Kwas azotowy - Nitric acid
|
|||
|
|||
| Nazwy | |||
|---|---|---|---|
|
Nazwa IUPAC
Kwas azotowy
|
|||
| Inne nazwy
Aqua fortis , Spirytus saletry, Eau forte , Azotan wodoru, Acidum nitricum
|
|||
| Identyfikatory | |||
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| 3DMet | |||
| CZEBI | |||
| CHEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| Karta informacyjna ECHA |
100.028.832 
|
||
| Numer WE | |||
| 1576 | |||
| KEGG | |||
| Siatka | Kwas azotowy | ||
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|||
| Numer RTECS | |||
| UNII | |||
| Numer ONZ | 2031 | ||
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Nieruchomości | |||
| H N O 3 | |||
| Masa cząsteczkowa | 63,012 g·mol -1 | ||
| Wygląd zewnętrzny | Bezbarwna, żółta lub czerwona dymiąca ciecz | ||
| Zapach | gryzący, duszący | ||
| Gęstość | 1,51 g cm -3 , 1,41 g cm -3 [68% w/w] | ||
| Temperatura topnienia | -42°C (-44°F; 231 K) | ||
| Temperatura wrzenia | 83°C (181°F; 356 K) 68% roztwór wrze w 121°C (250°F; 394 K) | ||
| Mieszalny | |||
| log P | -0,13 | ||
| Ciśnienie pary | 48 mmHg (20 °C) | ||
| Kwasowość (p K a ) | -1,4 | ||
| Podstawa sprzężona | Azotan | ||
| -1,99 × 10 -5 cm 3 /mol | |||
|
Współczynnik załamania ( n D )
|
1,397 (16,5°C) | ||
| 2,17 ± 0,02 D | |||
| Termochemia | |||
|
Standardowa
entropia molowa ( S |
146 J · mol -1 · K -1 | ||
|
Standardowa entalpia
tworzenia (Δ f H ⦵ 298 ) |
−207 kJ·mol −1 | ||
| Zagrożenia | |||
| Arkusz danych dotyczących bezpieczeństwa | ICSC 0183 | ||
| Piktogramy GHS |
 
|
||
| Hasło ostrzegawcze GHS | Zagrożenie | ||
| H272 , H300 , H310 , H330 , H373 , H411 | |||
| P210 , P220 , P260 , P305+351+338 , P310 , P370+378 | |||
| NFPA 704 (ognisty diament) | |||
| Temperatura zapłonu | Nie palne | ||
| Dawka lub stężenie śmiertelne (LD, LC): | |||
|
LC 50 ( mediana stężenia )
|
138 ppm (szczur, 30 min) | ||
| NIOSH (limity ekspozycji dla zdrowia w USA): | |||
|
PEL (dopuszczalne)
|
TWA 2 ppm (5 mg/m 3 ) | ||
|
REL (zalecane)
|
TWA 2 ppm (5 mg/m 3 ) ST 4 ppm (10 mg/m 3 ) |
||
|
IDLH (Bezpośrednie niebezpieczeństwo)
|
25 ppm | ||
| Związki pokrewne | |||
|
Inne aniony
|
Kwas azotowy | ||
|
Inne kationy
|
Azotan sodu Azotan potasu Azotan amonu |
||
|
Związki pokrewne
|
pięciotlenek diazotu | ||
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|||
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|||
| Referencje do infoboksu | |||
Kwas azotowy ( HNIE 3), znany również jako aqua fortis ( łac. „silna woda”) i spirytus saletry , jest silnie żrącym kwasem mineralnym .
Czysty związek jest bezbarwny, ale starsze próbki mają tendencję do żółknięcia w wyniku rozkładu na tlenki azotu i wodę. Większość dostępnego na rynku kwasu azotowego ma stężenie 68% w wodzie. Gdy roztwór zawiera więcej niż 86% HNO 3 , określany jest jako dymiący kwas azotowy . W zależności od ilości obecnego dwutlenku azotu dymiący kwas azotowy jest dalej charakteryzowany jako dymiący czerwony kwas azotowy w stężeniach powyżej 86% lub biały dymiący kwas azotowy w stężeniach powyżej 95%.
Kwas azotowy jest podstawowym odczynnikiem używanym do nitrowania – dodanie grupy nitrowej , zazwyczaj do cząsteczki organicznej . Podczas gdy niektóre powstałe związki nitrowe są materiałami wybuchowymi wrażliwymi na wstrząsy i temperaturę , niektóre są wystarczająco stabilne, aby można je było wykorzystać w amunicji i rozbiórkach, podczas gdy inne są jeszcze bardziej stabilne i używane jako pigmenty w tuszach i barwnikach. Kwas azotowy jest również powszechnie stosowany jako silny środek utleniający .
Fizyczne i chemiczne właściwości
Dostępny w handlu kwas azotowy jest azeotropem z wodą o stężeniu 68% HNO 3 . Ten roztwór ma temperaturę wrzenia 120,5°C przy 1 atm. Jest znany jako „stężony kwas azotowy”. Czysty stężony kwas azotowy jest bezbarwną cieczą w temperaturze pokojowej.
Znane są dwa stałe hydraty: monohydrat (HNO 3 · H 2 O lub [H 3 O]NO 3 ) i trihydrat (HNO 3 · 3H 2 O).
Czasami pojawia się starsza skala gęstości, ze stężonym kwasem azotowym określanym jako 42° Baumé .
Zanieczyszczenie dwutlenkiem azotu
Kwas azotowy podlega rozkładowi termicznemu lub lekkiemu i z tego powodu był często przechowywany w butelkach z brązowego szkła:
Ta reakcja może spowodować pewne nie do pominięcia zmiany ciśnienia pary nad cieczą, ponieważ wytworzone tlenki azotu częściowo lub całkowicie rozpuszczają się w kwasie.
Dwutlenek azotu (NO 2 ) pozostaje rozpuszczony w kwasie azotowym, zabarwiając go na żółto lub nawet na czerwono w wyższych temperaturach. Podczas gdy czysty kwas ma tendencję do wydzielania białych oparów po wystawieniu na działanie powietrza, kwas z rozpuszczonym dwutlenkiem azotu wydziela czerwonawo-brązowe opary, co prowadzi do popularnych nazw „czerwony dymiący kwas azotowy” i „biały dymiący kwas azotowy”. Tlenki azotu (NO x ) są rozpuszczalne w kwasie azotowym.
Dymiący kwas azotowy
Dymiący kwas azotowy klasy handlowej zawiera 98% HNO 3 i ma gęstość 1,50 g/cm 3 . Gatunek ten jest często stosowany w przemyśle materiałów wybuchowych. Nie jest tak lotny ani tak żrący jak bezwodny kwas i ma przybliżone stężenie 21,4 M.
Dymiący na czerwono kwas azotowy (RFNA) zawiera znaczne ilości rozpuszczonego dwutlenku azotu (NO 2 ) pozostawiając roztwór o czerwonawo-brązowej barwie. Ze względu na rozpuszczony dwutlenek azotu gęstość dymiącego na czerwono kwasu azotowego jest niższa i wynosi 1,490 g/cm 3 .
Hamowana dymiący kwas azotowy (albo IWFNA lub IRFNA ) może być dokonane przez dodanie od 0,6 do 0,7% fluorowodoru (HF). Ten fluor jest dodawany w celu zapewnienia odporności na korozję w zbiornikach metalowych. Fluor tworzy warstwę fluorku metalu, która chroni metal.
Bezwodny kwas azotowy
Biały dymiący kwas azotowy, czysty kwas azotowy lub WFNA, jest bardzo zbliżony do bezwodnego kwasu azotowego. Jest dostępny w testach jako 99,9% kwas azotowy. Jedną ze specyfikacji białego dymiącego kwasu azotowego jest to, że zawiera on maksymalnie 2% wody i maksymalnie 0,5% rozpuszczonego NO 2 . Bezwodny kwas azotowy ma gęstość od 1,513 g / cm 3 i ma w przybliżeniu 24 stężenia molowego. Bezwodny kwas azotowy jest bezbarwną ruchoma ciecz , o gęstości 1,512 g / cm 3 , który zestala się w -42 ° C w celu uzyskania białych kryształów. Rozkładając się na NO 2 i wodę uzyskuje żółty odcień. Wrze w 83 °C. Zwykle jest przechowywany w szklanej nietłukącej bursztynowej butelce z dwukrotnie większą przestrzenią nad głową, aby umożliwić wzrost ciśnienia, ale nawet przy tych środkach ostrożności butelkę należy odpowietrzać co miesiąc, aby uwolnić ciśnienie.
Struktura i klejenie
Dwa z wiązań N–O są równoważne i stosunkowo krótkie (można to wyjaśnić teoriami rezonansowymi; formy kanoniczne wykazują w tych dwóch wiązaniach charakter wiązania podwójnego, przez co są one krótsze niż typowe wiązania N–O), a trzecie wiązanie N–O jest wydłużone, ponieważ atom O jest również przyłączony do protonu.
Reakcje
Właściwości kwasowo-zasadowe
Kwas azotowy jest zwykle uważany za mocny kwas w temperaturach otoczenia. Istnieje pewna rozbieżność na wartości stałej dysocjacji kwasowej, jeśli P K wartość jest zwykle podawany jako mniejszy niż 1. Oznacza to, że kwas azotowy w rozcieńczonym roztworze jest całkowicie zdysocjowany, z wyjątkiem bardzo kwaśnych roztworów. P K wartość wzrasta do 1 w temperaturze 250 ° C.
Kwas azotowy może działać jako zasada w stosunku do kwasu, takiego jak kwas siarkowy :
- HNO 3 + 2 H 2 SO 4 ⇌ NO+
2+ H 3 O + + 2 HSO−
4; Stała równowagi : K ≈ 22
Jonów nitroniowe , NR+
2, jest aktywnym odczynnikiem w aromatycznych reakcjach nitrowania . Ponieważ kwas azotowy ma zarówno właściwości kwasowe, jak i zasadowe, może ulegać reakcji autoprotolizy, podobnej do samojonizacji wody :
- 2 HNO 3 ⇌ NIE+
2+ NIE−
3+ H 2 O
Reakcje z metalami
Kwas azotowy reaguje z większością metali, ale szczegóły zależą od stężenia kwasu i rodzaju metalu. Rozcieńczony kwas azotowy zachowuje się jak typowy kwas w reakcji z większością metali. Magnez , mangan i CYNKU uwalniać H 2 :
- Mg + 2 HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + H 2 ( azotan magnezu )
- Mn + 2 HNO 3 → Mn(NO 3 ) 2 + H 2 ( azotan manganu(II) )
Kwas azotowy może utleniać metale nieaktywne, takie jak miedź i srebro . W przypadku tych nieaktywnych lub mniej elektrododatnich metali produkty zależą od temperatury i stężenia kwasu. Na przykład miedź reaguje z rozcieńczonym kwasem azotowym w temperaturze otoczenia ze stechiometrią 3:8:
- 3 Cu + 8 HNO 3 → 3 Cu 2+ + 2 NO + 4 H 2 O + 6 NO−
3
Wytworzony tlenek azotu może reagować z tlenem atmosferycznym dając dwutlenek azotu. W przypadku bardziej stężonego kwasu azotowego dwutlenek azotu powstaje bezpośrednio w reakcji o stechiometrii 1:4:
- Cu + 4 H + + 2 NO−
3→ Cu 2+ + 2 NO 2 + 2 H 2 O
W reakcji z kwasem azotowym większość metali daje odpowiednie azotany. Niektóre metaloidy i metale dają tlenki; na przykład, Sn , W , Sb lub Ti zostają utlenione do SnO 2 , W 2 O 5 , Sb 2 O 5 i TiO 2 , odpowiednio.
Niektóre metale szlachetne , takie jak czyste złoto i metale z grupy platynowców, nie reagują z kwasem azotowym, chociaż czyste złoto reaguje z wodą królewską , mieszaniną stężonego kwasu azotowego i kwasu solnego . Jednak niektóre mniej szlachetne metale ( Ag , Cu , ...) obecne w niektórych stopach złota stosunkowo ubogich w złoto, takie jak złoto kolorowe, mogą być łatwo utlenione i rozpuszczone przez kwas azotowy, co prowadzi do zmiany koloru powierzchni stopu złota. Kwas azotowy jest używany w sklepach jubilerskich jako tani środek do szybkiego wykrywania stopów o niskiej zawartości złota (< 14 karatów ) i szybkiej oceny czystości złota.
Będąc silnym środkiem utleniającym, kwas azotowy reaguje gwałtownie z wieloma związkami niemetalicznymi, a reakcje mogą być wybuchowe. W zależności od stężenia kwasu, temperatury i zastosowanego środka redukującego , produkty końcowe mogą być różne. Reakcja zachodzi ze wszystkimi metalami z wyjątkiem serii metali szlachetnych i niektórych stopów . Z reguły reakcje utleniania zachodzą przede wszystkim ze stężonym kwasem, sprzyjając powstawaniu dwutlenku azotu (NO 2 ). Jednak silne właściwości utleniające kwasu azotowego mają charakter termodynamiczny , ale czasami jego reakcje utleniania są raczej niekorzystne kinetycznie . Obecność niewielkich ilości kwasu azotawego (HNO 2 ) znacznie zwiększa szybkość reakcji.
Chociaż chrom (Cr), żelazo (Fe) i glin (Al) łatwo rozpuszczają się w rozcieńczonym kwasie azotowym, stężony kwas tworzy warstwę tlenku metalu, która chroni większość metalu przed dalszym utlenianiem. Powstawanie tej warstwy ochronnej nazywa się pasywacją . Typowe stężenia pasywacji wahają się od 20% do 50% objętości (patrz ASTM A967-05). Metale pasywowane stężonym kwasem azotowym to żelazo , kobalt , chrom , nikiel i aluminium .
Reakcje z niemetalami
Będąc silnym kwasem utleniającym, kwas azotowy reaguje gwałtownie z wieloma materiałami organicznymi i reakcje mogą być wybuchowe. Grupa hydroksylowa zazwyczaj usuwa wodór z cząsteczki organicznej, tworząc wodę, a pozostała grupa nitrowa zajmuje miejsce wodoru. Azotowanie związków organicznych kwasem azotowym jest podstawową metodą syntezy wielu powszechnych materiałów wybuchowych, takich jak nitrogliceryna i trinitrotoluen (TNT). Ponieważ możliwych jest bardzo wiele mniej stabilnych produktów ubocznych, reakcje te muszą być starannie kontrolowane termicznie, a produkty uboczne usuwane w celu wyizolowania pożądanego produktu.
Reakcja z pierwiastkami niemetalicznymi, z wyjątkiem azotu, tlenu, gazów szlachetnych , krzemu i halogenów innych niż jod, zwykle utlenia je do najwyższych stopni utlenienia jako kwasy z wytworzeniem dwutlenku azotu dla stężonego kwasu i tlenku azotu dla rozcieńczonego kwas.
- C grafit + 4 HNO 3 → CO 2 + 4 NO 2 + 2 H 2 O
lub
- 3 C grafit + 4 HNO 3 → 3 CO 2 + 4 NO + 2 H 2 O
Stężony kwas azotowy utlenia I 2 , P 4 i S 8 odpowiednio do HIO 3 , H 3 PO 4 i H 2 SO 4 . Chociaż reaguje z grafitem i węglem amorficznym, nie reaguje z diamentem; może oddzielić diament od grafitu, który utlenia.
Test ksantoproteiczny
Kwas azotowy reaguje z białkami, tworząc żółte produkty nitrowane. Ta reakcja jest znana jako reakcja ksantoproteiczna . Badanie to przeprowadza się przez dodanie stężonego kwasu azotowego do badanej substancji, a następnie podgrzanie mieszaniny. Jeśli obecne są białka zawierające aminokwasy z pierścieniami aromatycznymi , mieszanina zmienia kolor na żółty. Po dodaniu bazy, takiej jak amoniak , kolor zmienia się na pomarańczowy. Te zmiany koloru są spowodowane przez azotowane pierścienie aromatyczne w białku. Kwas ksantoproteinowy powstaje w wyniku kontaktu kwasu z komórkami nabłonka . Odpowiednie miejscowe zmiany koloru skóry wskazują na nieodpowiednie środki ostrożności podczas obchodzenia się z kwasem azotowym.
Produkcja
Kwas azotowy powstaje w wyniku reakcji dwutlenku azotu (NO 2 ) z wodą .
- 4 NO 2 + 2 H 2 O → 2 HNO 3 + NO + NO 2 + H 2 O
Reakcja netto to:
- 3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NR
Zwykle tlenek azotu wytworzony w wyniku reakcji jest ponownie utleniany przez tlen z powietrza w celu wytworzenia dodatkowego dwutlenku azotu.
Przepuszczanie dwutlenku azotu przez nadtlenek wodoru może pomóc w poprawie wydajności kwasu.
- 2 NO 2 + H 2 O 2 → 2 HNO 3
Komercyjne roztwory kwasu azotowego zawierają zwykle od 52% do 68% kwasu azotowego. Produkcja kwasu azotowego odbywa się w procesie Ostwalda , nazwanym na cześć niemieckiego chemika Wilhelma Ostwalda . W procesie tym bezwodny amoniak utleniany jest do tlenku azotu w obecności katalizatora z siatki platynowej lub rodowej w wysokiej temperaturze około 500 K i ciśnieniu 9 atm.
- 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) → 4 NO (g) + 6 H 2 O (g) (ΔH = -905,2 kJ/mol)
Tlenek azotu poddaje się następnie reakcji z tlenem w powietrzu, tworząc dwutlenek azotu.
- 2 NO (g) + O 2 (g) → 2 NO 2 (g) (ΔH = -114 kJ/mol)
Jest on następnie absorbowany w wodzie, tworząc kwas azotowy i tlenek azotu.
- 3 NO 2 (g) + H 2 O (l) → 2 HNO 3 (aq) + NO (g) (ΔH = -117 kJ/mol)
Tlenek azotu jest zawracany do ponownego utlenienia. Alternatywnie, jeśli ostatni krok wykonywany jest w powietrzu:
- 4 NO 2 (g) + O 2 (g) + 2 H 2 O (l) → 4 HNO 3 (roztwór wodny)
Wodną HNO 3 otrzymać można zatężać przez destylację do około 68% wagowych. Dalsze zatężenie do 98% można osiągnąć przez odwodnienie stężonym H 2 SO 4 . Używając amoniaku pochodzącego z procesu Habera , produkt końcowy może być wytwarzany z azotu, wodoru i tlenu, które pochodzą z powietrza i gazu ziemnego jako jedynych surowców.
Synteza laboratoryjna
W laboratorium kwas azotowy można wytwarzać przez termiczny rozkład azotanu miedzi(II) , wytwarzając dwutlenek azotu i gazowy tlen, które są następnie przepuszczane przez wodę z wytworzeniem kwasu azotowego.
- 2 Cu(NO 3 ) 2 → 2 CuO + 4 NO 2 + O 2
Następnie zgodnie z procesem Ostwalda :
- 2 NIE
2 + H
2O → HNO
2+ HNO
3
Alternatywnie, mieszaninę równych moli każdej azotanu, takich jak azotan sodu z kwasem siarkowym (H 2 SO 4 ) i destylację tę mieszaninę w temperaturze wrzenia z kwasem azotowym w temperaturze 83 ° C. W naczyniu destylacyjnym pozostaje nielotna pozostałość wodorosiarczanu metalu. Otrzymany czerwony dymiący kwas azotowy można przekształcić w biały kwas azotowy.
- NaNO 3 + H 2 SO 4 → HNO 3 + NaHSO 4
Rozpuszczony NR x się łatwo usunąć za pomocą obniżonego ciśnienia w temperaturze pokojowej (10-30 minut przy 200 mm Hg i 27 kPa ), aby uzyskać białą dymiącego kwasu azotowego. Procedurę tę można również przeprowadzić pod zmniejszonym ciśnieniem i temperaturą w jednym etapie, aby wytworzyć mniej gazowego dwutlenku azotu.
Rozcieńczony kwas azotowy można zatężyć przez destylację do 68% kwasu, który jest azeotropem o maksymalnej temperaturze wrzenia. W laboratorium dalsze zatężanie polega na destylacji z kwasem siarkowym lub azotanem magnezu , które służą jako środki odwadniające. Takie destylacje należy przeprowadzać w całkowicie szklanym aparacie pod zmniejszonym ciśnieniem, aby zapobiec rozkładowi kwasu. Przemysłowo wysoko stężony kwas azotowy jest wytwarzany przez rozpuszczenie dodatkowego dwutlenku azotu w 68% kwasie azotowym w wieży absorpcyjnej. Rozpuszczone tlenki azotu są albo usuwane w przypadku białego dymiącego kwasu azotowego, albo pozostają w roztworze, tworząc czerwony dymiący kwas azotowy. Niedawno opracowano środki elektrochemiczne do wytwarzania bezwodnego kwasu ze stężonego wsadu kwasu azotowego.
Zastosowania
Głównym zastosowaniem przemysłowym kwasu azotowego jest produkcja nawozów . Kwas azotowy neutralizuje się amoniakiem, otrzymując azotan amonu . Ta aplikacja zużywa 75-80% z 26 milionów ton produkowanych rocznie (1987). Inne główne zastosowania to produkcja materiałów wybuchowych, prekursorów nylonu i specjalnych związków organicznych.
Prekursor organicznych związków azotu
W syntezie organicznej , przemysłowej i nie tylko, grupa nitrowa jest wszechstronną grupą funkcyjną . Mieszanina kwasu azotowego i siarkowego wprowadza podstawnik nitrowy do różnych związków aromatycznych przez elektrofilowe podstawienie aromatyczne . Wiele materiałów wybuchowych, takich jak TNT , jest przygotowywanych w ten sposób:
- C 6 H 5 CH 3 + 3 HNO 3 → C 6 H 2 ( NO 2 ) 3 CH 3 + 3 H 2 O
Albo stężony kwas siarkowy, albo oleum pochłania nadmiar wody.
- H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4
Grupę nitrową można zredukować do grupy aminowej , co pozwala na syntezę związków anilinowych z różnych nitrobenzenów :
Użyj jako utleniacza
Prekursor nylonu , kwas adypinowy , jest wytwarzany na dużą skalę przez utlenianie „oleju KA” – mieszaniny cykloheksanonu i cykloheksanolu – kwasem azotowym.
Paliwo rakietowe
Kwas azotowy był używany w różnych formach jako utleniacz w rakietach na paliwo płynne . Formy te obejmują czerwony dymiący kwas azotowy, biały dymiący kwas azotowy, mieszaniny z kwasem siarkowym oraz te formy z inhibitorem HF. IRFNA (inhibited red dymiący kwas azotowy ) był jednym z trzech składników paliwa płynnego dla pocisku BOMARC .
Zastosowania niszowe
Obróbka metalu
Kwas azotowy może być stosowany do konwersji metali do postaci utlenionych, takich jak konwersja metalicznej miedzi do azotanu miedzi . Może być również stosowany w połączeniu z kwasem solnym jako woda królewska do rozpuszczania metali szlachetnych, takich jak złoto (jako kwas chloroaurowy ). Sole te można stosować do oczyszczania złota i innych metali o czystości powyżej 99,9% w procesach rekrystalizacji i selektywnego wytrącania .
Odczynnik analityczny
W analizie elementarnej metodą ICP-MS , ICP-AES , GFAA i Flame AA jako związek matrycy do oznaczania roztworów śladowych metali stosuje się rozcieńczony kwas azotowy (0,5–5,0%). Do takiego oznaczenia wymagany jest ultraczysty kwas śladowy, ponieważ niewielkie ilości jonów metali mogą wpływać na wynik analizy.
Jest również typowo stosowany w procesie fermentacji próbek mętnej wody, próbek osadów, próbek stałych, a także innych rodzajów unikalnych próbek, które wymagają analizy elementarnej za pomocą ICP-MS , ICP-OES , ICP-AES , GFAA i płomieniowej spektroskopii absorpcji atomowej . Zazwyczaj te mineralizacje wykorzystują 50% roztwór zakupionego HNO
3 zmieszany z wodą DI typu 1.
W elektrochemii kwas azotowy stosowany jest jako chemiczny środek domieszkujący do półprzewodników organicznych oraz w procesach oczyszczania surowych nanorurek węglowych .
Obróbka drewna
W niskim stężeniu (około 10%) kwas azotowy jest często używany do sztucznego starzenia sosny i klonu . Produkowany kolor jest szaro-złoty bardzo podobny do bardzo starego drewna wykończonego woskiem lub olejem ( wykończenie drewna ).
Środek do wytrawiania i czyszczenia
Korodujące działanie kwasu azotowego jest wykorzystywane w niektórych specjalnych zastosowaniach, takich jak trawienie w grafice , wytrawianie stali nierdzewnej lub czyszczenie płytek krzemowych w elektronice.
Do wytrawiania metali w celu odsłonięcia mikrostruktury stosuje się roztwór kwasu azotowego, wody i alkoholu, Nital . ISO 14104 to jeden ze standardów szczegółowo opisujących tę dobrze znaną procedurę.
Kwas azotowy jest używany w połączeniu z kwasem solnym lub samodzielnie do czyszczenia szkiełek nakrywkowych i szkiełek do zaawansowanych zastosowań mikroskopowych. Służy również do czyszczenia szkła przed srebrzeniem przy produkcji luster srebrnych.
Dostępne w handlu wodne mieszanki 5–30% kwasu azotowego i 15–40% kwasu fosforowego są powszechnie stosowane do czyszczenia sprzętu spożywczego i mleczarskiego, głównie w celu usunięcia wytrąconych związków wapnia i magnezu (osadzanych ze strumienia technologicznego lub powstałych w wyniku użycia twardej wody podczas produkcji i czyszczenia). Zawartość kwasu fosforowego pomaga pasywować stopy żelaza przed korozją przez rozcieńczony kwas azotowy.
Kwas azotowy może być używany jako test punktowy dla alkaloidów, takich jak LSD , dając różne kolory w zależności od alkaloidu.
Bezpieczeństwo
Kwas azotowy jest żrący kwas i silny środek utleniający . Największym zagrożeniem, jakie stwarza, są oparzenia chemiczne , gdyż przeprowadza kwaśną hydrolizę z białkami ( amid ) i tłuszczami ( estry ), co w konsekwencji powoduje rozkład żywych tkanek (np. skóry i miąższu ). Stężony kwas azotowy powoduje zabarwienie skóry ludzkiej na żółto w wyniku reakcji z keratyną . Te żółte plamy stają się pomarańczowe po zneutralizowaniu. Efekty ogólnoustrojowe są jednak mało prawdopodobne, a substancja nie jest uważana za rakotwórczą ani mutagenną.
Standardową metodą pierwszej pomocy w przypadku rozlania kwasu na skórę jest, podobnie jak w przypadku innych środków żrących, nawadnianie dużą ilością wody. Mycie kontynuuje się przez co najmniej 10-15 minut, aby schłodzić tkankę otaczającą oparzenie kwasem i zapobiec wtórnym uszkodzeniom. Zanieczyszczone ubranie jest natychmiast usuwane, a skóra pod spodem dokładnie umyta.
Jako silny czynnik utleniający, kwas azotowy można poddać reakcji ze związkami takimi jak cyjanki , węglików lub proszków metalicznych wybuchowo i wielu związków organicznych , takich jak terpentyna , gwałtownie hypergolically (tj samozapłonowi). Dlatego należy go przechowywać z dala od zasad i substancji organicznych.
Używaj w atakach kwasowych
Kwas azotowy jest jednym z najczęstszych rodzajów kwasów stosowanych w atakach kwasowych .
Historia
Kwas azotowy jest najpierw potwierdzone w pseudo Geber jest O inwencji veritatis ( «on the Discovery Prawda») (po ok. 1300). Opisywały ją również prace przypisywane Albertowi Wielkiemu i Ramonowi Lullowi , którzy przygotowali go przez destylację mieszaniny zawierającej azotan i zielony witriol i nazwali ją „eau forte” (aqua fortis).
W XVII wieku Johann Rudolf Glauber opracował proces otrzymywania kwasu azotowego przez destylację azotanu potasu z kwasem siarkowym. W 1776 r. Antoine Lavoisier zacytował pracę Josepha Priestleya , aby wskazać, że można go przekształcić z tlenku azotu (który nazywa „powietrzem azotowym”) „w połączeniu z mniej więcej równą objętością najczystszej części zwykłego powietrza i ze znaczną ilość wody." W 1785 Henry Cavendish określił jego dokładny skład i wykazał, że można go zsyntetyzować, przepuszczając strumień iskier elektrycznych przez wilgotne powietrze . W 1806 Humphry Davy przedstawił wyniki ekstensywnych eksperymentów elektrolizy wody destylowanej, z których wynikało, że kwas azotowy był wytwarzany na anodzie z rozpuszczonego atmosferycznego azotu. Używał baterii wysokiego napięcia i niereaktywnych elektrod oraz naczyń, takich jak złote stożki elektrod, które podwajały się jako naczynia zmostkowane wilgotnym azbestem.
Przemysłowa produkcja kwasu azotowego z powietrza atmosferycznego rozpoczęła się w 1905 r. w procesie Birkelanda-Eyde'a , znanym również jako proces łukowy. Proces ten opiera się na utlenianiu azotu atmosferycznego tlenem atmosferycznym do tlenku azotu za pomocą łuku elektrycznego o bardzo wysokiej temperaturze. Wydajności do około 4–5% tlenku azotu uzyskano w 300°C i mniej w niższych temperaturach. Tlenek azotu ochłodzono i utleniono pozostałym tlenem atmosferycznym do dwutlenku azotu, a następnie zaabsorbowano go w wodzie w szeregu kolumn absorpcyjnych z wypełnieniem kolumnowym lub płytowym w celu wytworzenia rozcieńczonego kwasu azotowego. Pierwsze wieże przepuszczały dwutlenek azotu przez wodę i niereaktywne fragmenty kwarcu. Około 20% wytworzonych tlenków azotu pozostało nieprzereagowanych, więc końcowe wieże zawierały roztwór alkaliczny, aby zneutralizować resztę. Proces był bardzo energochłonny i został szybko zastąpiony przez proces Ostwalda, gdy tylko tani amoniak stał się dostępny.
Inna wczesna metoda produkcji została wynaleziona przez francuskiego inżyniera Alberta Nodona około 1913 roku. Jego metoda wytwarzała kwas azotowy w wyniku elektrolizy azotanu wapnia przekształcanego przez bakterie z materii azotowej w torfowiskach. W torf zatopiono gliniany garnek otoczony wapnem i pobito smołą tarcicą, aby zrobić przegrodę na anodę węglową, wokół której tworzy się kwas azotowy. Kwas azotowy wypompowywano ze szklanej rurki opuszczonej na dno garnka. Do góry wpompowano świeżą wodę przez inną szklaną rurkę, aby zastąpić usunięty płyn. Wnętrze wypełnione było koksem . W otaczającym go torfie zatopiono żeliwne katody. Rezystancja wynosiła około 3 omów na metr sześcienny, a dostarczana moc wynosiła około 10 woltów. Produkcja z jednego złoża wynosiła 800 ton rocznie.
Po wprowadzeniu w 1913 r. procesu Habera do wydajnej produkcji amoniaku, produkcja kwasu azotowego z amoniaku w procesie Ostwalda wyprzedziła produkcję w procesie Birkelanda-Eyde'a. Ta metoda produkcji jest nadal w użyciu.
W kulturze popularnej
Kwas azotowy jest ważnym elementem fabuły w japońskiej mandze Dr. Stone , której historia kręci się wokół tajemniczej petryfikacji wszystkich ludzi na Ziemi. Wysoce korozyjne właściwości kwasu sprawiają, że jest to kluczowy składnik płynu ożywienia, który cofa skamieniałość.