Kwas azotowy (V)

Właściwości fizyczne

- bezbarwny

- temperatura krzepnięcia: 332K (41,1OC)

- temperatura wrzenia 86C.

- Jako stężony jest nietrwały (rozkładająco działa na niego światło i podwyższona temperatura), w miarę rozcieńczania staje się coraz trwalszy.

- silna woń

- stężony dymi

- dymi w wilgotnym powietrzu

- Gęstość stężonego kwasu azotowego (V) wynosi 1,50 g/cm3,

Właściwości chemiczne

- żrący

- drażni śluzówki nosa

- działa utleniająco na wszystkie metale z wyjątkiem platyny i złota, utlenia także niektóre niemetale

- mieszanina HNO3 i HCl w stosunku 1:3 tworzy tzw. Wodę królewską, która jest w stanie rozpuścić nawet platynę i złoto

- Pod wpływem kwasu azotowego (V) białko zmienia barwę na żółtą, (reakcja ksantoproteinowa) .

- Na skórę działa żrąco, powoduje bolesne rany oraz żółte zabarwienie skóry (przy kontakcie z rozcieńczonym roztworem).

- Jest mocnym kwasem - ulega całkowitej dysocjacji po dodaniu minimalnej ilości wody.

- Jest bardzo silnym utleniaczem, niektóre substancje organiczne w zetknięciu ze stężonym kwasem azotowym V ulegają samozapłonowi.

Właściwości chemiczne

Zapotrzebowanie

Z tego względu ważną gałęzią przemysłu chemicznego jest otrzymywanie kwasu azotowego (V). Ponieważ zapotrzebowanie na ten kwas jest wysokie, należało znaleźć metodę stosunkowo tanią i łatwą. Główny pierwiastek wchodzący w skład cząsteczki kwasu azotowego (V) to azot. Duże ilości azotu znajdują się w powietrzu (stanowią ok. 78 %), dlatego to właśnie azot otrzymywany metodą destylacji frakcyjnej powietrza, jest używany w przemysłowej metodzie produkcji kwasu azotowego.

Zapotrzebowanie

Kwas azotowy (V) jest cieczą, bezbarwną, dymiącą na powietrzu. Z wodą miesza się bez ograniczeń. Bezwodny oraz stężony roztwór kwasu azotowego (V) pod wpływem światła łatwo ulega rozkładowi na tlen, tlenek azotu (IV) brunatniejący na powietrzu oraz wodę według równania:

4 HNO3 → 4 NO2 + 2 H2O + O2

Jest bardzo silnym kwasem o właściwościach żrących, czego dowodem mogą być żółte plamy tworzące się skórze po kontakcie z tym kwasem (tzw. reakcja ksantoproteinowa) lub zwęglone drewno. Odznacza się silnymi właściwościami utleniającymi.

Znajduje szerokie zastosowanie w produkcji nawozów sztucznych, barwników i paliw rakietowych. Jest także ważnym substratem dla farmacji.

Przemysłowa metoda otrzymywania kwasu azotowego

Pierwszym etapem jest synteza amoniaku, przedstawiona równaniem reakcji chemicznej: N2 + 3 H2 → 2 NH3

Otrzymany amoniak stanowi podstawowy substrat w dalszym procesie produkcji kwasu.

Drugi etap, zaliczany do właściwej produkcji kwasu azotowego to utlenianie amoniaku w temperaturze ok. 800 [ºC] z zastosowaniem katalizatora platynowego, w wyniku tego procesu powstaję tlenek azotu (II) oraz woda. Otrzymywanie w ten sposób tlenku azotu (II) jest nazywane metodą Ostwalda.

Tlenek azotu (II) to gaz, bezbarwny, o charakterze obojętnym. Jest utleniany do tlenku azotu (IV), który samorzutnie przekształca się postać dimeryczną. Reakcja spalania tlenku azotu (II) zachodzi powoli, i to od szybkości przebiegu tej reakcji zależy efektywność procesu technologicznego. Należy zaznaczyć, iż jest reakcja przebiegająca odwracalnie, egzotermicznie, wraz ze zmniejszeniem objętości układu.

2 NO + O2 = 2 NO2

2 NO2 = N2O4

Z chemicznego punktu widzenia ostatnim etapem otrzymywanie kwasu azotowego (V) jest reakcje tlenku azotu (IV) z wodą. W jej wyniku powstaje oprócz właściwego kwasu tlenek azotu (II). Reakcja ta zachodzi dwuetapowo, pierwszym jej etapem jest powstawanie kwasu azotowego (III), który następnie rozkłada się na kwas azotowy (V) wodę oraz tlenek azotu (II).

N2O4 + H2O → HNO2 + HNO3

3 HNO2 → HNO3 + H2O + 2 NO

Sumarycznie te dwie reakcje można zapisać:

3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

Na skalę techniczną duże ilości kwasu azotowego zużywa się ...

Na skalę techniczną duże ilości kwasu azotowego zużywa się do:

- produkcji azotanów będących nawozami sztucznymi

- produkcji materiałów wybuchowych

- nitrowania związków organicznych

- produkcji azotanów srebra dla przemysłu fotograficznego

- oczyszczania powierzchni metali

- produkcji paliw rakietowych

- produkcji środków farmaceutycznych

- produkcji barwników

- Z kwasu azotowego(V) otrzymujemy ważne, łatwe rozpuszczalne sole azotany, estry (np. nitrogliceryna), a także związki nitrowe.

- Kwas azotowy jest konieczny do reakcji ksantoproteinowej - czyli reakcji charakterystycznej białek.

- HNO3 jest wykorzystywany w przemyśle farmaceutycznym; służy także do oczyszczania powierzchni metali.

- Kwas azotowy jest odczynnikiem często stosowanym w najrozmaitszych pracach laboratoryjnych.

- w chemii analitycznej wykorzystywany jest jako środek utleniający i do rozpuszczania metali

- Z kwasu azotowego(V) otrzymujemy ważne, łatwe rozpuszczal...