Kwas azotowy

Kwas azotowy
Czysty 70% HNO
3 		Stężony HNO
3 zabarwiony na żółto tlenkami azotu

Struktury rezonansowe kwasu azotowego
Nazewnictwo
Nomenklatura systematyczna (IUPAC)
podst.

hydroksyazanodion

addyt.

hydroksydodioksydoazot

wodor.

wodoro(trioksydoazotan)

Inne nazwy i oznaczenia
półsyst.

kwas azotowy

Stocka

kwas azotowy(V)

farm.

łac. acidum nitricum[1]

Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

HNO3

Inne wzory

HONO2

Masa molowa

63,01 g/mol

Wygląd

przezroczysta[1], bezbarwna ciecz[2]

Identyfikacja
Numer CAS

7697-37-2

PubChem

944

DrugBank

DB15995

SMILES
O[N+](=O)[O-]
InChI
InChI=1S/HNO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4)
InChIKey
GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N
Właściwości
Gęstość
1,5129 g/cm³ (20 °C)[3]; ciecz
Rozpuszczalność w wodzie
bez ograniczeń[1]
Temperatura topnienia

−41,6 °C[3]

Temperatura wrzenia

83 °C[3]

Kwasowość (pKa)

−1,4

Współczynnik załamania

1,393 (589 nm, 25 °C)[3]

Budowa
Moment dipolowy

2,17 ± 0,02 D[4]

Niebezpieczeństwa
Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2018-11-06]
Globalnie zharmonizowany system
klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[5]
Płomień nad okręgiem Działanie żrące
Niebezpieczeństwo
Zwroty H

H272, H314, EUH071

Zwroty P

P210, P221, P303+P361+P353, P305+P351+P338, P405, P501[6]

NFPA 704
Na podstawie
podanego źródła[7]
0
3
2
OX
Numer RTECS

QU5775000

Podobne związki
Inne aniony

kwas metafosforowy
kwas fosforowy
kwas arsenowy

Podobne związki

kwas azotawy

Pochodne

azotany:
• sole, np. KNO3, NaNO3, NH4NO3
• estry, np. azotan metylu, nitrogliceryna

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Książki w Wikibooks

Kwas azotowy (nazwa Stocka: kwas azotowy(V)), HNO
3 – nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najsilniejszych kwasów tlenowych. Resztą kwasową jest w nim grupa azotanowa zawierająca azot na V stopniu utlenienia.

Otrzymywanie

Destylacja kwasu azotowego powstałego z KNO
3 i H
2SO
4

Pierwszą metodą otrzymywania kwasu azotowego było ogrzewanie saletry potasowej z kwasem siarkowym:

KNO3 + H2SO4 _Δ_͕ HNO3 + KHSO4

W ten sposób związek ten otrzymał Johann Rudolf Glauber w roku 1650, choć prawdopodobnie kwas azotowy znany był już wcześniej[8]. Metoda ta może być stosowana nadal w laboratoriach do otrzymywania 100% kwasu azotowego. Destylację produktu należy prowadzić w możliwie najniższej temperaturze, aby uniknąć jego rozkładu[9].

Henry Cavendish przedstawił metodę otrzymywania kwasu azotowego z powietrza. Podczas jego przepuszczania przez łuk elektryczny powstaje ok. 2% NO (N2 + O2 → 2NO), który po dalszym spontanicznym utlenieniu i rozpuszczeniu w wodzie daje pożądany kwas. Metoda ta jest mało ekonomiczna[9]. Jej wariant przemysłowy opracował polski wynalazca Ignacy Mościcki w latach 1903–1905; zastosował on wirujący płomień w polu magnetycznym. Pierwsza duża fabryka wytwarzająca kwas azotowy metodą Mościckiego powstała w 1910 roku w Chippis w Szwajcarii[10].

Współcześnie kwas azotowy na skalę przemysłową otrzymuje się wyłącznie metodą Ostwalda w reakcji katalitycznego utleniania amoniaku na siatce platynowej lub platynowo-rodowej[9]:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

Amoniak do procesu uzyskuje się na dużą skalę metodą Habera i Boscha. Reakcja jest silnie egzotermiczna i podczas jej przebiegu katalizator rozgrzewa się do czerwoności[11].

Tak uzyskany tlenek azotu(II) utlenia się w obecności powietrza do tlenku azotu(IV)[9][11][12]:

2NO + O2 → 2NO2

Następnie powstały tlenek ulega dysproporcjowaniu w wodzie według równania[9][11][12]:

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

W reakcji powstaje kwas azotowy i kwas azotawy. Ten drugi jest nietrwały i ulega dalszemu dysproporcjowaniu[9][11][12]:

3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O

Powstały tlenek azotu(II) jest ponownie utleniany i wykorzystywany w procesie.

Właściwości

Czysty kwas azotowy jest bezbarwną cieczą. Podczas dłuższego przechowywania ulega częściowemu rozkładowi i zabarwia się na żółto lub brązowo; rozkład ten przyspiesza podwyższona temperatura i światło[13]. Na powietrzu dymi, można zaobserwować wydzielanie brunatnego tlenku azotu(IV)[2]:

4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O

Stężony roztwór kwasu azotowego ma silne działanie korodujące, jest on bardzo aktywny chemicznie, a reakcje mogą być gwałtowne, nawet wybuchowe. Może spowodować zapłon materiałów palnych. Rozcieńczanie stężonego kwasu azotowego jest procesem egzoenergetycznym[13].

Gęstość stężonego 65% kwasu azotowego wynosi 1,40 g/cm³, temperatura wrzenia ok. 120 °C, a temperatura topnienia ok. –32 °C. Jest mocnym kwasem – ulega całkowitej dysocjacji po dodaniu minimalnej ilości wody. Kwas azotowy i jego sole są bardzo silnymi utleniaczami – dlatego gwałtownie reaguje nawet z metalami nie wypierającymi wodoru (np. miedź lub srebro). Utlenia także pewne niemetale:

S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO
3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O
P4 + 20HNO3 → 4H3PO4 + 20NO2 + 4H2O

Metale takie, jak np. glin, chrom i żelazo w zetknięciu ze stężonym kwasem azotowym ulegają pasywacji.

Przebieg reakcji miedzi z kwasem azotowym przedstawiają równania:

Cu + 4HNO3(stężony) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3(rozcieńczony) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Powstający w reakcji ze stężonym kwasem tlenek azotu(IV) jest silnie trującym gazem, o bardzo intensywnym, nieprzyjemnym zapachu i brunatnym zabarwieniu.

W mieszaninie z kwasem solnym (w stosunku 1:3) tworzy wodę królewską, roztwarzającą większość metali, także szlachetnych.

Zastosowanie

W handlu najczęściej spotyka się 65% roztwór kwasu azotowego (azeotrop).

  • Z kwasu azotowego otrzymuje się ważne, łatwo rozpuszczalne sole azotany, estry (np. nitrogliceryna), a także związki nitrowe (np. trinitrotoluen). Wszystkie te związki są utleniaczami i mają tendencję do gwałtownego, mniej lub bardziej wybuchowego rozkładu.
  • W chemii analitycznej do wykrywania białek w reakcji ksantoproteinowej.
  • W przemyśle farmaceutycznym.
  • Do oczyszczania powierzchni metali, np. mycie urządzeń przemysłu spożywczego w procesie CIP.
  • W warunkach amatorskich nadaje się do wytrawiania obwodów drukowanych (nie pozostawia uciążliwych zanieczyszczeń, jakie powstają przy wytrawianiu chlorkiem żelazowym, poza tym trawienie kwasem azotowym jest dużo szybsze).
  • Do otrzymywania barwników, lakierów, nawozów sztucznych, tworzyw sztucznych.
  • Jako utleniacz paliw, również hipergolowych. Zwykle w postaci czerwonego dymiącego kwasu azotowego (otrzymanego po dodaniu 13–15% czterotlenku azotu do białego dymiącego kwasu azotowego) z dodatkiem, np. 0,6% fluorowodoru, w celu zmniejszenia działania korozyjnego; używany m.in. w rakietach radzieckich systemów przeciwlotniczych S-75 i S-200.

Niebezpieczeństwa

Opary kwasu azotowego mogą wywołać stany zapalne dróg oddechowych, które mogą prowadzić do obrzęku płuc i odoskrzelowego zapalenia płuc. Spożycie może spowodować śmiertelną perforację ścian żołądka lub jelit. W kontakcie ze skórą wywołuje martwicę lub zwęglenie. Większe poparzenia mogą prowadzić do zapaści lub wstrząsu. Poparzenie ponad 15% ciała stanowi zagrożenie dla życia[13].

Kwas azotowy należy przechowywać w pojemnikach kwasoodpornych bez dostępu światła, z dala od metali i materiałów palnych. Pomieszczenie powinno mieć zapewnioną wentylację[13].

Przypisy

  1. ↑ a b c Farmakopea Polska IX, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2011, s. 4574, ISBN 978-83-88157-77-6 .
  2. ↑ a b Podręczny słownik chemiczny, RomualdR. Hassa (red.), JanuszJ. Mrzigod (red.), JanuszJ. Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 208, ISBN 83-7183-240-0 .
  3. ↑ a b c d CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-76, 4-132, ISBN 978-1-4987-5429-3  (ang.).
  4. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 9-64, ISBN 978-1-4987-5429-3  (ang.).
  5. ↑ Kwas azotowy, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2018-11-06]  (ang.).
  6. ↑ Nitric acid, fuming, karta charakterystyki wydana na obszar Polski, Alfa Aesar (Thermo Fisher Scientific), numer katalogowy 45479 [dostęp 2018-11-06] .
  7. ↑ Kwas azotowy (nr 438073) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-02-01]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  8. ↑ JamesJ. House JamesJ. (red.), Inorganic Chemistry, wyd. 2, Elsevier, 2013, s. 469–470, ISBN 978-0-12-385110-9  (ang.).
  9. ↑ a b c d e f Nitric acid, [w:] PradyotP. Patnaik PradyotP., Handbook of Inorganic Chemicals, McGraw-Hill, 2002, s. 635–641, ISBN 0-07-049-439-8  (ang.).
  10. ↑ BolesławB. Orłowski BolesławB., Nie tylko szablą i piórem, Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1985, s. 218, ISBN 83-206-0509-1 .
  11. ↑ a b c d GeoffG. Rayner-Canham GeoffG., TinaT. Overton TinaT., Descriptive Inorganic Chemistry, W.H. Freeman and Company, 2010, s. 386–387, ISBN 978-1-4292-2434-5  (ang.).
  12. ↑ a b c AdamA. Bielański AdamA., Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 5, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 667–668, ISBN 83-01-13654-5 .
  13. ↑ a b c d Kwas azotowy. Karta charakterystyki [online], Azoty Tarnów [dostęp 2009-12-13] .[martwy link]
  • p
  • d
  • e
Kwasy beztlenowe
i ich analogi
kwasy tlenowcowodorowe
  • H
    2    S
    aq
  • H
    2    Se
    aq
  • H
    2    Te
    aq
  • H
    2    Po
    aq
kwasy halogenowodorowe
  • HF
    aq
  • HCl
    aq
  • HBr
    aq
  • HI
    aq
  • HAt
    aq
kwasy pseudohalogenowodorowe
Inne
  • HAuCl
    4
  • HAuBr
    4
  • HBF
    4
  • H
    2    PtCl
    6
  • H
    2    SiF
    6
  • HPF
    6
  • HSbF
    6
  • HAsF
    6
Kwasy tlenowe
grupa 6
  • H
    2    CrO
    4    /H
    2    Cr
    2    O
    7
  • H
    2    MoO
    4
  • H
    2    WO
    4
grupa 7
  • HMnO
    4
  • HTcO
    4
  • HReO
    4
grupa 13
  • HBO
    2
  • H
    3    BO
    3
grupa 14
  • H
    2    CO
    3
  • H
    4    SiO
    4    /H
    2    SiO
    3
grupa 15
  • HNO
    2
  • HNO
    3
  • HNO
    4
  • H
    3    PO
    2
  • H
    3    PO
    3
  • H
    3    PO
    4
  • HPO
    3
  • H
    4    P
    2    O
    6
  • H
    4    P
    2    O
    7
  • H
    3    AsO
    3
  • H
    3    AsO
    4
grupa 16
  • H
    2    S
    2    O
    4
  • H
    2    SO
    2
  • H
    2    SO
    3     ⇄ HSHO3
  • H
    2    S
    2    O
    2
  • H
    2    SO
    4
  • H
    2    S
    2    O
    7
  • H
    2    SO
    5
  • H
    2    S
    2    O
    8
  • H
    2    S
    2    O
    3
  • H
    2    S
    2    O
    6
  • H
    2    SeO
    3
  • H
    2    SeO
    4
  • H
    2    TeO
    3
  • H
    6    TeO
    6
grupa 17
  • HClO
  • HClO
    2
  • HClO
    3
  • HClO
    4
  • HBrO
  • HBrO
    2
  • HBrO
    3
  • HBrO
    4
  • HIO
  • HIO
    2
  • HIO
    3
  • HIO
    4
pochodne
  • HSO
    3    F
  • HSO
    3    Cl
  • H
    2    NSO
    3    H
  • HNOSO
    4
  • H
    2    CS
    3
  • H
    2    PO
    3    F
  • HPO
    2    F
    2
  • Kategoria:Kwasy nieorganiczne
Kontrola autorytatywna (rodzaj indywiduum chemicznego):
  • LCCN: sh85092048
  • GND: 4178973-8
  • NDL: 00572280
  • BnF: 12141895d
  • BNCF: 25617
  • NKC: ph237389
  • J9U: 987007531394505171
Encyklopedia internetowa:
  • Britannica: science/nitric-acid
  • Universalis: acide-nitrique
  • SNL: salpetersyre
  • Catalana: 0234432
  • DSDE: salpetersyre