Typpihappo (HNO3)

Hän typpihappo Se on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu typen oksoasidista. Sitä pidetään vahvana happona, vaikka sen PKA (-1,4) on samanlainen kuin hydroniumionin PKA (-1,74). Tästä hetkestä lähtien se on ehkä "heikoin" monista tunnetuista vahvoista hapoista.

Sen fyysinen ulkonäkö koostuu värittömästä nesteestä, joka varastointia muuttuu kellertäväksi typpikaasujen muodostumisen vuoksi. Sen kemiallinen kaava on hno₃. 

Se on epävakaa, jolla on kevyt hajoaminen auringonvalolle altistumiseen. Lisäksi se voidaan hajottaa kokonaan kuumentamalla, aiheuttaen typpi-, vesi- ja happidioksidia.

Sitä käytetään epäorgaanisten ja orgaanisten nitraattien valmistuksessa, samoin kuin typpipitoisissa yhdisteissä, joita käytetään lannoitteiden, räjähteiden, väriaineiden välittäjien ja erilaisten orgaanisten kemiallisten yhdisteiden valmistuksessa.

Ilmakehässä ei₂ Ihmisen aktiivisuuden tuottama reagoi pilvien veden kanssa muodostaen HNO: n₃. Sitten happojen sateiden aikana saostuu yhdessä vesipisaran syömisen kanssa, esimerkiksi julkisten neliöiden patsaat.

Typpihappo on erittäin myrkyllinen yhdiste, ja jatkuva altistuminen sen höyryille voi tuottaa kroonista keuhkoputkentulehdusta ja kemiallista keuhkokuumetta.

Typpihapporakenne

Lähde: Ben Mills [julkinen alue], Wikimedia Commons

Yläkuva näyttää HNO -molekyylin rakenteen₃ Palloilla ja baarimallilla. Typpiatomi, sininen pallo, sijaitsee keskustassa, jota ympäröi trigonaalinen tasainen geometria; Kolmio on kuitenkin vääristynyt yksi sen pisin kärki.

Typpihappomolekyylit ovat sitten tasaisia. Linkit n = o, n-o ja n-oh muodostavat tasaisen kolmion kärkipisteet. Jos N-OH-linkki havaitaan yksityiskohtaisesti, se on pitkänomainen kuin kaksi muuta (missä valkoinen pallo edustaa H-atomia).

Resonanssirakenteet

On olemassa kaksi linkkiä, joilla on sama pituus: n = o ja n-o. Tämä tosiasia on vastoin Valencian linkkiteoriaa, jossa ennustetaan, että kaksoislinkit ovat lyhyempiä kuin yksinkertaiset linkit. Selitys tässä on resonanssin ilmiö, kuten alemmassa kuvassa havaitaan.

Lähde: Ben Mills [julkinen alue], Wikimedia Commons

Molemmat linkit, n = o ja n-o, ovat siksi vastaavia resonanssitermeissä. Tämä on graafisesti esitetty rakennusmallissa käyttämällä epäjatkuvaa viivaa kahden atomin välillä (katso rakenne).

Kun HNO on suojaamaton₃, Vakaa nitraattianioni on muodostettu₃^-. Siinä resonanssi sisältää nyt kolme atomia tai. Tästä syystä HNO₃ Sillä on suuri Bronsted-matala happamuus (hionta-luovuttajalajit⁺-A.

Voi palvella sinua: Apotettu pipetti

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kemialliset nimet

-Typpihappo

-Atsoottinen happo

-Vetynitraatti

-Fortis -vesi.

Molekyylipaino

63 012 g/mol.

Fyysinen ulkonäkö

Väritön neste tai vaaleankeltainen väri, josta voi tulla punertavanruskea.

Haju

Hehtaarin, ominainen tukahduttava.

Kiehumispiste

181 ºF 760 mmHg (83 ºC).

Sulamispiste

-41,6 ºC.

Vesiliukoisuus

Erittäin liukoinen ja sekoittuva vedellä.

Tiheys

1 513 g/cm³ 20 ºC.

Suhteellinen tiheys

1,50 (suhteessa veteen = 1).

Suhteellinen höyrytiheys

2 tai 3 kertaa arvioitu (ilmasuhteessa = 1).

Höyrynpaine

63,1 mmhg 25 ºC: n lämpötilassa.

Hajoaminen

Altistuksella ilmakehän tai lämmön kosteuteen voi hajottaa muodostavan typpiperoksidin. Kun tätä hajoamista lämmitetään, se emittoi typpioksidin ja vetynitraatin erittäin myrkyllisen savun.

Typpihappo ei ole stabiili, se pystyy murtautumaan kosketukseen lämmön ja auringonvalon altistumisen kanssa ja emotihihan dioksidin, hapen ja veden säteilyn.

Goo

1 092 MPa 0 ºC: ssa ja 0,617 MPa 40 ° C: ssa.

Korroosio

Se pystyy hyökkäämään kaikkiin perusmetalleihin, paitsi alumiini ja kromiteräs. Hyökkää joitain muovimateriaalin, kuppien ja pinnoitteiden lajikkeita. Se on kaustinen ja syövyttävä aine, joten sitä on manipuloitava erittäin varovaisesti.

Höyrystymisen molaarinen entalpia

39,1 kJ/mol 25 ºC: lla.

Tavallinen molaarinen entalpia

-207 kJ/mol (298 ºF).

Tavanomainen molaarinen entropia

146 kJ/mol (298 ºF).

Pintajännitys

-0,04356 N/M A 0 ºC

-0,04115 N/M A 20 ºC

-0,0376 N/m 40 ºC

Hajukynnys

-Matala haju: 0,75 mg/m³

-Korkea haju: 250 mg/m³

-Ärsyttävä pitoisuus: 155 mg/m³.

Dissosiaatiovakio

Pka = -1,38.

Taiteindeksi (η/D)

1 393 (16,5 ºC).

Kemialliset reaktiot

Kosteus

Se voi muodostaa kiinteitä hydraatteja, kuten HNO₃H₂Tai ja hno₃∙ 3H₂O: "Typpinen jää".

Dissosiaatio vedessä

Typpihappo on vahva happo, joka ionisoi nopeasti vedessä seuraavalla tavalla:

Hno₃ (L) +h₂Tai (l) => h₃JOMPIKUMPI⁺ (ac) +ei₃^-

Myynnin muodostuminen

Reagoi nitraatin ja vesisuolan muodostavien emäksisten oksidien kanssa.

Cao (t) +2 hno₃ (l) => ca (ei₃-A₂ (AC) +H₂Tai (l)

Samoin se reagoi emäksien (hydroksidien) kanssa, muodostaen nitraatin ja vesisuolan.

NaOH (AC) +HNO₃ (l) => nano₃ (AC) +H₂Tai (l)

Ja myös karbonaattien ja happamien karbonaattien (bikarbonaattien) kanssa, muodostaen myös hiilidioksidia.

Naa₂Yhteistyö₃ (AC)+HNO₃ (l) => nano₃ (AC)+H₂Tai (l)+Co₂ (g)

Protonaatio

Typpihappo voi myös käyttäytyä emäksenä. Tästä syystä voit reagoida rikkihapon kanssa.

Hno₃   +   2H₂Sw₄          EI₂⁺    +     H₃JOMPIKUMPI⁺     +      2Hso₄^-

Itsekäsittely

Typpihappo kokee itsepropotolyysin.

2HNO₃    EI₂⁺   +    EI₃^-    +      H₂JOMPIKUMPI

Metallin hapettuminen

Reaktiossa metallien kanssa typpihappo ei käyttäytyy kuin vahvat hapot, jotka reagoivat metallien kanssa, jotka muodostavat vastaavan suolan ja vapauttaen vedyn kaasumaisella tavalla.

Se voi palvella sinua: hydrokoloidi

Magnesium ja mangaani reagoivat kuitenkin kuumana typpihapon kanssa, kuten jäljellä olevat vahvat hapot tekevät.

Mg (s) +2 hno₃ (l) => mg (ei₃-A₂ (AC) +H₂ (g)

Toiset

Typpihappo reagoi metallisulfiittien kanssa, jotka aiheuttavat nitraattisuolaa, rikkidioksidia ja vettä.

Naa₂Sw₃ (s) +2 hno₃ (L) => 2 nano₃ (AC) +niin₂ (g) +h₂Tai (l)

Ja reagoi myös orgaanisten yhdisteiden kanssa korvaamalla vety nitroryhmällä; Siten muodostaen perustan räjähtävien yhdisteiden, kuten nitroglyseriinin ja trinitrotolueenin (TNT) synteesille, perusta.

Synteesi

Teollisuus-

Sitä tuotetaan teollisuustasolla ammoniumin katalyyttisen hapettumisen kautta Oswaldin vuonna 1901 kuvaaman menetelmän mukaan vuonna 1901. Menettely koostuu kolmesta vaiheesta tai vaiheesta.

Vaihe 1: Typpioksidin ammoniumin hapettuminen

Ammonium hapettaa ilmassa olevan hapen avulla. Reaktio tehdään 800 ºC: lla ja 6-7 atm: lla, platinaa käyttämällä katalyyttiä. Ammonium sekoitetaan ilman kanssa seuraavalla osuudella: 1 ammoniumtilavuus 8 ilmatilavuudella.

4NH₃ (g) +5o₂ (g) => 4no (g) +6h₂Tai (l)

Reaktiosta typpioksidi on peräisin, joka viedään hapetuskammioon seuraavaa vaihetta varten.

Vaihe 2. Typpioksidin hapettuminen typpidioksidissa

Hapetus suoritetaan ilmassa esiintyvällä hapella lämpötilassa alle 100 ºC.

2no (g) +tai₂ (g) => 2no₂ (g)

Vaihe 3.  Typpidioksidin liukeneminen veteen

Tässä vaiheessa typpihappojen muodostuminen tapahtuu.

4₂     +      2H₂Tai +o₂         => 4HNO₃

Typpidioksidin imeytymiseen on useita menetelmiä (ei₂) Vedessä.

Muiden menetelmien joukossa: ei₂ on dimeroitu N: lle₂JOMPIKUMPI₄ alhaisissa lämpötiloissa ja korkeassa paineessa sen lisäämiseksi veden liukoisuuden lisäämiseksi ja typpihappojen tuottamiseksi.

3N₂JOMPIKUMPI₄   +     2H₂O => 4HNO₃    +      2

Ammoniumhapetuksella tuotetulla typpihapolla on pitoisuus välillä 50-70%, jonka voidaan ottaa 98%: iin käyttämällä rikkihappoa, joka on konsentroitu kuivumisena, mikä mahdollistaa typpihappopitoisuuden lisäämisen.

Laboratoriossa

Kuparinitraatin (II) lämpöhajoaminen, tuottaen typpi- ja happidioksidikaasuja, jotka johdetaan veden läpi typpihapon muodostamiseksi; Kuten aiemmin kuvattu Oswald -menetelmässä.

2CU (ei₃-A₂    => 2cuo +4no₂    +     JOMPIKUMPI₂

Nitraattisuolan reaktio H: n kanssa₂Sw₄ keskitetty. Muodostettu typpihappo on erotettu H: stä₂Sw₄ tislaamalla 83 ºC: ssa (typpihappo kiehumispiste).

Voi palvella sinua: valmistunut pipetti: Ominaisuudet ja käytöt

Kno₃   +    H₂Sw₄     => Hno₃    +     Khso₄

Sovellukset

• 60% typpihapon tuotannosta käytetään lannoitteiden, erityisesti ammoniumnitraatin valmistuksessa.
• 15 % typpihappotuotannosta käytetään synteettisessä kuidun valmistuksessa.
• Sitä käytetään typpin ja nitroderivisoitujen happoesterien kehittämisessä; kuten nitroselluloosa, akryylimaalaukset, nitrobentseeni, nitrotolueeni, acrilonitrilos jne.
• Voit lisätä nitroryhmiä orgaanisiin yhdisteisiin, kyvyn käyttää tätä ominaisuutta räjähteiden, kuten nitroglyseriinin ja trinitrotolueenin (TNT) valmistamiseen.
• Hapetuskyvyn vuoksi se on erittäin hyödyllinen mineraaleissa olevien metallien puhdistamisessa. Sitä käytetään myös elementtien, kuten uraanin, mangaanin, niobiumin, zirkoniumin, saamiseen ja fosforikivien happamoitumiseen fosforihapon saamiseksi.
• Se sekoitetaan konsentroituun suolahappoon "kuninkaallisen veden" muodostamiseksi. Tämä liuos pystyy liuottamaan kultaa ja platinaa, mikä mahdollistaa sen käytön näiden metallien puhdistamisessa.
• Sitä käytetään vanhuusvaikutuksen saamiseen mäntypuusta valmistettuihin huonekaluihin. Käsittely 10-prosenttisella typpihappoliuoksella tuottaa harmaasäiliötä huonekalupuussa.
• Vesipitoisten liuosten seosta, jossa on 5-30% typpihappoa ja fosforihappoa 15-40%, käytetään lypsämisessä käytettyjen laitteiden puhdistamiseen jätteiden poistamiseksi magnesium- ja kalsiumyhdisteiden saostumista.
• Se on hyödyllinen laboratoriossa käytetyn lasimateriaalin puhdistamisessa.
• Liuotinkapasiteetinsa vuoksi sitä käytetään eri metallien analysoinnissa atomien liekin absorptiospektrofotometriatekniikoiden ja induktiivisen kytkentämassan spektrofotometrian avulla.
• Typpihapon ja rikkihapon yhdistelmää käytettiin yleiseen puuvillan muuntamiseen selluloosanitraatiksi (typpisvilla).
• Punaisen tupakoinnin typpihappoa ja valkoista tupakointia typpihappoa käytetään hapettimina rakettien nestemäisille polttoaineille, etenkin Bomarc -ohjuksessa.

Myrkyllisyys

• Kosketuksessa ihon kanssa se voi aiheuttaa ihon palovammoja, voimakasta kipua ja ihottumaa.
• Kosketuksessa silmiin se voi aiheuttaa voimakasta, repiä ja vakavissa tapauksissa sarveiskalvon ja sokeuden vaurioita.
• Höyryjen hengittäminen voi aiheuttaa yskää, hengitysvaikeuksia, aiheuttaen voimakkaita tai kroonisia näyttelyitä, nenäverenvuotoa, lingingiittiä, kroonista keuhkoputkentulehdus, keuhkokuume ja keuhkoödeema.
• Nielemisensä vuoksi vammat tapahtuvat suussa, sylkeessä, voimakkaan janoon, nielemiskipuun, voimakkaasti kipuun koko ruuansulatuksessa ja saman seinämän poraamisriski.

Viitteet

1. Typpihappo. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
2. Typpihappo. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com
3. Typpihappo. Palautettu: Chemicalbook.com