Kwas azotowy


Kwas azotowy w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania Niebezpieczeństwo

Kwas azotowy (nazwa Stocka: kwas azotowy(V)), HNO
3 – nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najsilniejszych kwasów tlenowych. Resztą kwasową jest w nim grupa azotanowa zawierająca azot na V stopniu utlenienia.

Spis treści

Otrzymywanie | edytuj kod

Destylacja kwasu azotowego powstałego z KNO
3
i H
2SO
4

Pierwszą metodą otrzymywania kwasu azotowego było ogrzewanie saletry potasowej z kwasem siarkowym:

KNO3 + H2SO4 _Δ HNO3 + KHSO4

W ten sposób związek ten otrzymał Johann Rudolf Glauber w roku 1650, choć prawdopodobnie kwas azotowy znany był już wcześniej[9]. Metoda ta może być stosowana nadal w laboratoriach do otrzymywania 100% kwasu azotowego. Destylację produktu należy prowadzić w możliwie najniższej temperaturze, aby uniknąć jego rozkładu[10].

Henry Cavendish przedstawił metodę otrzymywania kwasu azotowego z powietrza. Podczas jego przepuszczania przez łuk elektryczny powstaje ok. 2% NO (N2 + O2 → 2NO), który po dalszym spontanicznym utlenieniu i rozpuszczeniu w wodzie daje pożądany kwas. Metoda ta jest mało ekonomiczna[10]. Jej wariant przemysłowy opracował polski wynalazca Ignacy Mościcki w latach 1903–1905; zastosował on wirujący płomień w polu magnetycznym. Pierwsza duża fabryka wytwarzająca kwas azotowy metodą Mościckiego powstała w 1910 roku w Chippis w Szwajcarii[11].

Współcześnie kwas azotowy na skalę przemysłową otrzymuje się wyłącznie metodą Ostwalda w reakcji katalitycznego utleniania amoniaku na siatce platynowej lub platynowo-rodowej[10]:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

Amoniak do procesu uzyskuje się na dużą skalę metodą Habera i Boscha. Reakcja jest silnie egzotermiczna i podczas jej przebiegu katalizator rozgrzewa się do czerwoności[12].

Tak uzyskany tlenek azotu(II) utlenia się w obecności powietrza do tlenku azotu(IV)[10][12][13]:

2NO + O2 → 2NO2

Następnie powstały tlenek ulega dysproporcjowaniu w wodzie według równania[10][12][13]:

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

W reakcji powstaje kwas azotowy i kwas azotawy. Ten drugi jest nietrwały i ulega dalszemu dysproporcjowaniu[10][12][13]:

3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O

Powstały tlenek azotu(II) jest ponownie utleniany i wykorzystywany w procesie.

Właściwości | edytuj kod

Czysty kwas azotowy jest bezbarwną cieczą. Podczas dłuższego przechowywania ulega częściowemu rozkładowi i zabarwia się na żółto lub brązowo; rozkład ten przyspiesza podwyższona temperatura i światło[14]. Na powietrzu dymi, można zaobserwować wydzielanie brunatnego tlenku azotu(IV)[2]:

4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O

Stężony roztwór kwasu azotowego ma silne działanie korodujące, jest on bardzo aktywny chemicznie, a reakcje mogą być gwałtowne, nawet wybuchowe. Może spowodować zapłon materiałów palnych. Rozcieńczanie stężonego kwasu azotowego jest procesem egzoenergetycznym[14].

Gęstość stężonego 65% kwasu azotowego wynosi 1,40 g/cm³, temperatura wrzenia ok. 120 °C, a temperatura topnienia ok. –32 °C. Jest mocnym kwasem – ulega całkowitej dysocjacji po dodaniu minimalnej ilości wody. Kwas azotowy i jego sole są bardzo silnymi utleniaczami – dlatego gwałtownie reaguje nawet z metalami nie wypierającymi wodoru (np. miedź lub srebro). Utlenia także pewne niemetale:

S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO 3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O P4 + 20HNO3 → 4H3PO4 + 20NO2 + 4H2O

Metale takie, jak np. glin, chrom i żelazo w zetknięciu ze stężonym kwasem azotowym ulegają pasywacji.

Przebieg reakcji miedzi z kwasem azotowym przedstawiają równania:

Cu + 4HNO3(stężony) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3(rozcieńczony) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Powstający w reakcji ze stężonym kwasem tlenek azotu(IV) jest silnie trującym gazem, o bardzo intensywnym, nieprzyjemnym zapachu i brunatnym zabarwieniu.

W mieszaninie z kwasem solnym (w stosunku 1:3) tworzy wodę królewską, roztwarzającą większość metali, także szlachetnych.

Zastosowanie | edytuj kod

W handlu najczęściej spotyka się 65% roztwór kwasu azotowego (azeotrop).

  • Z kwasu azotowego otrzymuje się ważne, łatwo rozpuszczalne sole azotany, estry (np. nitrogliceryna), a także związki nitrowe (np. trinitrotoluen). Wszystkie te związki są utleniaczami i mają tendencję do gwałtownego, mniej lub bardziej wybuchowego rozkładu.
  • W chemii analitycznej do wykrywania białek w reakcji ksantoproteinowej.
  • W przemyśle farmaceutycznym.
  • Do oczyszczania powierzchni metali, np. mycie urządzeń przemysłu spożywczego w procesie CIP.
  • W warunkach amatorskich nadaje się do wytrawiania obwodów drukowanych (nie pozostawia uciążliwych zanieczyszczeń, jakie powstają przy wytrawianiu chlorkiem żelazowym, poza tym trawienie kwasem azotowym jest dużo szybsze).
  • Do otrzymywania barwników, lakierów, nawozów sztucznych, tworzyw sztucznych.
  • Jako utleniacz paliw, również hipergolowych. Zwykle w postaci czerwonego dymiącego kwasu azotowego (otrzymanego po dodaniu 13–15% czterotlenku azotu do białego dymiącego kwasu azotowego) z dodatkiem, np. 0,6% fluorowodoru, w celu zmniejszenia działania korozyjnego; używany m.in. w rakietach radzieckich systemów przeciwlotniczych S-75 i S-200.

Niebezpieczeństwa | edytuj kod

Pary kwasu azotowego mogą wywołać stany zapalne dróg oddechowych, które mogą prowadzić do obrzęku płuc i odoskrzelowego zapalenia płuc. Spożycie może spowodować śmiertelną perforację ścian żołądka lub jelit. W kontakcie ze skórą wywołuje martwicę lub zwęglenie. Większe poparzenia mogą prowadzić do zapaści lub wstrząsu. Poparzenie ponad 15% ciała stanowi zagrożenie dla życia[14].

Kwas azotowy należy przechowywać w pojemnikach kwasoodpornych bez dostępu światła, z dala od metali i materiałów palnych. Pomieszczenie powinno mieć zapewnioną wentylację[14].

Przypisy | edytuj kod

  1. a b c Farmakopea Polska IX, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2011, s. 4574, ISBN 978-83-88157-77-6 .
  2. a b Podręczny słownik chemiczny, RomualdR. Hassa (red.), JanuszJ. Mrzigod (red.), JanuszJ. Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 208, ISBN 83-7183-240-0 .
  3. Kwas azotowy (CID: 944) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  4. a b c d CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-76, 4-132, ISBN 978-1-4987-5429-3 .
  5. CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 9-64, ISBN 978-1-4987-5429-3 .
  6. Kwas azotowy (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2018-11-06].
  7. Kwas azotowy (nr 45479) – karta charakterystyki produktu Alfa Aesar (Thermo Fisher Scientific) na obszar Polski. [dostęp 2018-11-06].
  8. Kwas azotowy (nr 438073) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-02-01].
  9. Inorganic Chemistry, JamesJ. House (red.), wyd. 2, Elsevier, 2013, s. 469–470, ISBN 978-0-12-385110-9 .
  10. a b c d e f PradyotP. Patnaik PradyotP., Handbook of Inorganic Chemicals, McGraw-Hill, 2003, s. 469–470, ISBN 0-07-049-439-8 .
  11. BolesławB. Orłowski BolesławB., Nie tylko szablą i piórem, Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1985, s. 218, ISBN 83-206-0509-1 .
  12. a b c d GeoffG. Rayner-Canham GeoffG., TinaT. Overton TinaT., Descriptive Inorganic Chemistry, W.H. Freeman and Company, 2010, s. 386–387, ISBN 978-1-4292-2434-5 .
  13. a b c AdamA. Bielański AdamA., Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 5, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 667–668, ISBN 83-01-13654-5 .
  14. a b c d Azoty Tarnów – BŁĄD 404.
Kontrola autorytatywna (związek chemiczny):
Na podstawie artykułu: "Kwas azotowy" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy