กรดไนตริก

กรดแก่โมโนบาสิกเป็นตัวแทนภายใต้สภาวะมาตรฐานของเหลวที่ไม่มีสีซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองในระหว่างการเก็บรักษาสามารถอยู่ในสถานะของแข็งได้โดยมีลักษณะการปรับเปลี่ยนผลึกสองแบบ (ตาข่ายเดียวหรือสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน) ที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 41.6 ° C สารนี้ที่มีสูตรเคมี - HNO3 - เรียกว่ากรดไนตริก มีมวลโมเลกุล 63.0 g / mol และความหนาแน่นเท่ากับ 1.51 g / cm³ จุดเดือดของกรดคือ 82.6 ° C กระบวนการนี้มาพร้อมกับการสลายตัว (บางส่วน): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 สารละลายกรดที่มีเศษส่วนมวลของสารพื้นฐานเท่ากับ 68% เดือดที่อุณหภูมิ 121 ° C ดัชนีหักเหของสารบริสุทธิ์คือ 1.397 กรดสามารถผสมกับน้ำในอัตราส่วนใดก็ได้และเนื่องจากเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นเกือบทั้งหมดจะสลายตัวเป็นไอออน H + และ NO3 รูปแบบของแข็ง - ไตรไฮเดรตและโมโนไฮเดรตมีสูตร: HNO3 • 3H2O และ HNO3 • H2O ตามลำดับ

กรดไนตริกมีฤทธิ์กัดกร่อนสารพิษและสารออกซิไดซ์ที่แรง ชื่อ“ น้ำแรง” (Aqua fortis) เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ยุคกลาง นักเล่นแร่แปรธาตุผู้ค้นพบกรดในศตวรรษที่ 13 ตั้งชื่อนี้เพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติพิเศษของมัน (มันกัดกร่อนโลหะทั้งหมดยกเว้นทองคำ) เกินความแข็งแรงของกรดอะซิติกเป็นจำนวนล้านซึ่งถือว่ามีการใช้งานมากที่สุดในตอนนั้น เวลา. แต่หลังจากนั้นอีกสามศตวรรษพบว่าแม้แต่ทองคำก็สามารถสึกกร่อนได้ด้วยส่วนผสมของกรดเช่นไนตริกและไฮโดรคลอริกในอัตราส่วน 1: 3 ซึ่งด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า "aqua regia" การปรากฏตัวของสีเหลืองในระหว่างการเก็บรักษาเกิดจากการสะสมของไนโตรเจนออกไซด์ในนั้น ลดราคากรดมักมีความเข้มข้น 68% และเมื่อเนื้อหาของสารหลักมากกว่า 89% จะเรียกว่า "fuming"

คุณสมบัติทางเคมีของกรดไนตริกทำให้เกิดความแตกต่างจากกรดซัลฟิวริกหรือกรดไฮโดรคลอริกเจือจางซึ่ง HNO3 เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่าดังนั้นไฮโดรเจนจึงไม่เคยวิวัฒนาการในปฏิกิริยากับโลหะ เนื่องจากคุณสมบัติในการออกซิไดซ์จึงทำปฏิกิริยากับอโลหะหลายชนิด ในทั้งสองกรณีไนโตรเจนไดออกไซด์ NO2 จะเกิดขึ้นเสมอ ในปฏิกิริยารีดอกซ์การลดไนโตรเจนจะเกิดขึ้นในระดับที่แตกต่างกัน: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3 ซึ่งพิจารณาจากความเข้มข้นของกรดและกิจกรรมของโลหะ โมเลกุลของสารประกอบที่เกิดขึ้นประกอบด้วยไนโตรเจนที่มีสถานะออกซิเดชั่น: +5, +4, +3, +2, +1, 0, +3 ตามลำดับ ตัวอย่างเช่นทองแดงถูกออกซิไดซ์ด้วยกรดเข้มข้นเป็นทองแดง (II) ไนเตรต: Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O และฟอสฟอรัส - เป็นกรดเมตาฟอสฟอริก: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O

ไนโตรเจนเจือจางมีปฏิกิริยาแตกต่างกันกรดกับอโลหะ ตัวอย่างของปฏิกิริยากับฟอสฟอรัส: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO แสดงให้เห็นว่าไนโตรเจนลดลงจนอยู่ในสถานะ bivalent เป็นผลให้ไนโตรเจนมอนอกไซด์เกิดขึ้นและฟอสฟอรัสจะถูกออกซิไดซ์เป็นกรดฟอสฟอริก กรดไนตริกเข้มข้นผสมกับกรดไฮโดรคลอริกละลายทองคำ: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O และทองคำขาว: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O ในปฏิกิริยาเหล่านี้ในระยะเริ่มแรกกรดไฮโดรคลอริกจะถูกออกซิไดซ์โดยกรดไนตริกพร้อมกับการปลดปล่อยคลอรีนจากนั้นโลหะจะสร้างคลอไรด์เชิงซ้อน

กรดไนตริกผลิตในเชิงพาณิชย์ด้วยวิธีหลักสามประการ:

1. ประการแรกคือปฏิสัมพันธ์ของเกลือกับกรดซัลฟิวริก:H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4 ก่อนหน้านี้วิธีนี้เป็นวิธีเดียว แต่ด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยีอื่น ๆ ตอนนี้มันถูกใช้ในสภาพห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้กรด fuming
2. ประการที่สองคือวิธีส่วนโค้งเมื่ออากาศถูกเป่าผ่านส่วนโค้งไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิ 3000 ถึง 3500 ° C ไนโตรเจนส่วนหนึ่งในอากาศจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและไนโตรเจนมอนอกไซด์จะเกิดขึ้น: N2 + O2 → 2NO ซึ่งหลังจากทำความเย็นแล้วจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจน ไดออกไซด์ (ที่อุณหภูมิสูงมอนอกไซด์ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน): O2 + 2NO → 2NO2 จากนั้นไนโตรเจนไดออกไซด์ทั้งหมดที่มีออกซิเจนมากเกินไปจะละลายในน้ำ: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3
3. วิธีที่สามคือวิธีแอมโมเนียแอมโมเนียถูกออกซิไดซ์บนตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมเป็นไนโตรเจนมอนอกไซด์: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O ก๊าซไนตรัสที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้เย็นลงและเกิดไนโตรเจนไดออกไซด์ซึ่งถูกดูดซับโดยน้ำ ด้วยวิธีนี้จะได้รับกรดที่มีความเข้มข้น 60 ถึง 62%

กรดไนตริกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมใช้เพื่อให้ได้ยาสีย้อมวัตถุระเบิดปุ๋ยไนโตรเจนและเกลือของกรดไนตริก นอกจากนี้ยังใช้ในการละลายโลหะ (เช่นทองแดงตะกั่วเงิน) ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอื่น ๆ ในเครื่องประดับใช้ในการกำหนดทองคำในโลหะผสม (นี่เป็นวิธีหลัก)