- מבנה חומצה חנקתית
- מבני תהודה
- תכונות פיזיקליות וכימיות
- שמות כימיים
- משקל מולקולרי
- מראה חיצוני
- רֵיחַ
- נקודת רתיחה
- נקודת המסה
- מסיסות במים
- צְפִיפוּת
- צפיפות יחסית
- צפיפות אדים יחסית
- לחץ אדים
- הִתפָּרְקוּת
- צְמִיגוּת
- קורוזיה
- אנטאלפליה טוחנת של אידוי
- אנטלפיה טוחנת סטנדרטית
- אנטרופיה טוחנת סטנדרטית
- מתח פנים
- סף הריח
- מתן קבוע
- מדד שבירה (η / D)
- תגובה כימית
- הִידרָצִיָה
- דיסוציאציה במים
- היווצרות מלח
- פרוטונציה
- פרוטוליזה אוטומטית
- חמצון מתכת
- אַחֵר
- סִינתֶזָה
- תַעֲשִׂיָתִי
- שלב 1: חמצון אמוניום לתחמוצת החנקן
- שלב 2. חמצון תחמוצת החנקן לחנקן דו חמצני
- שלב 3. פירוק דו חמצני במים
- במעבדה
- יישומים
- ייצור דשנים
- תַעֲשִׂיָתִי
- מטהר מתכת
- מים מלכותיים
- רְהִיטִים
- ניקיון
- צילום
- אחרים
- רַעֲלָנוּת
- הפניות
חומצה חנקתית הוא תרכובת אורגנית המורכבת oxoacid של חנקן. היא נחשבת לחומצה חזקה, אם כי pKa שלה (-1.4) דומה ל- pKa של יון ההידרוניום (-1.74). מכאן ואילך, זהו אולי "החלש" מבין חומצות חזקות רבות הידועות.
המראה הפיזי שלו מורכב מנוזל חסר צבע המשתנה לצבע צהבהב לאחר האחסון, עקב היווצרות גזי חנקן. הנוסחה הכימית שלה היא HNO 3 .
מקור: אלכסנדר סובולבסקי דרך ויקימדיה
זה לא יציב במקצת, עובר פירוק קל מחשיפה לאור השמש. יתר על כן, ניתן לפרק אותו לחלוטין על ידי חימום, ולהביא לחנקן דו חמצני, מים וחמצן.
בתמונה למעלה נראה מעט חומצה חנקתית הכלולה בבקבוק נפח. ניתן להבחין בצבעו הצהוב, מה שמעיד על פירוק חלקי.
הוא משמש בייצור ניטראטים אורגניים ואורגניים, כמו גם בתרכובות ניטרוסו המשמשות לייצור דשנים, חומרי נפץ, חומרי ביניים לצבעים ותרכובות כימיות אורגניות שונות.
חומצה זו הייתה ידועה כבר בקרב האלכימאים של המאה ה -8, שכונו "אגואה פורטיס". הכימאי הגרמני יוהאן רודולף גלאובר (1648) תכנן שיטה להכנתו, שהורכבה מחימום אשלגן חנקתי עם חומצה גופרתית.
הוא מוכן באופן תעשייתי על פי השיטה שעיצב וילהלם אוסוולד (1901). השיטה, בקווים כלליים, מורכבת מחמצון קטליטי של אמוניום, עם הדור הרצוף של תחמוצת החנקן וחנקן דו חמצני ליצירת חומצה חנקתית.
באטמוספרה, NO 2 המיוצר על ידי פעילות אנושית מגיב עם מים בעננים ויוצרים HNO 3 . ואז, במהלך גשמי חומצה, הוא יורד יחד עם טיפות מים, ואוכלים למשל את הפסלים בכיכרות הציבוריות.
חומצה חנקתית היא תרכובת רעילה מאוד, וחשיפה מתמדת לאדי שלה יכולה לגרום לסימפונות כרוניים ולדלקת ריאות כימית.
מבנה חומצה חנקתית
מקור: בן מילס, מ- Wikimedia Commons
התמונה העליונה מציגה מבנה של מולקולת HNO 3 עם מודל כדורי וסורגים. אטום החנקן, הכדור הכחול, ממוקם במרכז, מוקף בגיאומטריה של מישור טריגונאלי; עם זאת, המשולש מעוות על ידי אחד מקודקודיו הארוכים ביותר.
מולקולות חומצת חנקן ואז שטוחות. קשרי N = O, NO ו- N-OH מהווים את קודקודי המשולש השטוח. אם מסתכלים מקרוב, הקשר N-OH מוארך יותר מהשניים האחרים (שם נמצא הכדור הלבן המייצג את אטום H).
מבני תהודה
ישנם שני קישורים באורך זהה: N = 0 ו- NO. עובדה זו נוגדת את תיאוריית איגרות הערך, שם צפוי קשרים כפולים להיות קצרים יותר מקשרים בודדים. ההסבר לכך נעוץ בתופעת התהודה, כפי שניתן לראות בתמונה למטה.
מקור: בן מילס, מ- Wikimedia Commons
שני האג"ח, N = O ו- NO, שקולים אפוא מבחינת התהודה. זה מיוצג באופן גרפי במודל המבנה באמצעות קו מקווקו בין שני אטומי O (ראה מבנה).
כאשר HNO 3 הוא deprotonated , האניון חנק היציבה NO 3 - נוצר . בתוכו, התהודה כוללת כעת את שלושת אטומי ה- O. זו הסיבה לכך של- HNO 3 יש חומציות ברונסטד-לורי גבוהה (מין תורם H + יונים ).
תכונות פיזיקליות וכימיות
שמות כימיים
-חומצה חנקתית
-חומצה אזוטית
חנקן מימן
אגואה פורטיס.
משקל מולקולרי
63.012 גרם / מול.
מראה חיצוני
נוזל חסר צבע או צהוב בהיר, שעלול להפוך לחום אדמדם.
רֵיחַ
מאפיין חריף וחונק.
נקודת רתיחה
181 מעלות צלזיוס עד 760 מ"מ הגה"צ (83 מעלות צלזיוס).
נקודת המסה
-41.6 מעלות צלזיוס
מסיסות במים
מאוד מסיסים ובלתי מעורבבים עם מים.
צְפִיפוּת
1.513 גרם / ס"מ 3 בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.
צפיפות יחסית
1.50 (ביחס למים = 1).
צפיפות אדים יחסית
מוערך פי 2 או 3 (ביחס לאוויר = 1).
לחץ אדים
63.1 מ"מ כספית בחום 25 מעלות צלזיוס
הִתפָּרְקוּת
בחשיפה ללחות או חום באטמוספירה הוא יכול להתפרק ויוצר חמצן. כאשר הוא מחומם לפירוק, הוא פולט אדים רעילים מאוד של תחמוצת חנקן ומימן חנקתי.
חומצה חנקתית אינה יציבה ויכולה להתפרק במגע עם חום וחשיפה לאור שמש ופולטת חנקן דו חמצני, חמצן ומים.
צְמִיגוּת
1,092 מ"פ בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס, ו- 0.617 מ"פ בחום של 40 מעלות צלזיוס.
קורוזיה
הוא מסוגל לתקוף את כל מתכות הבסיס, פרט לאלומיניום ופלדה כרומית. תוקף חלק מזני הפלסטיק, הגומי והציפויים. זהו חומר קאוסטי ומאכל, ולכן יש לטפל בזהירות יתרה.
אנטאלפליה טוחנת של אידוי
39.1 kJ / mol ב 25 מעלות צלזיוס.
אנטלפיה טוחנת סטנדרטית
-207 ק"ג / מול (298 מעלות צלזיוס).
אנטרופיה טוחנת סטנדרטית
146 kJ / mol (298 מעלות צלזיוס).
מתח פנים
-0.04356 N / m בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס
-0.04115 N / m בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס
-0.0376 N / m בטמפרטורה של 40 מעלות צלזיוס
סף הריח
ריח -Low: 0.75 מ"ג / מ ' 3
ריח -High: 250 מ"ג / מ ' 3
ריכוז -Irritating: 155 מ"ג / מ ' 3 .
מתן קבוע
pKa = -1.38.
מדד שבירה (η / D)
1.393 (16.5 מעלות צלזיוס).
תגובה כימית
הִידרָצִיָה
זה יכול ליצור הידרטים מוצקים, כגון HNO 3 ∙ H 2 O ו- HNO 3 ∙ 3H 2 O: "קרח חנקתי".
דיסוציאציה במים
חומצה חנקתית היא חומצה חזקה המוננת במהירות במים בדרכים הבאות:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
היווצרות מלח
מגיב עם תחמוצות בסיסיות ליצירת מלח ניטראט ומים.
CaO (ים) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3 ) 2 (aq) + H 2 O (l)
באופן דומה הוא מגיב עם בסיסים (הידרוקסיד) ויוצר מלח חנקתי ומים.
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l)
וגם עם פחמימות וחומצות פחמימות (ביקרבונט), ויוצרים גם פחמן דו חמצני.
Na 2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
פרוטונציה
חומצה חנקתית יכולה גם להתנהג כבסיס. מסיבה זו הוא יכול להגיב עם חומצה גופרתית.
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
פרוטוליזה אוטומטית
חומצה חנקתית עוברת אוטו-פרוטוליזה.
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
חמצון מתכת
בתגובה עם מתכות, חומצה חנקתית לא מתנהגת כמו חומצות חזקות, המגיבות עם מתכות, יוצרות את המלח המתאים ומשחררות מימן בצורה גזי.
עם זאת, מגנזיום ומנגן מגיבים חם עם חומצה חנקתית, ממש כמו שאר החומצות החזקות.
מג (ים) + 2 HNO 3 (l) => מג (NO 3 ) 2 (aq) + H 2 (g)
אַחֵר
חומצה חנקתית מגיבה עם סולפיטים מתכתיים ליצירת מלח חנקתי, דו תחמוצת הגופרית והמים.
Na 2 SO 3 (ים) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
והיא מגיבה גם עם תרכובות אורגניות, ומחליפה מימן בקבוצת ניטרו; ובכך מהווה את הבסיס לסינתזה של תרכובות נפץ כגון ניטרוגליצרין וטריניטרוטולואן (TNT).
סִינתֶזָה
תַעֲשִׂיָתִי
הוא מיוצר ברמה תעשייתית על ידי חמצון קטליטי של אמוניום, על פי השיטה שתוארה על ידי אוסוולד בשנת 1901. התהליך מורכב משלושה שלבים או שלבים.
שלב 1: חמצון אמוניום לתחמוצת החנקן
אמוניום מתחמצן על ידי חמצן באוויר. התגובה מתבצעת בטמפרטורה של 800 מעלות צלזיוס ובלחץ של 6-7 אטמוספירה, תוך שימוש בפלטינה כזרז. אמוניה מעורבבת עם אוויר ביחס הבא: נפח אמוניה ל 8 נפחי אוויר.
4NH 3 (g) + 5O 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
תחמוצת החנקן מיוצרת בתגובה, המועברת לתא החמצון לשלב הבא.
שלב 2. חמצון תחמוצת החנקן לחנקן דו חמצני
החמצון מתבצע על ידי החמצן הקיים באוויר בטמפרטורה שמתחת ל 100 מעלות צלזיוס.
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
שלב 3. פירוק דו חמצני במים
בשלב זה מתרחשת היווצרות של חומצה חנקתית.
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 => 4HNO 3
ישנן מספר שיטות לספיגת חנקן דו חמצני (NO 2 ) במים.
בין השיטות האחרות: NO 2 מדולל ל- N 2 O 4 בטמפרטורות נמוכות ובלחץ גבוה, על מנת להגביר את מסיסותו במים ולייצר חומצה חנקתית.
3N 2 O 4 + 2H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
לחומצה החנקנית המיוצרת על ידי חמצון אמוניה יש ריכוז בין 50-70%, וניתן להביא אותה ל 98% על ידי שימוש בחומצה גופרתית מרוכזת כחומר התייבשות, ומאפשרת להגדיל את ריכוז החומצה החנקנית.
במעבדה
פירוק תרמי של נחושת (II) חנקה, המייצר גזי חנקן וחמצן, המועברים דרך מים ליצירת חומצה חנקתית; כמו בשיטת אוסוולד שתוארה קודם.
2Cu (NO 3 ) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
תגובה של מלח חנקתי עם H 2 SO 4 מרוכז. חומצת החנקן הנוצרת מופרדת מ- H 2 SO 4 על ידי זיקוק בטמפרטורה של 83 מעלות צלזיוס (נקודת רתיחה של חומצה חנקתית).
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
יישומים
ייצור דשנים
60% מייצור חומצה חנקתית משמש לייצור דשנים, בעיקר אמוניום חנקתי.
זה מאופיין בריכוז החנקן הגבוה שלו, אחד משלושת החומרים המזינים העיקריים מהצומח, והניטראט משמש באופן מיידי על ידי הצמחים. בתוך כך, אמוניה מתחמצנת על ידי מיקרואורגניזמים הקיימים באדמה, ומשמשת כדישון ארוך טווח.
תַעֲשִׂיָתִי
-15% מייצור חומצות חנקן משמש לייצור סיבים סינטטיים.
-משמש בייצור אסטרים של חומצה חנקתית ונגזרות ניטרו; כמו ניטרוצולולוזה, צבעי אקריליק, ניטרובנזן, ניטרוטולואן, אקרילוניטריליות וכו '.
אתה יכול להוסיף קבוצות ניטרו לתרכובות אורגניות, וניתן להשתמש בתכונה זו לייצור חומרי נפץ כמו ניטרוגליצרין וטריניטרוטולואן (TNT).
-חומצה אדיפית, מבשר לניילון, מיוצרת בקנה מידה גדול על ידי חמצון של ציקלוהקסנון וסייקלוהקסנול על ידי חומצה חנקתית.
מטהר מתכת
חומצה חנקתית בגלל יכולת החמצון שלה, שימושית מאוד בטיהור מתכות הקיימות במינרלים. כמו כן, הוא משמש להשגת אלמנטים כמו אורניום, מנגן, ניוביום וזירקוניום, ובהחמצת סלעים זרחתיים לקבלת חומצה זרחתית.
מים מלכותיים
הוא מעורבב עם חומצה הידרוכלורית מרוכזת ליצירת "אקווה רגיה". פיתרון זה מסוגל להמיס זהב ופלטינה, המאפשר את השימוש בו לטיהור מתכות אלה.
רְהִיטִים
חומצה חנקתית משמשת להשגת אפקט עתיק ברהיטים המיוצרים מעץ אורן. טיפול בתמיסה של חומצה חנקתית של 10% מייצר צבע עץ אפור-זהב בעץ הרהיטים.
ניקיון
-תערובת של תמיסות מימיות של חומצה חנקתית 5-30% וחומצה זרחתית 15-40% משמשת לניקוי הציוד המשמש בעבודות החליבה, בכדי לחסל את שאריות המשקעים של תרכובות המגנזיום ו סִידָן.
-שימושי בניקוי כלי זכוכית המשמשים במעבדה.
צילום
חומצה חנקתית שימשה בצילום, במיוחד כתוסף למפתחי גופרתי ברזלי בתהליך הצלחת הרטובה, במטרה לקדם צבע לבן יותר באמברוטיפים ובטיפים.
-משמש להפחתת החומציות של אמבט הכסף של צלחות הקולדיון, מה שאפשר להשיג ירידה במראה של ערפל שהפריע לתמונות.
אחרים
-בשל יכולת הממס שלו, הוא משמש לניתוח של מתכות שונות על ידי טכניקות ספקטרופוטומטריה של ספיגה אטומית, וטכניקת ספקטרופוטומטריה של מסת פלזמה.
השילוב של חומצה חנקתית וחומצה גופרתית שימש להמרת כותנה נפוצה לתאית חנקת (כותנה חנקתית).
-תרופת Salcoderm לשימוש חיצוני משמשת לטיפול בניאו-פלסמות שפירות של העור (יבלות, קליפות, קונדילומות ופפילומות). היא בעלת תכונות של עיכול, הקלה בכאב, גירוי וגירוד. חומצה חנקתית היא המרכיב העיקרי בנוסחת התרופות.
-חומצה חנקתית מגושמת וחומצה חנקתית לבנה משמשים כחומצנים לדלקים טילים נוזליים, במיוחד בטיל ה- BOMARC.
רַעֲלָנוּת
במגע עם העור זה יכול לגרום לכוויות בעור, כאבים עזים ודלקת עור.
במגע עם העיניים יכול לגרום לכאבים עזים, קרעים ובמקרים חמורים, פגיעה בקרנית העיוורון.
שאיפת האדים עלולה לגרום לשיעול, מצוקה נשימתית, גרימת דימום באף, דלקת גרון, דלקת סימפונות כרונית, דלקת ריאות ובצקת ריאות בחשיפות אינטנסיביות או כרוניות.
-בליעה, יש נגעים בפה, רוק, צמא עז, כאב לבליעה, כאבים עזים בכל מערכת העיכול וסיכון לניקוב הקיר של אותו.
הפניות
- ויקיפדיה. (2018). חומצה חנקתית. התאושש מ: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). חומצה חנקתית. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. (23 בנובמבר 2018). חומצה חנקתית. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
- שרסטה ב '(נ'). תכונות של חומצה חנקתית ושימושים. מדריך כימיה: הדרכות ללימוד כימיה. התאושש מ: chem-guide.blogspot.com
- ספר כימי. (2017). חומצה חנקתית. התאושש מ: chemicalbook.com
- אימנול. (10 בספטמבר 2013). ייצור חומצה חנקתית. התאושש מ: ingenieriaquimica.net