- Typpihapon rakenne
- Resonanssirakenteet
- Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- Kemialliset nimet
- Molekyylipaino
- Fyysinen ulkonäkö
- Haju
- Kiehumispiste
- Sulamispiste
- Vesiliukoisuus
- Tiheys
- Suhteellinen tiheys
- Suhteellinen höyryn tiheys
- Höyrynpaine
- hajoaminen
- Viskositeetti
- Korroosio
- Haihtumisen molaarinen entalpia
- Tavallinen molaarinen entalpia
- Tavallinen molaarinen entropia
- Pintajännitys
- Hajukynnys
- Dissosiaatiovakio
- Taitekerroin (η / D)
- Kemialliset reaktiot
- nesteytys
- Dissosiaatio vedessä
- Suolan muodostuminen
- protonaatio
- Autoprotolysis
- Metallihapetus
- muut
- Synteesi
- teollinen
- Vaihe 1: ammoniumin hapettuminen typpioksidiksi
- Vaihe 2. Typpioksidin hapettuminen typpidioksidiksi
- Vaihe 3. Typpidioksidin liukeneminen veteen
- Laboratoriossa
- Sovellukset
- Lannoitteiden tuotanto
- teollinen
- Metallin puhdistamot
- Kuninkaallinen vesi
- Huonekalut
- puhdistus
- Valokuvaus
- toiset
- Myrkyllisyys
- Viitteet
Typpihappo on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu happihappo typpeä. Sitä pidetään vahvana happana, vaikka sen pKa (-1,4) on samanlainen kuin hydroniumionin pKa (-1,74). Tästä hetkestä lähtien se on ehkä "heikoin" monista tunnetuista vahvoista hapoista.
Sen fyysinen ulkonäkö koostuu värittömästä nesteestä, joka muuttuu kellertäväksi varastoinnin aikana typpikaasujen muodostumisen vuoksi. Sen kemiallinen kaava on HNO 3.
Lähde: Aleksander Sobolewski Wikimedia Commonsin kautta
Se on hieman epävakaa ja hajoaa vähäisesti auringonvalolta altistumisen seurauksena. Lisäksi se voidaan hajottaa kokonaan kuumentamalla, jolloin syntyy typpidioksidia, vettä ja happea.
Yllä olevassa kuvassa näkyy jonkin verran typpihappoa, joka sisältyy mittapulloon. Sen keltainen väri voidaan havaita, mikä viittaa osittaiseen hajoamiseen.
Sitä käytetään epäorgaanisten ja orgaanisten nitraattien valmistuksessa, samoin kuin nitrosoyhdisteissä, joita käytetään lannoitteiden, räjähteiden, väriaineiden väliaineiden ja erilaisten orgaanisten kemiallisten yhdisteiden valmistuksessa.
Tämä happo oli jo 8. vuosisadan alkemistien tuntema, jota he kutsuivat "agua fortikseksi". Saksalainen kemisti Johan Rudolf Glauber (1648) suunnitteli valmistusmenetelmänsä, joka koostui kaliumnitraatin kuumentamisesta rikkihapolla.
Se on valmistettu teollisesti Wilhelm Oswald (1901) suunnittelemalla menetelmällä. Menetelmä koostuu yleensä ammoniumin katalyyttisestä hapetuksesta muodostamalla peräkkäin typpioksidia ja typpidioksidia typpihapon muodostamiseksi.
Ilmakehässä, NO 2 tuottama ihmisen toiminta reagoi veden pilviä, jotka muodostavat HNO 3. Sitten, happavien sateiden aikana, se saostuu vesipisaroiden kanssa syöden esimerkiksi julkisten aukioiden patsaita.
Typpihappo on erittäin myrkyllinen yhdiste, ja jatkuva altistuminen sen höyryille voi aiheuttaa kroonisen keuhkoputkentulehduksen ja kemiallisen keuhkokuumeen.
Typpihapon rakenne
Lähde: Ben Mills, Wikimedia Commonsista
Ylempi kuva esittää rakenteesta HNO 3 -molekyylin, jossa on aloilla ja baareja malli. Typpiatomi, sininen pallo, sijaitsee keskellä, jota ympäröi trigonaalitasogeometria; yksi sen pisimmistä kärkistä vääristää kuitenkin kolmion.
Typpihappomolekyylit ovat sitten litteitä. N = O-, NO- ja N-OH-sidokset muodostavat litteän kolmion kärjet. Jos tarkastellaan tarkkaan, N-OH-sidos on pitkänomainen kuin kaksi muuta (josta löytyy H-atomia edustava valkoinen pallo).
Resonanssirakenteet
On kaksi linkkiä, jotka ovat samanpituisia: N = 0 ja NO. Tämä tosiasia on vastoin valenssisidosteoriaa, jossa kaksoissidosten ennustetaan olevan lyhyempiä kuin yksinkertaiset sidokset. Selitys tähän löytyy resonanssi-ilmiöstä, kuten alla olevasta kuvasta nähdään.
Lähde: Ben Mills, Wikimedia Commonsista
Molemmat sidokset, N = O ja NO, ovat siksi resonanssin suhteen samanarvoisia. Tätä esitetään graafisesti rakennemallissa käyttämällä katkoviivaa kahden O-atomin välillä (katso rakenne).
Kun HNO 3 deprotonoidaan, stabiili nitraattianioni NO 3 - on muodostettu. Siinä resonanssi sisältää nyt kaikki kolme O-atomia.Tämä on syy siihen, miksi HNO 3: lla on korkea Bronsted-Lowry-happamuus (H + ioninluovuttajalajit).
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Kemialliset nimet
-Typpihappo
-Atsoottihappo
- vetynitraatti
-Agua fortis.
Molekyylipaino
63,012 g / mol.
Fyysinen ulkonäkö
Väritön tai vaaleankeltainen neste, joka voi muuttua punertavanruskeaksi.
Haju
Pistävä, tukehtuva ominaisuus.
Kiehumispiste
181 ° F - 760 mmHg (83 ° C).
Sulamispiste
-41,6 ° C.
Vesiliukoisuus
Hyvin liukeneva ja sekoittuva veteen.
Tiheys
1,513 g / cm 3 20 ° C: ssa
Suhteellinen tiheys
1,50 (suhteessa veteen = 1).
Suhteellinen höyryn tiheys
Arvioitu 2 tai 3 kertaa (suhteessa ilmaan = 1).
Höyrynpaine
63,1 mmHg 25 ° C: ssa.
hajoaminen
Ilmankosteudelle tai kuumuudelle altistuneena se voi hajota muodostaen typenperoksidia. Kuumennettuna hajoamiseen, se emittoi erittäin myrkyllistä typen oksidin ja vetynitraatin höyryä.
Typpihappo ei ole vakaa, ja se pystyy hajoamaan kosketuksessa kuumuuden ja auringonvalon kanssa ja päästämällä typpidioksidia, happea ja vettä.
Viskositeetti
1 092 mPa 0 ° C: ssa ja 0,617 mPa 40 ° C: ssa.
Korroosio
Se pystyy hyökkäämään kaikkiin epäjaloihin metalleihin paitsi alumiiniin ja kromiteräkseen. Hyökkää joihinkin muovi-, kumi- ja pinnoitevalikoimiin. Se on syövyttävä ja syövyttävä aine, joten sitä on käsiteltävä erittäin varovaisesti.
Haihtumisen molaarinen entalpia
39,1 kJ / mol lämpötilassa 25 ° C.
Tavallinen molaarinen entalpia
-207 kJ / mol (298 ° F).
Tavallinen molaarinen entropia
146 kJ / mol (298 ° F).
Pintajännitys
-0,04356 N / m 0 ° C: ssa
-0,04115 N / m 20 ° C: ssa
-0,0376 N / m 40 ° C: ssa
Hajukynnys
- Matala haju: 0,75 mg / m 3
-Korkea haju: 250 mg / m 3
- Ärsyttävä pitoisuus: 155 mg / m 3.
Dissosiaatiovakio
pKa = -1,38.
Taitekerroin (η / D)
1,393 (16,5 ° C).
Kemialliset reaktiot
nesteytys
-Se voi muodostaa kiinteitä hydraatteja, kuten HNO 3 ∙ H 2 O ja HNO 3 ∙ 3H 2 O: ”typpijää”.
Dissosiaatio vedessä
Typpihappo on vahva happo, joka ionisoituu nopeasti vedessä seuraavilla tavoilla:
HNO 3 (l) + H 2 O (l) => H 3 O + (aq) + NO 3 -
Suolan muodostuminen
Reagoi emäksisten oksidien kanssa muodostaen nitraattisuolan ja veden.
CaO (s) + 2 HNO 3 (l) => Ca (NO 3) 2 (aq) + H 2 O (l)
Samoin se reagoi emästen (hydroksidien) kanssa muodostaen nitraattisuolan ja veden.
NaOH (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l)
Ja myös karbonaattien ja happokarbonaattien (bikarbonaattien) kanssa muodostaen myös hiilidioksidia.
Na 2 CO 3 (aq) + HNO 3 (l) => NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
protonaatio
Typpihappo voi toimia myös emäksenä. Tästä syystä se voi reagoida rikkihapon kanssa.
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
Autoprotolysis
Typpihappo käy läpi autoprotolyysin.
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
Metallihapetus
Reaktiossa metallien kanssa typpihappo ei käyttäytyy kuin vahvat hapot, jotka reagoivat metallien kanssa muodostaen vastaavan suolan ja vapauttaen vetyä kaasumaisessa muodossa.
Kuitenkin magnesium ja mangaani reagoivat kuumana typpihapon kanssa, aivan kuten muutkin vahvat hapot.
Mg (s) + 2 HNO 3 (l) => Mg (NO 3) 2 (aq) + H 2 (g)
muut
Typpihappo reagoi metallisulfiittien kanssa muodostaen nitraattisuolan, rikkidioksidin ja veden.
Na 2 SO 3 (s) + 2 HNO 3 (l) => 2 NaNO 3 (aq) + SO 2 (g) + H 2 O (l)
Ja se reagoi myös orgaanisten yhdisteiden kanssa, korvaamalla vety nitroryhmällä; muodostaen siten perustan räjähtävien yhdisteiden, kuten nitroglyseriinin ja trinitrotolueenin (TNT), synteesille.
Synteesi
teollinen
Sitä valmistetaan teollisella tasolla ammoniumin katalyyttisellä hapetuksella Oswaldin vuonna 1901 kuvaaman menetelmän mukaisesti. Prosessi koostuu kolmesta vaiheesta tai vaiheesta.
Vaihe 1: ammoniumin hapettuminen typpioksidiksi
Ammonium hapetetaan ilman hapen avulla. Reaktio suoritetaan 800 ° C: ssa ja 6-7 atm: n paineessa käyttämällä platinana katalysaattorina. Ammoniakkia sekoitetaan ilman kanssa seuraavassa suhteessa: 1 tilavuusosa ammoniakkia 8 osaan ilmaa.
4NH 3 (g) + 5O 2 (g) => 4NO (g) + 6H 2 O (l)
Reaktiossa syntyy typpioksidia, joka viedään hapetuskammioon seuraavaa vaihetta varten.
Vaihe 2. Typpioksidin hapettuminen typpidioksidiksi
Hapetus tapahtuu ilmassa olevan hapen avulla lämpötilassa alle 100 ºC.
2NO (g) + O 2 (g) => 2NO 2 (g)
Vaihe 3. Typpidioksidin liukeneminen veteen
Tässä vaiheessa tapahtuu typpihapon muodostumista.
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 => 4HNO 3
Typpidioksidin (NO 2) absorboimiseksi veteen on useita menetelmiä.
Muiden menetelmien joukossa: NO 2 dimeroidaan N 2 O 4: ksi alhaisissa lämpötiloissa ja korkeassa paineessa sen liukoisuuden lisäämiseksi veteen ja typpihapon tuottamiseksi.
3N 2 O 4 + 2 H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
Ammoniumin hapetuksella tuotetun typpihapon pitoisuus on 50 - 70%, joka voidaan nostaa 98%: iin käyttämällä dehydratointiaineena väkevää rikkihappoa, jolloin typpihapon konsentraatio voidaan kasvattaa.
Laboratoriossa
Kupari (II) -nitraatin lämpöhajoaminen, jolloin muodostuu typpidioksidia ja happikaasuja, jotka johdetaan veden läpi typpihapon muodostamiseksi; kuten aiemmin kuvatussa Oswald-menetelmässä.
2Cu (NO 3) 2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
Reaktio nitraatin suola väkevällä H 2 SO 4. Typpihappo erotetaan muodostunut H 2 SO 4 tislaamalla 83 ° C: ssa (kiehumispiste typpihappoa).
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
Sovellukset
Lannoitteiden tuotanto
Typphapon tuotannosta 60% käytetään lannoitteiden, erityisesti ammoniumnitraatin, valmistukseen.
Tälle on ominaista korkea typpipitoisuus, joka on yksi kolmesta tärkeimmästä kasviravinteesta. Kasvit käyttävät nitraattia välittömästi. Samaan aikaan maaperässä olevat mikro-organismit hapettavat ammoniakkia, ja sitä käytetään pitkäaikaisena lannoitteena.
teollinen
-15% typpihapon tuotannosta käytetään synteettisten kuitujen valmistukseen.
-Sitä käytetään typpihappoestereiden ja nitrojohdannaisten tuotannossa; kuten nitroselluloosa, akryylimaalit, nitrobentseeni, nitrotolueeni, akryylinitriilit jne.
-Voit lisätä nitroryhmiä orgaanisiin yhdisteisiin, ja tätä ominaisuutta voidaan käyttää räjähteiden, kuten nitroglyseriinin ja trinitrotolueenin (TNT) valmistukseen.
-Adipiinihappoa, nylon-esiastetta, tuotetaan suuressa mittakaavassa hapettamalla sykloheksanoni ja sykloheksanoli typpihapolla.
Metallin puhdistamot
Typpihappo hapettavuuskykynsä vuoksi on erittäin hyödyllinen mineraalien metallien puhdistamisessa. Samoin sitä käytetään alkuaineiden, kuten uraanin, mangaanin, niobiumin ja zirkoniumin, saamiseen sekä fosforikivien happamoittamiseen fosforihapon saamiseksi.
Kuninkaallinen vesi
Se sekoitetaan väkevän suolahapon kanssa, jotta muodostuu "aqua regia". Tämä ratkaisu kykenee liuottamaan kullan ja platinan, mikä sallii sen käytön näiden metallien puhdistuksessa.
Huonekalut
Typpihappoa käytetään antiikin vaikutuksen aikaansaamiseksi mäntypuulla valmistetuissa huonekaluissa. Käsittely 10-prosenttisella typpihappoliuoksella tuottaa harmaakultavärin huonekalujen puussa.
puhdistus
- Lypsytöissä käytettyjen laitteiden puhdistukseen käytetään typpihapon 5 - 30%: n ja 15 - 40%: n fosforihapon vesiliuoksen seosta, jotta voidaan poistaa magnesiumyhdisteiden saostumien jäännökset ja kalsiumia.
- Se on hyödyllinen laboratoriossa käytettyjen lasiesineiden puhdistamisessa.
Valokuvaus
-Typpihappoa on käytetty valokuvauksessa, erityisesti lisäaineena rautasulfaattikehittäjille märän levyprosessissa, tarkoituksena edistää valkoisempaa väriä ambrotyypeissä ja tintyypeissä.
- Sitä käytettiin alentamaan kollodiolevyjen hopeakylvyn pH: ta, mikä antoi mahdolliseksi vähentää sumua, joka häiritsi kuvia.
toiset
-Liuotinkapasiteetinsa vuoksi sitä käytetään erilaisten metallien analysointiin liekin atomiabsorptiospektrofotometrisillä tekniikoilla ja induktiivisesti kytketyllä plasmamassaspektrofotometrialla.
-Typpihapon ja rikkihapon yhdistelmää käytettiin tavallisen puuvillan muuntamiseksi selluloosanitraatiksi (typpipuuvilla).
- Ulkoiseen käyttöön tarkoitettua Salcodermia käytetään ihon hyvänlaatuisten kasvaimien (syylien, kallusten, kondyloomien ja papilloomien) hoitoon. Sillä on cauterization-ominaisuuksia, kivunlievitystä, ärsytystä ja kutinaa. Typpihappo on lääkeaineen pääkomponentti.
-Punaista savuavaa typpihappoa ja valkoista huokoista typpihappoa käytetään hapettimina nestemäisille rakettipolttoaineille, erityisesti BOMARC-ohjuksessa.
Myrkyllisyys
- Koskettaessa ihoa voi aiheuttaa ihon palovammoja, voimakasta kipua ja ihottumaa.
-Kosketus silmiin voi aiheuttaa voimakasta kipua, repimistä ja vaikeissa tapauksissa sarveiskalvon vaurioita ja sokeutta.
-Höyryjen hengittäminen voi aiheuttaa yskää, hengitysvaikeuksia, aiheuttaen nenäverenvuotoja, kurkunpään tulehduksen, kroonisen keuhkoputkentulehduksen, keuhkokuumeen ja keuhkopöhön voimakkaassa tai kroonisessa altistumisessa.
-Nielemisen takia, siellä on vaurioita suussa, syljeneritystä, voimakasta janoa, nielemiskipuja, voimakasta kipua koko ruuansulatuskanavassa ja saman seinämän lävistämisen riski.
Viitteet
- Wikipedia. (2018). Typpihappo. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Typpihappo. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Encyclopaedia Britannican toimittajat. (23. marraskuuta 2018). Typpihappo. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com
- Shrestha B. (toinen). Typpihapon ominaisuudet ja käyttötavat. Chem Guide: oppaat kemian oppimiseen. Palautettu osoitteesta: chem-guide.blogspot.com
- Kemikaalikirja. (2017). Typpihappo. Palautettu osoitteesta: kemikaalikirja.com
- Imanol. (10. syyskuuta 2013). Typpihapon tuotanto. Palautettu osoitteesta: ingenieriaquimica.net