Slāpekļskābe

Standarta apstākļos vienkrāsains šķidrums, kas ir bezkrāsains šķidrums, kurš uzglabāšanas brīdī kļūst dzeltens, var būt cietā stāvoklī, kam raksturīgas divas kristāliskas modifikācijas (monoklīniskās vai rombiskās režģi) temperatūrā, kas ir zemāka par mīnus 41,6 ° C. Šo vielu ar ķīmisko formulu - HNO3 - sauc par slāpekļskābi. Tās molārā masa ir 63,0 g / mol, un tās blīvums atbilst 1,51 g / cm³. Skābes viršanas temperatūra ir 82,6 ° C, procesam seko sadalīšana (daļēja): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2. Skābes šķīdums, kam pamatmasas masas daļa ir 68%, vārās ar 121 ° C temperatūru. Tīrās vielas refrakcijas indekss atbilst 1,397. Skābe spēj sajaukt ar ūdeni jebkurā proporcijā un, būdama spēcīgs elektrolīts, gandrīz pilnībā sadalās H + un NO3 jonās. Cietām formām - trihidrātu un monohidrātu formulas ir attiecīgi: HNO3 • 3H2O un HNO3 • H2O.

Slāpekļskābe ir kodīga, toksiska viela un spēcīgs oksidētājs. No viduslaikiem ir zināms nosaukums "stiprais ūdens" (Aqua fortis). Alķīmiķi, kas atklāja skābi 13. gadsimtā, piešķīra šo nosaukumu, pārliecinoties par tā ārkārtas īpašībām (korozija visus metālus, izņemot zeltu), pārsniedzot miljonu reižu etiķskābes izturību, kas šajās dienās tika uzskatīta par visaktīvāko. Bet trīs gadsimtus vēlāk tika konstatēts, ka skābes, piemēram, slāpekļa un sālsskābes maisījums tilpuma attiecībās 1: 3, ko šā iemesla dēļ sauca par "royal vodka", var tikt izzudis, pat zelts. Glabāšanas laikā dzeltenā nokrāsa izskanē ir skaidrojama ar tajā esošo slāpekļa oksīdu uzkrāšanos. Pārdošanā skābe biežāk ir koncentrācija 68%, un, ja galvenās vielas saturs pārsniedz 89%, tas tiek dēvēts par dūmgāzu.

Slāpekļskābes ķīmiskās īpašības atšķir to no atšķaidītas sērskābes vai sālsskābes, jo HNO3 ir spēcīgāks oksidētājs, tāpēc ūdeņradis nekad netiek atbrīvots reakcijās ar metāliem. Pateicoties tā oksidējamām īpašībām, tas reaģē arī ar daudziem nemetāliem. Abos gadījumos NO2 vienmēr veidojas. Redukcijas reakcijās slāpekļa reducēšana notiek dažādos pakāpēs: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, ko nosaka skābes koncentrācija un metāla aktivitāte. Izgatavoto savienojumu molekulas satur slāpekli ar oksidācijas stāvokli attiecīgi +5, +4, +3, +2, +1, 0, +3. Piemēram, vara oksidē ar koncentrētu skābi ar vara (II) nitrātu: Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O un fosforu metafosforskābei: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

Pretējā gadījumā atšķaidīta slāpekļskābe reaģē ar nemetāliem. Izmantojot reakcijas piemēru ar fosforu: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO, var redzēt, ka slāpeklis tiek reducēts līdz divvalentam stāvoklim. Tā rezultātā veidojas slāpekļa monoksīds un fosfors tiek oksidēts līdz fosforskābei. Koncentrēta slāpekļskābe maisījumā ar sālsskābi izšķīst zeltu: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O un platīns: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. Šajās reakcijās sākotnējā stadijā sālsskābe tiek oksidēta ar slāpekli un izdalās hlors, un tad metāli veido kompleksus hlorīdus.

Slāpekļskābi rūpnieciskā mērogā iegūst trīs galvenos veidos:

1. Pirmais ir sāls ar sērskābi mijiedarbība: H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. Iepriekš šī metode bija vienīgā, taču, ņemot vērā citu tehnoloģiju parādīšanos, to tagad izmanto laboratorijā, lai ražotu kuņģa skābi.
2. Otrais ir loka metode. Kad gaiss tiek izpūstas caur elektrisko loka temperatūru no 3000 līdz 3500 ° C, daži no gaisa slāpekļa reaģē ar skābekli, veidojot slāpekļa monoksīdu: N2 + O2 → 2NO, kas pēc dzesēšanas tiek oksidēts līdz slāpekļa dioksīdam (augstā temperatūrā monoksīds nereaģē ar skābekli) : O2 + 2NO → 2NO2. Tad praktiski viss slāpekļa dioksīds ar skābekļa pārākumu izšķīst ūdenī: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3.
3. Trešais ir amonjaka metode. Amonjaks oksidējas uz platīna katalizatoru līdz slāpekļa monoksīdam: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Izveidotos nitrozes atdzesē un veidojas slāpekļa dioksīds, ko absorbē ūdens. Šī metode rada skābi ar koncentrāciju no 60 līdz 62%.

Slāpekļskābi rūpniecībā plaši izmanto, lai ražotu zāles, krāsvielas, sprāgstvielas, slāpekļa minerālmēslus un slāpekļskābes sāļus. Turklāt to izmanto, lai izšķīdinātu metālus (piemēram, vara, svinu, sudrabu), kas nereaģē ar citām skābēm. Juvelieru bizness tiek izmantots, lai noteiktu sakausējuma zeltu (šī metode ir galvenā).