Азотная кислота — сильная одноосновная кислота —

Азотная кислота - сильная одноосновная кислота.

- жидкость - без цвета Mr = 63. 012 M = 63. 012 г/моль ρ = 1, 513 г/см³ tплавления = - 41, 59 °C tкипения = 82, 6 °C - непрочная: hν 4 HNO 3 = 4 NO 2↑+ O 2↑ + 2 H 2 O - 259, 7 к. Дж диоксид азота, бурый газ

Химические свойства Диссоциация необратима: +5 HNO 3 ↔ H+ + NO 3 Азотная кислота - сильный окислитель. Восстанавливается до: +4 +5 +2 +1 0 – 3 NO 2, N 2 O 5, NO, N 2, NH 4 NO 3, NH 3 С водой смешивается в любых соотношениях.

1. С основными оксидами: Ca. O + 2 HNO 3 = Ca(NO 3)2 + H 2 O 2. С основаниями: Fe(OH)3+ 3 HNO 3 = Fe(NO 3)3 + 3 H 2 O 3. С металлами: Me + HNO 3= Me(NO 3)x + H 2 O + продукт восстановления HNO 3 разбавленная концентрированная Li-Nа Mg-Fe Ni-Ag не взаимодействует Li-Zn Ni-Ag не взаимодействует Fe и Pt Au, Pt, Al, Ga, Ge, Tl, Fe, Cr NH 3 N 2 NO N 2 O NO 2 4. С неметаллами до образования кислоты:

Получение Азотная кислота является одним из самых крупнотоннажных продуктов химической промышленности Промышленное Лабораторное Взаимодействие оксида Вытеснение из солей нелетучей азоты(IV) с водой и кислородом : кислотой при нагревании: 2 Na. NO 3 + H 2 SO 4 = 2 NO 3+Na 2 4 NO 2+H 2 O=4 HNO 3 SO 4

VIII век Впервые алхимики, нагревая смесь селитры и железного купороса: t° 4 KNO 3 + 2(Fe. SO 4 · 7 H 2 O) → Fe 2 O 3 + 2 K 2 SO 4 + 2 HNO 3↑ + NO 2↑ + 13 H 2 O калийная железный селитра купорос Метод описан в трактаты Джабира, применялся алхимии до XVII века Абу Абдаллах Джабир ибн Хайян ад-Азди ас. Суфи (721 - 815) — знаменитый арабский алхимик, врач, фармацевт, математик и астроном.

XVII век Чистую азотную кислоту впервые Иоганн Рудольф Глаубер, действуя на селитру концентрированной серной кислотой: t° KNO 3 + H 2 SO 4(к) → KHSO 4 + HNO 3↑ калийная серная селитра кислота Метод применялся до начала XX века. Калийная селитра заменена на дешевую натриевую. Иоганн Рудольф Глаубер (1604 – 1670) — немецкий алхимик, химик , аптекарь и врач.

Во времена М. В. Ломоносова азотную кислоту называли «крепкой водкой»

1905 год - метод «сжигания воздуха» . 1. пропускание воздуха через электрическую дугу: N 2 + O 2 = 2 NO 2. окисление кислородом: 2 NO + O 2 = 2 NO 2 3. добавление воды: 6 NO 2 + 2 H 2 O = HNO 3 + 2 NO

Процесс Отсвальда Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака на платино-родиевых катализаторах кислородом до смеси оксидов азота, с дальнейшим поглощением их водой Вильгельм Фридрих Оствальд (1853 - 1932) — балтийский немец, физико-химик и философ-идеалист, лауреат Нобелевской премии по химии 1909 года Сырье очищенное от примесей: аммиак воздух вода Катализатор при окислении аммиака используют сплавы на основе платины

Процесс производства разбавленной азотной кислоты складывается из трех стадий: • Очищенный от примесей воздух вместе с аммиаком поступает в контактный аппарат. Там происходит каталитическое окисление аммиака. 1. конверсия аммиака с целью получения оксида азота 2. окисление оксида азота до диоксида 3. абсорбция оксидов азота водой • 4 NH 3 + 5 O 2 = 4 NO + 6 H 2 O • Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750 °С и определенном составе смеси происходит почти полное превращение: • • • 4 NH 3 + 5 O 2 = 4 NO+6 H 2 O +907 к. Дж NO легко переходит в NO 2 и с водой в присутствии кислорода дает азотную кислоту. Смесь охлаждается и оксид азота (II) окисляется до оксида азота (IV)при обычной температуре. • 2 NO + O 2 = 2 NO • Газовая смесь содержащая оксид азота (IV) направляется в поглотительную башню заполненную фарфоровыми кольцами. Вода в башню поступает снизу, а газовая смесь сверху. • 4 NO 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3

Суммарная реакция образования азотной кислоты: NH 3 + 2 О 2 → HNO 3 + Н 2 О - Получаемая азотная кислота имеет концентрацию не более 60%. - Промышленностью выпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47 и 45%, а концентрированная - 98 и 97% - Концентрированную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах, разбавленную - в цистернах из кислотоупорной стали.

Производство азотной кислоты по схеме АК-72. В основу схемы АК-72 положен замкнутый энерготехнологический цикл с двухступенчатой конверсией аммиака и охлаждением нитрозных газов под давлением 0, 42– 0, 47 МПа и абсорбцией оксидов азота при давлении 1, 1— 1, 26 МПа. Продукция выпускается в виде 60%-ной HNO 3. Первый агрегат АК-72 пущен в 1976 г. 1 – ресивер 2 – испаритель 3, 24 – фильтры 4, 15 – подогреватели 5 – рекуперационная турбина 6 – реактор каталитической очистки 7 – смеситель 8 – топочное устройство 9 – продувочная колонна 10 – абсорбционная колонна 11, 14 – водяные холодильники 12, 23 – компрессоры 13 – газовый промыватель 16, 18 – холодильники нитрозных газов 17 – деаэрационная колонна 19 – котел-утилизатор 20 – контактный аппарат 21 – барабан с сепарационным устройством 22 – смесительная камера 25 – труба для забора воздуха

Производство концентрированной азотной кислоты прямым синтезом из оксидов азота. Прямой синтез HNО 3 основан на взаимодействии жидких оксидов азота с водой и газообразным кислородом под давлением до 5 МПа по уравнению: 2 N 2 O 4 + O 2 + 2 H 2 O → 4 HNO 3 1, 4 – напорные баки для азотной и серной кислоты 2 – контрольные фонари 3 – испаритель разбавленной азотной кислоты 5 – коробка для регулировании подачи кислоты 6 – концентрационная колонна 7 – холодильник конденсатор 8 – холодильник кислоты, циркулирующей в башне 9 –вентилятор 10 – поглотительная башня 11 – сборник 12 – насос 13 – холодильник концентрированной азотной кислоты 14 – холодильник отработанной серной кислоты

Концентрирование азотной кислоты с помощью нитрата магния. Способ получения чистой концентрированной азотной кислоты без вредных выбросов в атмосферу. Плюсы Минусы + использование теплоты промежуточных реакций для сжатия сырья (рекуперация энергии) -повышенной себестоимостью получаемого продукта + возможность организовать тщательную очистку отработанных газов - проблемы утилизации трудно перерабатываемых твердых отходов

Технологическая схема производства азотной кислоты под давлением 0, 7 МПа. 1 – фильтр воздуха 2 – реактор каталитической очистки 3 – топочное устройство 4 – подогреватель метана 5 – подогреватель аммиака 6 – смеситель аммиака и воздуха 7 – холодильник-конденсатор 8 – сепаратор 9 – абсорбционная колонна 10 - продувочная колонна 11 – подогреватель отходящих газов 12 – подогреватель воздуха 13– сосуд для окисления нитрозных газов 14 – контактный аппарат 15 – котел-утилизатор 16, 18 – двухступенчатый турбокомпрессор 17 – газовая турбина

Применение. • в ювелирном деле — основной способ определения золота в золотом сплаве • в производстве минеральных удобрений • в военной промышленности • крайне редко в фотографии • в станковой графике для травления печатных форм • в производстве красителей и лекарств (нитроглицерин)