ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดไนตริก บทเรียน "กรดไนตริก องค์ประกอบ โครงสร้างโมเลกุล สมบัติทางกายภาพและเคมี การเตรียม"

หนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดที่มนุษย์ใช้คือกรดไนเตรต โดยมีสูตรของสารคือ HNO 3 อีกทั้งยังมีคุณสมบัติทางกายภาพที่หลากหลายและ ลักษณะทางเคมีทำให้แตกต่างจากที่อื่น กรดอนินทรีย์. ในบทความของเราเราจะศึกษาคุณสมบัติของกรดไนตริกทำความคุ้นเคยกับวิธีการเตรียมและพิจารณาขอบเขตของการใช้สารด้วย อุตสาหกรรมต่างๆอุตสาหกรรม การแพทย์ และการเกษตร

คุณสมบัติของคุณสมบัติทางกายภาพ

กรดไนตริกที่ได้รับในห้องปฏิบัติการซึ่งมีสูตรโครงสร้างตามด้านล่างนี้เป็นของเหลวไม่มีสีด้วย กลิ่นอันไม่พึงประสงค์หนักกว่าน้ำ ระเหยได้เร็วและมีจุดเดือดต่ำที่ +83 °C สารประกอบนี้สามารถผสมกับน้ำได้อย่างง่ายดายในสัดส่วนใดๆ ทำให้เกิดสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกัน นอกจากนี้กรดไนเตรตยังสามารถดูดซับความชื้นจากอากาศได้ กล่าวคือ เป็นสารดูดความชื้น สูตรโครงสร้างกรดไนตริกมีความคลุมเครือและสามารถมีได้สองรูปแบบ

กรดไนเตรตไม่มีอยู่ในรูปโมเลกุล ในสารละลายน้ำที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ สารจะมีรูปแบบของอนุภาคต่อไปนี้: H 3 O + - ไฮโดรเนียมไอออนและแอนไอออนของกรดที่ตกค้าง - NO 3 -

ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส

กรดไนตริกซึ่งเป็นหนึ่งในกรดที่แรงที่สุด จะต้องผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ การแลกเปลี่ยน และการทำให้เป็นกลาง ดังนั้นสารประกอบนี้จึงมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญด้วยออกไซด์พื้นฐาน ส่งผลให้เกิดการผลิตเกลือและน้ำ ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางเป็นคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของกรดทั้งหมด ผลคูณของปฏิกิริยาระหว่างเบสและกรดจะเป็นเกลือและน้ำที่สอดคล้องกันเสมอ:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

วิดีโอในหัวข้อ

ปฏิกิริยากับโลหะ

ในโมเลกุลของกรดไนตริกซึ่งมีสูตรคือ HNO 3 ไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดเท่ากับ +5 ดังนั้นสารจึงมีคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่เด่นชัด เนื่องจากเป็นกรดแก่ จึงสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะในชุดกิจกรรมของโลหะได้จนถึงไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม มันไม่เหมือนกับกรดอื่นๆ ตรงที่สามารถทำปฏิกิริยากับธาตุโลหะเฉื่อยได้ เช่น ทองแดงหรือเงิน รีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาถูกกำหนดทั้งโดยความเข้มข้นของกรดและโดยกิจกรรมของโลหะ

เจือจางกรดไนตริกและคุณสมบัติของมัน

หากเศษส่วนมวลของ HNO 3 เท่ากับ 0.4-0.6 สารประกอบนั้นจะแสดงคุณสมบัติทั้งหมดของกรดแก่ ตัวอย่างเช่น มันแยกตัวออกเป็นไอออนบวกของไฮโดรเจนและแอนไอออนของกรดที่ตกค้าง ตัวบ่งชี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เช่น สารสีน้ำเงินสีม่วง จะเปลี่ยนสีเป็นสีแดงเมื่อมีไอออน H + มากเกินไป คุณสมบัติที่สำคัญปฏิกิริยาของกรดไนเตรตกับโลหะคือความเป็นไปไม่ได้ที่จะปล่อยไฮโดรเจนซึ่งถูกออกซิไดซ์ลงในน้ำ แต่จะเกิดสารประกอบต่าง ๆ ขึ้น - ไนโตรเจนออกไซด์ ตัวอย่างเช่นในกระบวนการปฏิสัมพันธ์ของเงินกับโมเลกุลของกรดไนตริกจะมีการค้นพบสูตรคือ HNO 3 ไนโตรเจนมอนนอกไซด์น้ำและเกลือ - ซิลเวอร์ไนเตรต ระดับออกซิเดชันของไนโตรเจนในไอออนเชิงซ้อนจะลดลงเมื่อเติมอิเล็กตรอนสามตัวเข้าไป

กรดไนเตรตทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบโลหะที่ใช้งานอยู่เช่นแมกนีเซียมสังกะสีแคลเซียมเพื่อสร้างไนตริกออกไซด์ซึ่งมีความจุน้อยที่สุดเท่ากับ 1 เกลือและน้ำก็เกิดขึ้นเช่นกัน:

4มก. + 10HNO3 = NH4NO3 + 4มก.(NO3)2 + 3H2O

ถ้าเป็นกรดไนตริก สูตรเคมีซึ่ง HNO 3 เจือจางมากในกรณีนี้ผลิตภัณฑ์จากการมีปฏิกิริยากับโลหะที่ใช้งานอยู่จะแตกต่างกัน นี่อาจเป็นแอมโมเนีย ไนโตรเจนอิสระ หรือไนตริกออกไซด์ (I) ทุกอย่างขึ้นอยู่กับ ปัจจัยภายนอกซึ่งรวมถึงระดับของการบดโลหะและอุณหภูมิของส่วนผสมปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น สมการปฏิสัมพันธ์กับสังกะสีจะเป็นดังนี้:

สังกะสี + 4HNO 3 = สังกะสี(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

กรด HNO 3 เข้มข้น (96-98%) ในการทำปฏิกิริยากับโลหะจะลดลงเหลือไนโตรเจนไดออกไซด์ และโดยปกติจะไม่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโลหะในชุด N. Beketov สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในกรณีส่วนใหญ่ เช่น เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับเงิน

ขอให้เราจำข้อยกเว้นของกฎ: กรดไนตริกเข้มข้นภายใต้สภาวะปกติจะไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็ก อลูมิเนียม และโครเมียม แต่จะทำให้พวกมันผ่านไปได้ ซึ่งหมายความว่าฟิล์มป้องกันออกไซด์จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะ เพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับโมเลกุลของกรดอีกต่อไป ส่วนผสมของสารกับกรดคลอไรด์เข้มข้นในอัตราส่วน 3:1 เรียกว่า อควากัดทอง มีความสามารถในการละลายทองคำ

กรดไนเตรตทำปฏิกิริยากับอโลหะอย่างไร

คุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่แรงของสารนำไปสู่ความจริงที่ว่าเมื่อทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะสารหลังจะเปลี่ยนรูปเป็นกรดที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ซัลเฟอร์ถูกออกซิไดซ์เป็นกรดซัลเฟต โบรอนเป็นกรดบอริก และฟอสฟอรัสเป็นกรดฟอสเฟต สมการปฏิกิริยาด้านล่างยืนยันสิ่งนี้:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

การเตรียมกรดไนตริก

สะดวกที่สุด วิธีห้องปฏิบัติการการได้รับสาร - ปฏิกิริยาของไนเตรตกับกรดซัลเฟตเข้มข้น ดำเนินการโดยใช้ความร้อนต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเนื่องจากในกรณีนี้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะสลายตัว

ในอุตสาหกรรม กรดไนตริกสามารถผลิตได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่นโดยการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียที่ได้จากไนโตรเจนในอากาศและไฮโดรเจน การผลิตกรดเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางจะเป็นไนโตรเจนออกไซด์ ขั้นแรก ไนโตรเจนมอนอกไซด์ NO จะเกิดขึ้น จากนั้นจะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ ในที่สุด เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจนส่วนเกิน กรดไนเตรตเจือจาง (40-60%) จะถูกสร้างขึ้นจาก NO 2 หากกลั่นด้วยกรดซัลเฟตเข้มข้น เศษส่วนมวลของ HNO 3 ในสารละลายสามารถเพิ่มเป็น 98

วิธีการผลิตกรดไนเตรตที่อธิบายไว้ข้างต้นถูกเสนอครั้งแรกโดยผู้ก่อตั้งอุตสาหกรรมไนโตรเจนในรัสเซีย I. Andreev เมื่อต้นศตวรรษที่ 20

แอปพลิเคชัน

ดังที่เราจำได้ว่าสูตรทางเคมีของกรดไนตริกคือ HNO 3 คุณลักษณะใดของคุณสมบัติทางเคมีที่กำหนดการใช้งานหากกรดไนเตรตเป็นผลิตภัณฑ์เคมีขนาดใหญ่ นี่คือความสามารถในการออกซิไดซ์สูงของสาร มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมยาเพื่อให้ได้ ยา. สารนี้ทำหน้าที่เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบที่ระเบิดได้ พลาสติก และสีย้อม กรดไนเตรตถูกใช้ในเทคโนโลยีทางทหารในฐานะตัวออกซิไดซ์สำหรับเชื้อเพลิงจรวด มีการใช้ในปริมาณมากในการผลิตประเภทที่สำคัญที่สุด ปุ๋ยไนโตรเจน- ดินประสิว ช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชผลทางการเกษตรที่สำคัญที่สุดและเพิ่มปริมาณโปรตีนในผลไม้และมวลสีเขียว

พื้นที่ใช้งานของไนเตรต

หลังจากตรวจสอบคุณสมบัติพื้นฐาน การผลิตและการใช้กรดไนตริกแล้ว เราจะเน้นไปที่การใช้สารประกอบที่สำคัญที่สุดนั่นคือเกลือ พวกเขาไม่เพียงเท่านั้น ปุ๋ยแร่บางส่วนก็มี ความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการทหาร ตัวอย่างเช่นส่วนผสมที่ประกอบด้วยโพแทสเซียมไนเตรต 75% ถ่านหินละเอียด 15% และกำมะถัน 5% เรียกว่าผงสีดำ แอมโมนัลซึ่งเป็นวัตถุระเบิดได้มาจากแอมโมเนียมไนเตรตเช่นเดียวกับผงถ่านหินและอลูมิเนียม คุณสมบัติที่น่าสนใจเกลือของกรดไนเตรตคือความสามารถในการสลายตัวเมื่อถูกความร้อน

นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับไอออนของโลหะที่รวมอยู่ในเกลือ หากองค์ประกอบโลหะอยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านซ้ายของแมกนีเซียม จะพบไนไตรต์และออกซิเจนอิสระในผลิตภัณฑ์ หากโลหะที่รวมอยู่ในไนเตรตมีตั้งแต่แมกนีเซียมไปจนถึงทองแดง เมื่อเกลือถูกให้ความร้อน จะเกิดไนโตรเจนไดออกไซด์ ออกซิเจน และออกไซด์ของธาตุโลหะ เกลือของเงิน ทอง หรือแพลทินัมที่ อุณหภูมิสูงก่อให้เกิดโลหะอิสระ ออกซิเจน และไนโตรเจนไดออกไซด์

ในบทความของเราเราพบว่าสูตรทางเคมีของกรดไนตริกในวิชาเคมีคืออะไรและคุณสมบัติใดของคุณสมบัติออกซิเดชั่นที่สำคัญที่สุด

กรดไนตรัสเป็นกรดอ่อนชนิดโมโนเบสิกซึ่งมีอยู่ในสารละลายน้ำเจือจางเท่านั้น สีฟ้าและอยู่ในรูปก๊าซ เกลือของกรดนี้เรียกว่ากรดไนตรัสหรือไนไตรต์ พวกมันเป็นพิษและเสถียรกว่ากรดนั่นเอง สูตรเคมี ของสารนี้มีลักษณะดังนี้: HNO2

คุณสมบัติทางกายภาพ:
1. มวลกรามเท่ากับ 47 กรัม/โมล
2. เท่ากับ 27.00 น.
3. ความหนาแน่น 1.6
4. จุดหลอมเหลว 42 องศา
5.จุดเดือดอยู่ที่ 158 องศา

คุณสมบัติทางเคมีของกรดไนตรัส

1. หากให้ความร้อนสารละลายที่มีกรดไนตรัส จะเกิดปฏิกิริยาเคมีดังต่อไปนี้:
3HNO2 (กรดไนตรัส) = HNO3 (กรดไนตริก) + 2NO ปล่อยออกมาเป็นก๊าซ) + H2O (น้ำ)

2. ในสารละลายที่เป็นน้ำจะแยกตัวออกและถูกแทนที่จากเกลือได้ง่ายด้วยกรดที่แรงกว่า:
H2SO4 ( กรดซัลฟูริก) + 2NaNO2 (โซเดียมไนไตรท์) = Na2SO4 (โซเดียมซัลเฟต) + 2HNO2 (กรดไนตรัส)

3. สารที่เรากำลังพิจารณาสามารถแสดงคุณสมบัติทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์ได้ เมื่อสัมผัสกับสารออกซิไดซ์ที่แรงกว่า (ตัวอย่างเช่น: คลอรีน, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H2O2, จะถูกออกซิไดซ์เป็นกรดไนตริก (ในบางกรณีจะเกิดเกลือของกรดไนตริก):

คุณสมบัติการบูรณะ:

HNO2 (กรดไนตรัส) + H2O2 (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) = HNO3 (กรดไนตริก) + H2O (น้ำ)
HNO2 + Cl2 (คลอรีน) + H2O (น้ำ) = HNO3 (กรดไนตริก) + 2HCl (กรดไฮโดรคลอริก)
5HNO2 (กรดไนตรัส) + 2HMnO4 = 2Mn(NO3)2 (แมงกานีสไนเตรต, เกลือของกรดไนตริก) + HNO3 (กรดไนตริก) + 3H2O (น้ำ)

คุณสมบัติออกซิไดซ์:

2HNO2 (กรดไนตรัส) + 2HI = 2NO (ออกซิเจนออกไซด์ในรูปของก๊าซ) + I2 (ไอโอดีน) + 2H2O (น้ำ)

การเตรียมกรดไนตรัส

สารนี้สามารถรับได้หลายวิธี:

1. เมื่อไนโตรเจนออกไซด์ (III) ละลายในน้ำ:

N2O3 (ไนตริกออกไซด์) + H2O (น้ำ) = 2HNO3 (กรดไนตรัส)

2. เมื่อไนโตรเจนออกไซด์ (IV) ละลายในน้ำ:
2NO3 (ไนตริกออกไซด์) + H2O (น้ำ) = HNO3 (กรดไนตริก) + HNO2 (กรดไนตรัส)

การใช้กรดไนตรัส:
- ไดอะโซไทเซชันของเอมีนปฐมภูมิอะโรมาติก
- การผลิตเกลือไดโซเนียม
- ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ (เช่น สำหรับการผลิตสีย้อมอินทรีย์)

ผลของกรดไนตรัสต่อร่างกาย

สารนี้เป็นพิษและมีผลในการกลายพันธุ์อย่างรุนแรง เนื่องจากโดยพื้นฐานแล้วมันเป็นสารทำลายล้าง

ไนไตรต์คืออะไร

ไนไตรต์เป็นเกลือต่างๆ ของกรดไนตรัส ทนต่ออุณหภูมิได้น้อยกว่าไนเตรต จำเป็นในการผลิตสีย้อมบางชนิด ใช้ในการแพทย์

โซเดียมไนไตรท์มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับมนุษย์ สารนี้มีสูตร NaNO2 ใช้เป็นสารกันบูดในอุตสาหกรรมอาหารในการผลิตผลิตภัณฑ์ปลาและเนื้อสัตว์ เป็นผงสีขาวบริสุทธิ์หรือสีเหลืองเล็กน้อย โซเดียมไนไตรท์ดูดความชื้นได้ (ยกเว้นโซเดียมไนไตรท์บริสุทธิ์) และละลายได้ดีใน H2O (น้ำ) ในอากาศสามารถค่อยๆ ออกซิไดซ์ได้จนกว่าจะมีคุณสมบัติรีดิวซ์อย่างแรง

โซเดียมไนไตรท์ใช้ใน:
- การสังเคราะห์ทางเคมี: สำหรับการผลิตสารประกอบไดโซเอมีน, สำหรับการเลิกใช้งานโซเดียมอะไซด์ส่วนเกิน, สำหรับการผลิตออกซิเจน, โซเดียมออกไซด์และโซเดียมไนโตรเจน, สำหรับการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์;
- ในการผลิต ผลิตภัณฑ์อาหาร (อาหารเสริม E250): เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและสารต้านเชื้อแบคทีเรีย
- ในการก่อสร้าง: เป็นสารเติมแต่งป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตในการผลิตโครงสร้างและผลิตภัณฑ์ก่อสร้าง ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เป็นตัวยับยั้งการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ ในการผลิตยาง ป๊อปเปอร์ สารละลายสารเติมแต่งสำหรับวัตถุระเบิด เมื่อแปรรูปโลหะเพื่อเอาชั้นดีบุกออกและระหว่างฟอสเฟต
- ในการถ่ายภาพ: เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและรีเอเจนต์
- ในชีววิทยาและการแพทย์: vasodilator, antispasmodic, ยาระบาย, bronchodilator; เป็นยาแก้พิษพิษต่อสัตว์หรือบุคคลด้วยไซยาไนด์

ปัจจุบันมีการใช้เกลืออื่น ๆ ของกรดไนตรัส (เช่นโพแทสเซียมไนไตรท์)

กรดไนตริก(HNO3) เป็นกรดโมโนเบสิกชนิดแรง กรดไนตริกแข็งทำให้เกิดการดัดแปลงผลึกสองแบบด้วยโครงตาข่ายโมโนคลินิกและออร์โธฮอมบิก กรดไนตริกผสมกับน้ำในอัตราส่วนเท่าใดก็ได้ ในสารละลายที่เป็นน้ำ จะแยกตัวออกเป็นไอออนเกือบทั้งหมด เกิดเป็นส่วนผสมอะซีโอโทรปิกกับน้ำที่มีความเข้มข้น 68.4% และมีจุดเดือด 120 °C ที่ความดันบรรยากาศ ไฮเดรตที่เป็นของแข็งสองชนิดเป็นที่รู้จัก: โมโนไฮเดรต (HNO 3 ·H 2 O) และไตรไฮเดรต (HNO 3 ·3H 2 O)

ไนโตรเจนในกรดไนตริกคือเตตระวาเลนต์ สถานะออกซิเดชัน +5 กรดไนตริกเป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีกลิ่น มีควันเป็นของเหลวในอากาศ มีจุดหลอมเหลว? 41.59 °C จุดเดือด + 82.6 °C โดยมีการสลายตัวบางส่วน ความสามารถในการละลายของกรดไนตริกในน้ำนั้นไม่จำกัด สารละลายที่เป็นน้ำของ HNO 3 ที่มีเศษส่วนมวล 0.95-0.98 เรียกว่า "กรดฟูมิงไนตริก" โดยมีเศษส่วนมวล 0.6-0.7 - กรดไนตริกเข้มข้น ก่อให้เกิดส่วนผสมอะซีโอโทรปิกกับน้ำ (เศษส่วนมวล 68.4%, ง 20 = 1.41 กรัม/ซม., T เดือด = 120.7 °C) เมื่อตกผลึกจากสารละลายที่เป็นน้ำ กรดไนตริกจะเกิดเป็นผลึกไฮเดรต:

• โมโนไฮเดรต HNO 3 H 2 O, T pl =?37.62 °C
• ไตรไฮเดรต HNO 3 3H 2 O, T pl =?18.47 °C

กรดไนตริกแข็งทำให้เกิดการดัดแปลงผลึกสองแบบ:

• โมโนคลินิก กลุ่มอวกาศ ป 2 1/ก, ก= 1.623 นาโนเมตร ข= 0.857 นาโนเมตร ค= 0.631, b = 90°, Z = 16;
• · ขนมเปียกปูน

โมโนไฮเดรตก่อตัวเป็นผลึกของระบบออร์โธฮอมบิกกลุ่มอวกาศ ปนา2, ก= 0.631 นาโนเมตร ข= 0.869 นาโนเมตร ค= 0.544, Z = 4;

สมการอธิบายความหนาแน่นของสารละลายในน้ำของกรดไนตริกตามความเข้มข้นของกรดไนตริก

โดยที่ d คือความหนาแน่นในหน่วย g/cm3, c คือเศษส่วนมวลของกรด สูตรนี้อธิบายพฤติกรรมของความหนาแน่นที่ความเข้มข้นมากกว่า 97% ได้ไม่ดี

ภายใต้อิทธิพลของแสง กรดไนตริกจะสลายตัวบางส่วนเมื่อมีการปล่อย NO 2 และด้วยเหตุนี้จึงได้สีน้ำตาลอ่อน:

N 2 + O 2 การปล่อยประจุไฟฟ้าฟ้าผ่า > 2NO

• 2NO + O 2 > 2NO 2
• 4HNO 3 ไฟ > 4NO 2 ^ (ก๊าซสีน้ำตาล)+ 2H 2 O + O 2

กรดไนตริกความเข้มข้นสูงจะปล่อยก๊าซในอากาศ ซึ่งในขวดปิดจะตรวจพบว่าเป็นไอสีน้ำตาล (ไนโตรเจนออกไซด์) ก๊าซเหล่านี้เป็นพิษมาก ดังนั้นคุณต้องระวังอย่าสูดดมเข้าไป กรดไนตริกออกซิไดซ์ได้หลายอย่าง อินทรียฺวัตถุ. กระดาษและผ้าถูกทำลายเนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารที่ก่อตัวเป็นวัสดุเหล่านี้ กรดไนตริกเข้มข้นทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงเมื่อสัมผัสเป็นเวลานานและทำให้ผิวหนังเหลืองเป็นเวลาหลายวันเมื่อสัมผัสสั้น ๆ ผิวเหลืองบ่งบอกถึงการทำลายโปรตีนและการปล่อยกำมะถัน (ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อกรดไนตริกเข้มข้น - สีเหลืองเนื่องจากการปลดปล่อยธาตุกำมะถันเมื่อกรดทำปฏิกิริยากับโปรตีน - ปฏิกิริยาแซนโทโปรตีน) นั่นคือมันเป็นผิวหนังไหม้ เพื่อป้องกันการไหม้ คุณควรใช้กรดไนตริกเข้มข้นขณะสวมถุงมือยาง

· การผลิตทางอุตสาหกรรม การใช้งาน และผลกระทบต่อร่างกาย · บทความที่เกี่ยวข้อง · หมายเหตุ · วรรณกรรม · เว็บไซต์อย่างเป็นทางการ ·

HNO 3 ที่มีความเข้มข้นสูงมักมีสีน้ำตาลเนื่องจากกระบวนการสลายตัวที่เกิดขึ้นในแสง:

เมื่อถูกความร้อนกรดไนตริกจะสลายตัวตามปฏิกิริยาเดียวกัน กรดไนตริกสามารถกลั่นได้ (โดยไม่สลายตัว) ภายใต้ความดันที่ลดลงเท่านั้น (จุดเดือดที่ระบุที่ความดันบรรยากาศพบได้โดยการประมาณค่า)

ทองคำ โลหะกลุ่มแพลตตินัมบางชนิด และแทนทาลัมมีความเฉื่อยต่อกรดไนตริกตลอดช่วงความเข้มข้นทั้งหมด โลหะอื่น ๆ ทำปฏิกิริยากับมัน วิถีของปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของมันด้วย

HNO 3 เป็นกรด monobasic ที่แข็งแกร่งซึ่งมีปฏิกิริยา:

ก) ด้วยออกไซด์พื้นฐานและแอมโฟเทอริก:

c) แทนที่กรดอ่อนจากเกลือ:

เมื่อเดือดหรือโดนแสง กรดไนตริกจะสลายตัวบางส่วน:

กรดไนตริกที่ความเข้มข้นใดๆ จะแสดงคุณสมบัติของกรดออกซิไดซ์ นอกจากนี้ ไนโตรเจนจะลดลงเป็นสถานะออกซิเดชันจาก +4 เป็น 3 ความลึกของการรีดักชันขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวรีดิวซ์และความเข้มข้นของกรดไนตริกเป็นหลัก ในฐานะที่เป็นกรดออกซิไดซ์ HNO 3 ทำปฏิกิริยา:

ก) โดยมีโลหะอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านขวาของไฮโดรเจน:

HNO3 เข้มข้น

เจือจาง HNO 3

b) โดยมีโลหะอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน:

สมการข้างต้นทั้งหมดสะท้อนให้เห็นเฉพาะวิถีทางที่โดดเด่นของปฏิกิริยาเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด จะมีผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้มากกว่าผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น เมื่อสังกะสีทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก (เศษส่วนมวลของกรดไนตริกในสารละลาย 0.3) ผลิตภัณฑ์จะมี NO มากที่สุด แต่จะยัง ประกอบด้วย (ในปริมาณที่น้อยกว่าเท่านั้น) และ NO 2, N 2 O, N 2 และ NH 4 NO 3

รูปแบบทั่วไปเพียงอย่างเดียวในปฏิกิริยาระหว่างกรดไนตริกกับโลหะคือ ยิ่งกรดเจือจางและโลหะมีความกระฉับกระเฉงมากขึ้น ไนโตรเจนก็จะยิ่งลดลง:

การเพิ่มความเข้มข้นของกรดจะทำให้กิจกรรมของโลหะเพิ่มขึ้น

กรดไนตริกแม้จะเข้มข้นก็ไม่ทำปฏิกิริยากับทองคำและแพลตตินัม เหล็ก อลูมิเนียม โครเมียมถูกทำให้เป็นกรดไนตริกเข้มข้นแบบเย็น เหล็กทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเจือจาง และขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรด ไม่เพียงแต่เกิดผลิตภัณฑ์ลดไนโตรเจนหลายชนิดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันของเหล็กหลายชนิดด้วย:

กรดไนตริกออกซิไดซ์อโลหะ และโดยปกติไนโตรเจนจะลดลงเหลือ NO หรือ NO 2:

และสารเชิงซ้อน เช่น

บาง สารประกอบอินทรีย์(เช่น เอมีน น้ำมันสน) ลุกติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับกรดไนตริกเข้มข้น

โลหะบางชนิด (เหล็ก, โครเมียม, อลูมิเนียม, โคบอลต์, นิกเกิล, แมงกานีส, เบริลเลียม) ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเจือจางจะถูกทำให้ขุ่นด้วยกรดไนตริกเข้มข้นและมีความทนทานต่อผลกระทบของมัน

ส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเรียกว่า "melange"

กรดไนตริกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารประกอบไนโตร

ส่วนผสมของกรดไฮโดรคลอริก 3 ปริมาตรและกรดไนตริก 1 ปริมาตรเรียกว่า "อควากัดทอง" Aqua Regia ละลายโลหะส่วนใหญ่ รวมทั้งทองคำและแพลทินัม ความสามารถในการออกซิไดซ์ที่รุนแรงนั้นเกิดจากอะตอมของคลอรีนและไนโตรซิลคลอไรด์:

ไนเตรต

กรดไนตริกเป็นกรดแก่ เกลือของมัน - ไนเตรต - ได้มาจากการกระทำของ HNO 3 บนโลหะ, ออกไซด์, ไฮดรอกไซด์หรือคาร์บอเนต ไนเตรตทั้งหมดละลายได้ดีในน้ำ ไนเตรตไอออนไม่ไฮโดรไลซ์ในน้ำ

เกลือของกรดไนตริกจะสลายตัวอย่างถาวรเมื่อถูกความร้อนและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวจะถูกกำหนดโดยไอออนบวก:

ก) ไนเตรตของโลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านซ้ายของแมกนีเซียม:

b) ไนเตรตของโลหะที่อยู่ในช่วงแรงดันไฟฟ้าระหว่างแมกนีเซียมและทองแดง:

c) ไนเตรตของโลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านขวาของปรอท:

d) แอมโมเนียมไนเตรต:

ไนเตรตในสารละลายที่เป็นน้ำแทบไม่มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ แต่ที่อุณหภูมิสูงในสถานะของแข็ง ไนเตรตจะเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ตัวอย่างเช่น เมื่อหลอมรวมของแข็ง:

สังกะสีและอลูมิเนียมในสารละลายอัลคาไลน์จะลดไนเตรตเป็น NH 3:

เกลือของกรดไนตริก - ไนเตรต - ใช้เป็นปุ๋ยกันอย่างแพร่หลาย นอกจากนี้ไนเตรตเกือบทั้งหมดยังละลายในน้ำได้สูง ดังนั้นจึงมีไนเตรตในธรรมชาติอยู่น้อยมากในรูปของแร่ธาตุ ข้อยกเว้นคือไนเตรตชิลี (โซเดียม) และไนเตรตอินเดีย (โพแทสเซียมไนเตรต) ไนเตรตส่วนใหญ่ได้มาจากการสังเคราะห์

แก้วและฟลูออโรเรซิ่น-4 ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก

หนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดที่มนุษย์ใช้คือกรดไนเตรต สูตรของสารคือ HNO 3 และยังมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีต่าง ๆ ที่แตกต่างจากกรดอนินทรีย์อื่น ๆ ในบทความของเราเราจะศึกษาคุณสมบัติของกรดไนตริกทำความคุ้นเคยกับวิธีการเตรียมและพิจารณาขอบเขตของการใช้สารในอุตสาหกรรมการแพทย์และการเกษตรต่างๆ

คุณสมบัติของคุณสมบัติทางกายภาพ

กรดไนตริกที่ได้รับในห้องปฏิบัติการซึ่งมีสูตรโครงสร้างตามด้านล่างนี้เป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นไม่พึงประสงค์หนักกว่าน้ำ ระเหยได้เร็วและมีจุดเดือดต่ำที่ +83 °C สารประกอบนี้สามารถผสมกับน้ำได้อย่างง่ายดายในสัดส่วนใดๆ ทำให้เกิดสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกัน นอกจากนี้กรดไนเตรตยังสามารถดูดซับความชื้นจากอากาศได้ กล่าวคือ เป็นสารดูดความชื้น สูตรโครงสร้างของกรดไนตริกมีความคลุมเครือและสามารถมีได้สองรูปแบบ

กรดไนเตรตไม่มีอยู่ในรูปโมเลกุล ในสารละลายน้ำที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ สารจะมีรูปแบบของอนุภาคต่อไปนี้: H 3 O + - ไฮโดรเนียมไอออนและแอนไอออนของกรดที่ตกค้าง - NO 3 -

ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส

กรดไนตริกซึ่งเป็นกรดที่แข็งแกร่งที่สุดชนิดหนึ่งจะเข้าสู่การแลกเปลี่ยนและทำให้เป็นกลาง ดังนั้นสารประกอบนี้จึงมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญด้วยออกไซด์พื้นฐาน ส่งผลให้เกิดการผลิตเกลือและน้ำ ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางเป็นคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของกรดทั้งหมด ผลคูณของปฏิกิริยาระหว่างเบสและกรดจะเป็นเกลือและน้ำที่สอดคล้องกันเสมอ:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

ปฏิกิริยากับโลหะ

ในโมเลกุลของกรดไนตริกซึ่งมีสูตรคือ HNO 3 ไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดเท่ากับ +5 ดังนั้นสารจึงมีคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่เด่นชัด เนื่องจากเป็นกรดแก่ จึงสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะในชุดกิจกรรมของโลหะได้จนถึงไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม มันไม่เหมือนกับกรดอื่นๆ ตรงที่สามารถทำปฏิกิริยากับธาตุโลหะเฉื่อยได้ เช่น ทองแดงหรือเงิน รีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาถูกกำหนดทั้งโดยความเข้มข้นของกรดและโดยกิจกรรมของโลหะ

เจือจางกรดไนตริกและคุณสมบัติของมัน

หากเศษส่วนมวลของ HNO 3 เท่ากับ 0.4-0.6 สารประกอบนั้นจะแสดงคุณสมบัติทั้งหมดของกรดแก่ ตัวอย่างเช่น มันแยกตัวออกเป็นไอออนบวกของไฮโดรเจนและแอนไอออนของกรดที่ตกค้าง ตัวบ่งชี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เช่น สารสีน้ำเงินสีม่วง จะเปลี่ยนสีเป็นสีแดงเมื่อมีไอออน H + มากเกินไป คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของปฏิกิริยาของกรดไนเตรตกับโลหะคือการไม่สามารถปล่อยไฮโดรเจนซึ่งถูกออกซิไดซ์เป็นน้ำได้ แต่จะเกิดสารประกอบต่าง ๆ ขึ้น - ไนโตรเจนออกไซด์ ตัวอย่างเช่นในกระบวนการปฏิสัมพันธ์ของเงินกับโมเลกุลของกรดไนตริกจะมีการค้นพบสูตรคือ HNO 3 ไนโตรเจนมอนนอกไซด์น้ำและเกลือ - ซิลเวอร์ไนเตรต ระดับออกซิเดชันของไนโตรเจนในไอออนเชิงซ้อนจะลดลงเมื่อเติมอิเล็กตรอนสามตัวเข้าไป

กรดไนเตรตทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบโลหะที่ใช้งานอยู่เช่นแมกนีเซียมสังกะสีแคลเซียมเพื่อสร้างไนตริกออกไซด์ซึ่งมีความจุน้อยที่สุดเท่ากับ 1 เกลือและน้ำก็เกิดขึ้นเช่นกัน:

4มก. + 10HNO3 = NH4NO3 + 4มก.(NO3)2 + 3H2O

หากกรดไนตริกซึ่งมีสูตรทางเคมีคือ HNO 3 เจือจางมากในกรณีนี้ผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิกิริยากับโลหะที่ใช้งานอยู่จะแตกต่างกัน นี่อาจเป็นแอมโมเนีย ไนโตรเจนอิสระ หรือไนตริกออกไซด์ (I) ทุกอย่างขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอก ซึ่งรวมถึงระดับของการบดโลหะและอุณหภูมิของส่วนผสมของปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น สมการปฏิสัมพันธ์กับสังกะสีจะเป็นดังนี้:

สังกะสี + 4HNO 3 = สังกะสี(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

กรด HNO 3 เข้มข้น (96-98%) ในการทำปฏิกิริยากับโลหะจะลดลงเหลือไนโตรเจนไดออกไซด์ และโดยปกติจะไม่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโลหะในชุด N. Beketov สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในกรณีส่วนใหญ่เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับเงิน

ขอให้เราจำข้อยกเว้นของกฎ: กรดไนตริกเข้มข้นภายใต้สภาวะปกติจะไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็ก อลูมิเนียม และโครเมียม แต่จะทำให้พวกมันผ่านไปได้ ซึ่งหมายความว่าฟิล์มป้องกันออกไซด์จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะ เพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับโมเลกุลของกรดอีกต่อไป ส่วนผสมของสารกับกรดคลอไรด์เข้มข้นในอัตราส่วน 3:1 เรียกว่า อควากัดทอง มีความสามารถในการละลายทองคำ

กรดไนเตรตทำปฏิกิริยากับอโลหะอย่างไร

คุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่แรงของสารนำไปสู่ความจริงที่ว่าเมื่อทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะสารหลังจะเปลี่ยนรูปเป็นกรดที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ซัลเฟอร์ถูกออกซิไดซ์เป็นกรดซัลเฟต โบรอนเป็นกรดบอริก และฟอสฟอรัสเป็นกรดฟอสเฟต สมการปฏิกิริยาด้านล่างยืนยันสิ่งนี้:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

การเตรียมกรดไนตริก

วิธีการทางห้องปฏิบัติการที่สะดวกที่สุดในการรับสารคือปฏิกิริยาของไนเตรตกับความเข้มข้น ดำเนินการโดยใช้ความร้อนต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเนื่องจากในกรณีนี้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะสลายตัว

ในอุตสาหกรรม กรดไนตริกสามารถผลิตได้หลายวิธี เช่น ได้จากไนโตรเจนในอากาศและไฮโดรเจน การผลิตกรดเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางจะเป็นไนโตรเจนออกไซด์ ขั้นแรก ไนโตรเจนมอนอกไซด์ NO จะเกิดขึ้น จากนั้นจะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ ในที่สุด เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจนส่วนเกิน กรดไนเตรตเจือจาง (40-60%) จะถูกสร้างขึ้นจาก NO 2 หากกลั่นด้วยกรดซัลเฟตเข้มข้น เศษส่วนมวลของ HNO 3 ในสารละลายสามารถเพิ่มเป็น 98

วิธีการผลิตกรดไนเตรตที่อธิบายไว้ข้างต้นถูกเสนอครั้งแรกโดยผู้ก่อตั้งอุตสาหกรรมไนโตรเจนในรัสเซีย I. Andreev เมื่อต้นศตวรรษที่ 20

แอปพลิเคชัน

ดังที่เราจำได้ว่าสูตรทางเคมีของกรดไนตริกคือ HNO 3 คุณลักษณะใดของคุณสมบัติทางเคมีที่กำหนดการใช้งานหากกรดไนเตรตเป็นผลิตภัณฑ์เคมีขนาดใหญ่ นี่คือความสามารถในการออกซิไดซ์สูงของสาร มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมยาเพื่อรับยา สารนี้ทำหน้าที่เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบที่ระเบิดได้ พลาสติก และสีย้อม กรดไนเตรตถูกใช้ในเทคโนโลยีทางทหารในฐานะตัวออกซิไดซ์สำหรับเชื้อเพลิงจรวด มีการใช้จำนวนมากในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนประเภทที่สำคัญที่สุด - ดินประสิว ช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชผลทางการเกษตรที่สำคัญที่สุดและเพิ่มปริมาณโปรตีนในผลไม้และมวลสีเขียว

พื้นที่ใช้งานของไนเตรต

หลังจากตรวจสอบคุณสมบัติพื้นฐาน การผลิตและการใช้กรดไนตริกแล้ว เราจะเน้นไปที่การใช้สารประกอบที่สำคัญที่สุดนั่นคือเกลือ พวกเขาไม่ได้เป็นเพียงปุ๋ยแร่เท่านั้น แต่บางชนิดมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการทหาร ตัวอย่างเช่นส่วนผสมที่ประกอบด้วยโพแทสเซียมไนเตรต 75% ถ่านหินละเอียด 15% และกำมะถัน 5% เรียกว่าผงสีดำ แอมโมนัลซึ่งเป็นวัตถุระเบิดได้มาจากแอมโมเนียมไนเตรตเช่นเดียวกับผงถ่านหินและอลูมิเนียม คุณสมบัติที่น่าสนใจของเกลือกรดไนเตรตคือความสามารถในการสลายตัวเมื่อถูกความร้อน

นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับไอออนของโลหะที่รวมอยู่ในเกลือ หากองค์ประกอบโลหะอยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านซ้ายของแมกนีเซียม จะพบไนไตรต์และออกซิเจนอิสระในผลิตภัณฑ์ หากโลหะที่รวมอยู่ในไนเตรตมีตั้งแต่แมกนีเซียมไปจนถึงทองแดง เมื่อเกลือถูกให้ความร้อน จะเกิดไนโตรเจนไดออกไซด์ ออกซิเจน และออกไซด์ของธาตุโลหะ เกลือของเงิน ทองคำ หรือแพลตตินัมที่อุณหภูมิสูงจะเกิดโลหะอิสระ ออกซิเจน และไนโตรเจนไดออกไซด์

ในบทความของเราเราพบว่าสูตรทางเคมีของกรดไนตริกในวิชาเคมีคืออะไรและคุณสมบัติใดของคุณสมบัติออกซิเดชั่นที่สำคัญที่สุด