SALPETERSYRE, HNO 3, oppnås ved å løse opp nitrogenoksider i vann:
3N02 + H20 = 2HN3 + NO
N 2 O 3 + H 2 O = HNO 3 + NO
N2O5 + H2O = 2HNO3
Fysiske egenskaper til salpetersyre. Molar vekt - 63.016; fargeløs væske med en karakteristisk lukt; kokepunkt 86°, smeltepunkt -47°; egenvekt 1,52 ved 15°; under destillasjon, på grunn av dekomponering av 2HNO 3 = N 2 O 3 + 2O + H 2 O, frigjør salpetersyre umiddelbart oksygen, N 2 O 3 og vann; absorpsjon av sistnevnte forårsaker en økning i kokepunktet. I vandig løsning inneholder sterk salpetersyre vanligvis nitrogenoksider, og fremstillingen av fullstendig vannfri salpetersyre gir betydelige vanskeligheter. Det er umulig å oppnå vannfri salpetersyre ved destillasjon, siden vandige løsninger av salpetersyre har en minimal elastisitet, dvs. tilsetning av vann til syren og omvendt senker dampelastisiteten (og øker kokepunktet). Derfor, som et resultat av destillasjon av en svak syre (D< 1,4) получается постоянно кипящий остаток D = 1,415, с содержанием 68% HNО 3 и с температурой кипения 120°,5 (735 мм). Перегонка при пониженном давлении дает остаток с меньшим содержанием HNО 3 , при høyt blodtrykk- med høyt innhold av HNO 3. Syre D = 1,503 (85 %), renset ved å blåse luft fra N 2 O 4, gir en rest med 77,1 % HNO 3 under destillasjon. Under destillasjon gir syre D = 1,55 (99,8%) først en løsning D = 1,62, sterkt farget av nitrogenoksider, og resten syre D = 1,49. At. Resten fra destillasjonen av salpetersyre inneholder alltid syren som tilsvarer minimum elastisitet (maksimalt kokepunkt). Vannfri syre kan kun oppnås ved å blande sterk (99,1 %) salpetersyre med salpetersyreanhydrid.
Ved frysing er det tilsynelatende umulig å oppnå syre over 99,5%. Med de nye metodene (Valentiner) for å utvinne salpetersyre fra salpeter er syren ganske ren, men med de gamle var det nødvendig å rense den hovedsakelig fra kloridforbindelser og fra N 2 O 4-damper. Den sterkeste syren har D0 = 1,559, D15 = 1,53 og 100 % HNO3 - D4 = 1,5421 (Veley og Manley); 100 % syre ryker i luften og tiltrekker seg vanndamp like sterkt som svovelsyre. En syre med D = 1,526 varmes opp når den blandes med snø.
Formasjonsvarme (fra 1/2 H 2 + 1/2 N 2 + 3/2 O 2):
HNO 3 – damp + 34400 cal
HNO 3 – væske + 41600 cal
HNO 3 – krystaller + 42200 cal
HNO 3 – løsning + 48800 kal
Fortynningsvarme: ved tilsetning av en partikkel H 2 O til HNO 3 - 3,30 Cal, to partikler - 4,9 Cal, fem partikler - 6,7 Cal, ti - 7,3 Cal. Ytterligere tillegg gir en ubetydelig økning termisk effekt. I form av krystaller får du:
1) HNO 3 · H 2 O = H 3 NO 4 - rombiske tabletter som minner om AgNO 3, smeltepunkt = -34° (-38°);
2) HNO 3 (H 2 O) 2 = H 5 NO 5 - nåler, smeltepunkt -18°,2, stabil kun under -15°. Krystallisasjonstemperaturkurven for vandig syre har tre eutektika (ved -66°,3, ved -44°,2, ved -43°) og to maksima (HNO 3 H 2 O -38°, HNO 3 3H 2 O -18 °,2). De samme spesielle punktene er observert for oppløsningsvarmene og for svingene i den elektriske konduktivitetskurven, men på sistnevnte merkes også 2HNO 3 ·H 2 O og HNO 3 ·10H 2 O. Fra det som nettopp er sagt og av analogi med fosforsyrer, følger det at det i løsninger av salpetersyre er dets hydrat HNO 3, men det spaltes veldig lett, noe som bestemmer den høye reaktivitet HNO3. Salpetersyre som inneholder NO 2 i løsning kalles røyking(rød).
Kjemiske egenskaper. Ren HNO 3 brytes lett ned og farges gulaktig farge på grunn av reaksjonen 2HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + H 2 O og absorpsjonen av det resulterende salpetersyreanhydridet. Ren salpetersyre og sterk salpetersyre generelt er stabile kun ved lave temperaturer. Hovedtrekket til salpetersyre er dens ekstremt sterke oksidasjonsevne på grunn av frigjøring av oksygen. Når den virker på metaller (unntatt Pt, Rh, Ir, Au, som HNO 3 ikke har noen effekt på i fravær av klor), oksiderer salpetersyre metallet og frigjør nitrogenoksider, jo lavere grad av oksidasjon, jo mer energisk det oksiderte metallet var som et reduksjonsmiddel. For eksempel gir bly (Pb) og tinn (Sn) N 2 O 4; sølv - hovedsakelig N 2 O 3. Svovel, spesielt nyutfelt, oksiderer lett; fosfor, når det blir lett oppvarmet, blir til fosforsyre. Glødende kull antennes i dampen av salpetersyre og i selve salpetersyren. Den oksiderende effekten av rykende rød syre er større enn fargeløs syre. Jern nedsenket i det blir passivt og er ikke lenger mottakelig for virkningen av syre. Til syklisk organiske forbindelser(benzen, naftalen, etc.) Vannfri salpetersyre eller blandet med svovelsyre virker meget sterkt, og gir nitroforbindelser C 6 H 5 H + HNO 3 = C 6 H 5 NO 2 + NOH. Nitrering av parafiner skjer sakte, og bare under påvirkning av en svak syre ( høy grad ionisering). Som et resultat av samspillet mellom stoffer som inneholder hydroksyl (glyserin, fiber) med salpetersyre, oppnås nitratestere, feilaktig kalt nitroglyserin, nitrocellulose osv. Alle forsøk og alt arbeid med salpetersyre skal utføres i et godt ventilert rom , men helst under et spesielt utkast .
Analyse . For å oppdage spor av salpetersyre, bruk: 1) difenylendanyldihydrotriazol (kommersielt kjent som "nitron"); 5 eller 6 dråper av en 10 % løsning av nitron i 5 % eddiksyre hell i 5-6 cm 3 av testløsningen, tilsett en dråpe H 2 SO 4 til den på forhånd: i nærvær av merkbare mengder NO 3 -ioner frigjøres et stort bunnfall; i svært svake løsninger, nåleformet krystaller frigjøres; ved 0° kan til og med 1/80000 HNO 3 åpnes med nitron; 2) brucin i løsning; bland med testløsningen og hell den forsiktig langs veggen av reagensrøret til sterk svovelsyre; ved kontaktpunktet for begge lagene i reagensrøret, dannes en rosa-rød farge, som går nedenfra til grønnaktig.
For å bestemme mengden HNO 3 i en løsning av rykende salpetersyre, må du titrere N 2 O 4 med en løsning av KMnO 4, bestemme tettheten til væsken med et hydrometer og trekke fra korreksjonen for N 2 O 4-innholdet angitt i en spesiell tabell.
Industrielle metoder for å produsere salpetersyre. Salpetersyre ekstraheres. arr. fra salpeter. Tidligere ble det drevet salpeterutvinning i den såkalte. "salpetriere", eller "burts", der, som et resultat av blanding av gjødsel, urin, etc. med gammelt puss, gradvis, delvis på grunn av virkningen av bakterier, oppstår oksidasjon av urea og andre organiske nitrogenforbindelser (aminer, amider, etc.) i salpetersyre, og danner kalsiumnitrat med kalkstein. På varme dager, spesielt i sør (for eksempel i India og i Sentral Asia), går prosessen veldig raskt.
I Frankrike i 1813 ble det utvunnet opptil 2 000 000 kg salpeter fra salpeter. 25 store dyr produserer ca 500 kg salpeter i året. I noen områder, med grunnjord rik på dyrerester (for eksempel Kuban-regionen), er det mulig at det kan være en merkbar mengde nitrat i jorda, men ikke tilstrekkelig for utvinning. Merkbare mengder ble utvunnet i Ganges-dalen og finnes i våre sentralasiatiske festninger, der reserver av jord som inneholder salpeter når 17 tonn på hvert sted, men innholdet av salpeter i den er ikke mer enn 3 %. Forekomster av natriumnitrat - chilensk - ble oppdaget i 1809; de finnes hovedsakelig i provinsen Tarapaca, mellom 68° 15" og 70° 18" østlig lengde og 19° 17" og 21° 18" sørlig breddegrad, men finnes også lenger sør og nordover (i Peru og Bolivia); deres forekomst ligger i en høyde av 1100 m over havet. Forekomstene er ca. 200 km lange, 3-5 km brede, og har et gjennomsnittlig NaNO 3-innhold på 30-40 %. Reserver, forutsatt en årlig økning i forbruket på 50 000 tonn, kan vare i 300 år. I 1913 ble det eksportert 2 738 000 tonn, men eksporten til Europa gikk noe ned, selv om den etter et meget merkbart fall i eksporten under krigen økte litt igjen fra 1920. Vanligvis på toppen ligger en "ild" (50 cm - 2 m tykk) ), bestående av kvarts og feltspatisk sand, og under den "kalihe" (25 cm - 1,5 m), som inneholder salpeter (avsetningene ligger i ørkenen ved siden av forekomster av salt og borkalsiumsalt). Sammensetningen av "kalihe" er veldig mangfoldig; den inneholder NaNO 3 - fra 30% til 70%, jodid- og jodsalter - opptil 2%, natriumklorid - 16-30%, sulfatsalter - opptil 10%, magnesiumsalter - opptil 6%. De beste variantene inneholder i gjennomsnitt: NaNO 3 - 50%, NaCl - 26%, Na 2 SO 4 - 6%, MgSO 4 - 3%. NaNO 3 er oppløst kl høy temperatur slik at mye mer NaNO 3 går inn i løsningen enn NaCl, hvis løselighet øker litt med temperaturen. Fra 3 tonn “kalihe” får du 1 tonn råsalpeter med et gjennomsnittlig innhold på 95-96 % salpeter. Fra 1 liter moderlake oppnås vanligvis 2,5-5 g jod. Vanligvis er rå salpeter brun i fargen på grunn av innblanding av jernoksid. Salpeter som inneholder opptil 1-2 % kloridforbindelser brukes til gjødsel. Rent natriumnitrat er fargeløst, gjennomsiktig, ikke-hygroskopisk hvis det ikke inneholder kloridforbindelser; krystalliserer i terninger. For å oppnå salpetersyre varmes salpeter opp med svovelsyre; interaksjonen følger ligningen:
NaNO 3 + H 2 SO 4 = HNO 3 + NaSO 4
dvs. syresulfat oppnås. Sistnevnte kan brukes til å produsere hydrogenklorid ved å kalsinere en blanding av NaHSO 4 og NaCl i muffer. For interaksjon i henhold til ligningen
teoretisk er det nødvendig å ta 57,6 kg H 2 SO 4 eller 60 kg syre 66° Bẻ per 100 kg NaNO 3. Faktisk, for å unngå nedbrytning, tas 20-30% mer svovelsyre. Samspillet utføres i horisontale sylindriske jernretorter 1,5 m lange, 60 cm i diameter, med vegger 4 cm tykke. Hver sylinder inneholder 75 kg salpeter og 75 kg H 2 SO 4. Dampene føres først gjennom et keramisk kjøleskap, avkjølt med vann, eller gjennom et skrånende keramisk rør, deretter gjennom absorbenter: «sylindere» eller «bonbons», dvs. store keramiske «Wulf-kolber». Hvis svovelsyre 60° Вẻ (71%) tas og 4 kg vann per 100 kg saltpeter legges i den første absorberen, oppnås en syre på 40-42° Вẻ (38-41%); ved å bruke syre ved 66° Вẻ (99,6%) og tørr salpeter, får vi 50° Вẻ (53%); for å oppnå syre ved 36° Вẻ, legges 8 liter vann i den første absorberen, 4 liter i den andre og 2,6 liter i de neste. Rykende salpetersyre oppnås ved å reagere salpeter med halvparten av mengden svovelsyre som kreves ved beregning. Derfor produserer metoden syre forurenset med nitrosylklorid og andre stoffer som forlater ved begynnelsen av prosessen, og med nitrogenoksider ved slutten av destillasjonen. Nitrogenoksider er relativt enkle å drive bort ved å blåse en strøm av luft gjennom syren. Det er mye mer lønnsomt å jobbe i retorter, omgitt av ild på alle kanter og med et rør i bunnen for å frigjøre bisulfat som inneholder en merkbar mengde syre. Faktum er at støpejern ikke korroderes av syre hvis det er tilstrekkelig oppvarmet og hvis kontakt med ild på alle kanter sørger for at det ikke avsettes syredråper. I slike retorter (1,20 brede og 1,50 m i diameter, med en veggtykkelse på 4-5 cm), behandles salpeter med svovelsyre i en hastighet på 450 kg og til og med 610 kg saltpeter per 660 kg H 2 SO 4 ( 66 ° Bẻ). I stedet for sylindere, brukes nå ofte vertikale rør eller disse rørene kobles til sylindere.
Etter Guttmann-metoden utføres dekomponering i støpejernsretorter sammensatt av flere deler (fig. 1 og 1a); delene er forbundet med kitt, vanligvis bestående av 100 deler jernspon, 5 deler svovel, 5 deler ammoniumklorid med så lite vann som mulig; Retortene og om mulig lasteluken er innelukket i murverk og varmes opp av ovnsgasser.
800 kg salpeter og 800 kg 95 % svovelsyre fylles i retorten og destillasjon utføres i 12 timer; dette forbruker ca 100 kg kull. Sylindriske retorter brukes også. De frigjorte dampene kommer først inn i sylinder 8; pass deretter en serie keramiske rør, 12 og 13, plassert i en treboks med vann; her kondenseres dampene til salpetersyre, som strømmer gjennom rør 22 i Gutman-installasjonen, og 23 inn i samling 28, og her kommer også kondensat fra sylinder 8 inn; salpetersyre som ikke har kondensert i rørene 12 går inn gjennom 15a i et tårn fylt med kuler og vasket med vann; de siste sporene av syre som ikke er absorbert i tårnet er fanget i sylinder 43a; gassene føres bort gjennom røret 46a inn i skorsteinen. For å oksidere nitrogenoksidene som dannes under destillasjon, blandes luft inn i gassene direkte ved utgangen fra retorten. Hvis sterk svovelsyre og tørket salpeter brukes i produksjonen, oppnås fargeløs 96-97% salpetersyre. Nesten all syren kondenserer i rørene, kun en liten del (5%) absorberes i tårnet, og gir 70% salpetersyre, som tilsettes neste lass med nitrat. At. resultatet er fargeløs salpetersyre, uten klor, med et utbytte på 98-99% av teorien. Gutmans metode har blitt utbredt på grunn av dens enkelhet og lave installasjonskostnader.
96-100 % syre ekstraheres fra salpeter i henhold til Valentiner-metoden, ved destillasjon under redusert trykk (30 mm) i støpejernsretorter av en blanding av 1000 kg NaNO 3, 1000 kg H2SO 4 (66 ° Вẻ) og en slik mengde av svak syre HNO 3 som tilsetter 100 kg vann med det. Destillasjonen varer i 10 timer, med luft inn i legeringen hele tiden. Interaksjonen skjer ved 120°, men på slutten av prosessen oppstår en "krise" (1 time) og sterke støt er mulig (ved 120-130°). Etter dette bringes oppvarmingen til 175-210°. Riktig fortykning og syrefangst er svært viktig. Damper fra retorten kommer inn i sylinderen, fra den til 2 høyt avkjølte spoler, fra dem til en samling (som en Wulf-kolbe), etterfulgt av en spole igjen og deretter 15 sylindre, bak som en pumpe er plassert. Med 1000 kg belastning av NaNO 3 på 6-8 timer, oppnås 600 kg HNO 3 (48° Вẻ), dvs. 80 % av normen.
For å få salpetersyre fra norsk salpeter (kalsium) løses sistnevnte opp, sterk salpetersyre tilsettes og blandes svovelsyre, hvoretter salpetersyren filtreres fra gipsen.
Oppbevaring og pakking. For å lagre salpetersyre kan du bruke glass, ildleire og ren aluminium (ikke mer enn 5 % urenheter) retter, samt retter laget av spesielt silisiumsyrebestandig Krupp-stål (V2A). Fordi når sterk salpetersyre virker på tre, sagflis, filler, fuktet vegetabilsk olje, etc. utbrudd og brann er mulig (for eksempel hvis en flaske sprekker under transport), så kan salpetersyre kun transporteres i spesialtog. Terpentin antennes spesielt lett ved oppvarming når den kommer i kontakt med sterk salpetersyre.
Anvendelse: 1) i form av salter til gjødsel, 2) til produksjon av eksplosiver, 3) til produksjon av halvfabrikata til fargestoffer, og delvis selve fargestoffene. Ch. arr. salter av salpetersyre eller nitrat (natrium, ammonium, kalsium og kalium) brukes til gjødsel. I 1914 nådde verdensforbruket av nitrogen i form av chilensk nitrat 368 000 tonn og i form av salpetersyre fra luften - 10 000 tonn. I 1925 skulle forbruket ha nådd 360 000 tonn salpetersyre fra luften. Forbruket av salpetersyre øker kraftig under krig på grunn av utgiftene til eksplosiver, hvorav de viktigste er nitroglyserin og nitrocelluloser av ulike typer, nitroforbindelser (nitrotoluen, TNT, melinitt osv.) og stoffer til lunter (kvikksølvfulminat). I Fredelig tid salpetersyre brukes på produksjon av nitroforbindelser, for eksempel nitrobenzen, for overgang til fargestoffer gjennom anilin, oppnådd fra nitrobenzen ved reduksjon. Betydelige mengder salpetersyre brukes til etsing av metaller; salter av salpetersyre (saltpeter) brukes til eksplosiver (ammoniumnitrat - i røykfritt, kaliumnitrat - i svartkrutt) og til fyrverkeri (bariumnitrat - for grønt).
Salpetersyre standard. Salpetersyrestandarden eksisterer så langt bare i USSR og ble godkjent av Standardiseringskomiteen ved STO som en all-Union standard obligatorisk standard(OST-47) for syre ved 40° Вẻ. Standarden setter HNO 3-innholdet i salpetersyre til 61,20 % og begrenser innholdet av urenheter: svovelsyre ikke mer enn 0,5 %, klor ikke mer enn 0,8 %, jern ikke mer enn 0,01 %, faste rester ikke mer enn 0,9 %; standard salpetersyre bør ikke inneholde sediment. Standarden regulerer forholdet mellom selger og kjøper, og regulerer strengt prøvetakings- og analysemetodene. Innholdet av salpetersyre bestemmes ved å tilsette NaOH til syren og tilbaketitrere med syren. Innholdet av svovelsyre bestemmes i form av BaSO 4 ved utfelling av BaCl 2. Klorinnholdet bestemmes ved titrering i alkalisk miljø Sølvnitrat. Jerninnholdet bestemmes ved utfelling av seskvioksider med ammoniakk, reduksjon av oksidjern til jernholdig jern og påfølgende titrering av KMnO 4. Innpakningen av salpetersyre er ennå ikke standard. Uten å berøre beholderens størrelse, vekt og kvalitet, fastsetter standarden pakking av salpetersyre i glassbeholdere og gir instruksjoner om hvordan den skal pakkes og forsegles.
Fremstilling av salpetersyre.
I. Fra luften. Syntesen av salpetersyre fra luft under påvirkning av en voltaisk bue gjentas til til en viss grad en prosess som skjer i naturen under påvirkning av utslipp av atmosfærisk elektrisitet. Cavendish var den første som observerte (i 1781) dannelsen av nitrogenoksider under forbrenning av H 2 i luft, og deretter (i 1784) når en elektrisk gnist passerer gjennom luften. Mutman og Gopher i 1903 var de første som prøvde å studere likevekten: N 2 + O 2 2NO. Ved å føre en voltaisk lysbue med vekselstrøm ved 2000-4000 V gjennom luften, oppnådde de praktisk talt en NO-konsentrasjon på 3,6 til 6,7 vol.%. Deres energiforbruk per 1 kg HNO 3 nådde 7,71 kWh. Nernst studerte deretter denne likevekten ved å føre luft gjennom et iridiumrør. Videre arbeidet Nernst, Jellinek og andre forskere i samme retning. Ved ekstrapolering eksperimentelle resultater Ved å studere likevekten mellom luft og nitrogenoksid, var Nernst i stand til å beregne at på høyre side av ligningen, ved en temperatur på 3750° (dvs. omtrent ved temperaturen til en voltaisk bue), et innhold på 7 volum % NO er etablert.
Idéprioritet teknisk bruk voltaisk lysbue for fiksering atmosfærisk nitrogen tilhører den franske forskeren Lefebre, som tilbake i 1859 patenterte i England hennes metode for å produsere salpetersyre fra luften. Men på den tiden kostnaden elektrisk energi var for høy for Lefebre-metoden å oppnå praktisk betydning. Det er også verdt å nevne patentene til McDougal (An. P. 4633, 1899) og Bradley og Lovejoy-metoden implementert i teknisk skala, utnyttet i 1902 av det amerikanske selskapet Atmospheric Products С° (med 1 million dollar i kapital) med ved å bruke energien til Niagara Falls. Forsøkene på å bruke en spenning på 50 000 V for å fikse atmosfærisk nitrogen, gjort av Kowalski og hans samarbeidspartner I. Moscytski, skal også tilskrives denne tiden. Men den første betydelige suksessen i fremstillingen av salpetersyre fra luften kom fra historisk idé Norsk ingeniør Birkeland, som skulle bruke sistnevntes evne til å strekke seg i et sterkt elektromagnetisk felt for å øke utbyttet av nitrogenoksider når de passerer en voltaisk bue gjennom luft. Birkeland kombinerte denne ideen med en annen norsk ingeniør, Eide, og oversatte den til en teknisk installasjon som umiddelbart ga en kostnadseffektiv mulighet til å få salpetersyre fra luft. På grunn av den konstante endringen i strømmens retning og virkningen av elektromagneten, har den resulterende flammen til den elektriske lysbuen en konstant tendens til å blåse opp i forskjellige sider, som fører til dannelsen av en voltaisk bue som beveger seg raskt hele tiden med en hastighet på opptil 100 m/sek, og skaper inntrykk av en rolig brennende bred elektrisk sol med en diameter på 2 m eller mer. En sterk luftstrøm blåses kontinuerlig gjennom denne solen, og selve solen er innelukket i en spesiell ovn laget av ildfast leire, bundet i kobber (fig. 1, 2 og 3).
De hule elektrodene til den elektriske lysbuen kjøles fra innsiden med vann. Luft gjennom kanaler EN i ildleireforingen av ovnen går den inn i lysbuekammeret b; gjennom den oksiderte gassen forlater ovnen og avkjøles ved å bruke varmen til å varme opp kjelene til fordampningsapparatet. Etter dette kommer NO inn i oksidasjonstårnene, hvor det oksideres av atmosfærisk oksygen til NO 2. Sistnevnte prosess er en eksoterm prosess (2NO + O 2 = 2NO 2 + 27Cal), og derfor favoriserer forhold som øker varmeabsorpsjonen reaksjonen i denne retningen. Deretter absorberes nitrogendioksid av vann i henhold til følgende ligninger:
3N02 + H20 = 2HNO3 + NO
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2
I en annen metode avkjøles den reagerende blanding av gasser til under 150° før absorpsjon; ved denne temperaturen finner den omvendte dekomponeringen – NO 2 = NO + O – nesten ikke sted. Med tanke på at under visse forhold etableres likevekten NO + NO 2 N 2 O 3 med et maksimalt innhold på N 2 O 3, kan den oppnås ved å helle varme nitrittgasser selv før de er fullstendig oksidert, ved en temperatur på 200 til 300 °, med en løsning av brus eller kaustisk soda, i stedet for nitratsalter - rene nitritt (Norsk Hydro-metoden). Når den forlater ovnen, inneholder den blåste luften fra 1 til 2 % nitrogenoksider, som umiddelbart fanges opp av motstråler med vann og deretter nøytraliseres med kalk for å danne kalsium, den såkalte. "norsk" salpeter. Å utføre selve prosessen N 2 + O 2 2NO - 43,2 Cal krever utgifter til en relativt liten mengde elektrisk energi, nemlig: å oppnå 1 tonn bundet nitrogen i form av NO kun 0,205 kW-år; I mellomtiden, i de beste moderne installasjonene er det nødvendig å bruke 36 ganger mer, dvs. ca. 7,3 og opptil 8 kW-år per 1 tonn. Med andre ord, over 97 % av energien som brukes går ikke til dannelsen av NO, men til å skape for denne prosessen gunstige forhold. For å skifte likevekten mot høyest mulig NO-innhold, er det nødvendig å bruke en temperatur fra 2300 til 3300° (NO-innhold ved 2300° er 2 vol% og for 3300° - 6 vol%), men ved slike temperaturer brytes 2NO raskt ned. tilbake til N 2 + O 2. Derfor er det på en liten brøkdel av et sekund nødvendig å fjerne gass fra varme områder til kaldere og avkjøle den til minst 1500°, når nedbrytningen av NO går langsommere. Likevekt N 2 + O 2 2NO etableres ved 1500° på 30 timer, ved 2100° på 5 sekunder, ved 2500° på 0,01 sekunder. og ved 2900° - på 0,000035 sek.
Metoden til Schonherr, ansatt i BASF, skiller seg fra metoden til Birkeland og Eide ved betydelige forbedringer. I denne metoden, i stedet for en pulserende og fortsatt intermitterende flamme av en voltaisk bue variabel gjeldende, bruke en rolig flamme av høy fast nåværende Dette forhindrer hyppig blåsing av flammen, noe som er svært skadelig for prosessen. Det samme resultatet kan imidlertid oppnås med en vekselstrømsspenningsbue, men ved å blåse luft gjennom den brennende flammen ikke i en rett linje, men i form av en virvelvind langs den elektriske lysbueflammen. Derfor kunne ovnen utformet i form av et ganske smalt metallrør, dessuten, slik at lysbueflammen ikke berører veggene. Designdiagrammet til Schongherr-ovnen er vist i fig. 4.
En ytterligere forbedring av buemetoden er gjort ved Pauling-metoden (fig. 5). Elektrodene i forbrenningsovnen ser ut som hornutladere. En voltaisk bue 1 m lang dannet mellom dem blåses oppover av en sterk luftstrøm. På det smaleste stedet av den ødelagte flammen, tennes lysbuen på nytt ved hjelp av ekstra elektroder.
En litt annerledes utforming av en ovn for oksidasjon av nitrogen i luften ble patentert av I. Moscicki. En av begge elektrodene (fig. 6) har form som en flat skive og er plassert svært langt fra den andre elektroden nært hold. Den øvre elektroden er rørformet, og nøytrale gasser strømmer gjennom den i en rask strøm, og sprer seg deretter i en kjegle.
Flammen til den voltaiske buen er gitt inn Rundkjøring sirkulasjon påvirket elektromagnetisk felt, og den raske kjegleformede gassstrålen forhindrer kortslutninger. Detaljert beskrivelse hele installasjonen er gitt i W. Waeser, Luftstickstoff-Industrie, s. 475, 1922. Ett anlegg i Sveits (Chippis, Wallis) opererer i henhold til I. Mościckis metode, og produserer 40 % HNO 3 . Et annet anlegg i Polen (Bory-Jaworzno) er designet for 7000 kW og skal produsere konsentrert HNO 3 og (NH 4) 2 SO 4. For å forbedre utbyttet av nitrogenoksider og for å øke flammen i den elektriske lysbuen har ikke luft, men en mer oksygenrik blanding av nitrogen og oksygen, i forholdet 1:1, nylig blitt brukt som utgangsprodukt. Fransk anlegg i Laroche-de-Rham jobber med en slik blanding med svært gode resultater.
Det er tilrådelig å kondensere det resulterende nitrogentetroksidet N 2 O 4 til en væske ved avkjøling til -90°. Slikt flytende nitrogentetroksid, hentet fra forhåndstørkede gasser - oksygen og luft, reagerer ikke med metaller og kan derfor transporteres i stålbomber og brukes til produksjon av HNO 3 i sterke konsentrasjoner. Toluen ble brukt som kjølevæske i dette tilfellet på en gang, men på grunn av den uunngåelige lekkasjen av nitrogenoksider og deres effekt på toluen, skjedde det forferdelige eksplosjoner ved fabrikkene Tschernewitz (i Tyskland) og Bodio (i Sveits), som ødela begge virksomhetene. Utvinning av N 2 O 4 fra gassblanding m.b. også oppnådd gjennom absorpsjon av N 2 O 4 av silikagel, som frigjør den absorberte N 2 O 4 tilbake ved oppvarming.
II. Kontaktoksidasjon av ammoniakk. Alle de beskrevne metodene for å produsere syntetisk salpetersyre direkte fra luften, som allerede angitt, er lønnsomme bare hvis billig vannkraft er tilgjengelig. Problemet med bundet nitrogen (se Nitrogen) kunne ikke anses som endelig løst dersom man ikke hadde funnet en metode for å produsere relativt billig syntetisk salpetersyre. Absorpsjonen av bundet nitrogen fra gjødsel av planter er spesielt lettere dersom disse gjødselene er salter av salpetersyre. Ammoniumforbindelser som føres inn i jorda må først gjennomgå nitrifikasjon i selve jorda (se Nitrogengjødsel). I tillegg er salpetersyre, sammen med svovelsyre, grunnlaget for en rekke grener av den kjemiske industrien og militære anliggender. Produksjon av eksplosiver og røykfritt krutt (TNT, nitroglyserin, dynamitt, pikrinsyre og mange andre), anilinfargestoffer, celluloid og rayon, mange medisiner osv. er umulig uten salpetersyre. Det er derfor i Tyskland, som ble avskåret fra kilden til chilensk nitrat under verdenskrigen ved en blokade og samtidig ikke hadde billig vannkraft, utviklet produksjonen av syntetisk salpetersyre i stor grad ved hjelp av kontaktmetoden , med utgangspunkt i kullkull eller syntetisk ammoniakk ved å oksidere det med atmosfærisk oksygen med deltakelse av katalysatorer. Under krigen (1918) produserte Tyskland opptil 1000 tonn salpetersyre og ammoniumnitrat per dag.
Tilbake i 1788 etablerte Milner i Cambridge muligheten for oksidasjon av NH 3 til nitrogenoksider under påvirkning av manganperoksid ved oppvarming. I 1839 etablerte Kuhlman kontaktvirkningen til platina under oksidasjon av ammoniakk med luft. Teknisk sett ble metoden for å oksidere ammoniakk til salpetersyre utviklet av Ostwald og Brouwer og patentert av dem i 1902 (Interessant nok ble Ostwalds søknad avvist i Tyskland på grunn av anerkjennelsen av prioritet for fransk kjemiker Kulman.) Under påvirkning av finknust platina og den langsomme strømmen av gassblandingen, fortsetter oksidasjonen i henhold til reaksjonen 4NH 3 + ZO 2 = 2N 2 + 6H 2 O. Derfor bør prosessen være strengt regulert både i betydningen av den betydelige bevegelseshastigheten til gassstrålen som blåses gjennom kontakten "omformer", og i betydningen av sammensetningen av gassblandingen. Blandingen av gasser som kommer inn i "omformerne" skal. tidligere grundig renset for støv og urenheter som kan "forgifte" platinakatalysatoren.
Det kan antas at tilstedeværelsen av platina forårsaker dekomponering av NH3-molekylet og dannelsen av en ustabil mellomforbindelse av platina med hydrogen. I dette tilfellet er nitrogen i statu nascendi utsatt for oksidasjon av atmosfærisk oksygen. Oksydasjonen av NH 3 til HNO 3 fortsetter gjennom følgende reaksjoner:
4NH3 + 502 = 4NO + 6H20;
avkjølt fargeløs gass NO, som er blandet med en ny porsjon luft, oksiderer spontant videre og danner NO 2 eller N 2 O 4:
2NO + O2 = 2N02, eller N204;
oppløsningen av de resulterende gassene i vann i nærvær av overflødig luft eller oksygen er assosiert med ytterligere oksidasjon i henhold til reaksjonen:
2NO 2 + O + H 2 O = 2HNO 3,
hvoretter HNO3 oppnås, med en styrke på ca. 40 til 50%. Ved å destillere den resulterende HNO 3 med sterk svovelsyre, kan konsentrert syntetisk salpetersyre endelig oppnås. Ifølge Ostwald må katalysatoren bestå av metallisk platina belagt med delvis eller helt svampaktig platina eller platinasort.
Reaksjonen bør finne sted når rødvarmen så vidt har begynt og ved en betydelig strømningshastighet av gassblandingen, bestående av 10 eller flere deler luft per 1 time NH 3. Den langsomme strømmen av gassblandingen fremmer fullstendig kollaps NH 3 til grunnstoffer. Med et platina kontaktgitter på 2 cm bør gassstrømhastigheten være 1-5 m/sek, dvs. kontakttiden for gass med platina bør ikke overstige 1/100 sek. Optimale temperaturer er rundt 300°. Gassblandingen forvarmes. Jo høyere strømningshastigheten til gassblandingen er, jo større NO-utgang. Ved å arbeide med et veldig tykt platinanett (katalysator) med en blanding av ammoniakk og luft som inneholder ca. 6,3 % NH 3, oppnådde Neumann og Rose følgende resultater ved en temperatur på 450 ° (med en kontaktflate av platina på 3,35 cm 2):
Mer eller mindre NH 3 innhold har også veldig viktig for veibeskrivelse kjemisk prosess, som kan gå enten etter ligningen: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (med et innhold på 14,38 % NH 3), eller etter ligningen: 4NH 3 + 7O 2 = 4NO 2 + 6H 2 O (med et innhold av blanding på 10,74 % NH 3). Med mindre suksess enn platina, kanskje. Andre katalysatorer ble også brukt (jernoksid, vismut, cerium, thorium, krom, vanadium, kobber). Av disse er det kun bruk av jernoksid ved en temperatur på 700-800°, med et utbytte på 80 til 85 % NH 3, som fortjener oppmerksomhet.
Temperatur spiller en betydelig rolle i den oksidative prosessen med overgangen av NH 3 til HNO 3. Selve ammoniakkoksidasjonsreaksjonen er eksoterm: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O + 215,6 Cal. Først først er det nødvendig å varme opp kontaktapparatet, deretter skjer reaksjonen på grunn av sin egen varme. Den tekniske utformingen av "omformere" for oksidasjon av ammoniakk i forskjellige systemer er tydelig fra figurene gitt (fig. 7-8).
Ordningen for produksjon av HNO 3 i henhold til den for tiden aksepterte Franck-Caro-metoden er vist i fig. 9.
I fig. 10 viser et diagram over oksidasjonen av NH 3 ved fabrikken til Meister Lucius og Brünning i Hechst.
I moderne installasjoner utføres oksidasjonen av NH 3 til NO med et utbytte på opptil 90 %, og den påfølgende oksidasjonen og absorpsjonen av de resulterende nitrogenoksidene med vann - med et utbytte på opptil 95 %. Dermed gir hele prosessen et utbytte av bundet nitrogen på 85-90%. Å skaffe HNO 3 fra nitrat koster for tiden (i form av 100 % HNO 3) $ 103 per 1 tonn, ved bruk av lysbueprosessen, $ 97,30 per 1 tonn, mens 1 tonn HNO 3 oppnådd ved oksidasjon av NH -3 koster bare $ 85,80. Det sier seg selv at disse tallene kan være det er bare omtrentlige og avhenger i stor grad av bedriftens størrelse, kostnadene for elektrisk energi og råvarer, men likevel viser de at kontaktmetoden for å produsere HNO 3 er bestemt til å innta en dominerende posisjon i nær fremtid sammenlignet med andre metoder.
se også
Salpetersyre
Salpetersyre(HNO 3) er en sterk monobasisk syre. Fast salpetersyre danner to krystallinske modifikasjoner: monokliniske og ortorhombiske gitter.
Salpetersyre blandes med vann i alle forhold. I vandige løsninger dissosieres det nesten fullstendig til ioner. Formes med vann azeotropisk blanding med en konsentrasjon på 68,4 % og kokepunkt 120 °C ved atmosfærisk trykk. To faste hydrater er kjent: monohydrat (HNO 3 · H 2 O) og trihydrat (HNO 3 · 3H 2 O).
Kjemiske egenskaper
Høykonsentrert HNO 3 er vanligvis brun i fargen på grunn av nedbrytningsprosessen som skjer i lyset:
Ved oppvarming spaltes salpetersyre i henhold til samme reaksjon. Salpetersyre kan destilleres (uten dekomponering) bare under redusert trykk (det angitte kokepunktet ved atmosfærisk trykk er funnet ved ekstrapolering).
Gull, noen platinagruppemetaller og tantal er inerte overfor salpetersyre over hele konsentrasjonsområdet, andre metaller reagerer med det, og reaksjonsforløpet bestemmes av konsentrasjonen.
HNO 3 som en sterk monobasisk syre interagerer:
a) med basiske og amfotere oksider:
b) med grunner:
c) fortrenger svake syrer fra deres salter:
Ved koking eller eksponering for lys brytes salpetersyre delvis ned:
Salpetersyre i enhver konsentrasjon viser egenskapene til en oksiderende syre, med nitrogen som reduseres til en oksidasjonstilstand fra +4 til -3. Reduksjonsdybden avhenger først og fremst av reduksjonsmidlets natur og konsentrasjonen av salpetersyre. Som en oksiderende syre interagerer HNO 3:
a) med metaller som står i spenningsserien til høyre for hydrogen:
Konsentrert HNO3
Fortynn HNO 3
b) med metaller som står i spenningsserien til venstre for hydrogen:
Alle ligningene ovenfor gjenspeiler bare det dominerende reaksjonsforløpet. Dette betyr at det under gitte forhold er flere produkter av denne reaksjonen enn produkter fra andre reaksjoner, for eksempel når sink reagerer med salpetersyre ( massefraksjon salpetersyre i en løsning på 0,3), vil produktene inneholde mest NO, men vil også inneholde (kun i mindre mengder) NO 2, N 2 O, N 2 og NH 4 NO 3.
Det eneste generelle mønsteret i samspillet mellom salpetersyre og metaller: jo mer fortynnet syren og jo mer metall er mer aktivt, jo dypere reduseres nitrogenet:
Økende syrekonsentrasjon øker metallaktiviteten
Produkter av interaksjon av jern med HNO 3 i forskjellige konsentrasjoner
Salpetersyre, selv konsentrert, interagerer ikke med gull og platina. Jern, aluminium, krom passiveres med kald konsentrert salpetersyre. Jern reagerer med fortynnet salpetersyre, og avhengig av konsentrasjonen av syren, ikke bare ulike produkter nitrogenreduksjon, men også ulike produkter av jernoksidasjon:
Salpetersyre oksiderer ikke-metaller, og nitrogen reduseres vanligvis til NO eller NO 2:
Og komplekse stoffer, For eksempel:
Noen organiske forbindelser (for eksempel aminer og hydrazin, terpentin) antennes spontant når de kommer i kontakt med konsentrert salpetersyre.
Salpetersyre
Noen metaller (jern, krom, aluminium, kobolt, nikkel, mangan, beryllium), som reagerer med fortynnet salpetersyre, passiveres av konsentrert salpetersyre og er motstandsdyktige mot effektene.
En blanding av salpetersyre og svovelsyre kalles "melange". Takket være tilstedeværelsen av amyl oppnås en konsentrasjon på 104 % [ kilde ikke spesifisert 150 dager] (det vil si at når 4 deler destillat tilsettes til 100 deler melange, forblir konsentrasjonen på 100 % på grunn av absorpsjon av vann av amyl [ kilde ikke spesifisert 150 dager]).
Salpetersyre er mye brukt for å oppnå nitroforbindelser.
Blanding av tre bind av saltsyre og ett volum nitrogen kalles "kongelig vodka". Aqua regia løser opp de fleste metaller, inkludert gull og platina. Dens sterke oksiderende evner skyldes det dannede atomære klor og nitrosylklorid:
Nitrater
HNO 3 er en sterk syre. Dens salter - nitrater - oppnås ved virkningen av HNO 3 på metaller, oksider, hydroksyder eller karbonater. Alle nitrater er svært løselige i vann.
Salter av salpetersyre - nitrater - spaltes irreversibelt ved oppvarming, nedbrytningsproduktene bestemmes av kationet:
a) nitrater av metaller plassert i spenningsserien til venstre for magnesium:
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
b) nitrater av metaller i spenningsområdet mellom magnesium og kobber:
4Al(NO 3) 3 = 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2
c) nitrater av metaller i spenningsserien til høyre for kvikksølv:
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
d) ammoniumnitrat:
NH4NO3 = N2O + 2H2O
Nitrater i vandige løsninger vises praktisk talt ikke oksidative egenskaper, men ved høye temperaturer i fast tilstand er nitrater sterke oksidasjonsmidler, for eksempel:
Fe + 3KNO 3 + 2KOH = K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + H 2 O - under fusjon faste stoffer.
Sink og aluminium inn alkalisk løsning redusere nitrater til NH 3:
Salter av salpetersyre - nitrater - er mye brukt som gjødsel. Dessuten er nesten alle nitrater svært løselige i vann, så det er ekstremt få av dem i naturen i form av mineraler; unntakene er chilensk (natrium) nitrat og indisk nitrat (kaliumnitrat). De fleste nitrater oppnås kunstig.
Glass og fluorplast-4 reagerer ikke med salpetersyre.
Historisk informasjon
Metode for å oppnå fortynnet salpetersyre ved tørrdestillasjon av salpeter med alun og kobbersulfat ble tilsynelatende først beskrevet i avhandlingene til Jabir (Geber i latiniserte oversettelser) på 800-tallet. Denne metoden, med forskjellige modifikasjoner, hvorav den viktigste var erstatningen av kobbersulfat med jernsulfat, ble brukt i europeisk og arabisk alkymi frem til 1600-tallet.
På 1600-tallet foreslo Glauber en metode for å produsere flyktige syrer ved å reagere deres salter med konsentrert svovelsyre, inkludert salpetersyre fra kaliumnitrat, som gjorde det mulig å introdusere konsentrert salpetersyre i kjemisk praksis og studere dens egenskaper. Glauber-metoden ble brukt til begynnelsen av 1900-tallet, og den eneste vesentlige modifikasjonen var erstatningen av kaliumnitrat med billigere natrium (chilensk) nitrat.
På M.V. Lomonosovs tid ble salpetersyre kalt sterk vodka.
Industriell produksjon, bruk og effekt på kroppen
Salpetersyre er et av de største volumproduktene i den kjemiske industrien.
Salpetersyreproduksjon
Den moderne produksjonsmetoden er basert på katalytisk oksidasjon av syntetisk ammoniakk på platina-rhodium-katalysatorer (Ostwald-prosessen) til en blanding av nitrogenoksider (nitrøse gasser), med deres videre absorpsjon av vann
4NH 3 + 5O 2 (Pt) → 4NO + 6H 2 O 2NO + O 2 → 2NO 2 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3.
Konsentrasjonen av salpetersyre oppnådd ved denne metoden varierer avhengig av den teknologiske utformingen av prosessen fra 45 til 58%. Alkymister var de første som fikk salpetersyre ved å varme opp en blanding av salpeter og jernsulfat:
4KNO 3 + 2(FeSO 4 7H 2 O) (t°) → Fe 2 O 3 + 2K 2 SO 4 + 2HNO 3 + NO 2 + 13H 2 O
Ren salpetersyre ble først oppnådd av Johann Rudolf Glauber ved å behandle nitrat med konsentrert svovelsyre:
KNO 3 + H 2 SO 4 (kons.) (t°) → KHSO 4 + HNO 3
Ved ytterligere destillasjon den såkalte "rykende salpetersyre", som nesten ikke inneholder vann.
· Industriell produksjon, påføring og effekt på kroppen · Relaterte artikler · Notater · Litteratur · Offisiell nettside ·
Høykonsentrert HNO 3 er vanligvis brun i fargen på grunn av nedbrytningsprosessen som skjer i lyset:
Ved oppvarming spaltes salpetersyre i henhold til samme reaksjon. Salpetersyre kan destilleres (uten dekomponering) bare under redusert trykk (det angitte kokepunktet ved atmosfærisk trykk er funnet ved ekstrapolering).
Gull, noen platinagruppemetaller og tantal er inerte for salpetersyre over hele konsentrasjonsområdet, andre metaller reagerer med det, reaksjonsforløpet bestemmes også av konsentrasjonen.
HNO 3 som en sterk monobasisk syre interagerer:
a) med basiske og amfotere oksider:
c) fortrenger svake syrer fra deres salter:
Ved koking eller eksponering for lys brytes salpetersyre delvis ned:
Salpetersyre i enhver konsentrasjon viser egenskapene til en oksiderende syre, i tillegg reduseres nitrogen til en oksidasjonstilstand fra +4 til 3. Reduksjonsdybden avhenger først og fremst av reduksjonsmidlets natur og konsentrasjonen av salpetersyre. Som en oksiderende syre interagerer HNO 3:
a) med metaller som står i spenningsserien til høyre for hydrogen:
Konsentrert HNO3
Fortynn HNO 3
b) med metaller som står i spenningsserien til venstre for hydrogen:
Alle ligningene ovenfor gjenspeiler bare det dominerende reaksjonsforløpet. Dette betyr at det under gitte forhold er flere produkter av denne reaksjonen enn produkter av andre reaksjoner, for eksempel når sink reagerer med salpetersyre (massefraksjon av salpetersyre i løsning 0,3), vil produktene inneholde mest NO, men vil også inneholder (kun i mindre mengder) og NO 2, N 2 O, N 2 og NH 4 NO 3.
Det eneste generelle mønsteret i samspillet mellom salpetersyre og metaller er: jo mer fortynnet syren og jo mer aktivt metallet er, jo dypere reduseres nitrogenet:
Økende syrekonsentrasjon øker metallaktiviteten
Salpetersyre, selv konsentrert, interagerer ikke med gull og platina. Jern, aluminium, krom passiveres med kald konsentrert salpetersyre. Jern reagerer med fortynnet salpetersyre, og basert på konsentrasjonen av syren dannes det ikke bare forskjellige nitrogenreduksjonsprodukter, men også forskjellige jernoksidasjonsprodukter:
Salpetersyre oksiderer ikke-metaller, og nitrogen reduseres vanligvis til NO eller NO 2:
og komplekse stoffer, for eksempel:
Noen organiske forbindelser (for eksempel aminer, terpentin) antennes spontant når de kommer i kontakt med konsentrert salpetersyre.
Noen metaller (jern, krom, aluminium, kobolt, nikkel, mangan, beryllium), som reagerer med fortynnet salpetersyre, passiveres av konsentrert salpetersyre og er motstandsdyktige mot effektene.
En blanding av salpetersyre og svovelsyre kalles "melange".
Salpetersyre er mye brukt for å oppnå nitroforbindelser.
En blanding av tre volumer saltsyre og ett volum salpetersyre kalles «regiavann». Aqua regia løser opp de fleste metaller, inkludert gull og platina. Dens sterke oksiderende evner skyldes det resulterende atomære klor og nitrosylklorid:
Nitrater
Salpetersyre er sterk syre. Dens salter - nitrater - oppnås ved virkningen av HNO 3 på metaller, oksider, hydroksyder eller karbonater. Alle nitrater er svært løselige i vann. Nitration hydrolyseres ikke i vann.
Salter av salpetersyre spaltes irreversibelt når de varmes opp, og sammensetningen av nedbrytningsproduktene bestemmes av kationet:
a) nitrater av metaller plassert i spenningsserien til venstre for magnesium:
b) nitrater av metaller i spenningsområdet mellom magnesium og kobber:
c) nitrater av metaller i spenningsserien til høyre for kvikksølv:
d) ammoniumnitrat:
Nitrater i vandige løsninger viser praktisk talt ingen oksiderende egenskaper, men ved høye temperaturer i fast tilstand er de sterke oksidasjonsmidler, for eksempel ved sammensmelting av faste stoffer:
Sink og aluminium i en alkalisk løsning reduserer nitrater til NH 3:
Salter av salpetersyre - nitrater - er mye brukt som gjødsel. I tillegg er nesten alle nitrater svært løselige i vann, så det er ekstremt få av dem i naturen i form av mineraler; unntakene er chilensk (natrium) nitrat og indisk nitrat (kaliumnitrat). Mest av nitrater oppnås kunstig.
Glass og fluorplast-4 reagerer ikke med salpetersyre.
Salpetersyre- fargeløs væske med en skarp lukt, tetthet 1,52 g/cm3, kokepunkt 84°C, ved en temperatur på -41°C stivner til fargeløs krystallinsk substans. Vanligvis brukt i praksis, inneholder konsentrert salpetersyre 65 - 70 % HNO3 (maksimal tetthet 1,4 g/cm3); Syre blandes med vann i alle forhold. Det er også rykende salpetersyre med en konsentrasjon på 97 - 99%.
Salpetersyre høye konsentrasjoner frigjør gasser i luft, som i en lukket flaske oppdages i form av brune damper (nitrogenoksider). Disse gassene er veldig giftige, så du må være forsiktig så du ikke inhalerer dem. Salpetersyre oksiderer mange organisk materiale. Papir og stoffer blir ødelagt på grunn av oksidering av stoffene som danner disse materialene. Konsentrert salpetersyre gir alvorlige brannskader ved langvarig kontakt og gulfarging av huden i flere dager ved kort kontakt. Gulfarging av huden indikerer ødeleggelse av protein og frigjøring av svovel (en kvalitativ reaksjon på konsentrert salpetersyre - gul farge på grunn av frigjøring av elementært svovel når syren virker på protein - xantoprotein-reaksjon). Det vil si at det er en hudforbrenning.
For å unngå brannskader bør du jobbe med konsentrert salpetersyre mens du bruker gummihansker. Samtidig er håndtering av salpetersyre mindre farlig enn for eksempel svovelsyre, den fordamper raskt og blir ikke værende på uventede steder. Sprut av salpetersyre bør vaskes av med mye vann, eller enda bedre, fuktes med en brusløsning.
Rykende salpetersyre, når den lagres under påvirkning av varme og lys, brytes delvis ned:
4HNO3 = 2H2O + 4N02 + O2.
Jo høyere temperatur og jo mer konsentrert syren er, desto raskere skjer nedbrytningen. Oppbevar den derfor på et kjølig og mørkt sted. Det frigjorte nitrogendioksidet løses opp i syren og gir den en brun farge.
Fortynnet syre kan enkelt tilberedes ved å helle konsentrert syre i vann.
Fortynnet salpetersyre lagres og transporteres i kromstålbeholdere, konsentrert - i aluminiumsbeholdere, pga. konsentrert syre passiverer aluminium, jern og krom på grunn av dannelsen av uløselige oksidfilmer:
2Al + 6HNO3 = Al2O3 + 6NO2 + 3H2O.
Små mengder lagres i glassflasker. Salpetersyre korroderer sterkt gummi. Derfor må flasker ha malt eller polyetylenpropp.
Salpetersyre brukes hovedsakelig i form av vandige løsninger og er en av de komponenter aqua regia, funnet i analysesyrer. I industrien brukes det til å produsere kombinert nitrogengjødsel, for å løse opp malm og konsentrater, i produksjon av svovelsyre, ulike organiske nitroprodukter, i rakettteknologi som drivstoffoksidasjonsmiddel, etc.
Industriell produksjon av salpetersyre
Moderne industrielle metoder for å produsere salpetersyre er basert på katalytisk oksidasjon av ammoniakk med atmosfærisk oksygen. Ved beskrivelse av egenskapene til ammoniakk ble det antydet at det brenner i oksygen, og reaksjonsproduktene er vann og fritt nitrogen. Men i nærvær av katalysatorer kan oksidasjonen av ammoniakk med oksygen forløpe annerledes.
Hvis en blanding av ammoniakk og luft føres over en katalysator, skjer det ved 750 °C og en viss sammensetning av blandingen nesten fullstendig omdannelse
Den resulterende NO omdannes lett til NO2, som, med vann i nærvær av atmosfærisk oksygen, produserer salpetersyre.
Platinabaserte legeringer brukes som katalysatorer for oksidasjon av ammoniakk.
Salpetersyren oppnådd ved oksidasjon av ammoniakk har en konsentrasjon som ikke overstiger 60%. Om nødvendig er det konsentrert,
Industrien produserer fortynnet salpetersyre med en konsentrasjon på 55, 47 og 45%, og konsentrert salpetersyre - 98 og 97%,
Påføring av salpetersyre
Salpetersyre brukes til produksjon av nitrogen og kombinert gjødsel (natrium, ammonium, kalsium og kaliumnitrat, nitrofos, nitrofoska), forskjellige svovelsyresalter, eksplosiver (trinitrotoluen, etc.), organiske fargestoffer.
I organisk syntese En blanding av konsentrert salpetersyre og svovelsyre - en "nitreringsblanding" - er mye brukt.
I metallurgien brukes salpetersyre til å løse opp og sylte metaller, samt til å skille gull og sølv. Salpetersyre brukes også i kjemisk industri, i produksjon av eksplosiver, og i produksjon av mellomprodukter for produksjon av syntetiske fargestoffer og andre kjemikalier.
Teknisk salpetersyre brukes til fornikling, galvanisering og forkroming av deler, samt i trykkeribransjen. Salpetersyre er mye brukt i meieri- og elektroindustrien.
Tetthet av løsninger av forskjellige konsentrasjoner av salpetersyre
|
Tetthet, g/cm 3 |
Konsentrasjon |
Tetthet, |
Konsentrasjon |
||
|
g/l. |
g/l. |
||||
|
1, 000 |
0, 3296 |
3, 295 |
1, 285 |
46, 06 |
591, 9 |
|
1, 005 |
1, 255 |
12, 61 |
1, 290 |
46, 85 |
604, 3 |
|
1, 010 |
2, 164 |
21, 85 |
1, 295 |
47, 63 |
616, 8 |
|
1, 015 |
3, 073 |
31, 19 |
1, 300 |
48, 42 |
629, 5 |
|
1, 020 |
3, 982 |
40, 61 |
1, 305 |
49, 21 |
642, 1 |
|
1, 025 |
4, 883 |
50, 05 |
1, 310 |
50, 00 |
644, 7 |
|
1, 030 |
5, 784 |
59, 57 |
1, 315 |
50, 85 |
668, 5 |
|
1, 035 |
6, 661 |
68, 93 |
1, 320 |
51, 71 |
682, 4 |
|
1, 040 |
7, 530 |
78, 32 |
1, 325 |
52, 56 |
696, 3 |
|
1, 045 |
8, 398 |
87, 77 |
1, 330 |
53, 41 |
710, 1 |
|
1, 050 |
9, 259 |
97, 22 |
1, 335 |
54, 27 |
724, 0 |
|
1, 055 |
10, 12 |
106, 7 |
1, 340 |
55, 13 |
738, 5 |
|
1, 060 |
10, 97 |
116, 3 |
1, 345 |
56, 04 |
753, 6 |
|
1, 065 |
11, 81 |
125, 8 |
1, 350 |
56, 95 |
768, 7 |
|
1, 070 |
12, 65 |
135, 3 |
1, 355 |
57, 87 |
783, 8 |
|
1, 075 |
13, 48 |
145, 0 |
1, 360 |
58, 78 |
799, 0 |
|
1, 080 |
14, 31 |
154, 6 |
1, 365 |
59, 69 |
814, 7 |
|
1, 085 |
15, 13 |
164, 1 |
1, 370 |
60, 67 |
831, 1 |
|
1, 090 |
15, 95 |
173, 8 |
1, 375 |
61, 69 |
848, 1 |
|
1, 095 |
16, 76 |
183, 5 |
1, 380 |
62, 70 |
865, 1 |
|
1, 100 |
17, 58 |
193, 3 |
1, 385 |
63, 72 |
882, 8 |
|
1, 105 |
18, 39 |
203, 1 |
1, 390 |
64, 74 |
900, 4 |
|
1, 110 |
19, 19 |
213, 0 |
1, 395 |
65, 84 |
918, 1 |
|
1, 115 |
20, 00 |
223, 0 |
1, 400 |
66, 97 |
937, 6 |
|
1, 120 |
20, 79 |
232, 9 |
1, 405 |
68, 10 |
956, 6 |
|
1, 125 |
21, 59 |
242, 8 |
1, 410 |
69, 23 |
976, 0 |
|
1, 130 |
22, 38 |
252, 8 |
1, 415 |
70, 34 |
996, 2 |
|
1, 135 |
23, 16 |
262, 8 |
1, 420 |
71, 63 |
1017 |
|
1, 140 |
23, 94 |
272, 8 |
1, 425 |
72, 86 |
1038 |
|
1, 145 |
24, 71 |
282, 9 |
1, 430 |
74, 09 |
1059 |
|
1, 150 |
25, 48 |
292, 9 |
1, 435 |
74, 35 |
1081 |
|
1, 155 |
26, 24 |
303, 1 |
1, 440 |
76, 71 |
1105 |
|
1, 160 |
27, 00 |
313, 2 |
1, 445 |
78, 07 |
1128 |
|
1, 165 |
27, 26 |
323, 4 |
1, 450 |
79, 43 |
1152 |
|
1, 170 |
28, 51 |
333, 5 |
1, 455 |
80, 88 |
1177 |
|
1, 175 |
29, 25 |
343, 7 |
1, 460 |
82, 39 |
1203 |
|
1, 180 |
30, 00 |
354, 0 |
1, 465 |
83, 91 |
1229 |
|
1, 185 |
30, 74 |
364, 2 |
1, 470 |
8550 |
1257 |
|
1, 190 |
31, 47 |
374, 5 |
1, 475 |
87, 29 |
1287 |
|
1, 195 |
32, 21 |
385, 0 |
1, 480 |
89, 07 |
1318 |
|
1, 200 |
32, 94 |
395, 3 |
1, 485 |
91, 13 |
1353 |
|
1, 205 |
33, 68 |
405, 8 |
1, 490 |
93, 19 |
1393 |
|
1, 210 |
34, 41 |
416, 3 |
1, 495 |
95, 46 |
1427 |
|
1, 215 |
35, 16 |
427, 1 |
1, 500 |
96, 73 |
1450 |
|
1, 220 |
35, 93 |
438, 3 |
1, 501 |
96, 98 |
1456 |
|
1, 225 |
36, 70 |
449, 6 |
1, 502 |
97, 23 |
1461 |
|
1, 230 |
37, 48 |
460, 9 |
1, 503 |
97, 49 |
1465 |
|
1, 235 |
38, 25 |
472, 4 |
1, 504 |
97, 74 |
1470 |
|
1, 240 |
39, 02 |
483, 8 |
1, 505 |
97, 99 |
1474 |
|
1, 245 |
39, 80 |
495, 5 |
1, 506 |
98, 25 |
1479 |
|
1, 250 |
40, 58 |
505, 2 |
1, 507 |
98, 50 |
1485 |
|
1, 255 |
41, 36 |
519, 0 |
1, 508 |
98, 76 |
1490 |
|
1, 260 |
42, 14 |
530, 9 |
1, 509 |
99, 01 |
1494 |
|
1, 265 |
42, 92 |
542, 9 |
1, 510 |
99, 26 |
1499 |
|
1, 270 |
43, 70 |
555, 0 |
1, 511 |
99, 52 |
1503 |
|
1, 275 |
44, 48 |
567, 2 |
1, 512 |
99, 74 |
1508 |
|
1, 280 |
45, 27 |
579, 4 |
1, 513 |
100, 00 |
1513 |
Og vann.
I skumring blandes syre og vann lett i alle proporsjoner. Stoffet har også en krystallinsk tilstand.
Det kan være monoklinisk eller rombisk. Dette indikerer formen på krystallgittercellene.
Den monokliniske er bygd opp av skrånende parallellepipeder, og den rombe henholdsvis av romber.
Er løsningenes egenskaper forskjellig fra deres, hvordan oppnås stoffet og hvor brukes det? Spørsmålene er stilt, det gjenstår bare å gi svar nedenfor.
Egenskaper til salpetersyre
I normale forhold krystallinsk syre kan bare sees i varme land.
Det blir en fargeløs væske bare ved 42 grader Celsius. Frem til dette punktet forblir stoffet flytende og flyter.
Samtidig avgir reagenset en skarp, kvelende lukt. Faktisk knyttet til ham historien om oppdagelsen av salpetersyre. Det ble oppdaget av Daniel Rutherford.
Skotten studerte forbrenningsprodukter. Under arbeidet ble det sluppet ut gass, som kjemikeren kalte kvelende luft.
Forskeren bemerket at stoffet ikke støtter forbrenning og er uegnet til å puste.
Senere viste det seg salpetersyre formel: - HNO 3 . Det viser seg at stoffet er monobasisk.
Såkalte, som inneholder bare ett hydrogenatom. Stoffet blandes med vann i alle proporsjoner.
Derfor er det konsentrert salpetersyre og ukonsentrert.
Den første røyker aktivt, det vil si at den er flyktig. De kjemiske egenskapene til konsentratet skiller seg fra den fortynnede versjonen.
Hvis syren i løsningen er omtrent 60 %, vil den reagere med alle metaller bortsett fra , , , , , og .
Derav konklusjonen i hvilken beholder stoffet skal oppbevares. og flasker er selvfølgelig ikke lønnsomme.
Men beholdere laget av jern og aluminium er både rimelige og pålitelige, siden de blokkerer syren fra lys. Det viktigste er ikke å velge en beholder fra kobber Salpetersyre vil løse det opp.
Reagerer med metaller, konsentrert salpetersyreløsning frigjør brun gass. Formelen: - NO 2.
Samtidig dannes det syrer. Avhengig av det oppløste metallet varierer reaksjonene.
Ved interaksjon med et antall opp dannes det dioksider og oksygen frigjøres.
Reaksjon med metallsalter plassert etter magnesium før produserer brun gass, nitrogenoksid og oksygen.
Hvis et salt av noe metall etter kobberet tilsettes til syren, vil metallet skille seg. Sammen med det frigjøres brun gass og oksygen.
Fortynn salpetersyre reagerer med de fleste av de samme metallene, men oksideres til ammoniakk.
Dette utfallet er forårsaket av interaksjon, for eksempel med elementer fra jordalkaligruppen. Jern reagerer også.
Så det er bedre å ikke lagre fortynnet syre i beholdere som inneholder ferrum.
Resultatet interaksjoner med salpetersyre Ikke bare ammoniakk, men også ammoniumnitrat kan bli en fortynnet type.
Det sjeldneste alternativet er lystgass. Det vil for eksempel bli gitt ved en reaksjon med magnesium. Med andre metaller danner salpetersyre nitrogenoksid.
Det kan oppnås, spesielt ved å samhandle med . Argentumoksid vil felle ut og danne vann og nitrogenoksid.
Reaksjoner av syrer med ikke-metaller følger samme skjema, bare svovelsyre dannes i stedet.
Av reaksjonene med andre syrer er blanding med saltsyre bemerkelsesverdig. Den siste tar 3 deler, og den første - en. Det viser seg .
Det ble kalt slik fordi stoffet løser opp til og med metallet til linjaler, mektig av verden dette.
Ingen av de rene syrene er i stand til dette. Edelmetaller De bukker sjelden under for, og aldri i det hele tatt.
Salpetersyreproduksjon
I små mengder kan stoffet trekkes ut selv fra luften, og i bokstavelig forstand. Det er ingen hemmelighet at nitrogen er en av komponentene i atmosfæren.
Den 15. gassen i den står for 78%. Nitrogen reagerer med oksygen og danner et oksid. Ytterligere oksidasjon produserer nitrogendioksid. Dette er den samme brune gassen.
Det er dette som reagerer med vann, en suspensjon som, som kjent, er tilstede i luften. Når den brune gassen kommer i kontakt med skyer og tåke, blir den til salpetersyre.
Massefraksjon av salpetersyre i atmosfæren er så liten at stoffet ikke skader mennesker eller andre levende organismer.
Syre fra luft er heller ikke egnet for industriell produksjon. Fabrikker bruker forskjellige ordninger.
Først: - salpetersyreproduksjon fra ammoniakk. Først utføres dens konvertering, det vil si at sammensetningen av den opprinnelige gassblandingen knuses.
Reaksjonen foregår på platina-rhodium-gitter ved en temperatur på ca. 1000 grader Celsius. Slik oppnås nitrogenoksid. Det oksideres til dioksid.
Dette er den andre fasen av prosessen. Etterpå blir nitrogenoksider absorbert av vann. Resultatet er salpetersyre og rent vann.
Den beskrevne metoden resulterer i dannelsen av fortynnet syre. Etterfølgende konsentrasjon er mulig.
Derfor er metoden den mest populære, fordi forbrukere trenger både mettede og umettede syrer.
Når du arbeider med ammoniakk, "dreper industrimenn to fluer i en smekk."
Den andre metoden for å produsere reagenset fører direkte til produksjonen av et konsentrat. Vi snakker om direkte syntese fra nitrogenoksider. Ta flytende.
De samhandler med vann og oksygen. Slik reaksjoner med salpetersyre passere under et trykk på 5 megapascal.
Dette produserer nitrogendioksid. Under normale forhold går det inn flytende tilstand. Oksidasjon av ammoniakk gir dobbelt nitrogenoksid.
Det er omtrent 11 % i gassblandingen. Dioksidet blir flytende under trykk. Under standardforhold er overgangen ikke mulig.
Påføring av salpetersyre
Som en bestanddel av aqua regia er salpetersyre en del av syrene. Med deres hjelp studeres kvalitet.
Uten passende forskning vil de ikke gå til markedet, men til hyllene.
Før et edelt metall kan testes og selges, må det utvinnes. Salpetersyre og aqua regia hjelper også på dette.
De behandler malm, og bringer de nødvendige elementene i løsning. Alt som gjenstår er å felle ut metallene og tørke dem, rense dem for urenheter. Slik utvinnes ikke bare edle, men også uverdige elementer.
Som du vet lager de metaller, og av dem for eksempel utstyr. Hvis vi vurderer luft og rom, inneholder de ren syre.
Det er blandet med drivstoff, oppnå oksid. Salpetersyre fungerer som et oksidasjonsmiddel. .
Alle disse er salter, forent med navnet "saltpeter". Nitrogen lar planter utvikle seg raskt og øker produktiviteten.
Faktum er at det 15. elementet er en del av klorofyll. Dette er et grønt plantepigment som er ansvarlig for energiabsorpsjon.
Jo mer energi utnyttet, jo bedre utvikling urter, busker, trær.
Ordet "salpeter" er også godt kjent blant pyroteknikere. Salpetersyre er grunnlaget for eksplosiver.
Ammoniumnitrat i de fleste av dem er omtrent 60%. Resten er diesel eller annet drivstoff. Du kan få både ufarlig fyrverkeri og en militærbombe.
Salpetersyre pris
Salpetersyre, som de fleste populære syrer, kan være ren eller teknisk, lastet med urenheter. Sistnevnte er billigere.
Ren reagens er dyrere. For referanse er GOST 4461-77 standarden for renset syre.
Den russiskproduserte reagensen koster rundt 30-55 rubler per kilo. Prisen avhenger av konsentrasjonen av løsningen.
For teknisk syre er den øvre prisgrensen vanligvis 40 per kilo. Stor emballasje er også tilgjengelig.
Det er for eksempel 25-liters dunker som Salpetersyre.
Kjøpe reagens med maksimal fordel tillater bulkbestillinger. Disse går til virksomheter der de kjenner reglene for håndtering av reagenset.
Det korroderer ikke bare metaller, men også slimhinner. Damper av stoffet kan gjøre det vanskelig å puste og skade luftrøret i nesevevet.
Derfor jobber folk bare med syrebærende masker. Hvis reglene brytes, oppstår i tillegg til pustevansker, forgiftning.
Forgiftning kommer til uttrykk i oppkast, skabb, synshemming og lukt. Bare svake løsninger av reagenset er mer eller mindre ufarlige.
Det er disse som for eksempel brukes i skolelaboratorier. Det er verdt å lære å håndtere kjemikalier fra en tidlig alder.