от друга на 2°) и имеется ограничение вращения вокруг одинарной связи N–OH. [6] [28]

Реакции

Кислотно-основные свойства

Азотная кислота обычно считается сильной кислотой при температуре окружающей среды. Существуют некоторые разногласия по поводу значения константы диссоциации кислоты, хотя значение p K a обычно указывается как меньше -1. Это означает, что азотная кислота в разбавленном растворе полностью диссоциирует, за исключением очень кислых растворов. Значение p K a возрастает до 1 при температуре 250 °C. [29]

Азотная кислота может действовать как основание по отношению к такой кислоте, как серная кислота :

HNO 3 + 2 H 2 SO 4 ⇌ [NO 2 ] + + [Н 3 О] + + 2 HSO − 4 ;   Константа равновесия : K ≈ 22.

Ион нитрония , [НЕТ 2 ] + , является активным реагентом в ароматического нитрования реакциях . Поскольку азотная кислота обладает как кислотными, так и основными свойствами, она может подвергаться реакции автопротолиза, аналогичной самоионизации воды :

2 ННО 3 ⇌ [НЕТ 2 ] + + НЕТ − 3 + Н 2 О

Реакции с металлами

Азотная кислота реагирует с большинством металлов, но детали зависят от концентрации кислоты и природы металла. Разбавленная азотная кислота ведет себя как обычная кислота в реакции с большинством металлов. Магний , марганец и цинк выделяются Ч2 ​ :

Mg + 2 HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + H 2
Mn + 2 HNO 3 → Mn(NO 3 ) 2 + H 2
Zn + 2 HNO 3 → Zn(NO 3 ) 2 + H 2

Азотная кислота может окислять неактивные металлы, такие как медь и серебро . Продукты этих неактивных или менее электроположительных металлов зависят от температуры и концентрации кислоты. Например, медь реагирует с разбавленной азотной кислотой при температуре окружающей среды со стехиометрией 3:8:

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

Образующийся оксид азота может реагировать с кислородом воздуха с образованием диоксида азота . При более концентрированной азотной кислоте диоксид азота образуется непосредственно в реакции со стехиометрией 1:4:

С +4Н + + 2 НО − 3 → Cu 2+ + 2 НО 2 + 2 Н 2 О

Большинство металлов при реакции с азотной кислотой дают соответствующие нитраты . Некоторые металлоиды и металлы дают оксиды ; например, Sn , As , Sb и Ti окисляются до SnO 2 , Как 2 О 5 , Sb 2 O 5 и TiO 2 соответственно. [30]

Некоторые драгоценные металлы , такие как чистое золото и металлы платиновой группы, не реагируют с азотной кислотой, хотя чистое золото реагирует с царской водкой — смесью концентрированной азотной и соляной кислот . Однако некоторые менее благородные металлы ( Ag , Cu , ...), присутствующие в некоторых золотых сплавах , относительно бедных золотом, например, в цветном золоте, могут легко окисляться и растворяться азотной кислотой, что приводит к изменению цвета поверхности золотого сплава. Азотная кислота используется в ювелирных магазинах как дешевое средство для быстрого обнаружения сплавов с низким содержанием золота (< 14 карат ) и быстрой оценки чистоты золота.

Являясь мощным окислителем, азотная кислота реагирует со многими неметаллическими соединениями, иногда взрывоопасно. В зависимости от концентрации кислоты, температуры и используемого восстановителя конечные продукты могут быть разными. Реакция протекает со всеми металлами, кроме ряда благородных металлов и некоторых сплавов . Как правило, окислительные реакции протекают преимущественно с концентрированной кислотой, благоприятствуя образованию диоксида азота ( НЕТ 2 ). Однако мощные окислительные свойства азотной кислоты носят термодинамический характер, но иногда реакции ее окисления протекают весьма кинетически невыгодно. Наличие небольших количеств азотистой кислоты ( HNO 2 ) значительно увеличивает скорость реакции. [30]

Хотя хром (Cr), железо (Fe) и алюминий (Al) легко растворяются в разбавленной азотной кислоте, концентрированная кислота образует слой оксида металла, защищающий основную массу металла от дальнейшего окисления. Образование этого защитного слоя называется пассивацией . [30] Типичные концентрации пассивации варьируются от 20% до 50% по объему. [31] [ нужна полная цитата ] Металлы, пассивируемые концентрированной азотной кислотой, — железо , кобальт , хром , никель , алюминий . [30]

Реакции с неметаллами

Являясь мощной кислотой-окислителем , азотная кислота вступает в реакцию со многими органическими веществами, причем реакции могут быть взрывоопасными. Гидроксильная группа обычно удаляет водород из органической молекулы с образованием воды, а место водорода занимает оставшаяся нитрогруппа. Нитрование органических соединений азотной кислотой является основным методом синтеза многих распространенных взрывчатых веществ, таких как нитроглицерин и тринитротолуол (ТНТ). Поскольку возможно очень много менее стабильных побочных продуктов, эти реакции необходимо тщательно контролировать термически и удалять побочные продукты, чтобы выделить желаемый продукт.

Реакция с неметаллическими элементами, за исключением азота, кислорода, благородных газов , кремния и галогенов , кроме йода, обычно окисляет их до высших степеней окисления как кислот с образованием диоксида азота для концентрированной кислоты и оксида азота для разбавленной кислоты. кислота.

C (графит) + 4 HNO 3 → CO 2 + 4 NO 2 + 2 H 2 O
3 C (графит) + 4 HNO 3 → 3 CO 2 + 4 NO + 2 H 2 O

Концентрированная азотная кислота окисляет я 2 , Р 4 и S 8 в ХИО 3 , H 3 PO 4 и H 2 SO 4 соответственно. [30] Хотя он реагирует с графитом и аморфным углеродом, но не реагирует с алмазом; он может отделить алмаз от графита, который он окисляет. [32]

Ксантопротеиновый тест

Азотная кислота реагирует с белками с образованием желтых нитрованных продуктов. Эта реакция известна как ксантопротеиновая реакция . Это испытание проводится путем добавления к испытуемому веществу концентрированной азотной кислоты и последующего нагревания смеси. Если присутствуют белки, содержащие аминокислоты с ароматическими кольцами, смесь окрашивается в желтый цвет. При добавлении основания, такого как аммиак , цвет становится оранжевым. Эти изменения цвета вызваны нитрованными ароматическими кольцами белка. [33] [34] Ксантопротеиновая кислота образуется при контакте кислоты с эпителиальными клетками . Соответствующие местные изменения цвета кожи указывают на неадекватные меры предосторожности при обращении с азотной кислотой.

Производство

В промышленном производстве азотной кислоты используется процесс Оствальда . Комбинированные процессы Оствальда и Габера чрезвычайно эффективны и требуют только воздуха и природного газа . [35]

Техническая инновация процесса Оствальда заключается в создании правильных условий, при которых безводный аммиак сгорает с образованием оксида азота (NO) вместо динитрога ( Н2 . ) [35] [36] Затем оксид азота окисляется, часто кислородом воздуха , до диоксида азота ( № 2 ):

2 НО + О 2 → 2 НО 2

Затем диоксид диспропорционируется в воде до азотной кислоты и исходного оксида азота:

3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NO

Конечная реакция представляет собой максимальное окисление аммиака:

NH 3 + 2 O 2 → HNO 3 + H 2 O

Растворенные оксиды азота либо удаляются (в случае белой дымящей азотной кислоты), либо остаются в растворе с образованием красной дымящей азотной кислоты .

Растворы азотной кислоты промышленного качества обычно содержат от 52% до 68% азотной кислоты по массе, что соответствует максимальной перегоняемой концентрации . Дальнейшее обезвоживание до 98% может быть достигнуто с помощью концентрированных Н 2 SO 4 . [35] [37] Исторически более высокие концентрации кислоты также получали за счет растворения дополнительного диоксида азота в кислоте, но последний завод в США прекратил использовать этот процесс в 2012 году. [37]

Совсем недавно были разработаны электрохимические способы получения безводной кислоты из концентрированного азотнокислого сырья. [38]

Лабораторный синтез

Существует множество способов синтеза азотной кислоты в лабораторных масштабах. Большинство черпают вдохновение из промышленных технологий.

Широкий спектр нитратных солей метатезируется с серной кислотой ( H 2 SO 4 ) — например, нитрат натрия :

NaNO 3 + H 2 SO 4 → HNO 3 + NaHSO 4

Затем дистилляцией при температуре кипения азотной кислоты 83 ° C отделяется твердый остаток солей металлов. [27] Полученный раствор кислоты представляет собой 68,5%-ный азеотроп и может быть дополнительно концентрирован (как в промышленности) серной кислотой или нитратом магния . [37]

Альтернативно, термическое разложение нитрата меди (II) дает диоксид азота и газообразный кислород; затем их пропускают через воду или перекись водорода. [39] как в процессе Оствальда:

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

Использование

Азотная кислота в лаборатории

Основное промышленное применение азотной кислоты — производство удобрений . Азотную кислоту нейтрализуют аммиаком с образованием нитрата аммония . Это приложение потребляет 75–80% из 26 миллионов тонн, производимых ежегодно (1987 г.). Другими основными сферами применения являются производство взрывчатых веществ, прекурсоров нейлона и специальных органических соединений. [40]

Прекурсор органических соединений азота

Смотрите также: Нитрование

В органическом синтезе , промышленном и других, нитрогруппа является универсальной функциональной группой . Смесь азотной и серной кислот вводит нитрозаместитель в различные ароматические соединения путем электрофильного ароматического замещения . Многие взрывчатые вещества, например тротил , готовятся следующим образом:

C 6 H 5 CH 3 + 3 HNO 3 → C 6 H 2 (NO 2 ) 3 CH 3 + 3 H 2 O

Лишняя вода поглощается либо концентрированной серной кислотой, либо олеумом.

H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4

Нитрогруппа может быть восстановлена ​​до аминогруппы , что позволяет синтезировать соединения анилина из различных нитробензолов :

Использование в качестве окислителя

Предшественник нейлона , адипиновая кислота , производится в больших масштабах путем окисления «масла КА» — смеси циклогексанона и циклогексанола — азотной кислотой. [40]

Ракетное топливо

Азотная кислота использовалась в различных формах в качестве окислителя в ракетах на жидком топливе . К этим формам относятся красная дымящая азотная кислота, белая дымящая азотная кислота, смеси с серной кислотой и эти формы с ингибитором HF. [41] IRFNA (ингибированная красная дымящая азотная кислота ) была одним из трех компонентов жидкого топлива для ракеты BOMARC . [42]

Нишевое использование

Обработка металла

Азотную кислоту можно использовать для перевода металлов в окисленные формы, например, для преобразования металлической меди в нитрат меди . Его также можно использовать в сочетании с соляной кислотой в качестве царской водки для растворения благородных металлов, таких как золото (в виде золотохлористоводородной кислоты ). Эти соли можно использовать для очистки золота и других металлов с чистотой выше 99,9% с помощью процессов перекристаллизации и селективного осаждения . Его способность избирательно растворять определенные металлы или быть растворителем многих солей металлов делает его полезным в разделения золота процессах .

Аналитический реагент

В элементном анализе методами ICP-MS , ICP-AES , GFAA и Flame AA в качестве матричного соединения для определения следов металлов в растворах используют разбавленную азотную кислоту (0,5–5,0%). [43] Для такого определения необходима сверхчистая кислота марки следовых металлов, поскольку небольшие количества ионов металлов могут повлиять на результат анализа.

Он также обычно используется в процессе разложения проб мутной воды, проб ила, твердых проб, а также других типов уникальных проб, которые требуют элементного анализа с помощью ICP-MS , ICP-OES , ICP-AES , GFAA и пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии. . Обычно в этих расщеплениях используется 50% раствор купленного HNO 3 смешивается с деионизированной водой типа 1.

В электрохимии азотная кислота используется в качестве химического легирующего агента для органических полупроводников , а также в процессах очистки необработанных углеродных нанотрубок .

Деревообработка

В низкой концентрации (около 10%) азотную кислоту часто используют для искусственного состаривания сосны и клена . Цвет получается серо-золотой, очень похожий на очень старое дерево, обработанное воском или маслом ( отделка дерева ). [44]

Травитель и чистящее средство

Коррозионное воздействие азотной кислоты используется для некоторых специальных применений, таких как травление в гравюре, травление нержавеющей стали или очистка кремниевых пластин в электронике. [45]

Раствор азотной кислоты, воды и спирта нитал применяют для травления металлов с целью выявления микроструктуры. ISO 14104 — один из стандартов, подробно описывающих эту хорошо известную процедуру. [46]

Азотная кислота используется либо в сочетании с соляной кислотой, либо отдельно для очистки покровных стекол и предметных стекол для высокотехнологичных приложений микроскопии. [47] Его также используют для очистки стекла перед серебрением при изготовлении серебряных зеркал. [48]

Коммерчески доступные водные смеси 5–30% азотной кислоты и 15–40% фосфорной кислоты обычно используются для очистки пищевого и молочного оборудования, главным образом, для удаления осажденных соединений кальция и магния (либо осаждающихся из технологического потока, либо образующихся в результате использования жесткой воды). во время производства и очистки). Содержание фосфорной кислоты помогает пассивировать ферросплавы от коррозии разбавленной азотной кислотой. [ нужна ссылка ]

Азотную кислоту можно использовать в качестве точечного теста на алкалоиды, такие как ЛСД , что дает различные цвета в зависимости от алкалоида. [49]

Переработка ядерного топлива

Азотная кислота играет ключевую роль в PUREX и других методах переработки ядерного топлива , где она может растворять множество различных актинидов . Полученные нитраты превращаются в различные комплексы, которые можно вводить в реакцию и избирательно экстрагировать, чтобы отделить металлы друг от друга.

Безопасность

Азотная кислота является едкой кислотой и сильным окислителем . Основная опасность, которую он представляет, — это химические ожоги , поскольку он осуществляет кислотный гидролиз с белками ( амид ) и жирами ( эфир ), что приводит к разложению живых тканей (например, кожи и плоти ). Концентрированная азотная кислота окрашивает кожу человека в желтый цвет из-за реакции с кератином . Эти желтые пятна при нейтрализации становятся оранжевыми. [50] Системные эффекты маловероятны, вещество не считается канцерогеном или мутагеном. [51]

Стандартной мерой первой помощи при попадании кислоты на кожу, как и при других разъедающих веществах, является промывание большим количеством воды. Промывание продолжают не менее 10–15 минут для охлаждения тканей, окружающих ожог кислотой, и предотвращения вторичного повреждения. Загрязненную одежду немедленно снимают, а кожу тщательно промывают.

Являясь сильным окислителем, азотная кислота может бурно реагировать со многими соединениями.

Использование при кислотных атаках

Азотная кислота является одним из наиболее распространенных типов кислот, используемых при кислотных атаках . [52]

Примечания

  1. ↑ Далее он указывает, что «азотистый воздух» — это наоборот, или «азотная кислота, лишенная воздуха и воды». [15]

Ссылки

  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0447» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ "азотная кислота_msds" .
  3. ^ Белл, Р.П. (1973), Протон в химии (2-е изд.), Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета
  4. ^ Jump up to: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А22. ISBN  978-0-618-94690-7 .
  5. ^ «Паспорт безопасности» (PDF) . fishersci.com . Фишер Сайентифик Интернэшнл. 23 марта 2015 г. с. 2. Архивировано (PDF) оригинала 10 сентября 2022 г. Проверено 4 октября 2022 г.
  6. ^ Jump up to: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 465–471. ISBN  978-0-08-037941-8 .
  7. ^ Мультауф, Роберт П. (1966). Истоки химии . Лондон: Олдборн. С. 140-141, цитата: "Но среди них мы находим зачатки процессов, которые должны были, наконец, привести к открытию минеральных кислот серной, соляной и азотной. Минеральные кислоты ясно проявляют себя лишь примерно через три столетия после всех - Рази , в произведениях европейцев [...]». Нидэм, Джозеф ; Пин-Ю, Хо; Гвей-Джен, Лу; Сивин, Натан (1980). Наука и цивилизация в Китае. Том 5, Химия и химическая технология. Часть IV, Спагирические открытия и изобретения: аппараты, теории и дары . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-08573-1 . п. 195, цитата: «Принято считать, что минеральные кислоты были совершенно неизвестны как древним на Западе, так и арабским алхимикам». Аль-Хасан, Ахмад Ю. (2001). Наука и технологии в исламе: технологии и прикладные науки . ЮНЕСКО. ISBN  978-92-3-103831-0 . п. 59, цитата: «Текст приведён здесь полностью ввиду преобладающего мнения, что исламские химики не производили минеральные кислоты». Карпенко Владимир; Норрис, Джон А. (2002). «Купорос в истории химии» . Химический список . 96 (12): 997–1005. п. 1002, цитата: «[...] датировка открытия азотной кислоты также неопределенна. Предполагается, что это открытие произошло после 1300 года [...] Отрывок из второй части Summa Perfectionis Псевдо-Гебера [.. .] долгое время считался самым ранним известным рецептом серной кислоты [...]». Ньюман, Уильям Р. (2006). Атомы и алхимия: химия и экспериментальные истоки научной революции . Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0226576961 . п. 98, цитата: «[...] между временем написания Summa Perfectionis минеральные кислоты – серная, соляная, азотная и смесь двух последних, называемая царской водкой и семнадцатым веком были открыты . "
  8. ^ Карпенко и Норрис 2002 , с. 1002. Как отмечают Карпенко и Норрис, неопределенная датировка корпуса псевдо-Гебера (который, вероятно, был написан более чем одним автором) делает дату описания азотной кислоты столь же неопределенной. По словам Аль-Хасана 2001 , с. 62, рецепты приготовления азотной кислоты также встречаются в Liber Luminis luminum , латинском трактате, обычно приписываемом Майклу Скотту (умер до 1236 года), но, возможно, переведенном им с арабского. В одной из рукописей Liber Luminis luminum упоминается, что она была переведена Майклом Скоттом; видеть Муро, Себастьен (2020). «Мин аль-кимия ад алхимиам. Передача алхимии из арабо-мусульманского мира на Латинский Запад в средние века» . Микрологус . 28 : 87–141. hdl : 2078.1/211340 . п. 115 (№ 22). Аль-Хассан 2001 упоминает Абу Бакра ар-Рази как автора работы, но это, вероятно, отождествление с несколькими другими латинскими трактатами под названием Liber Luminis luminum , которые иногда приписывались ар-Рази; см. Муро 2020, с. 107 (№ 5), с. 114 (№ 20), стр. 114–115 (№ 21).
  9. ^ Заявления относительно Шундука аль-Хикмы см. Al-Hassan 2001 , p. 62; Холмьярд, Джон Эрик (1931). Создатели химии . Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 60. Об утверждении относительно « Тавид аль-Хаким» см. Al-Hassan 2001 , p. 62.
  10. ^ Discovery: Ежемесячный популярный журнал знаний . Джон Мюррей. 1924.
  11. ^ Хасан, Ахмад Юсуф; Хилл, Дональд Рутледж (1986). Исламские технологии: иллюстрированная история . Издательство Кембриджского университета. п. 147. ИСБН  978-92-3-102294-4 .
  12. ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Азотная кислота» . Британская энциклопедия . Том. 19 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 711–712.
  13. ^ Томсон, Томас (1830). История химии . Том. 1. Медицинская библиотека Кушинга/Уитни, Йельский университет. Лондон, Х. Колберн и Р. Бентли. п. 40.
  14. ^ Кац, Дэвид А. (2008). Иллюстрированная история алхимии и ранней химии (PDF) . п. 23 . Проверено 21 октября 2023 г.
  15. ^ Jump up to: а б Гиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: Очерк истории научных идей . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. стр. 223–24. ISBN  0-691-02350-6 .
  16. ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Азотная кислота» . Британская энциклопедия . Том. 19 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 711–712.
  17. ^ Дэви, Джон, изд. (1839). «О некоторых химических средствах электричества» . Собрание сочинений сэра Хамфри Дэви . Том. 5. стр. 1–12.
  18. ^ Jump up to: а б Меллор, JW (1918). Современная неорганическая химия . Лонгманс, Грин и Ко. р. 509 .
  19. ^ Мартин, Джеффри; Барбур, Уильям (1915). Промышленные азотные соединения и взрывчатые вещества . Кросби Локвуд и сын. п. 21 .
  20. ^ Нокс, Джозеф (1914). Фиксация атмосферного азота . Компания Д. Ван Ностранда. стр. 45–50 .
  21. ^ Jump up to: а б Дари, Г. (1913). «Производство нитратов прямым электролизом торфяных месторождений» . Лондонское электротехническое обозрение . 73 : 1020–1021.
  22. ^ Хейл, Артур (1919). Производство химикатов электролизом . Д. Ван Ностранд Ко. стр 30–32 . . Проверено 15 сентября 2019 г.
  23. ^ Дин, Джон (1992). Справочник Ланге по химии (14-е изд.). МакГроу-Хилл . стр. 2,79–2,80 . ISBN  978-0-07-016194-8 .
  24. ^ Wolfram Research, Inc., База знаний Wolfram|Alpha, Шампейн, Иллинойс (2022) — через Wolfram|Alpha .
  25. ^ Jump up to: а б Кокс, AP; Эллис, MC; Аттфилд, CJ; Феррис, AC (1994). «Микроволновой спектр ДНО 3 и средние структуры азотной и азотистой кислот». Дж. Мол. Структура. 320 (1–2): 91–106. Бибкод : 1994JMoSt.320...91C . дои : 10.1016/0022-2860(93)08008-R .
  26. ^ Луццати, В. (1951). «Кристаллическая структура безводной азотной кислоты» . Acta Crystallographica (на французском языке). 4 (2): 120–131. Бибкод : 1951AcCry...4..120L . дои : 10.1107/S0365110X51000404 .
  27. ^ Jump up to: а б Аллан, доктор медицинских наук; Маршалл, РГ; Фрэнсис, диджей; Освальд, IDH; Пулхэм, Чехия; Спансвик, К. (2010). «Кристаллические структуры полиморфных модификаций азотной кислоты при низких температурах и высоких давлениях» (PDF) . Далтон Транс. (Представлена ​​рукопись). 39 (15): 3736–3743. дои : 10.1039/B923975H . ПМИД   20354626 .
  28. ^ Кокс, AP; Риверос, Дж. М. (1965). «Микроволновой спектр и структура азотной кислоты». Журнал химической физики . 42 (9): 3106. Бибкод : 1965ЖЧФ..42.3106С . дои : 10.1063/1.1696387 .
  29. ^ База данных IUPAC SC Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия металлокомплексов и лигандов.
  30. ^ Jump up to: а б с д и Кэтрин Э. Хаускрофт; Алан Дж. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия (3-е изд.). Пирсон. ISBN  978-0-13-175553-6 .
  31. ^ Стандарт ASTM A967-05
  32. ^ Осава, Эйдзи (декабрь 2007 г.). «Последний прогресс и перспективы в области однозначных наноалмазов». Алмаз и родственные материалы . 16 (12): 2018–2022. Бибкод : 2007DRM....16.2018O . дои : 10.1016/j.diamond.2007.08.008 .
  33. ^ Шерман, Генри Клэпп (2007). Методы органического анализа . Читайте книги. п. 315. ИСБН  978-1-4086-2802-7 .
  34. ^ Ноулз, Фрэнк (2007). Практический курс по агрохимии . Читайте книги. п. 76. ИСБН  978-1-4067-4583-2 .
  35. ^ Jump up to: а б с Консидайн, Дуглас М., изд. (1974). Энциклопедия химической и технологической технологии . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 769–72 . ISBN  978-0-07-012423-3 .
  36. ^ Фойст, Лора. «Процесс Оствальда и каталитическое окисление аммиака» . Study.com . Проверено 5 января 2019 г.
  37. ^ Jump up to: а б с Уайли (2020). «Азотная кислота» . Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . стр. 1–37. дои : 10.1002/0471238961.1409201803120118.a01.pub3 . ISBN  9780471484943 . S2CID   260923593 . Проверено 9 августа 2023 г.
  38. ^ США 6200456 , Харрар, Джексон Э.; Куонг, Роланд и Ригдон, Лестер П. и др., «Крупномасштабное производство безводной азотной кислоты и азотнокислых растворов пятиокиси азота», опубликовано 13 апреля 1987 г., выпущено 13 марта 2001 г., передано Министерству энергетики США.  
  39. ^ Донг, Кай (19 апреля 2024 г.). «H2O2-опосредованный электросинтез нитратов из воздуха» . Природа .
  40. ^ Jump up to: а б Тиман, Майкл; Шайблер, Эрих; Виганд, Карл Вильгельм (2000). «Азотная кислота, азотистая кислота и оксиды азота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a17_293 . ISBN  978-3527306732 .
  41. ^ Кларк, Джон Д. (1972). Зажигание! . Издательство Университета Рутгерса. ISBN  978-0-8135-0725-5 .
  42. ^ «Резюме БОМАРК» . БИЛЛОНИ.КОМ . Проверено 28 мая 2009 г.
  43. ^ Итон, Эндрю Д.; Гринберг, Арнольд Э.; Райс, Юджин В.; Клесери, Ленор С.; Фрэнсон, Мэри Энн Х., ред. (2005). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (21-е изд.). Американская ассоциация общественного здравоохранения. ISBN  978-0-87553-047-5 . Также доступно на компакт-диске и онлайн по подписке. [ нужна страница ]
  44. ^ Джуитт, Джефф (1997). Ручная отделка . Тонтон Пресс. ISBN  978-1-56158-154-2 . Проверено 28 мая 2009 г.
  45. ^ Мураока, Хисаши (1995) «Жидкость для очистки кремниевых пластин с HNO 3 , HF, HCl, поверхностно-активным веществом и водой» Патент США 5,635,463
  46. ^ ISO 14104:2017 - Зубчатые передачи. Проверка поверхности при отпуске травлением после шлифования, химический метод .
  47. ^ Фишер, А.Х.; Джейкобсон, Калифорния; Роуз, Дж.; Целлер, Р. (1 мая 2008 г.). «Подготовка предметных и покровных стекол для микроскопии». Протоколы Колд-Спринг-Харбора . 2008 (6): pdb.prot4988. дои : 10.1101/pdb.prot4988 . ПМИД   21356831 .
  48. ^ Кертис, Хибер Д. (февраль 1911 г.). «Методы серебрения зеркал» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 23 (135): 13. Бибкод : 1911PASP...23...13C . дои : 10.1086/122040 . hdl : 2027/mdp.39015018047608 . S2CID   120665136 .
  49. ^ О'Нил, Кэрол Л.; Крауч, Деннис Дж; ФАТХ, Алим А. (апрель 2000 г.). «Валидация двенадцати точечных химических тестов на обнаружение наркотиков». Международная судебно-медицинская экспертиза . 109 (3): 189–201. дои : 10.1016/S0379-0738(99)00235-2 . ПМИД   10725655 .
  50. ^ Мэй, Пол (ноябрь 2007 г.). «Азотная кислота» . Проверено 28 мая 2009 г.
  51. ^ «Азотная кислота: Токсикологический обзор» . Агентство по охране здоровья . Проверено 7 декабря 2011 г.
  52. ^ Рис, Анна (1 октября 2013 г.). «Заморозьте толпу, чтобы привлечь внимание к проблеме кислотных атак» . СБРОС.то . Проверено 25 июня 2021 г.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nitric_acid&oldid=1236016044#Fuming_nitric_acid"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 20da16a360a45db35e422e078558736c__1721639820
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/20/6c/20da16a360a45db35e422e078558736c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Nitric acid - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)