stringtranslate.com

Азотная кислота

Азотная кислота – неорганическое соединение формулы HNO3 . _ Это очень агрессивная минеральная кислота . [6] Соединение бесцветно, но образцы со временем имеют тенденцию приобретать желтый оттенок из-за разложения на оксиды азота . Большая часть коммерчески доступной азотной кислоты имеет концентрацию в воде 68%. Когда раствор содержит более 86% HNO 3 , его называют дымящей азотной кислотой . В зависимости от количества присутствующего диоксида азота дымящая азотная кислота далее характеризуется как красная дымящая азотная кислота при концентрации выше 86% или белая дымящая азотная кислота при концентрации выше 95%.

Азотная кислота является основным реагентом, используемым для нитрования – присоединения нитрогруппы , обычно к органической молекуле . Хотя некоторые образующиеся нитросоединения являются взрывчатыми веществами , чувствительными к ударам и температуре , некоторые из них достаточно стабильны, чтобы их можно было использовать в боеприпасах и при сносе зданий, в то время как другие еще более стабильны и используются в качестве пигментов в чернилах и красителях. Азотная кислота также широко используется в качестве сильного окислителя .

История

Средневековая алхимия

Считается, что открытие минеральных кислот, таких как азотная кислота, восходит к европейской алхимии 13-го века . [7] Традиционно считается, что азотная кислота была впервые описана в книге псевдо-Гебера De Invente Veritatis («Об открытии истины», около 1300  г. ). [8]

Однако, по словам Эрика Джона Холмьярда и Ахмада Й. аль-Хасана , азотная кислота также встречается в различных более ранних арабских произведениях , таких как «Шундук аль-Хикма » («Сундук мудрости»), приписываемый Джабиру ибн Хайяну (8 век) или Тавид аль-Хаким приписывают фатимидскому халифу аль-Хакиму би-Амру Аллаху (985–1021). [9]

Рецепт в «Шундук аль-хикма» , приписываемый Джабиру, переведен следующим образом: [10] [11]

Возьмите пять частей чистых цветков селитры, три части кипрского купороса и две части йеменских квасцов . Хорошо растолочь их отдельно, пока они не станут похожими на пыль, а затем поместить в колбу. Последний заткните пальмовым волокном и прикрепите к нему стеклянный приемник. Затем переверните аппарат и нагрейте верхнюю часть (т. е. колбу, содержащую смесь) на слабом огне. От жары потечет масло, подобное коровьему маслу.

Азотная кислота также встречается в работах после 1300 года, ошибочно приписываемых Альберту Великому и Рамону Луллию (оба XIII век). В этих работах описана перегонка смеси, содержащей селитру и медный купорос , которую они называют «форте» (aqua fortis). [12] [13] [14]

Современная эра

В 17 веке Иоганн Рудольф Глаубер разработал способ получения азотной кислоты путем перегонки нитрата калия с серной кислотой. В 1776 году Антуан Лавуазье процитировал работу Джозефа Пристли , указав, что его можно преобразовать из оксида азота (который он называет «азотистым воздухом»), «в сочетании с примерно равным объемом чистейшей части обычного воздуха и со значительной количество воды». [15] [а] В 1785 году Генри Кавендиш определил его точный состав и показал, что его можно синтезировать, пропуская поток электрических искр через влажный воздух . [16] В 1806 году Хамфри Дэви сообщил о результатах обширных экспериментов по электролизу дистиллированной воды, придя к выводу, что азотная кислота вырабатывается на аноде из растворенного атмосферного газообразного азота. Он использовал батарею высокого напряжения, нереактивные электроды и сосуды, такие как конусы золотых электродов, которые одновременно служили сосудами, покрытыми влажным асбестом. [17]

Промышленное производство азотной кислоты из атмосферного воздуха началось в 1905 году с процесса Биркеланда-Эйда , также известного как дуговой процесс. [18] Этот процесс основан на окислении атмосферного азота кислородом воздуха до оксида азота с помощью электрической дуги очень высокой температуры. Выходы оксида азота примерно до 4–5% были получены при 3000 ° C и меньше при более низких температурах. [18] [19] Оксид азота охлаждался и окислялся оставшимся кислородом воздуха до диоксида азота, а затем поглощался водой в серии насадочных или тарельчатых абсорбционных колонн с получением разбавленной азотной кислоты. Первые башни барботировали диоксид азота через воду и нереактивные фрагменты кварца. Около 20% образовавшихся оксидов азота остались непрореагировавшими, поэтому в конечные башни добавляли раствор щелочи для нейтрализации остальных. [20] Этот процесс был очень энергоемким и был быстро вытеснен процессом Оствальда, как только стал доступен дешевый аммиак.

Другой ранний метод производства был изобретен французским инженером Альбертом Нодоном примерно в 1913 году. Его метод производил азотную кислоту путем электролиза нитрата кальция, преобразованного бактериями из азотистых веществ в торфяных болотах. Глиняный горшок, окруженный известняком, погружали в торф и обкладывали просмоленными бревнами, чтобы образовалось отделение для угольного анода, вокруг которого образуется азотная кислота. Азотную кислоту откачивали из глиняной [21] трубы, опущенной на дно горшка. Свежая вода закачивалась в верх через другую глиняную трубу для замены откачанной жидкости. Внутри было полно кокса . Чугунные катоды были затоплены в окружающий его торф. Сопротивление составляло около 3 Ом на кубический метр, а напряжение питания составляло около 10 Вольт. Добыча с одного месторождения составила 800 тонн в год. [21] [22]

После того, как в 1913 году был внедрен процесс Габера для эффективного производства аммиака, производство азотной кислоты из аммиака с использованием процесса Оствальда обогнало производство процесса Биркеланда-Эйда. Этот метод производства используется до сих пор.

Физические и химические свойства

Коммерчески доступная азотная кислота представляет собой азеотроп с водой в концентрации 68% HNO 3 . Этот раствор имеет температуру кипения 120,5 ° C (249 ° F) при 1 атм. Она известна как «концентрированная азотная кислота». Азеотроп азотной кислоты и воды представляет собой бесцветную жидкость при комнатной температуре.

Известны два твердых гидрата: моногидрат HNO 3 ·H 2 O или нитрат оксония [H 3 O] + [NO 3 ] - и тригидрат HNO 3 ·3H 2 O .

Иногда можно увидеть более старую шкалу плотности с концентрированной азотной кислотой, обозначаемой как 42  Baumé . [23]

Загрязнение диоксидом азота

Дымящая азотная кислота, загрязненная желтым диоксидом азота

Азотная кислота подвержена термическому или световому разложению, поэтому ее часто хранили в бутылках из коричневого стекла:

4 HNO 3 → 2 H 2 O + 4 NO 2 + O 2

Эта реакция может привести к некоторым значительным изменениям давления пара над жидкостью, поскольку образующиеся оксиды азота частично или полностью растворяются в кислоте.

Диоксид азота ( NO 2 ) и/или четырехокись азота ( N 2 O 4 ) остаются растворенными в азотной кислоте, окрашивая ее в желтый или даже красный цвет при более высоких температурах. В то время как чистая кислота имеет тенденцию выделять белые пары при контакте с воздухом, кислота с растворенным диоксидом азота выделяет красновато-коричневые пары, что привело к общим названиям «красная дымящая азотная кислота» и «белая дымящая азотная кислота». Оксиды азота ( NOx ) растворимы в азотной кислоте .

Дымящая азотная кислота

Техническая дымящая азотная кислота содержит 98% HNO 3 и имеет плотность 1,50 г/см 3 . Этот сорт часто используется в промышленности взрывчатых веществ. Она не такая летучая и не такая агрессивная, как безводная кислота, и ее приблизительная концентрация составляет 21,4 М.

Красная дымящая азотная кислота , или RFNA, содержит значительные количества растворенного диоксида азота ( NO 2 ), придающего раствору красновато-коричневый цвет. За счет растворенного диоксида азота плотность красной дымящей азотной кислоты ниже и составляет 1,490 г/см 3 .

Ингибированную дымящую азотную кислоту, либо белую ингибированную дымящую азотную кислоту (IWFNA), либо красную ингибированную дымящую азотную кислоту (IRFNA), можно получить путем добавления от 0,6 до 0,7% фтористого водорода (HF). Этот фторид добавляют для устойчивости к коррозии в металлических резервуарах. Фторид создает слой фторида металла, который защищает металл.

Безводная азотная кислота

Белая дымящая азотная кислота, чистая азотная кислота или WFNA, очень близка к безводной азотной кислоте. По данным анализа он доступен в виде 99,9% азотной кислоты. Одной из характеристик белой дымящей азотной кислоты является то, что она содержит максимум 2% воды и максимум 0,5% растворенного NO 2 . Безводная азотная кислота имеет плотность 1,513 г/см 3 и приблизительную молярную концентрацию 24. Безводная азотная кислота представляет собой бесцветную подвижную жидкость плотностью 1,512 г/см 3 , которая затвердевает при -42 °C (-44 °F) с образованием белых кристаллов [ необходимы разъяснения ] . При разложении на NO 2 и воду приобретает желтый оттенок. Он кипит при 83 ° C (181 ° F). Обычно его хранят в стеклянной небьющейся бутылке янтарного цвета с двойным объемом свободного пространства над головкой, чтобы обеспечить возможность повышения давления, но даже с учетом этих мер предосторожности бутылку необходимо вентилировать ежемесячно, чтобы сбросить давление.

Структура и связь

Два основных резонансных представления HNO 3

Две концевые связи N–O почти эквивалентны и относительно короткие: 1,20 и 1,21 Å. [24] Это можно объяснить теориями резонанса ; две основные канонические формы демонстрируют некоторый характер двойных связей в этих двух связях, в результате чего они короче, чем одинарные связи NO . Третья связь N–O удлинена, поскольку ее атом O связан с атомом H [25] [26] с длиной связи 1,41 Å в газовой фазе. [24] Молекула слегка апланарна ( плоскости NO 2 и NOH наклонены друг от друга на 2°) и имеет ограниченное вращение вокруг одинарной связи N–OH. [6] [27]

Реакции

Кислотно-основные свойства

Азотная кислота обычно считается сильной кислотой при температуре окружающей среды. Существуют некоторые разногласия по поводу значения константы диссоциации кислоты, хотя значение p K a обычно указывается как меньше -1. Это означает, что азотная кислота в разбавленном растворе полностью диссоциирует, за исключением очень кислых растворов. Значение p K a возрастает до 1 при температуре 250 °C. [28]

Азотная кислота может действовать как основание по отношению к такой кислоте, как серная кислота :

HNO 3 + 2 H 2 SO 4 ⇌ [NO 2 ] + + [H 3 O] + + 2 HSO−4; Константа равновесия : K ≈ 22. 

Ион нитрония [ NO 2 ] + является активным реагентом в реакциях ароматического нитрования . Поскольку азотная кислота обладает как кислотными, так и основными свойствами, она может подвергаться реакции автопротолиза, аналогичной самоионизации воды :

2 HNO 3 ⇌ [NO 2 ] + + НЕТ−3+ Н 2 О

Реакции с металлами

Азотная кислота реагирует с большинством металлов, но детали зависят от концентрации кислоты и природы металла. Разбавленная азотная кислота ведет себя как обычная кислота в реакции с большинством металлов. Магний , марганец и цинк выделяют H 2 :

Mg + 2 HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + H 2
Mn + 2 HNO 3 → Mn(NO 3 ) 2 + H 2
Zn + 2 HNO 3 → Zn(NO 3 ) 2 + H 2

Азотная кислота может окислять неактивные металлы, такие как медь и серебро . Продукты этих неактивных или менее электроположительных металлов зависят от температуры и концентрации кислоты. Например, медь реагирует с разбавленной азотной кислотой при температуре окружающей среды со стехиометрией 3:8:

3 Cu + 8 HNO 3 → 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO + 4 H 2 O

Образующийся оксид азота может реагировать с кислородом воздуха с образованием диоксида азота . При более концентрированной азотной кислоте диоксид азота образуется непосредственно в реакции со стехиометрией 1:4:

Cu + 4 H + + 2 НО−3→ Cu 2+ + 2 NO 2 + 2 H 2 O

Большинство металлов при реакции с азотной кислотой дают соответствующие нитраты . Некоторые металлоиды и металлы дают оксиды ; например, Sn , As , Sb и Ti окисляются до SnO 2 , As 2 O 5 , Sb 2 O 5 и TiO 2 соответственно. [29]

Некоторые драгоценные металлы , такие как чистое золото и металлы платиновой группы, не реагируют с азотной кислотой, хотя чистое золото реагирует с царской водкой — смесью концентрированной азотной и соляной кислот . Однако некоторые менее благородные металлы ( Ag , Cu , ...), присутствующие в некоторых золотых сплавах, относительно бедных золотом, например, в цветном золоте , могут легко окисляться и растворяться азотной кислотой, что приводит к изменению цвета поверхности золотого сплава. Азотная кислота используется в ювелирных магазинах как дешевое средство для быстрого обнаружения сплавов с низким содержанием золота (< 14 карат ) и быстрой оценки чистоты золота.

Являясь мощным окислителем, азотная кислота реагирует со многими неметаллическими соединениями, иногда взрывоопасно. В зависимости от концентрации кислоты, температуры и используемого восстановителя конечные продукты могут быть разными. Реакция протекает со всеми металлами, кроме ряда благородных металлов и некоторых сплавов . Как правило, окислительные реакции протекают преимущественно с концентрированной кислотой, способствующей образованию диоксида азота ( NO 2 ). Однако мощные окислительные свойства азотной кислоты носят термодинамический характер, но иногда реакции ее окисления протекают весьма кинетически невыгодно. Присутствие небольших количеств азотистой кислоты ( HNO 2 ) значительно увеличивает скорость реакции. [29]

Хотя хром (Cr), железо (Fe) и алюминий (Al) легко растворяются в разбавленной азотной кислоте, концентрированная кислота образует слой оксида металла, защищающий основную массу металла от дальнейшего окисления. Образование этого защитного слоя называется пассивацией . Типичные концентрации пассивации варьируются от 20% до 50% по объему (см. ASTM A967-05 [ где? ] [ необходимы пояснения ] ). Металлы, пассивируемые концентрированной азотной кислотой, — железо , кобальт , хром , никель , алюминий . [29]

Реакции с неметаллами

Являясь мощной кислотой-окислителем , азотная кислота вступает в реакцию со многими органическими веществами, причем реакции могут быть взрывоопасными. Гидроксильная группа обычно удаляет водород из органической молекулы с образованием воды, а место водорода занимает оставшаяся нитрогруппа. Нитрование органических соединений азотной кислотой является основным методом синтеза многих распространенных взрывчатых веществ, таких как нитроглицерин и тринитротолуол (ТНТ). Поскольку возможно очень много менее стабильных побочных продуктов, эти реакции необходимо тщательно контролировать термически и удалять побочные продукты, чтобы выделить желаемый продукт.

Реакция с неметаллическими элементами, за исключением азота, кислорода, благородных газов , кремния и галогенов , кроме йода, обычно окисляет их до высших степеней окисления как кислот с образованием диоксида азота для концентрированной кислоты и оксида азота для разбавленной кислоты. кислота.

C (графит) + 4 HNO 3 → CO 2 + 4 NO 2 + 2 H 2 O
3 C (графит) + 4 HNO 3 → 3 CO 2 + 4 NO + 2 H 2 O

Концентрированная азотная кислота окисляет I 2 , P 4 и S 8 до HIO 3 , H 3 PO 4 и H 2 SO 4 соответственно. [29] Хотя он реагирует с графитом и аморфным углеродом, он не реагирует с алмазом; он может отделить алмаз от графита, который он окисляет. [30]

Ксантопротеиновый тест

Азотная кислота реагирует с белками с образованием желтых нитрованных продуктов. Эта реакция известна как ксантопротеиновая реакция . Это испытание проводится путем добавления к испытуемому веществу концентрированной азотной кислоты и последующего нагревания смеси. Если присутствуют белки, содержащие аминокислоты с ароматическими кольцами, смесь окрашивается в желтый цвет. При добавлении основания, такого как аммиак , цвет становится оранжевым. Эти изменения цвета вызваны нитрованными ароматическими кольцами белка. [31] [32] Ксантопротеиновая кислота образуется при контакте кислоты с эпителиальными клетками . Соответствующие местные изменения цвета кожи указывают на неадекватные меры предосторожности при обращении с азотной кислотой.

Производство

Азотная кислота получается реакцией диоксида азота ( NO 2 ) с водой .

4 NO 2 + 2 H 2 O → 2 HNO 3 + NO + NO 2 + H 2 O

Чистая реакция:

3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NO

Обычно оксид азота, образующийся в результате реакции, повторно окисляется кислородом воздуха с образованием дополнительного диоксида азота.

Барботирование диоксида азота через перекись водорода может помочь улучшить выход кислоты.

2 NO 2 + H 2 O 2 → 2 HNO 3

Растворы азотной кислоты промышленного качества обычно содержат от 52% до 68% азотной кислоты. Производство азотной кислоты осуществляется методом Оствальда , названным в честь немецкого химика Вильгельма Оствальда . В этом процессе безводный аммиак окисляется до оксида азота в присутствии катализатора из платиновой или родиевой сетки при высокой температуре около 500 К (227 ° C; 440 ° F) и давлении 9 стандартных атмосфер (910 кПа).

4 NH 3 (г) + 5 O 2 (г) → 4 NO(г) + 6 H 2 O(г)  (ΔH = −905,2 кДж/моль)

Затем оксид азота реагирует с кислородом воздуха с образованием диоксида азота.

2 NO(г) + O 2 (г) → 2 NO 2 (г)  (ΔH = −114 кДж/моль)

Впоследствии он поглощается водой с образованием азотной кислоты и оксида азота.

3 NO 2 (г) + H 2 O(ж) → 2 HNO 3 (водн.) + NO(г)  (ΔH = −135,74 кДж/моль)

Оксид азота возвращается на повторное окисление. Альтернативно, если последний этап выполняется на воздухе:

4 NO 2 (г) + O 2 (г) + 2 H 2 O(ж) → 4 HNO 3 (водн.)

Полученный водный раствор HNO 3 можно концентрировать перегонкой примерно до 68% по массе. Дальнейшее концентрирование до 98% может быть достигнуто обезвоживанием концентрированной H 2 SO 4 . Используя аммиак, полученный в процессе Габера , конечный продукт можно производить из азота, водорода и кислорода, которые получают из воздуха и природного газа в качестве единственного сырья. [33]

Лабораторный синтез

В лаборатории азотную кислоту можно получить путем термического разложения нитрата меди(II) с образованием диоксида азота и газообразного кислорода, которые затем пропускают через воду с образованием азотной кислоты.

2 Cu(NO 3 ) 2 → 2 CuO + 4 NO 2 + O 2

Затем, следуя процессу Оствальда :

2 NO 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3

Альтернативно, реакция равных молей любой нитратной соли, такой как нитрат натрия , с серной кислотой ( H 2 SO 4 ) и перегонка этой смеси при температуре кипения азотной кислоты 83 ° C. Нелетучий остаток гидросульфата металла остается в дистилляционном сосуде. [26]

NaNO 3 + H 2 SO 4 → HNO 3 + NaHSO 4

Разбавленную азотную кислоту можно концентрировать перегонкой до 68,5 % кислоты, что является максимально кипящим азеотропом. Дальнейшее концентрирование азотной кислоты включает перегонку с серной кислотой или нитратом магния , которые служат дегидратирующими агентами в процессе экстракции, снижая летучесть воды. Этот метод используется как в промышленности, так и в лабораториях. [34]

В промышленности более высокие концентрации азотной кислоты также получали путем растворения дополнительного диоксида азота в азотной кислоте в абсорбционной башне в процессе, называемом DSN (прямая сильная азотная кислота). Сегодня этот процесс является редкостью: последний завод DSN, производивший высококонцентрированную азотную кислоту в США, прекратил производство в 2012 году и был заменен заводом по производству слабой азотной кислоты с дополнительной установкой экстрактивной дистилляции. [34]

Растворенные оксиды азота либо удаляются в случае белой дымящей азотной кислоты, либо остаются в растворе с образованием красной дымящей азотной кислоты. Совсем недавно были разработаны электрохимические способы получения безводной кислоты из концентрированного азотнокислого сырья. [35]

Использование

Азотная кислота в лаборатории

Основное промышленное применение азотной кислоты — производство удобрений . Азотную кислоту нейтрализуют аммиаком с образованием нитрата аммония . Это приложение потребляет 75–80% из 26 миллионов тонн, производимых ежегодно (1987 г.). Другими основными сферами применения являются производство взрывчатых веществ, прекурсоров нейлона и специальных органических соединений. [36]

Прекурсор органических соединений азота

В органическом синтезе , промышленном и других, нитрогруппа является универсальной функциональной группой . Смесь азотной и серной кислот вводит нитрозаместитель в различные ароматические соединения путем электрофильного ароматического замещения . Многие взрывчатые вещества, например тротил , готовятся следующим образом:

C 6 H 5 CH 3 + 3 HNO 3 → C 6 H 2 (NO 2 ) 3 CH 3 + 3 H 2 O

Лишняя вода поглощается либо концентрированной серной кислотой, либо олеумом.

H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4

Нитрогруппа может быть восстановлена ​​с образованием аминогруппы , что позволяет синтезировать соединения анилина из различных нитробензолов :

Использование в качестве окислителя

Предшественник нейлона , адипиновая кислота , производится в больших масштабах путем окисления «масла КА» — смеси циклогексанона и циклогексанола — азотной кислотой. [36]

Ракетное топливо

Азотная кислота использовалась в различных формах в качестве окислителя в ракетах на жидком топливе . К этим формам относятся красная дымящая азотная кислота, белая дымящая азотная кислота, смеси с серной кислотой и эти формы с ингибитором HF. [37] IRFNA (ингибированная красная дымящая азотная кислота ) была одним из трех компонентов жидкого топлива для ракеты BOMARC . [38]

Нишевое использование

Обработка металла

Азотную кислоту можно использовать для перевода металлов в окисленные формы, например, для преобразования металлической меди в нитрат меди . Его также можно использовать в сочетании с соляной кислотой в качестве царской водки для растворения благородных металлов, таких как золото (в виде золотохлористоводородной кислоты ). Эти соли можно использовать для очистки золота и других металлов с чистотой выше 99,9% с помощью процессов перекристаллизации и селективного осаждения . Его способность избирательно растворять определенные металлы или быть растворителем для многих солей металлов делает его полезным в процессах разделения золота .

Аналитический реагент

В элементном анализе методами ICP-MS , ICP-AES , GFAA и Flame AA в качестве матричного соединения для определения следов металлов в растворах используют разбавленную азотную кислоту (0,5–5,0%). [39] Для такого определения необходима сверхчистая кислота со следами металлов, поскольку небольшие количества ионов металлов могут повлиять на результат анализа.

Он также обычно используется в процессе разложения проб мутной воды, проб ила, твердых проб, а также других типов уникальных проб, которые требуют элементного анализа с помощью ICP-MS , ICP-OES , ICP-AES , GFAA и пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии. . Обычно при таком расщеплении используется 50% раствор покупной HNO 3, смешанный с деионизированной водой типа 1.

В электрохимии азотная кислота используется в качестве химического легирующего агента для органических полупроводников и в процессах очистки необработанных углеродных нанотрубок .

Деревообработка

В низкой концентрации (около 10%) азотную кислоту часто используют для искусственного состаривания сосны и клена . Цвет получается серо-золотой, очень похожий на очень старое дерево, обработанное воском или маслом ( отделка дерева ). [40]

Травитель и чистящее средство

Коррозионное воздействие азотной кислоты используется для некоторых специальных применений, таких как травление в гравюре, травление нержавеющей стали или очистка кремниевых пластин в электронике. [41]

Раствор азотной кислоты, воды и спирта нитал применяют для травления металлов с целью выявления микроструктуры. ISO 14104 — один из стандартов, подробно описывающих эту хорошо известную процедуру.

Азотная кислота используется либо в сочетании с соляной кислотой, либо отдельно для очистки покровных стекол и предметных стекол для высокотехнологичных приложений микроскопии. [42] Его также используют для очистки стекла перед серебрением при изготовлении серебряных зеркал. [43]

Коммерчески доступные водные смеси 5–30% азотной кислоты и 15–40% фосфорной кислоты обычно используются для очистки пищевого и молочного оборудования, главным образом, для удаления осажденных соединений кальция и магния (либо осаждающихся из технологического потока, либо образующихся в результате использования жесткой воды). во время производства и очистки). Содержание фосфорной кислоты помогает пассивировать ферросплавы от коррозии разбавленной азотной кислотой. [ нужна цитата ]

Азотную кислоту можно использовать в качестве точечного теста на алкалоиды , такие как ЛСД , что дает различные цвета в зависимости от алкалоида. [44]

Переработка ядерного топлива

Азотная кислота играет ключевую роль в PUREX и других методах переработки ядерного топлива , где она может растворять множество различных актинидов . Полученные нитраты превращаются в различные комплексы, которые можно вводить в реакцию и избирательно экстрагировать, чтобы отделить металлы друг от друга.

Безопасность

Азотная кислота является едкой кислотой и сильным окислителем . Основная опасность, которую он представляет, — это химические ожоги , поскольку он осуществляет кислотный гидролиз с белками ( амид ) и жирами ( эфир ), что приводит к разложению живых тканей (например, кожи и плоти ). Концентрированная азотная кислота окрашивает кожу человека в желтый цвет из-за реакции с кератином . Эти желтые пятна при нейтрализации становятся оранжевыми. [45] Системные эффекты маловероятны, вещество не считается канцерогеном или мутагеном. [46]

Стандартной мерой первой помощи при попадании кислоты на кожу, как и при других разъедающих веществах, является промывание большим количеством воды. Промывание продолжают не менее 10–15 минут для охлаждения тканей, окружающих ожог кислотой, и предотвращения вторичного повреждения. Загрязненную одежду немедленно снимают, а кожу тщательно промывают.

Являясь сильным окислителем, азотная кислота может бурно реагировать со многими соединениями.

Использование при кислотных атаках

Азотная кислота является одним из наиболее распространенных типов кислот, используемых при кислотных атаках . [47]

Примечания

  1. ↑ Далее он указывает, что «азотистый воздух» — это наоборот, или «азотная кислота, лишенная воздуха и воды». [15]

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0447». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ "азотная кислота_msds".
  3. ^ Белл, Р.П. (1973), Протон в химии (2-е изд.), Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета
  4. ^ Аб Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А22. ISBN 978-0-618-94690-7.
  5. ^ «Паспорт безопасности» (PDF) . fishersci.com . Фишер Сайентифик Интернэшнл. 23 марта 2015 г. с. 2. Архивировано (PDF) оригинала 10 сентября 2022 г. Проверено 4 октября 2022 г.
  6. ^ аб Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 465–471. ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Мультауф, Роберт П. (1966). Истоки химии . Лондон: Олдборн.С. 140-141, цитата: «Но среди них мы находим зачатки процессов, которые должны были в конечном итоге привести к открытию минеральных кислот серной, соляной и азотной . Рази , в произведениях европейцев [...]». Нидэм, Джозеф ; Пин-Ю, Хо; Гвей-Джен, Лу; Сивин, Натан (1980). Наука и цивилизация в Китае. Том 5, Химия и химическая технология. Часть IV, Спагирические открытия и изобретения: аппараты, теории и дары. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-08573-1.п. 195, цитата: «Принято считать, что минеральные кислоты были совершенно неизвестны как древним на Западе, так и арабским алхимикам». Аль-Хасан, Ахмад Ю. (2001). Наука и технологии в исламе: технологии и прикладные науки. ЮНЕСКО. ISBN 978-92-3-103831-0.п. 59, цитата: «Текст приведён здесь полностью ввиду преобладающего мнения, что исламские химики не производили минеральные кислоты». Карпенко Владимир; Норрис, Джон А. (2002). «Купорос в истории химии». Химический список . 96 (12): 997–1005.п. 1002, цитата: «[...] датировка открытия азотной кислоты также неопределенна. Предполагается, что это открытие произошло после 1300 года [...] Отрывок из второй части Summa Perfectionis Псевдо-Гебера [.. .] долгое время считался самым ранним известным рецептом серной кислоты [...]». Ньюман, Уильям Р. (2006). Атомы и алхимия: химия и экспериментальные истоки научной революции. Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0226576961.п. 98, цитата: «[...] между временем написания Summa Perfectionis и семнадцатым веком были открыты минеральные кислоты – серная, соляная, азотная и смесь двух последних, называемая царской водкой . "
  8. ^ Карпенко и Норрис 2002, с. 1002. Как отмечают Карпенко и Норрис, неопределенная датировка корпуса псевдо-Гебера (который, вероятно, был написан более чем одним автором) делает дату описания азотной кислоты столь же неопределенной. По словам Аль-Хасана 2001, с. 62, рецепты приготовления азотной кислоты также встречаются в Liber Luminis luminum , латинском трактате, обычно приписываемом Майклу Скотту (умер до 1236 года), но, возможно, переведенном им с арабского. В одной из рукописей Liber Luminis luminum упоминается, что она была переведена Майклом Скоттом; см. Муро, Себастьен (2020). «Мин аль-кимия ад алхимиам. Передача алхимии из арабо-мусульманского мира на Латинский Запад в средние века». Микрологус . 28 : 87–141. hdl : 2078.1/211340.п. 115 (№ 22). Аль-Хассан 2001 упоминает Абу Бакра ар-Рази как автора работы, но это, вероятно, отождествление с несколькими другими латинскими трактатами под названием Liber Luminis luminum , которые иногда приписывались ар-Рази; см. Муро 2020, с. 107 (№ 5), с. 114 (№ 20), стр. 114–115 (№ 21).
  9. ^ Заявления относительно Шундука аль-Хикмы см. Al-Hassan 2001, p. 62; Холмьярд, Джон Эрик (1931). Создатели химии. Оксфорд: Кларендон Пресс.п. 60. Об утверждении относительно Тавид аль-Хаким см. Al-Hassan 2001, p. 62.
  10. ^ Discovery: Ежемесячный популярный журнал знаний. Джон Мюррей. 1924.
  11. ^ Хасан, Ахмад Юсуф; Хилл, Дональд Рутледж (1986). Исламские технологии: иллюстрированная история. Издательство Кембриджского университета. п. 147. ИСБН 978-92-3-102294-4.
  12. ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). "Азотная кислота"  . Британская энциклопедия . Том. 19 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 711–712.
  13. ^ Томсон, Томас (1830). История химии. Том. 1. Медицинская библиотека Кушинга/Уитни, Йельский университет. Лондон, Х. Колберн и Р. Бентли. п. 40.
  14. ^ Кац, Дэвид А. (2008). Иллюстрированная история алхимии и ранней химии (PDF) . п. 23 . Проверено 21 октября 2023 г.
  15. ^ аб Гиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: очерк истории научных идей. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. стр. 223–24. ISBN 0-691-02350-6.
  16. ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). "Азотная кислота"  . Британская энциклопедия . Том. 19 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 711–712.
  17. ^ Дэви, Джон, изд. (1839). «О некоторых химических средствах электричества». Собрание сочинений сэра Хамфри Дэви . Том. 5. стр. 1–12.
  18. ^ Аб Меллор, JW (1918). Современная неорганическая химия. Лонгманс, Грин и Ко. р. 509.
  19. ^ Мартин, Джеффри; Барбур, Уильям (1915). Промышленные азотные соединения и взрывчатые вещества. Кросби Локвуд и сын. п. 21.
  20. ^ Нокс, Джозеф (1914). Фиксация атмосферного азота. Компания Д. Ван Ностранда. стр. 45–50.
  21. ^ аб Дари, Г. (1913). «Производство нитратов прямым электролизом торфяных месторождений». Лондонское электротехническое обозрение . 73 : 1020–1021.
  22. ^ Хейл, Артур (1919). Производство химикатов электролизом. Д. Ван Ностранд Ко., стр. 30–32 . Проверено 15 сентября 2019 г.
  23. ^ Дин, Джон (1992). Справочник Ланге по химии (14-е изд.). МакГроу-Хилл . стр. 2,79–2,80. ISBN 978-0-07-016194-8.
  24. ^ Аб Кокс, AP; Эллис, MC; Аттфилд, CJ; Феррис, AC (1994). «Микроволновой спектр ДНО 3 и средние структуры азотной и азотистой кислот». Дж. Мол. Структура. 320 (1–2): 91–106. Бибкод : 1994JMoSt.320...91C. дои : 10.1016/0022-2860(93)08008-Р.
  25. ^ Луццати, В. (1951). «Кристаллическая структура безводной азотнокислой кислоты». Acta Crystallographica (на французском языке). 4 (2): 120–131. Бибкод : 1951AcCry...4..120L. дои : 10.1107/S0365110X51000404 .
  26. ^ аб Аллан, доктор медицинских наук; Маршалл, РГ; Фрэнсис, диджей; Освальд, IDH; Пулхэм, Чехия; Спансвик, К. (2010). «Кристаллические структуры полиморфных модификаций азотной кислоты при низких температурах и высоких давлениях» (PDF) . Далтон Транс. (Представлена ​​рукопись). 39 (15): 3736–3743. дои : 10.1039/B923975H. ПМИД  20354626.
  27. ^ Кокс, AP; Риверос, Дж. М. (1965). «Микроволновой спектр и структура азотной кислоты». Журнал химической физики . 42 (9): 3106. Бибкод : 1965JChPh..42.3106C. дои : 10.1063/1.1696387.
  28. ^ База данных IUPAC SC Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия металлокомплексов и лигандов.
  29. ^ abcd Кэтрин Э. Хаускрофт; Алан Дж. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия (3-е изд.). Пирсон. ISBN 978-0-13-175553-6.
  30. ^ Ōsawa, Eiji (December 2007). "Recent progress and perspectives in single-digit nanodiamond". Diamond and Related Materials. 16 (12): 2018–2022. Bibcode:2007DRM....16.2018O. doi:10.1016/j.diamond.2007.08.008.
  31. ^ Sherman, Henry Clapp (2007). Methods of organic analysis. Read Books. p. 315. ISBN 978-1-4086-2802-7.
  32. ^ Knowles, Frank (2007). A practical course in agricultural chemistry. Read Books. p. 76. ISBN 978-1-4067-4583-2.
  33. ^ Considine, Douglas M., ed. (1974). Chemical and process technology encyclopedia. New York: McGraw-Hill. pp. 769–72. ISBN 978-0-07-012423-3.
  34. ^ a b Wiley (2020). "Nitric acid". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. pp. 1–37. doi:10.1002/0471238961.1409201803120118.a01.pub3. ISBN 9780471484943. S2CID 260923593. Retrieved 2023-08-09.
  35. ^ US 6200456, Harrar, Jackson E.; Quong, Roland & Rigdon, Lester P. et al., "Large-scale production of anhydrous nitric acid and nitric acid solutions of dinitrogen pentoxide", published April 13, 1987, issued March 13, 2001, assigned to United States Department of Energy 
  36. ^ a b Thiemann, Michael; Scheibler, Erich; Wiegand, Karl Wilhelm. "Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a17_293. ISBN 978-3527306732.
  37. ^ Clark, John D (1972). Ignition!. Rutgers University Press. ISBN 978-0-8135-0725-5.
  38. ^ "BOMARC Summary". BILLONY.COM. Retrieved 2009-05-28.
  39. ^ Eaton, Andrew D.; Greenberg, Arnold E.; Rice, Eugene W.; Clesceri, Lenore S.; Franson, Mary Ann H., eds. (2005). Standard Methods For the Examination of Water and Wastewater (21 ed.). American Public Health Association. ISBN 978-0-87553-047-5. Also available on CD-ROM and online by subscription.[page needed]
  40. ^ Jewitt, Jeff (1997). Hand-applied finishes. Taunton Press. ISBN 978-1-56158-154-2. Retrieved 2009-05-28.
  41. ^ Muraoka, Hisashi (1995) "Silicon wafer cleaning fluid with HNO3, HF, HCl, surfactant, and water" U.S. patent 5,635,463
  42. ^ Фишер, А.Х.; Джейкобсон, Калифорния; Роуз, Дж.; Целлер, Р. (1 мая 2008 г.). «Подготовка предметных и покровных стекол для микроскопии». Протоколы Колд-Спринг-Харбора . 2008 (6): pdb.prot4988. doi : 10.1101/pdb.prot4988. ПМИД  21356831.
  43. ^ Кертис, Хибер Д. (февраль 1911 г.). «Методы серебрения зеркал». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 23 (135): 13. Бибкод : 1911PASP...23...13C. дои : 10.1086/122040 . hdl : 2027/mdp.39015018047608 . S2CID  120665136.
  44. ^ О'Нил, Кэрол Л.; Крауч, Деннис Дж; ФАТХ, Алим А. (апрель 2000 г.). «Валидация двенадцати точечных химических тестов на обнаружение наркотиков». Международная судебно-медицинская экспертиза . 109 (3): 189–201. дои : 10.1016/S0379-0738(99)00235-2. ПМИД  10725655.
  45. ^ Мэй, Пол (ноябрь 2007 г.). "Азотная кислота" . Проверено 28 мая 2009 г.
  46. ^ «Азотная кислота: Токсикологический обзор». Агентство по охране здоровья . Проверено 7 декабря 2011 г.
  47. ↑ Рис, Анна (1 октября 2013 г.). «Заморозьте толпу, чтобы привлечь внимание к проблеме кислотных атак». СБРОС.то . Проверено 25 июня 2021 г.

Внешние ссылки