Описание азотной кислоты
Азотная кислота, HNO3, является одноосновной сильной кислотой, в стандартных условиях бесцветной жидкостью; относится к наиболее важных продуктам химической промышленности.
Особенности физических и химических свойств
Безводная форма азотной кислоты обладает температурой кипения 84° С, температурой плавления 41,15°С, плотностью 1522 кг/м3. Смешивание азотной кислоты с водой происходит, независимо от соотношения, причем с образованием азеотропной смеси, содержащей 69,2 процента азотной кислоты, обладающей температурой кипения 121,8°C.
Существуют кристаллогидраты: HNO
3/H
2O, обладающий температурой плавления 37, 85° С, и HNO
3/3H
2O, обладающий температурой плавления 18,5°С. При отсутствии воды азотная кислота проявляет неустойчивость, разлагаясь на свету при выделении кислорода даже при обычном уровне температур (4HNO
3 = 4NO
2 + 2H
2O + O
2). Выделение двуокисью азота сопровождается желтым окрашиванием. Если NO
2 обладает высокой концентрацией, реакция сопровождается красным окрашиванием.
Азотная кислота относится к сильным окислителям, окисляя серу до образования серной кислоты, а фосфор преобразуется в фосфорную кислоту. Азотная кислота не вступает в реакцию только с золотом, танталом, некоторыми платиновыми металлами. Большинство металлов преимущественно взаимодействует с азотной кислотой, выделяя окислы азота: ЗСu + 8HNO
3 = 3Cu(NO
3)
2 + 2NO + 4H
2O. Отметим легкость растворяемости в разбавленной азотной кислоте некоторых металлов, например, железа, хрома, алюминия. Хотя они проявляют устойчивость к реакции с концентрированной азотной кислотой, что обусловлено образующимся на металлической поверхности слоем окисла. Благодаря такой особенности возникает возможность для хранения и перевозки концентрированной азотной кислоты с помощью стальных емкостей. Смесь концентрированной азотной кислоты с соляной кислотой (1:3), называют царской водкой, которую используют для растворения даже золота и платины. Реакция азотной кислоты с органическими соединениями приводит к нитрованию или окислению. В первой ситуации остатком азотной кислоты является нитрогруппа — NO
2+ используемая для замещения кислорода в органических соединениях водород (см. Нитрование). Соли азотной кислоты носят название нитратов, а соли с NA,K, СA, NO
4+ именуют селитрами.
Получение
Процесс получения азотной кислоты был впервые описан в 13 веке. Ученый нагревал калиевую селитру совместно с глиной, железным купоросом и квасцами. Метод получения азотной кислоты был предложен в середине 17 века И.Глаубером, который заключался в умеренном нагреве калиевой кислоты до 150°C совместно с концентрированной серной кислотой: KNO3 + H2SO4 = HNO3 + KHSO4. Еще около ста лет назад данный способ использовался в промышленности. Правда, вместо калиевой селитры использовали более дешевую природную чилийскую селитру NANO3.
Принцип современного производства азотной кислоты строится на процедуре каталитического окисления аммиака посредством кислорода воздуха. Процесс состоит из следующих основных стадий: контактного окисления аммиака до получения окиси азота: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O; окисления окиси азота до двуокиси + поглощения водой смеси, содержащей так называемые «нитрозные газы»: 2NO + O2 = 2NO2; 3NO2 + H2O = 2HNO3+NO. Смесь аммиака с воздухом (от 10 до 12% ) пропускают через сетку катализатора, нагретую до 750 — 900° С. Катализатором может служить тройной сплав платины (93% Pt, 3% Rh, 4% Pd) или двойной сплав платины (90 — 95% Pt, 10 — 5% Rh).
Пользуются также двухступенчатым катализатором (1-я ступень представлена платиноидной сеткой, 2-я — неплатиновым катализатором). Это позволяет добиться 25-30% снижения расхода платины. Время контакта между катализатором и воздушно-аммиачной смесью должно максимально составлять 1 мсек, при превышении этого периода возможно разложение образующейся окиси азота. Вторая ступень процесса состоит в окислении NO до N0
2 + растворении NO
2 в воде. Для ее проведения достаточно атмосферного давления до 1 Мн/м2 (10 кгс/см2) либо использования комбинированного способа, который заключается в поглощении водой нитрозных газов под давлением. Концентрация получаемой азотной кислоты составляет от 45 до 49% либо (при пользовании давлением) от 55 до 58%. Посредством дистилляции подобных растворов можно получить азотную кислоту, обладающую азеотропным составом. Получение более концентрированной кислоты (до 100%) возможно при использовании перегонки растворов азотной кислоты с концентрированной H
2SO
4 либо способа прямого синтеза — взаимодействием N
2O
4 с водой (или разбавленной А. к.) + кислородом: 2N
2O
4 + 2H
2O + O
2 = =4HNO
3. В РФ налажено производство 97 — 98%-ной азотной кислоты.
Техника безопасности
При вдыхании паров азотной кислоты вполне вероятно отравление, а при попадании концентрированной кислоты на кожные покровы происходят ожоги. Предельно допустимый уровень содержания азотной кислоты в промышленных помещениях равен 50 мг/м3, если пересчитать на N2O5. При соприкосновении концентрированной кислоты с органическими веществами возникает опасность пожаров и взрывов.
ЖД цистерна
Автоцистерна
Мелкогабаритная
Евроканистра вместимостью 21,5 л.
Евроканистра вместимостью 31,5 л.
Кубовая ёмкость 1000л.
