- โครงสร้างกรดไนตริก
- โครงสร้างเรโซแนนซ์
- คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
- ชื่อทางเคมี
- น้ำหนักโมเลกุล
- ลักษณะทางกายภาพ
- กลิ่น
- จุดเดือด
- จุดหลอมเหลว
- ความสามารถในการละลายน้ำ
- ความหนาแน่น
- ความหนาแน่นสัมพัทธ์
- ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอ
- ความดันไอ
- การจำแนก
- ความเหนียว
- การกร่อน
- โมลาร์เอนทาลปีของการกลายเป็นไอ
- เอนทาลปีฟันกรามมาตรฐาน
- เอนโทรปีโมลาร์มาตรฐาน
- แรงตึงผิว
- เกณฑ์กลิ่น
- ค่าคงที่การแยกตัว
- ดัชนีหักเห (η / D)
- ปฏิกริยาเคมี
- ไฮเดร
- การแยกตัวในน้ำ
- การก่อตัวของเกลือ
- โปรตอน
- Autoprotolysis
- การเกิดออกซิเดชันของโลหะ
- อื่น ๆ
- สังเคราะห์
- ด้านอุตสาหกรรม
- ขั้นตอนที่ 1: ออกซิเดชั่นของแอมโมเนียมเป็นไนตริกออกไซด์
- ขั้นที่ 2 ออกซิเดชั่นของไนตริกออกไซด์เป็นไนโตรเจนไดออกไซด์
- ขั้นที่ 3 การละลายไนโตรเจนไดออกไซด์ในน้ำ
- ที่ห้องปฏิบัติการ
- การประยุกต์ใช้งาน
- การผลิตปุ๋ย
- ด้านอุตสาหกรรม
- เครื่องฟอกโลหะ
- น้ำหลวง
- เฟอร์นิเจอร์
- การทำความสะอาด
- การถ่ายภาพ
- คนอื่น ๆ
- ความเป็นพิษ
- อ้างอิง
กรดไนตริกเป็นสารอนินทรีประกอบด้วย oxoacid ของไนโตรเจน ถือว่าเป็นกรดแก่แม้ว่า pKa (-1.4) จะคล้ายกับ pKa ของไฮโดรเนียมไอออน (-1.74) จากจุดนี้อาจเป็น "จุดอ่อน" ของกรดแก่ที่หลายคนรู้จัก
ลักษณะทางกายภาพประกอบด้วยของเหลวไม่มีสีซึ่งเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อเก็บเนื่องจากการก่อตัวของก๊าซไนโตรเจน สูตรทางเคมีของมันคือ HNO 3
ที่มา: Aleksander Sobolewski ผ่าน Wikimedia Commons
ค่อนข้างไม่เสถียรมีการสลายตัวเล็กน้อยจากการโดนแสงแดด นอกจากนี้ยังสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์โดยการให้ความร้อนทำให้เกิดไนโตรเจนไดออกไซด์น้ำและออกซิเจน
ภาพด้านบนแสดงกรดไนตริกบางส่วนที่มีอยู่ในขวดวัดปริมาตร สามารถสังเกตเห็นสีเหลืองของมันซึ่งบ่งบอกถึงการสลายตัวบางส่วน
ใช้ในการผลิตไนเตรตอนินทรีย์และอินทรีย์รวมทั้งในสารประกอบไนโตรโซที่ใช้ในการผลิตปุ๋ยวัตถุระเบิดสารตัวกลางสำหรับสีย้อมและสารประกอบอินทรีย์เคมีต่างๆ
กรดนี้เป็นที่รู้จักกันดีในหมู่นักเล่นแร่แปรธาตุในศตวรรษที่ 8 ซึ่งพวกเขาเรียกว่า "agua fortis" นักเคมีชาวเยอรมัน Johan Rudolf Glauber (1648) ได้ออกแบบวิธีการเตรียมซึ่งประกอบด้วยการให้ความร้อนโพแทสเซียมไนเตรตด้วยกรดซัลฟิวริก
จัดทำขึ้นในระดับอุตสาหกรรมตามวิธีการออกแบบโดย Wilhelm Oswald (1901) วิธีการโดยทั่วไปประกอบด้วยการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของแอมโมเนียมโดยมีการสร้างไนตริกออกไซด์และไนโตรเจนไดออกไซด์อย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างกรดไนตริก
ในบรรยากาศ NO 2ผลิตโดยทำปฏิกิริยากิจกรรมของมนุษย์กับน้ำในเมฆรูป HNO 3 จากนั้นในช่วงฝนกรดมันจะตกตะกอนพร้อมกับหยดน้ำและกัดกินรูปปั้นในจัตุรัสสาธารณะ
กรดไนตริกเป็นสารประกอบที่มีพิษร้ายแรงและการได้รับไอระเหยอย่างต่อเนื่องอาจทำให้เกิดโรคหลอดลมอักเสบเรื้อรังและปอดอักเสบจากสารเคมี
โครงสร้างกรดไนตริก
ที่มา: Ben Mills จาก Wikimedia Commons
ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างของโมเลกุล HNO 3ด้วยแบบจำลองทรงกลมและแท่ง อะตอมของไนโตรเจนซึ่งเป็นทรงกลมสีน้ำเงินตั้งอยู่ตรงกลางล้อมรอบด้วยเรขาคณิตระนาบตรีโกณ อย่างไรก็ตามรูปสามเหลี่ยมบิดเบี้ยวด้วยจุดยอดที่ยาวที่สุดแห่งหนึ่ง
จากนั้นโมเลกุลของกรดไนตริกจะแบน พันธะ N = O, NO และ N-OH ประกอบขึ้นเป็นจุดยอดของสามเหลี่ยมแบน หากคุณมองใกล้ ๆ พันธะ N-OH จะยืดออกได้มากกว่าอีกสองพันธะ (ซึ่งพบทรงกลมสีขาวแทนอะตอม H)
โครงสร้างเรโซแนนซ์
มีลิงก์สองลิงก์ที่มีความยาวเท่ากัน: N = 0 และ NO ข้อเท็จจริงนี้สวนทางกับทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ซึ่งคาดการณ์ว่าพันธะคู่จะสั้นกว่าพันธะเดี่ยว คำอธิบายนี้อยู่ในปรากฏการณ์ของการสั่นพ้องดังที่เห็นในภาพด้านล่าง
ที่มา: Ben Mills จาก Wikimedia Commons
พันธบัตรทั้งสอง N = O และ NO จึงมีความเท่าเทียมกันในแง่ของการสั่นพ้อง สิ่งนี้แสดงในรูปแบบกราฟิกในแบบจำลองโครงสร้างโดยใช้เส้นประระหว่างอะตอม O สองอะตอม (ดูโครงสร้าง)
เมื่อ HNO 3เป็น deprotonated , ไนเตรตไอออนที่มีเสถียรภาพ NO 3 - จะเกิดขึ้น ในตอนนี้การสั่นพ้องเกี่ยวข้องกับ O ทั้งสามอะตอมนี่คือเหตุผลที่ HNO 3มีความเป็นกรด Bronsted-Lowry สูง (ชนิดของผู้บริจาค H +ไอออน)
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
ชื่อทางเคมี
- กรดไนตริก
- กรดอะซิติก
- ไฮโดรเจนไนเตรต
- อะกัวฟอร์ติส.
น้ำหนักโมเลกุล
63.012 กรัม / โมล
ลักษณะทางกายภาพ
ของเหลวไม่มีสีหรือสีเหลืองซีดซึ่งอาจเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลแดง
กลิ่น
มีกลิ่นฉุนหายใจไม่ออก
จุดเดือด
181 ° F ถึง 760 mmHg (83 ° C)
จุดหลอมเหลว
-41.6 องศาเซลเซียส
ความสามารถในการละลายน้ำ
ละลายน้ำได้ดีและเข้ากันได้กับน้ำ
ความหนาแน่น
1.513 g / cm 3ที่ 20 ° C
ความหนาแน่นสัมพัทธ์
1.50 (สัมพันธ์กับน้ำ = 1)
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไอ
ประมาณ 2 หรือ 3 เท่า (เทียบกับอากาศ = 1)
ความดันไอ
63.1 mmHg ที่ 25 ° C
การจำแนก
เมื่อสัมผัสกับความชื้นในบรรยากาศหรือความร้อนก็สามารถย่อยสลายไนโตรเจนเปอร์ออกไซด์ที่สร้างขึ้น เมื่อได้รับความร้อนจนสลายตัวจะปล่อยควันที่เป็นพิษสูงของไนโตรเจนออกไซด์และไฮโดรเจนไนเตรต
กรดไนตริกไม่คงตัวไม่สามารถสลายตัวได้เมื่อสัมผัสกับความร้อนและแสงแดดและปล่อยไนโตรเจนไดออกไซด์ออกซิเจนและน้ำออกมา
ความเหนียว
1,092 mPa ที่ 0 ° C และ 0.617 mPa ที่ 40 ° C
การกร่อน
มันสามารถโจมตีโลหะพื้นฐานทั้งหมดยกเว้นอลูมิเนียมและเหล็กโครมิก โจมตีพลาสติกยางและสารเคลือบบางชนิด เป็นสารกัดกร่อนและกัดกร่อนดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่ง
โมลาร์เอนทาลปีของการกลายเป็นไอ
39.1 kJ / mol ที่ 25 ° C
เอนทาลปีฟันกรามมาตรฐาน
-207 กิโลจูล / โมล (298 ° F)
เอนโทรปีโมลาร์มาตรฐาน
146 กิโลจูล / โมล (298 ° F)
แรงตึงผิว
-0.04356 N / m ที่ 0 ºC
-0.04115 N / m ที่ 20 ºC
-0.0376 N / m ที่ 40 ºC
เกณฑ์กลิ่น
- กลิ่นน้อย: 0.75 มก. / ม. 3
- กลิ่นสูง 250 มก. / ม. 3
- ความเข้มข้นในการระคายเคือง: 155 มก. / ม. 3 .
ค่าคงที่การแยกตัว
pKa = -1.38
ดัชนีหักเห (η / D)
1.393 (16.5 ° C)
ปฏิกริยาเคมี
ไฮเดร
- สามารถสร้างไฮเดรตที่เป็นของแข็งได้เช่น HNO 3 ∙ H 2 O และ HNO 3 ∙ 3H 2 O:“ น้ำแข็งไนตริก”
การแยกตัวในน้ำ
กรดไนตริกเป็นกรดแก่ที่แตกตัวในน้ำอย่างรวดเร็วด้วยวิธีต่อไปนี้:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
การก่อตัวของเกลือ
ทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานเพื่อสร้างเกลือไนเตรตและน้ำ
CaO (s) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3 ) 2 (aq) + H 2 O (l)
ในทำนองเดียวกันมันทำปฏิกิริยากับเบส (ไฮดรอกไซด์) กลายเป็นเกลือไนเตรตและน้ำ
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l)
และยังมีคาร์บอเนตและกรดคาร์บอเนต (ไบคาร์บอเนต) ก่อตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย
นา2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
โปรตอน
กรดไนตริกยังสามารถทำงานเป็นเบสได้ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
Autoprotolysis
กรดไนตริกผ่านกระบวนการ autoprotolysis
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
การเกิดออกซิเดชันของโลหะ
ในการทำปฏิกิริยากับโลหะกรดไนตริกจะไม่ทำงานเหมือนกรดแก่ซึ่งทำปฏิกิริยากับโลหะสร้างเกลือที่สอดคล้องกันและปล่อยไฮโดรเจนออกมาในรูปก๊าซ
อย่างไรก็ตามแมกนีเซียมและแมงกานีสจะทำปฏิกิริยาร้อนกับกรดไนตริกเช่นเดียวกับกรดแก่อื่น ๆ
Mg (s) + 2 HNO 3 (l) => Mg (NO 3 ) 2 (aq) + H 2 (g)
อื่น ๆ
กรดไนตริกทำปฏิกิริยากับโลหะซัลไฟต์เพื่อสร้างเกลือไนเตรตซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำ
นา2 SO 3 (s) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
และยังทำปฏิกิริยากับสารประกอบอินทรีย์แทนที่ไฮโดรเจนสำหรับกลุ่มไนโตร จึงเป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบที่ระเบิดได้เช่นไนโตรกลีเซอรีนและไตรไนโตรโทลูอีน (TNT)
สังเคราะห์
ด้านอุตสาหกรรม
ผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียมตามวิธีการที่ออสวอลด์อธิบายไว้ในปี 1901 กระบวนการนี้ประกอบด้วยสามขั้นตอนหรือขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1: ออกซิเดชั่นของแอมโมเนียมเป็นไนตริกออกไซด์
แอมโมเนียมถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในอากาศ ปฏิกิริยาจะดำเนินการที่800ºCและที่ความดัน 6-7 atm โดยใช้ทองคำขาวเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แอมโมเนียผสมกับอากาศในอัตราส่วนต่อไปนี้แอมโมเนีย 1 ปริมาตรต่ออากาศ 8 ปริมาตร
4NH 3 (g) + 5O 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
ไนตริกออกไซด์เกิดขึ้นในปฏิกิริยาซึ่งจะถูกนำไปยังห้องออกซิเดชั่นสำหรับขั้นตอนต่อไป
ขั้นที่ 2 ออกซิเดชั่นของไนตริกออกไซด์เป็นไนโตรเจนไดออกไซด์
การเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นโดยออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศที่อุณหภูมิต่ำกว่า100ºC
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
ขั้นที่ 3 การละลายไนโตรเจนไดออกไซด์ในน้ำ
ในขั้นตอนนี้การก่อตัวของกรดไนตริกจะเกิดขึ้น
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 => 4HNO 3
มีหลายวิธีในการดูดซึมไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2 ) ในน้ำ
วิธีอื่น ๆ : NO 2ถูกลดขนาดเป็น N 2 O 4ที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูงเพื่อเพิ่มความสามารถในการละลายในน้ำและผลิตกรดไนตริก
3N 2 O 4 + 2H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
กรดไนตริกที่เกิดจากการออกซิเดชั่นของแอมโมเนียมมีความเข้มข้นระหว่าง 50-70% ซึ่งสามารถนำมาถึง 98% โดยใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นตัวขจัดน้ำทำให้ความเข้มข้นของกรดไนตริกเพิ่มขึ้น
ที่ห้องปฏิบัติการ
การสลายตัวด้วยความร้อนของไนเตรตทองแดง (II) ผลิตก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์และก๊าซออกซิเจนซึ่งถูกส่งผ่านน้ำเพื่อสร้างกรดไนตริก เช่นเดียวกับวิธี Oswald ที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้
2Cu (หมายเลข3 ) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
ปฏิกิริยาของเกลือไนเตรตที่มีความเข้มข้นH 2 SO 4 กรดไนตริกที่เกิดขึ้นจะถูกแยกออกจาก H 2 SO 4โดยการกลั่นที่ 83 ° C (จุดเดือดของกรดไนตริก)
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
การประยุกต์ใช้งาน
การผลิตปุ๋ย
60% ของการผลิตกรดไนตริกใช้ในการผลิตปุ๋ยโดยเฉพาะแอมโมเนียมไนเตรต
สิ่งนี้โดดเด่นด้วยไนโตรเจนที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งเป็นหนึ่งในธาตุอาหารหลักของพืช 3 ชนิดซึ่งไนเตรตจะถูกนำไปใช้โดยพืชทันที ในขณะเดียวกันแอมโมเนียจะถูกออกซิไดซ์โดยจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในดินและใช้เป็นปุ๋ยระยะยาว
ด้านอุตสาหกรรม
-15% ของการผลิตกรดไนตริกใช้ในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์
- ใช้ในการผลิตเอสเทอร์ของกรดไนตริกและอนุพันธ์ของไนโตร เช่นไนโตรเซลลูโลสสีอะคริลิกไนโตรเบนซีนไนโตรโทลูอีนอะคริโลไนไตรล์เป็นต้น
- คุณสามารถเพิ่มกลุ่มไนโตรลงในสารประกอบอินทรีย์และคุณสมบัตินี้สามารถใช้ในการทำวัตถุระเบิดเช่นไนโตรกลีเซอรีนและไตรไนโตรโทลูอีน (TNT)
- กรดอะดิปิกซึ่งเป็นสารตั้งต้นของไนลอนถูกผลิตขึ้นในปริมาณมากโดยการออกซิเดชั่นของไซโคลเฮกซาโนนและไซโคลเฮกซานอลโดยกรดไนตริก
เครื่องฟอกโลหะ
กรดไนตริกเนื่องจากความสามารถในการออกซิไดซ์มีประโยชน์อย่างมากในการทำให้โลหะบริสุทธิ์ที่มีอยู่ในแร่ธาตุ ในทำนองเดียวกันมันถูกใช้เพื่อให้ได้องค์ประกอบเช่นยูเรเนียมแมงกานีสไนโอเบียมและเซอร์โคเนียมและในการทำให้เป็นกรดของหินฟอสฟอรัสเพื่อให้ได้กรดฟอสฟอริก
น้ำหลวง
ผสมกับกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นเพื่อสร้าง "aqua regia" สารละลายนี้สามารถละลายทองคำและทองคำขาวซึ่งช่วยให้สามารถใช้ในการทำให้โลหะเหล่านี้บริสุทธิ์ได้
เฟอร์นิเจอร์
กรดไนตริกใช้เพื่อให้ได้ผลโบราณในเฟอร์นิเจอร์ที่ทำด้วยไม้สน การบำบัดด้วยสารละลายกรดไนตริก 10% ทำให้เกิดสีเทา - ทองในเนื้อไม้ของเฟอร์นิเจอร์
การทำความสะอาด
- ส่วนผสมของสารละลายกรดไนตริก 5-30% และกรดฟอสฟอริก 15-40% ใช้ในการทำความสะอาดอุปกรณ์ที่ใช้ในการรีดนมเพื่อกำจัดสิ่งตกค้างของสารตกตะกอนของสารประกอบแมกนีเซียมและ แคลเซียม.
- มีประโยชน์ในการทำความสะอาดเครื่องแก้วที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ
การถ่ายภาพ
- กรดไนตริกถูกใช้ในการถ่ายภาพโดยเฉพาะเป็นสารเติมแต่งสำหรับนักพัฒนาเหล็กซัลเฟตในกระบวนการแผ่นเปียกโดยมีจุดประสงค์เพื่อส่งเสริมให้สีขาวขึ้นในแอมโบรไทป์และสีย้อมสี
- ใช้เพื่อลดค่า pH ของอ่างเงินของแผ่นคอลโลเดียนซึ่งช่วยให้ลดการปรากฏตัวของหมอกที่รบกวนภาพได้
คนอื่น ๆ
- เนื่องจากความสามารถในการทำละลายจึงถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์โลหะที่แตกต่างกันด้วยเทคนิคสเปกโตรโฟโตมิเตอร์การดูดกลืนอะตอมของเปลวไฟและเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์มวลพลาสมาแบบอุปนัย
- การรวมกันของกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกถูกนำมาใช้ในการเปลี่ยนฝ้ายทั่วไปให้เป็นเซลลูโลสไนเตรต (ฝ้ายไนตริก)
- ยา Salcoderm สำหรับใช้ภายนอกใช้ในการรักษาเนื้องอกที่อ่อนโยนของผิวหนัง (หูดแคลลัส condylomas และ papillomas) มีคุณสมบัติในการทำให้เป็นแผลบรรเทาอาการปวดระคายเคืองและคัน กรดไนตริกเป็นส่วนประกอบหลักของตำรับยา
- กรดไนตริกรมสีแดงและกรดไนตริกรมขาวใช้เป็นสารออกซิแดนท์สำหรับเชื้อเพลิงจรวดเหลวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขีปนาวุธ BOMARC
ความเป็นพิษ
- เมื่อสัมผัสกับผิวหนังอาจทำให้ผิวหนังไหม้ปวดรุนแรงและผิวหนังอักเสบได้
- เมื่อเข้าตาอาจทำให้เกิดความเจ็บปวดอย่างรุนแรงการฉีกขาดและในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้กระจกตาเสียหายและตาบอดได้
- การสูดดมไอระเหยอาจทำให้เกิดอาการไอหายใจขัดทำให้เลือดกำเดาไหลกล่องเสียงอักเสบหลอดลมอักเสบเรื้อรังปอดบวมและปอดบวมในการสัมผัสที่รุนแรงหรือเรื้อรัง
- เนื่องจากการกลืนกินมีแผลในปากน้ำลายไหลกระหายน้ำปวดเมื่อยกลืนปวดรุนแรงทั่วระบบทางเดินอาหารและเสี่ยงต่อการทะลุของผนังเดียวกัน
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (2018) กรดไนตริก. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- PubChem (2018) กรดไนตริก. สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (23 พฤศจิกายน 2561). กรดไนตริก. สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
- Shrestha B. (nd). คุณสมบัติของกรดไนตริกและการนำไปใช้ คู่มือเคมี: แบบฝึกหัดสำหรับการเรียนรู้เคมี สืบค้นจาก: chem-guide.blogspot.com
- หนังสือเคมี. (2017) กรดไนตริก. สืบค้นจาก: chemicalbook.com
- อิมานอ (10 กันยายน 2556). การผลิตกรดไนตริก สืบค้นจาก: ingenieriaquimica.net