חומצה חנקתית

חומצה חזקה Monobasic המייצגבתנאים סטנדרטיים, נוזל חסר צבע שהופך צהוב במהלך האחסון יכול להיות במצב מוצק, מאופיין על ידי שני שינויים גבישיים (סריגים מונוקליני או רומבי), בטמפרטורות מתחת מינוס 41.6 ° C. חומר זה עם הנוסחה הכימית - HNO3 - נקרא חומצה חנקתית. יש לה מסה טוחנת של 63.0 g / mol, וצפיפות שלה מתאים 1.51 g / cm³. נקודת הרתיחה חומצה הוא 82.6 ° C, התהליך מלווה פירוק (חלקי): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2. פתרון של חומצה עם חלק מסה של החומר הבסיסי שווה 68% שחין בטמפרטורה של 121 מעלות צלזיוס. מדד השבירה של החומר הטהור מתאים ל 1.397. חומצה היא מסוגלת לערבב עם מים בכל יחסי ו, להיות אלקטרוליט חזק, כמעט לחלוטין decomposes לתוך H + ו NO3 יונים. טפסים מוצקים, trihydrate ו מונוהידראט, יש את הנוסחאות HNO3 • 3H2O ו HNO3 • H2O, בהתאמה.

חומצה חנקתית היא קורוזיבית,חומר רעיל וחומר חמצון חזק. מאז ימי הביניים, שם כזה כמו "מים חזקים" (Aqua fortis) ידוע. האלכימאים, שגילו חומצה במאה ה -13, העניקו את השם הזה, משוכנע בתכונותיו המיוחדות (הוא אכל את כל המתכות חוץ מזהב), ועלה על מיליון פעמים מכוח החומצה האצטטית, שנחשבה אז לפעילה ביותר. אבל אחרי עוד שלוש מאות שנים, נמצא כי אפילו זהב, ניתן לאכול על ידי תערובת של חומצות כאלה כמו חנקתי ו הידרוכלורית ביחס נפח של 1: 3, אשר מסיבה זו נקראה "וודקה מלכותית". המראה של גוון צהוב במהלך האחסון נובע הצטברות של תחמוצות חנקן בו. על מכירה, חומצה היא לעתים קרובות יותר עם ריכוז של 68%, וכאשר התוכן של החומר העיקרי הוא יותר מ 89%, זה נקרא "fuming".

התכונות הכימיות של חומצה חנקתית מבחינות בו.מ לדלל גופרית או חומצה הידרוכלורית כך HNO3 הוא סוכן חמצון חזק, ולכן, מימן הוא מעולם לא שוחרר עם תגובות מתכות. בשל תכונות חמצון שלה, זה גם מגיב עם רבים שאינם מתכות. בכל מקרה, דו תחמוצת החנקן NO2 נוצר תמיד. בתגובות החמצון, הפחתת החנקן מתרחשת במעלות שונות: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, הנקבעת על ידי ריכוז החומצה ופעולת המתכת. המולקולות של תרכובות וכתוצאה מכך מכילים חנקן עם מצב חמצון של +5, +4, +3, +2, +1, 0, +3, בהתאמה. לדוגמה, נחושת מחומצנת בחומצה מרוכזת לחנקת נחושת (II): Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O, וזרחן - לחומצה מטאפספורית: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

אחרת אינטראקציה דילול חנקתיחומצה ללא מתכות. על הדוגמה של התגובה עם זרחן: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO, ניתן לראות כי חנקן מופחת למצב divalent. כתוצאה מכך, חד תחמוצת החנקן נוצר, זרחן הוא מתחמצן חומצה זרחתית. חומצה חנקתית מתמוססת עם חומצה הידרוכלורית מתמוססת זהב: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O ופלטינה: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. בתגובות אלה, בשלב הראשוני, חומצה הידרוכלורית מחומצן עם חומצה חנקתית עם אבולוציה של כלור, ולאחר מכן מתכות טופס כלורידים מורכבים.

חומצה חנקתית תעשייתית מתקבלת בשלוש דרכים עיקריות:

1. הראשון הוא אינטראקציה של מלחים עם חומצה גופרתית:H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. בעבר, שיטה זו היתה היחידה, אבל, עם כניסתו של טכנולוגיות אחרות, הוא משמש כיום בתנאי מעבדה לייצר חומצה fuming.
2. השני הוא שיטת arc.כאשר האוויר הוא blown דרך קשת חשמלי עם טמפרטורה של 3000 עד 3500 oC, חלק חנקן באוויר מגיב עם חמצן, ו חד תחמוצת החנקן נוצרת: N2 + O2 → 2NO, אשר לאחר הקירור הוא מתחמצן דו תחמוצת החנקן (אינו מגיב עם חד חמצני בטמפרטורה גבוהה) : O2 + 2NO → 2NO2. ואז, כמעט כל דו תחמוצת החנקן, עם עודף של חמצן, הוא מומס במים: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3.
3. השלישית היא שיטת האמוניה. אמוניה מחומצנת על זרז פלטינה לחנקן חד חמצני: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. גזי החנקן הנוצרים מקוררים ונוצר דו חמצני חנקן הנספג במים. באופן זה מתקבלת חומצה בריכוז של 60 עד 62%.

חומצה חנקתית נמצאת בשימוש נרחב בתעשייההוא משמש לייצור תרופות, צבעים, חומרי נפץ, דשני חנקן ומלחי חומצה חנקתית. בנוסף, הוא משמש להמסת מתכות (למשל נחושת, עופרת, כסף) שאינן מגיבות עם חומצות אחרות. בתכשיטים משתמשים בו לקביעת זהב בסגסוגת (זו השיטה העיקרית).