Arroz. 97. Ignición de trementina en ácido nítrico
Puro - latidos líquidos incoloros peso 1,53, hirviendo a 86 °, y a -41 ° se solidifica en una masa cristalina transparente. En el aire, como el ácido clorhídrico concentrado, “humea”, ya que sus vapores forman pequeñas gotas de niebla con humedad en el aire.
Se mezcla con agua en cualquier proporción y la solución al 68% hierve a 120,5 ° y se destila sin cambios. Esta composición tiene un ritmo de venta ordinario. peso 1.4. El ácido concentrado, que contiene 96-98% de HNO 3 y de color marrón rojizo con dióxido de nitrógeno disuelto en él, se conoce como ácido nítrico fumante.
El ácido nítrico no es particularmente fuerte químicamente. Ya bajo la influencia de la luz, se descompone gradualmente enagua y dióxido de nitrógeno:
4HNO 3 = 2H 2 O + 4NO 2 + O 2
Cuanto más alta es la temperatura y más concentrado el ácido, más rápido avanza la descomposición. Por tanto, obtenido del salitre Ácido nítrico siempre tiene un color amarillento con dióxido de nitrógeno. Para evitar la descomposición, la destilación se realiza a presión reducida, bajo la cual el ácido nítrico hierve a una temperatura cercana a los 20 °.
El ácido nítrico es uno de los ácidos más fuertes; en soluciones diluidas, se descompone completamente en iones N y NO3 ′.
La propiedad más característica del ácido nítrico es su pronunciada capacidad oxidativa. El ácido nítrico es uno de los oxidantes más energéticos. Muchos metaloides se oxidan fácilmente y se convierten en los ácidos correspondientes. Entonces, por ejemplo, cuando se hierve con ácido nítrico, se oxida gradualmente a ácido sulfúrico, ácido fosfórico, etc.se enciende intensamente, descomponiendo el ácido con la formación de dióxido de nitrógeno de color marrón rojizo.
A veces, durante la oxidación, se genera tanto calor que la sustancia oxidante se enciende por sí sola sin precalentarse.
Vamos a verter, por ejemplo, en taza de porcelana un poco de ácido nítrico humeante, coloque la taza en el fondo de un vaso ancho y, tomando trementina en una pipeta, déjela caer en una taza de ácido. Cada gota, que cae en el ácido, se enciende y arde, formando una gran llama y una nube de hollín (Fig. 97). Calentado serrín también se enciende a partir de una gota de ácido nítrico humeante. El ácido nítrico actúa sobre casi todo, a excepción del oro, el platino y algunos metales raros, convirtiéndolos en sales de ácido nítrico. Dado que estos últimos son solubles en agua, el ácido nítrico se utiliza constantemente en la práctica para disolver metales, especialmente aquellos sobre los que otros ácidos no actúan o actúan muy lentamente.
Es notable que, como ya ha descubierto MB, algunos (y otros), que se disuelven fácilmente en ácido nítrico diluido, no se disuelven en ácido nítrico concentrado frío. Aparentemente, esto se debe a la formación de una capa de óxido delgada y muy densa en su superficie, que protege al metal de una mayor acción ácida. Estos, después de procesarlos con ácido nítrico concentrado, se vuelven "pasivos", es decir, pierden la capacidad de disolverse también en ácidos diluidos.
Las propiedades oxidantes del ácido nítrico se deben a la inestabilidad de sus moléculas y a la presencia de nitrógeno en ellas en su estado de oxidación más alto correspondiente a una valencia positiva igual a 5. Por oxidación, el ácido nítrico se reduce sucesivamente a los siguientes compuestos:
HNO 3 → NO 2 → HNO 2 → NO → N 2 O → N 2 → NH 3
El grado de reducción del ácido nítrico depende tanto de su concentración como del% de actividad del agente reductor. Cuanto más diluido está el ácido, más se recupera. El ácido nítrico concentrado siempre se reduce a NO 2. El ácido nítrico diluido suele reducirse a NO o, bajo la acción de metales más activos, como Fe, Zn, Mg, a N 2 O.Si el ácido está muy diluido, el principal producto de la reducción es el NH 3, que forma la sal de amonio NH con un exceso de ácido 4 NO 3.
Para ilustrar, presentamos esquemas de varias reacciones de oxidación usando ácido nítrico;
1) Pb + HNO 3 → Pb (NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O
2) Сu + HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O
diluido
3) Mg + HNO 3 → Mg (NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O
diluido
4) Zn + HNO 3 → Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O
muy diluido.
se debe notar que cuando el ácido nítrico diluido actúa sobre los metales, por regla general, no evoluciona.
Cuando los metaloides se oxidan, el ácido nítrico generalmente se reduce a NO. Por ejemplo:
S + 2HNO 3 = H 2 SO 4 + 2NO
Los esquemas anteriores ilustran los casos más típicos de la acción oxidativa del ácido nítrico. En general
Cabe señalar que todas las reacciones de oxidación que involucran ácido nítrico son muy difíciles debido a la formación simultánea diversos productos recuperación y aún no se puede considerar completamente aclarado.
Una mezcla que consta de 1 volumen de nitrógeno y 3 volúmenes. de ácido clorhídrico, llamado aqua regia. El vodka de Tsar disuelve algunos metales que no se disuelven en ácido nítrico, incluido el "rey de los metales" -. Su acción se explica por el hecho de que el ácido nítrico oxida el ácido clorhídrico con la liberación de cloro libre y la formación cloruro de nitrosilo NOCl:
HNO 3 + 3HCl = Сl 2 + 2H 2 O + NOCl
El cloruro de nitrosilo es un producto intermedio de la reacción y se descompone en óxido nítrico y:
2NOCl = 2NO + Сl 2
El liberado se combina con metales, formando metales, por lo tanto, cuando los metales se disuelven en agua regia, se obtienen sales de ácido clorhídrico, no ácido nítrico:
Au + 3HCl + HNO 3 = AuCl 3 + NO + 2H 2 O
Muchos ácidos nítricos orgánicos actúan de tal manera que uno o más átomos de hidrógeno en la molécula del compuesto orgánico son reemplazados por grupos nitro - NO 2. Este proceso, llamado nitración, juega un papel extremadamente importante en la química orgánica.
Cuando el anhídrido fosfórico actúa sobre el ácido nítrico, este último elimina los elementos de agua del ácido nítrico y, como resultado, se forman anhídrido nítrico y ácido metafosfórico.
2HNO 3 + P 2 O 5 = N 2 O 5 + 2HPO 3
El ácido nítrico es el compuesto de nitrógeno más importante debido a sus diversos usos en la economía nacional.
V grandes cantidades El ácido nítrico se consume en la producción de fertilizantes nitrogenados y tintes orgánicos. Se utiliza como agente oxidante en muchos procesos quimicos, se usa en la producción de ácido sulfúrico por el método nitroso, se usa para disolver metales, para obtener nitratos, se usa para la fabricación de barnices de celulosa, películas y en varias otras industrias químicas. El ácido nítrico también se usa para fabricar pólvora sin humo y explosivos necesarios para la defensa del país y son ampliamente utilizados en la minería y en varios movimiento de tierras(construcción de canales, presas, etc.).
Independientemente de la concentración, la nitración NO que contiene nitrógeno en el estado de oxidación +5 son los agentes oxidantes en el ácido nítrico. Por lo tanto, cuando los metales interactúan con el ácido nítrico, el hidrógeno no se desarrolla. El ácido nítrico oxida todos los metales menos los más inactivos (nobles). En este caso, se forman productos de reducción de sal, agua y nitrógeno (+5): NH-3 4 NO 3, N 2, N 2 O, NO, HNO 2, NO 2. No se libera amoniaco libre, ya que interactúa con el ácido nítrico, formando nitrato de amonio:
NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
Cuando los metales interactúan con el ácido nítrico concentrado (30-60% de HNO 3), el producto de la reducción de HNO 3 es principalmente óxido de nitrógeno (IV), independientemente de la naturaleza del metal, por ejemplo:
Mg + 4HNO 3 (conc.) = Mg (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Zn + 4HNO 3 (conc.) = Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Hg + 4HNO 3 (conc.) = Hg (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Los metales de valencia variable cuando interactúan con el ácido nítrico concentrado se oxidan al estado de oxidación más alto. En este caso, aquellos metales que se oxidan al estado de oxidación de +4 y superior forman ácidos u óxidos. Por ejemplo:
Sn + 4HNO 3 (conc.) = H 2 SnO 3 + 4NO 2 + H 2 O
2Sb + 10HNO 3 (conc.) = Sb 2 O 5 + 10NO 2 + 5H 2 O
Mo + 6HNO 3 (conc.) = H 2 MoO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
En ácido nítrico concentrado, se pasivan aluminio, cromo, hierro, níquel, cobalto, titanio y algunos otros metales. Después del tratamiento con ácido nítrico, estos metales no interactúan con otros ácidos.
Cuando los metales interactúan con el ácido nítrico diluido, el producto de su reducción depende de las propiedades reductoras del metal: cuanto más activo es el metal, más ácido nítrico se reduce.
Los metales activos reducen el ácido nítrico diluido al máximo, es decir, se forman sal, agua y NH 4 NO 3, por ejemplo:
8K + 10HNO 3 (expandido) = 8KNO 3 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Los metales de actividad media, cuando interactúan con ácido nítrico diluido, forman sal, agua y nitrógeno o N 2 O. Cuanto más a la izquierda esté el metal en este intervalo (más cerca del aluminio), más probable será la formación de nitrógeno, por ejemplo :
5Mn + 12HNO 3 (dilución) = 5Mn (NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O
4Cd + 10HNO 3 (dilución) = 4Cd (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
Los metales de baja actividad interactúan con el ácido nítrico diluido para formar sal, agua y óxido nítrico (II), por ejemplo:
3Cu + 8HNO 3 (dilución) = 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Pero las ecuaciones de reacción en estos ejemplos son arbitrarias, ya que en realidad se obtiene una mezcla de compuestos nitrogenados, y cuanto mayor es la actividad del metal y menor es la concentración de ácido, menor es el estado de oxidación del nitrógeno en el producto, que se forma más de otros.
6. Interacción de metales con "agua regia"
"Tsarskoy vodka" es una mezcla de ácidos nítrico y clorhídrico concentrados. Se utiliza para oxidar y disolver oro, platino y otros metales nobles.
El ácido clorhídrico en el agua regia se gasta en la formación de un compuesto complejo del metal oxidado. La comparación de las medias fracciones 29 y 30 con las medias reacciones 31-32 (Tabla 1) muestra que la formación de compuestos complejos de oro y platino disminuye el potencial redox, lo que permite oxidarlos con ácido nítrico. Las ecuaciones de reacción para el oro y el platino con "agua regia" se escriben de la siguiente manera:
Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO 3 + 18HCl = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
Tres metales no interactúan con el agua regia: tungsteno, niobio y tantalio. Se oxidan con una mezcla de ácido nítrico concentrado con ácido fluorhídrico, ya que el ácido fluorhídrico forma compuestos complejos más fuertes que el ácido clorhídrico. Las ecuaciones de reacción son las siguientes:
W + 2HNO 3 + 8HF = H 2 + 2NO + 4H 2 O
3Nb + 5HNO 3 + 21HF = 3H 2 + 5NO + 10H 2 O
3Ta + 5HNO 3 + 24HF = 3H 3 + 5NO + 10H 2 O
En algunos material didáctico hay otra explicación de la interacción de los metales nobles con el "agua regia". Se cree que en esta mezcla se produce una reacción catalizada por metales nobles entre HNO 3 y HCl, en la que el ácido nítrico oxida al ácido clorhídrico según la ecuación:
HNO 3 + 3HCl = NOCl + 2H 2 O
El cloruro de nitrosilo NOCl es frágil y se descompone de acuerdo con la ecuación:
NOCl = NO + Cl (atómico)
Por tanto, el agente oxidante del metal es cloro atómico (es decir, muy activo) en el momento del aislamiento. Por tanto, los productos de la interacción del agua regia con los metales son la sal (cloruro), el agua y el óxido nítrico (II):
Au + HNO 3 + 3HCl = AuCl 3 + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO 3 + 12HCl = 3PtCl 4 + 4NO + 8H 2 O,
y los compuestos complejos se forman durante reacciones posteriores:
HCl + AuCl3 = H; 2HCl + PtCl 4 = H 2
Se ha demostrado experimentalmente que en una molécula de ácido nítrico entre dos átomos de oxígeno y un átomo de nitrógeno, dos enlaces químicos son absolutamente idénticos: un enlace y medio. El estado de oxidación del nitrógeno es +5 y la valencia es IV.
Propiedades físicas
Ácido nítrico HNO 3 en su forma pura: un líquido incoloro con un olor acre sofocante, infinitamente soluble en agua; t ° pl. = -41 ° C; t ° punto de ebullición = 82,6 ° C, r = 1,52 g / cm 3. En pequeñas cantidades, se forma durante las descargas de rayos y está presente en el agua de lluvia.
Bajo la influencia de la luz, el ácido nítrico se descompone parcialmente con la liberación. N О 2 y para CIncluso este adquiere un color marrón claro:
N 2 + O 2 tormenta eléctrica el. dígitos → 2NO
2NO + O 2 → 2NO 2
4Н N О 3 luces → 4 N Sobre 2 (gas marrón)+ 2H 2 O + O 2
El ácido nítrico de alta concentración emite gases en el aire, que en una botella cerrada se encuentran en forma de vapores marrones (óxidos de nitrógeno). Estos gases son muy tóxicos, así que tenga cuidado de no inhalarlos. El ácido nítrico oxida muchas sustancias orgánicas. El papel y los textiles se deterioran debido a la oxidación de las sustancias que forman estos materiales. El ácido nítrico concentrado causa quemaduras graves con contacto prolongado y coloración amarillenta de la piel durante varios días con contacto corto. El color amarillento de la piel indica la destrucción de proteínas y la liberación de azufre (una reacción cualitativa al ácido nítrico concentrado - coloración amarilla debido a la liberación de azufre elemental cuando el ácido actúa sobre la proteína - una reacción de xantoproteína). Es decir, es una quemadura cutánea. Para evitar quemaduras, use guantes de goma con ácido nítrico concentrado.
Recepción
1. Método de laboratorio
KNO 3 + H 2 SO 4 (conc) → KHSO 4 + HNO 3 (cuando se calienta)
2. Método industrial
Se lleva a cabo en tres etapas:
a) Oxidación de amoniaco en un catalizador de platino a NO
4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Condiciones: catalizador - Pt, t = 500˚С)
b) Oxidación por oxígeno atmosférico NO a NO 2
2NO + O 2 → 2NO 2
c) Absorción de NO 2 por el agua en presencia de exceso de oxígeno
4NO 2 + О 2 + 2H 2 O ↔ 4HNO 3
o 3 NO 2 + H 2 O ↔ 2 HNO 3 + NO (sin exceso de oxígeno)
Máquina de ejercicios "Obtención de ácido nítrico"
Solicitud
- en la producción de fertilizantes minerales;
- en la industria militar;
- en fotografía: acidificación de algunas soluciones de tinte;
- en gráficos de caballete: para grabar placas de impresión (placas de grabado, placas de impresión de zinc y clichés de magnesio).
- en la producción de explosivos y sustancias tóxicas
Preguntas para el control:
# 1. El estado de oxidación del átomo de nitrógeno en la molécula de ácido nítrico.
una. +4
B. +3
C. +5
D. +2
# 2. El átomo de nitrógeno en la molécula de ácido nítrico tiene una valencia igual a -
una. II
B. V
C. IV
D. III
Numero 3. ¿Cuáles son las propiedades físicas del ácido nítrico puro?
una. sin color
B. inodoro
C. tiene un olor fuerte e irritante
D. líquido humeante
mi. pintado de amarillo
No. 4. Establezca una correspondencia entre los materiales de partida y los productos de reacción:
|
a) NH 3 + O 2 |
1) NO 2 |
|
b) KNO 3 + H 2 SO 4 |
2) NO 2 + О 2 + H 2 O |
|
c) HNO 3 |
3) NO + H 2 O |
|
d) NO + O 2 |
4) KHSO 4 + HNO 3 |
Numero 5. Ordene los coeficientes utilizando el método de balance electrónico, muestre la transición de electrones, indique los procesos de oxidación (reducción; agente oxidante (agente reductor):
NO 2 + О 2 + H 2 O ↔ HNO 3
Uno de los alimentos más importantes utilizados por los seres humanos es el ácido nítrico. La fórmula de la sustancia es HNO 3, además tiene una variedad de características físicas y químicas que la distinguen de las demás. ácidos inorgánicos... En nuestro artículo estudiaremos las propiedades del ácido nítrico, nos familiarizaremos con los métodos de su producción y también consideraremos el alcance de aplicación de la sustancia en varias industrias industria, medicina y Agricultura.
Características de las propiedades físicas.
El ácido nítrico obtenido en el laboratorio, cuya fórmula estructural se da a continuación, es un líquido incoloro con olor no placentero más pesado que el agua. Se evapora rápidamente y tiene un punto de ebullición bajo de +83 ° C. El compuesto se mezcla fácilmente con agua en cualquier proporción, formando soluciones de diversas concentraciones. Además, el ácido nitrato puede absorber la humedad del aire, es decir, es una sustancia higroscópica. Fórmula estructural El ácido nítrico es ambiguo y puede tomar dos formas.
El ácido nítrico no existe en forma molecular. En soluciones acuosas de diversas concentraciones, la sustancia tiene la forma de las siguientes partículas: H 3 O + - iones de hidronio y aniones de residuo ácido - NO 3 -.
Interacción ácido-base
El ácido nítrico, que es uno de los ácidos más fuertes, intercambia, neutraliza. Entonces, con los óxidos básicos, el compuesto participa en los procesos metabólicos, como resultado de lo cual se obtienen la sal y el agua. La reacción de neutralización es la principal propiedad química de todos los ácidos. Los productos de la interacción de bases y ácidos serán siempre las correspondientes sales y agua:
NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O
Reacciones con metales
En una molécula de ácido nítrico, cuya fórmula es HNO 3, el nitrógeno presenta la mayor alto grado oxidación igual a +5, por lo que la sustancia tiene propiedades oxidantes pronunciadas. Como ácido fuerte, puede interactuar con metales que se encuentran en el rango de actividad de los metales al hidrógeno. Sin embargo, a diferencia de otros ácidos, también puede reaccionar con elementos metálicos pasivos como el cobre o la plata. Los reactivos y los productos de interacción están determinados tanto por la concentración del ácido en sí como por la actividad del metal.
Ácido nítrico diluido y sus propiedades.
Si la fracción de masa de HNO 3 es 0.4-0.6, entonces el compuesto exhibe todas las propiedades de un ácido fuerte. Por ejemplo, se disocia en cationes de hidrógeno y aniones de residuos ácidos. Los indicadores en un medio ácido, por ejemplo, tornasol violeta, en presencia de un exceso de iones H + cambian su color a rojo. La característica más importante reacciones de nitrato ácido con metales es la imposibilidad de desarrollar hidrógeno, que se oxida a agua. En cambio, se forman varios compuestos: óxidos de nitrógeno. Por ejemplo, en el proceso de interacción de la plata con moléculas de ácido nítrico, cuya fórmula es HNO 3, se encuentran monóxido de nitrógeno, agua y sal: nitrato de plata. El estado de oxidación del nitrógeno en el anión complejo disminuye a medida que se unen tres electrones.
Con elementos metálicos activos como magnesio, zinc, calcio, el ácido nitrato reacciona con la formación de óxido nítrico, cuya valencia es la más pequeña, es igual a 1. También se forman sal y agua:
4Mg + 10HNO 3 = NH 4 NO 3 + 4Mg (NO 3) 2 + 3H 2 O
Si es ácido nítrico, fórmula química cuyo HNO 3 es muy diluido, en este caso, los productos de su interacción con metales activos serán diferentes. Puede ser amoniaco, nitrógeno libre u óxido nítrico (I). Todo depende de factores externos, que incluyen el grado de trituración del metal y la temperatura de la mezcla de reacción. Por ejemplo, la ecuación para su interacción con el zinc será la siguiente:
Zn + 4HNO 3 = Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
El ácido HNO 3 (96-98%) concentrado en reacciones con metales se reduce a dióxido de nitrógeno, y esto generalmente no depende de la posición del metal en la fila de N. Beketov. Esto sucede en la mayoría de los casos al interactuar con la plata.
Recordemos la excepción a la regla: el ácido nítrico concentrado en condiciones normales no reacciona con el hierro, el aluminio y el cromo, sino que los pasiva. Esto significa que se forma una película protectora de óxido en la superficie de los metales, evitando su contacto posterior con las moléculas de ácido. Una mezcla de una sustancia con ácido clorhídrico concentrado en una proporción de 3: 1 se llama agua regia. Tiene la capacidad de disolver el oro.
Cómo reacciona el ácido nítrico con los no metales
Las fuertes propiedades oxidantes de la sustancia llevan a que en sus reacciones con elementos no metálicos, estos últimos se transformen en la forma de los ácidos correspondientes. Por ejemplo, el azufre se oxida a sulfato, el boro a bórico y el fósforo a ácidos fosfato. Las siguientes ecuaciones de reacción apoyan esto:
S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O
Obtener ácido nítrico
El método de laboratorio más conveniente para la obtención de una sustancia es la interacción de nitratos con uno concentrado, se realiza con calentamiento débil, evitando un aumento de temperatura, ya que en este caso el producto resultante se descompone.
En la industria, el ácido nítrico se puede obtener de varias formas. Por ejemplo, obtenido a partir de nitrógeno en aire e hidrógeno. La producción de ácido tiene lugar en varias etapas. Los productos intermedios son óxidos de nitrógeno. Primero, se forma monóxido de nitrógeno NO, luego se oxida con oxígeno atmosférico a dióxido de nitrógeno. Finalmente, se extrae ácido nítrico diluido (40-60%) de NO 2 en reacción con agua y exceso de oxígeno. Si se destila con ácido sulfato concentrado, es posible aumentar la fracción de masa de HNO 3 en la solución a 98.
El método anterior para la producción de ácido nitrato fue propuesto por primera vez por el fundador de la industria del nitrógeno en Rusia, I. Andreev, a principios del siglo XX.
Solicitud
Como recordamos, la fórmula química del ácido nítrico es HNO 3. ¿Qué característica de las propiedades químicas determina su uso si el ácido nítrico es un producto de producción química de gran tonelaje? Ésta es la alta capacidad oxidante de la sustancia. Se utiliza en la industria farmacéutica para obtener drogas... La sustancia sirve como materia prima para la síntesis de compuestos explosivos, plásticos, tintes. El ácido nítrico se utiliza en equipamiento militar como agente oxidante para combustible de cohetes. Su gran volumen se utiliza en producción. especies críticas fertilizantes nitrogenados - nitrato. Ayudan a incrementar el rendimiento de los cultivos agrícolas más importantes y aumentan el contenido de proteínas en frutos y masa verde.
Aplicaciones de nitratos
Habiendo considerado las principales propiedades, producción y uso del ácido nítrico, centrémonos en el uso de sus compuestos más importantes: las sales. No son solo fertilizantes minerales, algunos de ellos son de gran importancia en la industria militar. Por ejemplo, una mezcla de 75% de nitrato de potasio, 15% de carbón fino y 5% de azufre se llama polvo negro. A partir del nitrato de amonio, así como del carbón y el polvo de aluminio, se obtiene amonio, un explosivo. Interesante propiedad sales de ácido nitrato es su capacidad para descomponerse cuando se calienta.
Además, los productos de reacción dependerán del ion metálico que forme parte de la sal. Si un elemento metálico está en la línea de actividad a la izquierda del magnesio, los productos contienen nitritos y oxígeno libre. Si el metal que forma parte del nitrato se ubica desde el magnesio hasta el cobre, inclusive, entonces cuando la sal se calienta, se forman dióxido de nitrógeno, oxígeno y óxido. elemento de metal... Las sales de plata, oro o platino a altas temperaturas forman metal libre, oxígeno y dióxido de nitrógeno.
En nuestro artículo, descubrimos cuál es la fórmula química del ácido nítrico en química y qué características de sus propiedades oxidantes son más importantes.
Ácido nítrico y sus propiedades.
El ácido nítrico puro HNO 3 es un líquido incoloro. En el aire, como el ácido clorhídrico concentrado, “humea”, ya que sus vapores forman pequeñas gotas de niebla con humedad en el aire.
El ácido nítrico no es duradero. Ya bajo la influencia de la luz, se descompone gradualmente:
4HN0 3 = 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0.
Cuanto más alta es la temperatura y más concentrado el ácido, más rápido avanza la descomposición. El dióxido de nitrógeno liberado se disuelve en el ácido y le da un color marrón.
El ácido nítrico es uno de los ácidos más poderosos: en soluciones diluidas, se descompone completamente en iones H + y NO _.
El ácido nítrico es uno de los oxidantes más energéticos. Muchos no metales se oxidan fácilmente y se convierten en los ácidos correspondientes. Entonces, cuando se hierve con ácido nítrico, el azufre se oxida gradualmente a ácido sulfúrico y el fósforo a fosfórico.
El ácido nítrico actúa sobre casi todos los metales (ver sección 11.3.2), convirtiéndolos en nitratos y algunos metales en óxidos.
El HNO 3 concentrado pasiva algunos metales.
El estado de oxidación del nitrógeno en ácido nítrico es +5. Actuando como agente oxidante, el HNO 3 se puede reducir a varios productos:
4 +3 +2 +1 0 -3
N0 2 N 2 0 3 NO N 2 О N 2 NH 4 N0 3
Cuál de estas sustancias se forma, es decir, qué tan profundamente se reduce el ácido nítrico en un caso particular, depende de la naturaleza del agente reductor y de las condiciones de reacción, principalmente de la concentración del ácido. Cuanto mayor es la concentración de HNO3, menos profundamente se recupera. En reacciones con ácido concentrado, el NO2 se libera con mayor frecuencia. Cuando el ácido nítrico diluido interactúa con metales de baja actividad, por ejemplo, el cobre, se libera NO. En el caso de metales más activos, hierro, zinc, se forma N2O. El ácido nítrico fuertemente diluido reacciona con metales activos (zinc, magnesio, aluminio) para formar un ión de amonio, que da nitrato de amonio con el ácido. Por lo general, se forman varios productos al mismo tiempo.
Cu + HNO 3 (conc.) - Cu (NO 3) 2 + NO 2 + H 2 0;
Cu + HNO 3 (dilución) - ^ Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O;
Mg + HN0 3 (dilución) -> Mg (NO 3) 2 + N 2 0 + H 2 0;
Zn + HN0 3 (muy diluido) - Zn (N0 3) 2 + NH 4 N0 3 + H 2 0.
Cuando el ácido nítrico actúa sobre los metales, el hidrógeno, por regla general, no se desarrolla.
En la oxidación de no metales, el ácido nítrico concentrado, como en el caso de los metales, se reduce a NO 2, por ejemplo
S + 6HNO 3 = H 2 S0 4 + 6N0 2 + 2H 2 0.
ЗР + 5HN0 3 + 2H 2 0 = ЗН 3 РО 4 + 5N0
Estos diagramas ilustran los casos más típicos de interacción del ácido nítrico con metales y no metales. En general, las reacciones redox que involucran al HNO 3 son difíciles.
Una mezcla que consta de 1 volumen de ácido nítrico y 3-4 volúmenes de ácido clorhídrico concentrado se llama agua regia. El vodka de Tsar disuelve algunos metales que no interactúan con el ácido nítrico, incluido el "rey de los metales": el oro. Su acción se explica por el hecho de que el ácido nítrico oxida el ácido clorhídrico con la liberación de cloro libre y la formación de cloróxido de nitrógeno (1P), o cloruro de nitrosilo, N0C1:
HN0 3 + ZNS1 = C1 2 + 2H 2 0 + N0C1.
El cloruro de nitrosilo es un producto de reacción intermedio y se descompone:
2N0C1 = 2N0 + C1 2.
El cloro en el momento de su liberación se compone de átomos, lo que determina la alta capacidad oxidante del agua regia. Las reacciones de oxidación del oro y el platino proceden principalmente de acuerdo con las siguientes ecuaciones:
Au + HN0 3 + ZHC1 = AuCl3 + NO + 2H 2 0;
3Pt + 4HN0 3 + 12HC1 = 3PtCl 4 + 4N0 + 8H 2 0.
El ácido nítrico actúa sobre muchas sustancias orgánicas de tal manera que uno o varios átomos de hidrógeno en la molécula del compuesto orgánico son reemplazados por grupos nitro - NO 2. Este proceso se llama nitración y es de gran importancia en la química orgánica.
Las sales de ácido nítrico se denominan nitratos. Todos se disuelven bien en agua y cuando se calientan se descomponen con la liberación de oxígeno. En este caso, los nitratos de los metales más activos pasan a nitritos:
2KN0 3 = 2KN0 2 + О 2
Producción industrialÁcido nítrico. Moderno métodos industriales obteniendo ácido nítrico a base de oxidación catalítica amoniaco con oxígeno atmosférico. Al describir las propiedades del amoniaco, se indicó que arde en oxígeno y los productos de reacción son agua y nitrógeno libre. Pero en presencia de catalizadores, la oxidación del amoníaco con oxígeno puede proceder de manera diferente. Si se pasa una mezcla de amoníaco con aire sobre el catalizador, entonces a 750 ° C y una cierta composición de la mezcla, ocurre una conversión casi completa de NH 3 en N0:
4NH 3 (r) + 5O 2 (g) = 4NO (r) + 6H 2 O (g), AH = -907 kJ.
El NO formado se transforma fácilmente en NO 2, lo que da ácido nítrico con agua en presencia de oxígeno atmosférico.
Las aleaciones a base de platino se utilizan como catalizadores para la oxidación del amoníaco.
El ácido nítrico obtenido por oxidación del amoniaco tiene una concentración no superior al 60%. Concéntrate si es necesario.
La industria produce ácido nítrico diluido con una concentración de 55, 47 y 45%, y concentrado - 98 y 97%. El ácido concentrado se transporta en tanques de aluminio, ácido diluido, en tanques de acero resistentes al ácido.
Entrada 5
2. El papel del hierro en la vida del organismo.
Hierro en el cuerpo. El hierro está presente en los organismos de todos los animales y plantas (en promedio, alrededor del 0,02%); es necesario principalmente para el metabolismo del oxígeno y los procesos oxidativos. Hay organismos (los llamados concentradores) que pueden acumularlo en grandes cantidades (por ejemplo, bacterias de hierro, hasta un 17-20% de hierro). Casi todo el hierro en organismos de animales y plantas está asociado con proteínas. La deficiencia de hierro provoca un retraso en el crecimiento y fenómenos de clorosis de las plantas asociados con una reducción de la formación de clorofila. Un exceso de hierro también tiene un efecto nocivo sobre el desarrollo de las plantas, provocando, por ejemplo, esterilidad de las flores de arroz y clorosis. En suelos alcalinos, se forman compuestos de hierro inaccesibles para las raíces de las plantas y las plantas no lo reciben en cantidades suficientes; v suelos ácidos El hierro se convierte en compuestos solubles en superávit... Con una falta o un exceso de compuestos de hierro asimilables en los suelos, se pueden observar enfermedades de las plantas en grandes áreas.
El hierro ingresa al cuerpo de los animales y los humanos con los alimentos (los más ricos son el hígado, la carne, los huevos, las legumbres, el pan, los cereales, las espinacas, la remolacha). Normalmente, una persona recibe 60-110 mg de hierro con una dieta, lo que excede significativamente su requerimiento diario. La absorción del hierro suministrado con los alimentos se produce en la parte superior del intestino delgado, desde donde ingresa a la sangre en una forma asociada a las proteínas y se transporta con la sangre a diversos órganos y tejidos, donde se deposita en forma de un complejo de hierro-proteína - ferritina. El principal depósito de hierro del cuerpo es el hígado y el bazo. Debido a la ferritina, todos los compuestos del cuerpo que contienen hierro se sintetizan: el pigmento respiratorio hemoglobina se sintetiza en la médula ósea, la mioglobina se sintetiza en los músculos, los citocromos y otras enzimas que contienen hierro se sintetizan en varios tejidos. El hierro se excreta del cuerpo principalmente a través de la pared del intestino grueso (en los seres humanos, alrededor de 6 a 10 mg por día) y, en pequeña medida, a través de los riñones.
