Nitrik asit (4) - Özet. Özel saflıkta nitrik asit

Nitrik asit sayfa 3

Nitrik asidin oksidatif özellikleri sayfa 3

Nitratlar sayfa 6

Nitrik asidin endüstriyel üretimi sayfa 7

Doğadaki azot döngüsü sayfa 8

6. Kaynakça sayfa 10

1. Nitrik asit. Saf nitrik asit HNO, -42 °C'de 1,51 g/cm yoğunluğa sahip, şeffaf kristal bir kütle halinde katılaşan renksiz bir sıvıdır. Havada, konsantre hidroklorik asit gibi "duman" çıkar, çünkü buharları havadaki nemle birlikte küçük sis damlacıkları oluşturur.

Nitrik asit, ışığın etkisi altında bile yavaş yavaş ayrışır:

Sıcaklık ne kadar yüksek olursa ve asit ne kadar konsantre olursa, ayrışma da o kadar hızlı gerçekleşir. Açığa çıkan nitrojen dioksit asitte çözünür ve ona kahverengi bir renk verir.

Nitrik asit en güçlü asitlerden biridir; seyreltik çözeltilerde tamamen H ve NO iyonlarına ayrışır.

2. Nitrik asidin oksitleyici özellikleri. Nitrik asidin karakteristik bir özelliği, belirgin oksitleme yeteneğidir. Nitrik asit en enerjik oksitleyici ajanlardan biridir. Birçok metal olmayan madde onun tarafından kolaylıkla oksitlenerek karşılık gelen asitlere dönüşür. Böylece nitrik asitle kaynatıldığında kükürt yavaş yavaş sülfürik asite, fosfor ise fosforik asite oksitlenir. Konsantre HNO'ya batırılmış için için yanan bir kor parlak bir şekilde parlıyor.

Nitrik asit hemen hemen tüm metallere (altın, platin, tantal, rodyum, iridyum hariç) etki ederek onları nitratlara ve bazı metalleri oksitlere dönüştürür.

Konsantre HNO bazı metalleri pasifleştirir. Lomonosov ayrıca seyreltik nitrik asitte kolayca çözünen demirin soğuk konsantre HNO3'te çözünmediğini de keşfetti. Daha sonra nitrik asidin krom ve alüminyum üzerinde benzer etkiye sahip olduğu bulundu. Bu metaller konsantre nitrik asidin etkisi altında pasif duruma geçer.

Nitrik asitteki nitrojenin oksidasyon derecesi 4-5'tir. Oksitleyici bir madde olarak görev yapan HNO, çeşitli ürünlere indirgenebilir:

Bu maddelerden hangisinin oluştuğu, yani belirli bir durumda nitrik asidin ne kadar derin indirgendiği, indirgeyici maddenin doğasına ve reaksiyon koşullarına, öncelikle asit konsantrasyonuna bağlıdır. HNO konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, o kadar az derinlemesine azalır. Konsantre asitle reaksiyona girdiğinde çoğunlukla açığa çıkar. Seyreltik nitrik asit, bakır gibi düşük aktif metallerle reaksiyona girdiğinde, HAYIR. Daha aktif metaller durumunda demir, çinko oluşur. Güçlü bir şekilde seyreltilmiş nitrik asit, aktif metallerle (çinko, magnezyum, alüminyum) reaksiyona girerek asitle birlikte amonyum nitrat veren amonyum iyonu oluşturur. Genellikle aynı anda birkaç ürün oluşturulur.

Örnek olarak bazı metallerin nitrik asitle oksidasyon reaksiyonlarının diyagramlarını sunuyoruz;

Nitrik asit metallere etki ettiğinde, kural olarak hidrojen açığa çıkmaz.

Metal olmayanlar oksitlendiğinde, metallerde olduğu gibi konsantre nitrik asit örneğin

Daha seyreltik bir asit genellikle NO'ya indirgenir, örneğin:

Verilen diyagramlar nitrik asidin metaller ve metal olmayanlarla etkileşiminin en tipik durumlarını göstermektedir. Genel olarak oksidasyonu içeren redoks reaksiyonları karmaşıktır.

1 hacim nitrik ve 3-4 hacim konsantre hidroklorik asitten oluşan karışıma denir. kraliyet votkası. Aqua regia, "metallerin kralı" altın da dahil olmak üzere nitrik asitle reaksiyona girmeyen bazı metalleri çözer. Etkisi, nitrik asidin hidroklorik asidi okside etmesi, serbest klor salması ve oluşmasıyla açıklanmaktadır. nitrojen kloroksit a(III) veya nitrosil klorür, :

Nitrosil klorür bir reaksiyon ara maddesidir ve ayrışır:

Serbest bırakılma anında klor, kral suyunun yüksek oksitleyici yeteneğini belirleyen atomlardan oluşur. Altın ve platinin oksidasyon reaksiyonları esas olarak aşağıdaki denklemlere göre ilerler.

Fazla hidroklorik asit ile altın(III) klorür ve platin(IV) klorür karmaşık bileşikler oluşturur

Birçok organik madde nitrik asit, bir organik bileşik molekülündeki bir veya daha fazla hidrojen atomunu nitro grupları ile değiştirerek etki eder. Bu işleme nitrasyon denir ve büyük önem inorganik kimya.

Nitrik asit en önemli nitrojen bileşiklerinden biridir: nitrojenli gübrelerin, patlayıcıların ve organik boyaların üretiminde büyük miktarlarda kullanılır, birçok kimyasal proseste oksitleyici madde olarak görev yapar, nitro kullanılarak sülfürik asit üretiminde kullanılır. Yöntem ve selüloz vernikleri ve film üretiminde kullanılır.

3. Nitratlar. Nitrik asit tuzlarına nitrat denir. Hepsi suda iyi çözünür ve ısıtıldığında ayrışarak oksijen açığa çıkarır. Bu durumda en aktif metallerin nitratları nitritlere dönüşür:

Diğer metallerin çoğunun nitratları ısıtıldığında metal oksit, oksijen ve nitrojen dioksite ayrışır. Örneğin:

Son olarak, en az aktif metallerin (örneğin gümüş, altın) nitratları ısıtıldığında serbest metale ayrışır:

Oksijeni kolayca parçalayan nitratlar, yüksek sıcaklıklarda enerjik oksitleyici maddelerdir. Aksine, sulu çözeltileri neredeyse hiç oksitleyici özellik göstermez.

En önemli pratikte nitrat olarak adlandırılan sodyum, potasyum, amonyum ve kalsiyum nitratlara sahiptir.

Sodyum nitrat veya sodyum nitrat, bazen de denir Bulunan Şili güherçilesi doğada yalnızca Şili'de büyük miktarlarda bulunur.

Potasyum nitrat, veya potasyum nitrat, Ayrıca doğada küçük miktarlarda bulunur, ancak esas olarak sodyum nitratın potasyum klorürle reaksiyona sokulmasıyla yapay olarak üretilir.

Bu tuzların her ikisi de gübre olarak kullanılır ve potasyum nitrat bitkiler için gerekli olan iki elementi içerir: azot ve potasyum. Sodyum ve potasyum nitratlar aynı zamanda cam eritmede de kullanılır. Gıda endüstrisi konserve yiyecekler için.

Kalsiyum nitrat veya kalsiyum nitrat, nitrik asidin kireçle nötrleştirilmesiyle büyük miktarlarda elde edilir; gübre olarak kullanılır.

4. Nitrik asidin endüstriyel üretimi. Nitrik asit üretimine yönelik modern endüstriyel yöntemler, amonyağın atmosferik oksijenle katalitik oksidasyonuna dayanmaktadır. Amonyağın özellikleri açıklanırken oksijende yandığı, reaksiyon ürünlerinin su ve serbest nitrojen olduğu belirtildi. Ancak katalizörlerin varlığında amonyağın oksijenle oksidasyonu farklı şekilde ilerleyebilir. Amonyak ve havadan oluşan bir karışım bir katalizör üzerinden geçirilirse, 750 °C'de ve karışımın belirli bir bileşiminde neredeyse tam dönüşüm meydana gelir

Ortaya çıkan karışım, atmosferik oksijen varlığında su ile nitrik asit veren kolayca geçer.

Platin bazlı alaşımlar, amonyağın oksidasyonu için katalizör olarak kullanılır.

Amonyağın oksidasyonu ile elde edilen nitrik asitin konsantrasyonu %60'ı aşmaz. Gerekiyorsa konsantre edilir,

Endüstri,% 55, 47 ve 45 konsantrasyonda seyreltilmiş nitrik asit ve% 98 ve 97 konsantre nitrik asit üretir. Konsantre asit, alüminyum tanklarda, seyreltilmiş asit ise aside dayanıklı çelikten yapılmış tanklarda taşınır.

5. Doğadaki azot döngüsü. Organik madde çürüdüğünde, içerdikleri nitrojenin önemli bir kısmı amonyağa dönüştürülür ve bu, toprakta yaşayan nitrifikasyon bakterilerinin etkisi altında daha sonra nitrik asite oksitlenir. İkincisi, topraktaki karbonatlarla, örneğin kalsiyum karbonatla reaksiyona girerek nitratları oluşturur:

Azotun bir kısmı bozunma sırasında her zaman serbest formda atmosfere salınır. Organik maddelerin yanması sırasında, odun, kömür ve turbanın yanması sırasında da serbest nitrojen açığa çıkar. Ayrıca, hava erişiminin yetersiz olması durumunda nitratlardan oksijeni alıp onları yok eden ve serbest nitrojeni serbest bırakan bakteriler de vardır. Bu denitrifikasyon bakterilerinin aktivitesi, yeşil bitkilerde mevcut olan formdaki nitrojenin bir kısmının (nitratlar) erişilemez hale gelmesine (serbest nitrojen) yol açar. Böylece ölü bitkilerin bir parçası olan nitrojenin tamamı toprağa geri dönmez; bir kısmı yavaş yavaş serbest biçimde serbest bırakılır.

Doğada nitrojen kaybını telafi edecek süreçler olmasaydı, mineral nitrojen bileşiklerinin sürekli kaybı, uzun zaman önce Dünya'daki yaşamın tamamen durmasına yol açmış olmalıydı. Bu tür işlemler, her şeyden önce, her zaman belirli miktarda nitrojen oksitin oluştuğu atmosferde meydana gelen elektrik boşalmalarını; ikincisi su ile nitrik asit üretir ve bu asit toprakta nitratlara dönüştürülür. “Topraktaki nitrojen bileşiklerinin yenilenmesinin bir başka kaynağı da, atmosferik nitrojeni özümseyebilen azotobakterilerin hayati aktivitesidir. Bu bakterilerin bir kısmı, baklagiller familyasından bitkilerin köklerine yerleşerek karakteristik oluşumuna neden olur. şişlikler - “nodüller”, bu yüzden denir nodül bakterileri Atmosferdeki nitrojeni özümseyen nodül bakterileri onu nitrojen bileşiklerine dönüştürür ve bitkiler de ikincisini proteinlere ve diğer karmaşık maddelere dönüştürür.

Böylece doğada sürekli bir azot döngüsü meydana gelir. Ancak her yıl hasatla birlikte bitkilerin tahıl gibi protein açısından en zengin kısımları tarlalardan uzaklaştırılıyor. Bu nedenle temel bitki besin elementlerinin kaybını telafi etmek için toprağa gübre eklemek gerekir.

Bitki beslenmesinin incelenmesi ve gübre kullanımı yoluyla ikincisinin verimliliğinin arttırılması, tarım kimyası adı verilen özel bir kimya dalının konusudur.

Nitrik asit (HNO3), en önemli mineral asitlerden biri olan güçlü bir monobazik asittir. Maddenin keskin, boğucu bir kokusu vardır, ışığa duyarlıdır ve parlak ışıkta ayrışır. Nitrik asit suyla her oranda karışır. Sulu çözeltilerde neredeyse tamamen iyonlara ayrışır.

Doğada serbest halde bulunmaz ve yalnızca nitrat tuzları formunda oluşur (özellikle fırtınalardan sonra havada ve yağmur suyunda amonyum nitrat formunda, daha sonra Şili veya Peru'da nitrat ve potasyumda sodyum nitrat formunda) ve ekilebilir arazilerin üst katmanlarında, ahır duvarlarında, Ganj ovalarında ve Hindistan'ın diğer nehirlerinde kalsiyum nitrat).

Nitrik asit, sodyum nitratın ısıtıldığında konsantre sülfürik asitle ayrıştırılmasıyla elde edilir.

Diğer cisimlere kolayca oksijen verir ve birçok madde için güçlü bir oksitleyici madde ve çözücüdür. Ayrıca nitrik asit herhangi bir konsantrasyonda oksitleyici bir asitin özelliklerini sergiler. Bununla birlikte, nitrik asit konsantre olsa bile altın ve platin ile etkileşime girmez, ancak bu metalleri çözen "regia votkası" adı verilen maddenin bir parçasıdır.

Nitrik asit çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır:

• üretimde
• askeri sanayide (dumanlı - patlayıcı üretiminde, roket yakıtı için oksitleyici olarak, seyreltilmiş - sentezde) çeşitli maddeler zehirli olanlar dahil)
• şövale grafiklerinde - baskı formlarını gravürlemek için (gravür tahtaları, çinkografik baskı formları ve magnezyum klişeleri)
• boya üretiminde
• Farmakolojide (nitrogliserin)
• V takı yapımı- altın alaşımında altını belirlemenin ana yöntemi
• çoğunlukla organik sentez(nitroalkanlar, anilin, nitroselüloz, TNT).

Nitrik asit insanlara çok zararlıdır. Onun dumanı sinir bozucu solunum sistemi Asidin kendisi de ciltte iyi iyileşmeyen ülserler bırakır. Isıtıldığında veya ışığa maruz bırakıldığında asit ayrışarak oldukça toksik nitrojen dioksit oluşturur.

Taşıma, tehlikeli maddelerin taşınması kurallarına uygun olarak hava hariç tüm taşıma modlarıyla gerçekleştirilebilmektedir. Asit ışığa duyarlı olduğundan asit yalnızca opak kaplarda saklanabilir ve taşınabilir. Özel saflık derecesindeki konsantre nitrik asit, paslanmaz çelikten yapılmış cam şişelere, fıçılara, kaplara ve tanklara dökülür. Depolama +40°C'yi aşmayan bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.

NİTRİK ASİT, HNO 3, nitrojen oksitlerin suda çözülmesiyle elde edilir:

3NO2 + H2O = 2HN3 + NO
N203 + H20 = HNO3 + NO
N2O5 + H2O = 2HNO3

Nitrik asidin fiziksel özellikleri. Molar ağırlık- 63.016; karakteristik bir kokuya sahip renksiz sıvı; kaynama noktası 86°, erime noktası -47°; spesifik yer çekimi 15°'de 1,52; damıtma sırasında 2HNO3 = N203 + 2O + H20'nun ayrışması nedeniyle nitrik asit hemen oksijen, N203 ve suyu serbest bırakır; ikincisinin emilmesi kaynama noktasında bir artışa neden olur. Sulu çözeltide güçlü nitrik asit genellikle nitrojen oksitler içerir ve tamamen susuz nitrik asidin hazırlanması önemli zorluklar sunar. Minimum esnekliğe sahip oldukları için damıtma yoluyla susuz nitrik asit elde etmek imkansızdır. sulu çözeltiler nitrik asit, yani aside su eklenmesi veya bunun tersi, buhar basıncını düşürür (ve kaynama noktasını artırır). Bu nedenle zayıf bir asidin damıtılması sonucu (D< 1,4) получается постоянно кипящий остаток D = 1,415, с содержанием 68% HNО 3 и с температурой кипения 120°,5 (735 мм). Перегонка при пониженном давлении дает остаток с меньшим содержанием HNО 3 , при yüksek tansiyon- yüksek HNO3 içeriğine sahip. N204'ten hava üflenerek saflaştırılan D = 1,503 (%85) asit, damıtma sırasında %77,1 HNO3 içeren bir tortu verir. Damıtma sırasında, asit D = 1,55 (%99,8) ilk önce nitrojen oksitlerle güçlü bir şekilde renklendirilmiş bir D = 1,62 çözeltisi verir ve geri kalan asit D = 1,49 olur. O. Nitrik asitin damıtılmasından elde edilen kalıntı her zaman minimum esnekliğe (maksimum kaynama noktasına) karşılık gelen asidi içerir. Susuz asit ancak güçlü (%99,1) nitrik asidin nitrik anhidrit ile karıştırılmasıyla elde edilebilir.

Görünüşe göre dondurarak% 99,5'in üzerinde asit elde etmek imkansızdır. Güherçileden nitrik asit çıkarmanın yeni yöntemleriyle (Valentiner), asit oldukça saftır, ancak eski yöntemlerle onu esas olarak klorür bileşiklerinden ve N204 buharlarından saflaştırmak gerekiyordu. En güçlü asit D0 = 1,559, D15 = 1,53 ve %100 HNO3 - D4 = 1,5421'dir (Veley ve Manley); Havada %100 asit dumanı bulunur ve su buharını sülfürik asit kadar güçlü bir şekilde çeker. D = 1,526 olan bir asit karla karıştığında ısınır.

Oluşum ısısı (1/2 H2 + 1/2 N2 + 3/2 O2'den):

HNO 3 – buhar + 34400 cal
HNO 3 – sıvı + 41600 cal
HNO 3 – kristaller + 42200 cal
HNO 3 – çözelti + 48800 cal

Seyreltme ısısı: HNO3 - 3,30 Cal'a bir H2O parçacığı eklendiğinde, iki parçacık - 4,9 Cal, beş parçacık - 6,7 Cal, on - 7,3 Cal. Daha fazla ekleme, termal etkide önemsiz bir artış sağlar. Kristal şeklinde şunları elde edersiniz:
1) HNO3 ·H20 = H3NO4 - AgN03'ü anımsatan eşkenar dörtgen tabletler, erime noktası = -34° (-38°);
2) HNO 3 (H 2 O) 2 = H 5 NO 5 - iğneler, erime noktası -18°.2, yalnızca -15°'nin altında stabildir. Sulu asidin kristalizasyon sıcaklığı eğrisi üç ötektiğe (-66°.3'te, -44°.2'de, -43°'de) ve iki maksimuma (HNO 3 H 2 O -38°, HNO 3 3H 2 O -18) sahiptir. °,2). Çözelti ısıları ve elektriksel iletkenlik eğrisinin dönüşleri için aynı özel noktalar gözlenir, ancak ikincisinde 2HNO 3 ·H 2 O ve HNO 3 · 10H 2 O da az önce söylenenlerden fark edilir. Fosforik asitlere benzer şekilde, nitrik asit çözeltilerinde HNO 3 hidratı bulunduğu, ancak çok kolay ayrıştığı ve bu da yüksek değeri belirlediği sonucu çıkar. tepkime HNO3. Çözeltisinde NO2 bulunan nitrik asit denir sigara içmek(kırmızı).

Kimyasal özellikler. Saf HNO3, 2HNO3 = 2NO2 + O2 + H2O reaksiyonu ve ortaya çıkan nitröz anhidrürün emilmesi nedeniyle kolayca ayrışır ve sarımsı bir renk alır. Saf nitrik asit ve güçlü nitrik asit genel olarak yalnızca düşük sıcaklıklarda stabildir. Nitrik asidin ana özelliği, oksijen salınımına bağlı olarak son derece güçlü oksitleyici yeteneğidir. Bu nedenle, metaller üzerinde etkili olduğunda (HNO 3'ün klor yokluğunda hiçbir etkisinin olmadığı Pt, Rh, Ir, Au hariç), nitrik asit metali oksitleyerek nitrojen oksitleri serbest bırakır, oksidasyon derecesi ne kadar düşük olursa, o kadar enerjik olur. oksitlenmiş metal bir indirgeyici madde görevi görüyordu. Örneğin kurşun (Pb) ve kalay (Sn) N204 verir; gümüş - esas olarak N 2 O 3. Özellikle taze çökeltilmiş kükürt kolayca oksitlenir; fosfor hafifçe ısıtıldığında fosfor asidine dönüşür. Kırmızı-sıcak kömür, nitrik asit buharında ve nitrik asidin kendisinde tutuşur. Dumanlı kırmızı asidin oksitleyici etkisi renksiz asitten daha fazladır. İçine batırılan demir pasif hale gelir ve artık asit etkisine karşı duyarlı değildir. Susuz nitrik asit veya sülfürik asit ile karıştırılmış, siklik organik bileşikler (benzen, naftalin vb.) üzerinde çok güçlü bir etkiye sahiptir ve nitro bileşikleri C6H5H + HNO3 = C6H5NO2 + HOH verir. Parafinlerin nitrasyonu yavaş yavaş ve yalnızca zayıf bir asidin etkisi altında gerçekleşir ( yüksek derece iyonizasyon). Hidroksil (gliserin, lif) içeren maddelerin nitrik asit ile etkileşimi sonucunda, yanlış nitrogliserin, nitroselüloz vb. olarak adlandırılan nitrat esterleri elde edilir. Nitrik asit ile yapılan tüm deneyler ve tüm çalışmalar iyi havalandırılmış bir odada yapılmalıdır. ancak tercihen özel bir taslak altında.

Analiz. Nitrik asit izlerini tespit etmek için şunları kullanın: 1) difenilendanil dihidrotriazol (ticari olarak “nitron” olarak bilinir); %5'lik %10'luk nitron çözeltisinden 5 veya 6 damla asetik asit 5-6 cm3 test çözeltisine önceden bir damla H2S04 ekleyerek dökün: gözle görülür miktarda NO3 iyonu varlığında, çok zayıf çözeltilerde iğne şeklinde büyük bir çökelti salınır; kristaller serbest bırakılır; 0°'de 1/80000 HNO 3 bile nitronla açılabilir; 2) çözelti halindeki brusin; test çözeltisiyle karıştırın ve test tüpünün duvarı boyunca güçlü sülfürik asit elde edene kadar dikkatlice dökün; Test tüpündeki her iki katmanın temas ettiği noktada, aşağıdan yeşilimsiye dönen pembemsi kırmızı bir renk oluşur.

Dumanlı nitrik asit çözeltisindeki HNO3 miktarını belirlemek için, N204'ü bir KMnO4 çözeltisiyle titre etmeniz, sıvının yoğunluğunu bir hidrometre ile belirlemeniz ve N204 içeriği düzeltmesini çıkarmanız gerekir. özel bir tabloda belirtilmiştir.

Endüstriyel yöntemler nitrik asit üretimi. Nitrik asit ekstrakte edilir. varış. güherçileden. Daha önce sözde güherçile madenciliği yapılıyordu. Gübre, idrar vb.'nin karıştırılması sonucu "salpetriere" veya "burts". kısmen bakterilerin etkisi, üre oksidasyonu ve diğer etkenler nedeniyle yavaş yavaş eski sıva ile organik bileşikler nitrik asitteki nitrojen (aminler, amidler vb.), kireçtaşı ile kalsiyum nitrat oluşturur. Sıcak günlerde, özellikle güneyde (örneğin Hindistan'da ve Orta Asya), süreç çok hızlı ilerliyor.

Fransa'da 1813 yılında güherçileden 2.000.000 kg'a kadar güherçile çıkarıldı. 25 büyük hayvan yılda yaklaşık 500 kg güherçile üretiyor. Hayvan kalıntıları açısından zengin bazik toprakların bulunduğu bazı bölgelerde (örneğin Kuban bölgesi), toprakta gözle görülür miktarda nitrat bulunması mümkündür, ancak bu, ekstraksiyon için yeterli değildir. Ganj vadisinde kayda değer miktarda maden çıkarılmış ve güherçile içeren toprak rezervlerinin her yerde 17 tona ulaştığı ancak güherçile içeriğinin %3'ten fazla olmadığı Orta Asya kalelerimizde bulunmuştur. Sodyum nitrat yatakları (Şili) 1809'da keşfedildi; çoğunlukla Tarapaca ilinde, 68° 15" ve 70° 18" doğu boylamları ile 19° 17" ve 21° 18" doğu boylamları arasında bulunurlar. güney enlemi, ancak hem güneyde hem de kuzeyde bulunur (Peru ve Bolivya'da); mevduatları deniz seviyesinden 1100 m yükseklikte bulunmaktadır. Yataklar yaklaşık 200 km uzunluğunda, 3-5 km genişliğindedir ve ortalama %30-40 NaNO3 içeriğine sahiptir. Tüketimdeki yıllık artışın 50.000 ton olduğu varsayılırsa rezervler 300 yıl dayanabilir. 1913'te 2.738.000 ton ihraç edildi, ancak Avrupa'ya ihracat bir miktar azaldı, ancak savaş sırasında ihracatta çok belirgin bir düşüşün ardından 1920'den itibaren yeniden biraz arttı. Genellikle en üstte bir “ateş” (50 cm - 2 m kalınlığında) bulunur. ), kuvars ve feldspatik kumdan oluşan ve altında güherçile içeren “kalihe” (25 cm - 1,5 m) (tortular çölde tuz ve bor kalsiyum tuzu birikintilerinin yanında bulunur). "Kalihe"nin bileşimi çok çeşitlidir; NaNO 3 -% 30 ila% 70, iyodür ve iyot tuzları -% 2'ye kadar, sodyum klorür -% 16-30, sülfat tuzları -% 10'a kadar, magnezyum tuzları -% 6'ya kadar içerir. En iyi çeşitler ortalama olarak şunları içerir: NaNO 3 - %50, NaCl - %26, Na2S04 - %6, MgS04 - %3. NaNO 3 yüksek sıcaklıklarda çözülür, böylece çözünürlüğü sıcaklıkla biraz artan NaCl'den çok daha fazla NaNO 3 çözeltiye geçer. 3 ton “kalihe”den ortalama %95-96 oranında güherçile içeren 1 ton ham güherçile elde edilir. 1 litre ana tuzlu sudan genellikle 2,5-5 g iyot elde edilir. Tipik olarak ham güherçile, demir oksit karışımından dolayı kahverengi renktedir. Gübre olarak %1-2'ye kadar klorür bileşiği içeren güherçile kullanılır. Saf sodyum nitrat, klorür bileşikleri içermiyorsa renksiz, şeffaf, higroskopik değildir; küpler halinde kristalleşir. Nitrik asit elde etmek için güherçile sülfürik asit ile ısıtılır; etkileşim aşağıdaki denklemi takip eder:

NaNO3 + H2S04 = HNO3 + NaS04

yani asit sülfat elde edilir. İkincisi, muflalarda bir NaHSO4 ve NaCl karışımının kalsine edilmesiyle hidrojen klorür üretmek için kullanılabilir. Denkleme göre etkileşim için

teorik olarak 100 kg NaNO3 başına 57,6 kg H2SO4 veya 60 kg asit 66° Bẻ alınması gerekir. Hatta ayrışmayı önlemek için %20-30 daha fazla sülfürik asit alınır. Etkileşim, 1,5 m uzunluğunda, 60 cm çapında, duvarları 4 cm kalınlığında olan yatay silindirik demir imbiklerde gerçekleştirilir. Her silindirde 75 kg güherçile ve 75 kg H2S04 bulunur. Buharlar önce suyla soğutulan seramik bir buzdolabından veya eğimli bir seramik borudan geçirilir, ardından emicilerden: "silindirler" veya "bonbonlar", yani büyük seramik "Wulf şişeleri". 60°Вẻ (%71) sülfürik asit alınırsa ve birinci absorber içerisine 100 kg güherçile başına 4 kg su konursa 40-42°Вẻ (%38-41) bir asit elde edilir; 66° Sıcaklıkta asit (%99,6) ve kuru güherçile kullanarak 50° Sıcaklık (%53) elde ederiz; 36°C'de asit elde etmek için birinci absorbere 8 litre, ikinci absorbere 4 litre, sonraki absorberlere ise 2,6 litre su konulur. Dumanlı nitrik asit, güherçilenin hesaplamanın gerektirdiği sülfürik asit miktarının yarısı ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Bu nedenle yöntem, işlemin başında nitrosil klorür ve diğer maddelerle, damıtmanın sonunda ise nitrojen oksitlerle kirlenmiş asit üretir. Azot oksitlerin, asit içinden bir hava akımı üflenerek uzaklaştırılması nispeten kolaydır. Dikkat çekici miktarda asit içeren bisülfatın salınması için her tarafı ateşle çevrili ve dibinde bir boru bulunan imbiklerde çalışmak çok daha karlı. Gerçek şu ki, dökme demir, yeterince ısıtılırsa ve her taraftan ateşle temas ederse, hiçbir asit damlasının birikmemesi sağlanırsa asit nedeniyle aşınmaz. Bu tür imbiklerde (1,20 genişlik ve 1,50 m çapında, duvar kalınlığı 4-5 cm), güherçile 660 kg H2S04 başına 450 kg ve hatta 610 kg güherçile oranında sülfürik asit ile muamele edilir ( 66 ° Bẻ). Silindirler yerine artık sıklıkla dikey borular kullanılıyor veya bu borular silindirlere bağlanıyor.

Guttman yöntemine göre ayrıştırma, birkaç parçadan oluşan dökme demir imbiklerde gerçekleştirilir (Şekil 1 ve 1a); Parçalar genellikle 100 parçadan oluşan macunla birleştirilir. demir talaşı, 5 kısım kükürt, 5 kısım amonyum klorür ve mümkün olduğu kadar az su; imbikler ve mümkünse yükleme kapağı tuğla işi ve fırın gazları ile ısıtılır.

İmbiğe 800 kg güherçile ve 800 kg %95 sülfürik asit yüklenir ve 12 saat boyunca damıtma yapılır; bu yaklaşık 100 kg kömür tüketir. Silindirik imbikler de kullanılır. Açığa çıkan buharlar ilk olarak silindir 8'e girer; daha sonra suyla dolu ahşap bir kutuya yerleştirilmiş bir dizi seramik boruyu (12 ve 13) geçirin; burada buharlar, Gutman tesisinin 22 nolu borularından ve 23 nolu borulardan 28 nolu toplamaya akan nitrik asit halinde yoğunlaştırılmaktadır ve silindir 8'den gelen yoğuşma suyu da buraya girmektedir; 12 nolu borularda yoğunlaşmayan nitrik asit, 15a yoluyla, toplarla dolu ve suyla yıkanmış bir kuleye girmektedir; kulede emilmeyen son asit izleri silindir 43a'da tutulur; gazlar boru 46a aracılığıyla bacaya taşınır. Damıtma sırasında oluşan nitrojen oksitleri oksitlemek için imbik çıkışında doğrudan gazlara hava karıştırılır. Üretimde kuvvetli sülfürik asit ve kurutulmuş güherçile kullanılırsa %96-97 oranında renksiz nitrik asit elde edilir. Asidin neredeyse tamamı borularda yoğunlaşır, yalnızca küçük bir kısmı (%5) kule tarafından emilir ve bir sonraki nitrat yüküne eklenen %70 nitrik asit elde edilir. O. sonuç, teorik olarak %98-99 verimle, klor içermeyen renksiz nitrik asittir. Gutman'ın yöntemi alındı yaygın basitliği ve düşük kurulum maliyeti nedeniyle.

1000 kg NaNO3, 1000 kg H2SO 4 (66 ° Вẻ) ve bu miktardaki bir karışımın dökme demir imbiklerde indirgenmiş basınç (30 mm) altında damıtılmasıyla, Valentiner yöntemi kullanılarak güherçileden% 96-100 asit ekstrakte edilir. yanına 100 kg su ekleyen zayıf asit HNO 3. Damıtma 10 saat sürer ve alaşıma sürekli hava verilir. Etkileşim 120°'de gerçekleşir ancak süreç sonunda bir “kriz” oluşur (1 saat) ve güçlü şoklar (120-130°'de) mümkündür. Bundan sonra ısıtma 175-210°'ye getirilir. Uygun kalınlaştırma ve asit yakalama çok önemlidir. İmbikten gelen buharlar silindire girer, ondan yüksek derecede soğutulmuş 2 bobine, onlardan bir koleksiyona (Wulf şişesi gibi), ardından tekrar bir bobine ve ardından arkasına bir pompanın yerleştirildiği 15 silindire girer. 1000 kg'lık NaNO 3 yüküyle 6-8 saatte 600 kg HNO 3 (48° Вẻ) elde edilir, yani normun %80'i.

Norveç nitratından (kalsiyum) nitrik asit elde etmek için ikincisi çözülür, güçlü nitrik asit eklenir ve karıştırılır sülfürik asit bundan sonra nitrik asit alçıdan filtrelenir.

Depolama ve paketleme. Nitrik asidi depolamak için cam, şamot ve saf alüminyum (% 5'ten fazla safsızlık içermeyen) kapların yanı sıra özel silikon aside dayanıklı Krupp çeliğinden (V2A) yapılmış kaplar kullanabilirsiniz. Çünkü güçlü nitrik asit ahşap, talaş, paçavra, ıslak yüzeylere etki ettiğinde sebze yağı vb. salgınlar ve yangınlar mümkündür (örneğin, nakliye sırasında bir şişe patlarsa), nitrik asit yalnızca özel trenlerde taşınabilir. Terebentin, güçlü nitrik asitle temas ettiğinde ısıtıldığında özellikle kolayca tutuşur.

Uygulama: 1) gübre tuzları şeklinde, 2) patlayıcı üretimi için, 3) boyalar için yarı mamul ürünlerin ve kısmen boyaların üretimi için. Ch. varış. gübrelerde nitrik asit veya nitrat tuzları (sodyum, amonyum, kalsiyum ve potasyum) kullanılır. 1914 yılında Şili nitrat formundaki dünya nitrojen tüketimi 368.000 tona, havadaki nitrik asit formundaki nitrik asit tüketimi ise 10.000 tona ulaşmıştı. 1925 yılında havadaki nitrik asit tüketiminin 360.000 tona ulaşması gerekiyordu. Savaş sırasında nitrogliserin ve nitroselüloz başta olmak üzere patlayıcılara yapılan harcamalar nedeniyle nitrik asit tüketimi büyük ölçüde artıyor. farklı şekiller, nitro bileşikleri (nitrotoluen, TNT, melinit, vb.) ve sigortalar için maddeler (cıva fulminat). İÇİNDE Huzurlu zaman nitrik asit, nitrobenzenden indirgeme yoluyla elde edilen anilin yoluyla boyalara geçiş için nitro bileşiklerinin, örneğin nitrobenzen üretimine harcanır. Önemli miktar nitrik asit metallerin aşındırılmasında kullanılır; patlayıcılar için nitrik asit tuzları (güherçile) kullanılır (amonyum nitrat - dumansız, potasyum nitrat - Siyah toz) ve havai fişekler için (baryum nitrat - yeşil için).

Nitrik asit standardı. Nitrik asit standardı şu ana kadar yalnızca SSCB'de mevcuttur ve STO'daki Standardizasyon Komitesi tarafından 40° Bẻ'deki asit için tüm Birlik zorunlu standardı (OST-47) olarak onaylanmıştır. Standart, nitrik asitteki HNO 3 içeriğini %61,20'ye ayarlar ve yabancı maddelerin içeriğini sınırlar: sülfürik asit %0,5'ten fazla değil, klor %0,8'den fazla değil, demir %0,01'den fazla değil, katı kalıntı %0,9'dan fazla değil; standart nitrik asit tortu içermemelidir. Standart, numune alma ve analiz yöntemlerini sıkı bir şekilde düzenleyerek satıcı ve alıcı arasındaki ilişkiyi düzenler. Nitrik asit içeriği, aside NaOH eklenerek ve asitle geri titre edilerek belirlenir. Sülfürik asit içeriği, BaCl2'nin çökeltilmesiyle BaS04 formunda belirlenir. Klor içeriği alkali ortamda gümüş nitratla titrasyonla belirlenir. Demir içeriği, seskioksitlerin amonyakla çökeltilmesi, oksit demirin demirli demire indirgenmesi ve ardından KMnO4'ün titrasyonu ile belirlenir. Nitrik asitin ambalajlanması henüz standart değildir. Standart, kabın boyutuna, ağırlığına ve kalitesine değinmeden, nitrik asidin cam kaplarda paketlenmesini şart koşuyor ve nasıl paketlenip mühürleneceğine dair talimatlar veriyor.

Nitrik asitin hazırlanması.

I. Havadan. Voltaik arkın etkisi altında havadan nitrik asit sentezi, şu ana kadar tekrarlanır: bir ölçüde deşarjların etkisi altında doğada meydana gelen bir süreç atmosferik elektrik. Cavendish, H2'nin havada yanması sırasında nitrojen oksit oluşumunu (1781'de) ve daha sonra (1784'te) kayma sırasında gözlemleyen ilk kişiydi. elektrik kıvılcımı hava yoluyla. 1903'te Mutman ve Gopher dengeyi incelemeye çalışan ilk kişilerdi: N2 + O22NO. Volta arkının havadan geçirilmesi alternatif akım 2000-4000 V'de pratik olarak hacimce %3,6 ila 6,7 ​​oranında bir NO konsantrasyonu elde ettiler. 1 kg HNO3 başına enerji tüketimi 7,71 kWh'ye ulaştı. Nernst daha sonra havayı bir iridyum tüpünden geçirerek bu dengeyi inceledi. Ayrıca Nernst, Jellinek ve diğer araştırmacılar da aynı yönde çalıştı. Ekstrapolasyon yoluyla deneysel sonuçlar Hava ve nitrojen oksit arasındaki dengeyi inceleyen Nernst, denklemin sağ tarafında, 3750° sıcaklıkta (yani yaklaşık olarak bir voltaik ark sıcaklığında), hacimce %7 NO içeriğinin olduğunu hesaplayabildi. kurulmuş.

Voltaik arkın atmosferik nitrojeni sabitlemek için teknik olarak kullanılması fikrinin önceliği, 1859'da İngiltere'de havadan nitrik asit üretme yönteminin patentini alan Fransız araştırmacı Lefebre'ye aittir. Ama o zaman maliyet elektrik enerjisi Lefebre'nin yönteminin pratik kullanımı için çok yüksekti. Ayrıca McDougal patentlerinden (An. P. 4633, 1899) ve teknik ölçekte uygulanan, 1902 yılında Amerikan şirketi Atmospheric Products С° (1 milyon dolar sermaye ile) tarafından işletilen Bradley ve Lovejoy yönteminden bahsetmeye değer. ) Niagara Şelalesi'nin enerjisini kullanarak. Kowalski ve işbirlikçisi I. Moscytski'nin atmosferik nitrojeni sabitlemek için 50.000 V voltaj kullanma girişimlerinin de bu zamana tarihlenmesi gerekir. Ancak havadan nitrik asit üretimindeki ilk önemli başarı, Norveçli mühendis Birkeland'ın nitrojen oksit verimini artırmak için güçlü bir elektromanyetik alanda gerilme yeteneğini kullanmak olan tarihi fikriyle sağlandı. havadan bir volta arkı geçerken. Birkeland, bu fikri başka bir Norveçli mühendis Eide ile birleştirdi ve havadan nitrik asit elde etmek için uygun maliyetli bir fırsat sağlayan teknik bir kuruluma dönüştürdü. Akımın yönünün sürekli değişmesi ve elektromıknatısın etkisi nedeniyle, ortaya çıkan voltaik ark alevi farklı yönlerde sürekli bir şişme eğilimine sahiptir ve bu da her zaman belirli bir hızda hızla hareket eden bir voltaik arkın oluşmasına yol açar. 100 m/sn'ye kadar hız, 2 m veya daha fazla çapa sahip, sakin bir şekilde yanan geniş bir elektrikli güneş izlenimi yaratıyor. Bu güneşe sürekli olarak güçlü bir hava akımı üflenir ve güneşin kendisi, bakırla bağlanmış, refrakter kilden yapılmış özel bir fırının içine alınır (Şekil 1, 2 ve 3).

Voltaik arkın içi boş elektrotları içeriden su ile soğutulur. Kanallar aracılığıyla hava A fırının şamot astarında ark odasına b girer; oksitlenmiş gaz aracılığıyla fırından çıkar ve buharlaştırma aparatının kazanlarını ısıtmak için ısısı kullanılarak soğutulur. Bundan sonra NO, atmosferik oksijen tarafından NO2'ye oksitlendiği oksidasyon kulelerine girer. Son süreç ekzotermik bir işlemdir (2NO + O 2 = 2NO 2 + 27Cal) ve bu nedenle ısı emilimini artıran koşullar, reaksiyonu bu yönde önemli ölçüde teşvik eder. Daha sonra nitrojen dioksit aşağıdaki denklemlere göre su tarafından emilir:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

Başka bir yöntemde, reaksiyona giren gaz karışımı emilmeden önce 150°'nin altına soğutulur; bu sıcaklıkta ters genişleme– NO 2 = NO + O'nun neredeyse hiç yeri yoktur. Belirli koşullar altında NO + NO 2 N 2 O 3 dengesinin maksimum N 2 O 3 içeriği ile oluşturulduğunu akılda tutarak, sıcak nitrit gazlarının oksidasyonu tamamlanmadan önce bile 200 ila 200 ila 200 ° C sıcaklıkta dökülmesiyle elde edilebilir. 300 °, nitrat tuzları yerine soda veya kostik soda çözeltisi ile - saf nitritler (Norsk Hydro yöntemi). Fırından çıkarken, üflenen hava %1 ila 2 oranında nitrojen oksit içerir; bunlar, karşıt su jetleri tarafından hemen yakalanır ve daha sonra kalsiyum olarak adlandırılan kalsiyumu oluşturmak üzere kireçle nötrleştirilir. "Norveç" güherçile. Prosesin kendisini gerçekleştirmek N2 + O22NO - 43,2 Cal, nispeten az miktarda elektrik enerjisinin harcanmasını gerektirir, yani: yılda yalnızca 0,205 kW NO formunda 1 ton bağlı nitrojen elde etmek; Bu arada, en iyi modern tesislerde 36 kat daha fazla, yani 1 ton başına yaklaşık 7,3 ile 8 kW-yıl arasında harcama yapmak gerekir. Yani harcanan enerjinin %97'den fazlası NO oluşumuna değil, bu süreç için yaratmaya gidiyor. uygun koşullar. Dengeyi mümkün olan en yüksek NOx içeriğine doğru kaydırmak için, 2300 ila 3300° arasında bir sıcaklık kullanılması gerekir (2300°'de NO içeriği hacimce %2 ve 3300° - hacimce %6'dır), ancak bu sıcaklıklarda 2NO hızla ayrışır N2 + O2'ye geri döner. Bu nedenle, NO'nun ayrışması daha yavaş ilerlediğinde, saniyenin küçük bir bölümünde gazı sıcak alanlardan daha soğuk olanlara çıkarmak ve en az 1500°'ye soğutmak gerekir. N 2 + O 2 2NO dengesi 1500°'de 30 saatte, 2100°'de 5 saniyede, 2500°'de 0,01 saniyede kurulur. ve 2900°'de - 0,000035 saniyede.

BASF çalışanı Schonherr'in yöntemi Birkeland ve Eide'nin yönteminden önemli iyileştirmelerle ayrılıyor. Bu yöntemde, bir voltaik arkın titreşimli ve hala aralıklı alevi yerine değişken akım, yüksek sakin bir alev uygulayın kalıcı akım. Bu, prosese çok zararlı olan alevin sık sık üflenmesini önler. Bununla birlikte aynı sonuç, alternatif akımlı bir voltaik ark ile de elde edilebilir, ancak yanan alevin içinden havanın düz bir çizgide değil, voltaik ark alevi boyunca bir girdap rüzgarı şeklinde üflenmesiyle elde edilebilir. Bu nedenle fırın Üstelik ark alevinin duvarlarına temas etmemesi için oldukça dar bir metal boru şeklinde tasarlanmıştır. Schongherr fırınının tasarım şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Ark yönteminde daha ileri bir gelişme Pauling yöntemiyle yapılmıştır (Şekil 5). Yanma fırınındaki elektrotlar boynuz boşaltıcılara benziyor. Aralarında oluşan 1 m uzunluğundaki volta arkı güçlü bir hava akımıyla yukarıya doğru üflenir. Çoğunda darboğaz Alev kesilirse ark, ilave elektrotlar kullanılarak yeniden ateşlenir.

Havadaki nitrojenin oksidasyonu için biraz farklı bir fırın tasarımı I. Moscicki tarafından patentlendi. Her iki elektrottan biri (Şekil 6) düz bir disk şeklindedir ve diğer elektrottan çok uzağa yerleştirilmiştir. yakin MESAFE. Üst elektrot boru şeklindedir ve nötr gazlar içinden hızlı bir akışla akar ve daha sonra bir koni şeklinde yayılır.

Volta arkının alevi şu şekilde verilmiştir: Döner kavşak etkilendim elektromanyetik alan ve hızlı koni şeklindeki gaz akışı önler kısa devreler. Detaylı Açıklama kurulumun tamamı W. Waeser, Luftstickstoff-Industrie, s. 475, 1922. İsviçre'deki bir tesis (Chippis, Wallis), I. Mościcki'nin yöntemine göre çalışıyor ve %40 HNO3 üretiyor. Polonya'daki başka bir tesis (Bory-Jaworzno) 7000 kW için tasarlanmıştır ve konsantre HNO3 ve (NH4)2SO4 üretmelidir. Nitrojen oksit verimini arttırmak ve voltaik arkın alevini arttırmak için, Son zamanlarda olarak kullanılır Orjinal Ürün hava değil, 1:1 oranında oksijen açısından daha zengin bir nitrojen ve oksijen karışımı. Laroche-de-Rham'daki Fransız fabrikası bu karışımla çok iyi sonuçlarla çalışıyor.

Ortaya çıkan nitrojen tetroksit N204'ün -90°'ye soğutularak bir sıvı halinde yoğunlaştırılması tavsiye edilir. Önceden kurutulmuş gazlardan (oksijen ve hava) elde edilen bu tür sıvı nitrojen tetroksit, metallerle reaksiyona girmez ve bu nedenle çelik bombalarda taşınabilir ve güçlü konsantrasyonlarda HNO3 üretimi için kullanılabilir. Bu durumda bir zamanlar soğutucu olarak toluen kullanılmıştı, ancak nitrojen oksitlerin kaçınılmaz sızıntısı ve bunların toluen üzerindeki etkisi nedeniyle, Tschernewitz (Almanya'da) ve Bodio (İsviçre'de) tesislerinde her iki işletmeyi de yok eden korkunç patlamalar meydana geldi. Bir gaz karışımından N204'ün ekstraksiyonu. aynı zamanda N204'ün silika jel tarafından emilmesiyle de elde edilir; bu, ısıtıldığında emilen N204'ü geri verir.

II. Amonyağın temas oksidasyonu. Sentetik nitrik asidin doğrudan havadan üretilmesine yönelik açıklanan tüm yöntemler, daha önce de belirtildiği gibi, yalnızca ucuz hidroelektrik enerjinin mevcut olması durumunda uygun maliyetlidir. Nispeten ucuz sentetik nitrik asit üretmeye yönelik bir yöntem bulunmasaydı, bağlı nitrojen sorunu (bkz. Nitrojen) nihai olarak çözülmüş sayılamazdı. Gübrelerdeki bağlı azotun bitkiler tarafından emilmesi, bu gübrelerin nitrik asit tuzları olması durumunda özellikle kolaylaştırılır. Toprağa verilen amonyum bileşiklerinin öncelikle toprağın kendisinde nitrifikasyona uğraması gerekir (bkz. Azotlu gübreler). Ayrıca nitrik asit, sülfürik asitle birlikte birçok endüstrinin temelini oluşturur. kimyasal endüstri ve askeri işler. Patlayıcı madde üretimi ve dumansız toz(TNT, nitrogliserin, dinamit, pikrik asit ve diğerleri), anilin boyaları, selüloit ve suni ipek, birçok ilaç vb. nitrik asit olmadan imkansızdır. Bu nedenle, Dünya Savaşı sırasında Şili nitratının kaynağı abluka ile kesilen ve aynı zamanda ucuz hidroelektrik enerjiye sahip olmayan Almanya'da, temas yöntemi kullanılarak sentetik nitrik asit üretimi büyük ölçüde geliştirildi. kömür kömürü veya sentetik amonyaktan başlayarak, katalizörlerin katılımıyla atmosferik oksijenle oksitlenerek. Savaş sırasında (1918), Almanya günde 1000 tona kadar nitrik asit ve amonyum nitrat üretti.

1788'de Cambridge'deki Milner, ısıtıldığında manganez peroksitin etkisi altında NH3'ün nitrojen oksitlere oksidasyon olasılığını tespit etti. 1839'da Kuhlman, amonyağın hava ile oksidasyonu sırasında platinin temas etkisini kurdu. Teknik olarak amonyağın nitrik asite oksitlenmesi yöntemi Ostwald ve Brouwer tarafından geliştirilmiş ve 1902 yılında onlar tarafından patenti alınmıştır (İlginçtir ki Almanya'da Ostwald'ın başvurusu, öncelik tanınması nedeniyle reddedilmiştir. Fransız kimyager Kulman.) İnce ezilmiş platinin etkisi ve gaz karışımının yavaş akışı altında oksidasyon, 4NH3 + ZO2 = 2N2 + 6H2O reaksiyonuna göre ilerler. Bu nedenle işlem hem kontak "konvertörü" üzerinden üflenen gaz jetinin önemli hareket hızı açısından hem de gaz karışımının bileşimi açısından sıkı bir şekilde düzenlenmiştir. “Dönüştürücülere” giren gazların karışımı olmalıdır. önceden platin katalizörünü "zehirleyebilecek" toz ve yabancı maddelerden iyice temizlenmiş.

Platin varlığının NH3 molekülünün ayrışmasına ve hidrojen ile kararsız bir ara platin ara bileşiğinin oluşumuna neden olduğu varsayılabilir. Bu durumda, mevcut durumdaki nitrojen, atmosferik oksijen tarafından oksidasyona maruz kalır. NH3'ün HNO3'e oksidasyonu aşağıdaki reaksiyonlarla ilerler:

4NH3 + 502 = 4NO + 6H20;

soğutulmuş renksiz NO gazı, yeni bir hava kısmı ile karıştırıldığında, NO2 veya N2O4'ü oluşturmak üzere kendiliğinden oksitlenir:

2NO + O2 = 2NO2 veya N204;

ortaya çıkan gazların fazla hava veya oksijen varlığında suda çözünmesi, reaksiyona göre daha fazla oksidasyonla ilişkilidir:

2NO2 + O + H2O = 2HNO3,

bundan sonra yaklaşık %40 ila 50'lik bir kuvvetle HNO3 elde edilir. Elde edilen HNO3'ün güçlü sülfürik asitle damıtılmasıyla, konsantre sentetik nitrik asit elde edilebilir. Ostwald'a göre katalizör, kısmen veya tamamen süngerimsi platin veya platin siyahıyla kaplanmış metalik platinden oluşmalıdır.

Reaksiyon, kırmızı ısı henüz başlamadığında ve 1 saat NH3 başına 10 veya daha fazla parça havadan oluşan gaz karışımının önemli bir akış hızında gerçekleşmelidir. Gaz karışımının yavaş akışı, tamamen çöküş NH3'ten elementlere. 2 cm'lik platin temas ızgarası ile gaz akış hızı şu şekilde olmalıdır: 1-5 m/sn, yani gazın platinle temas süresi 1/100 saniyeyi geçmemelidir. Optimum sıcaklıklar 300° civarındadır. Gaz karışımı önceden ısıtılır. Gaz karışımının akış hızı ne kadar yüksek olursa, NOx çıkışı da o kadar büyük olur. Yaklaşık %6,3 NH3 içeren bir amonyak ve hava karışımı ile çok kalın bir platin ağ (katalizör) ile çalışan Neumann ve Rose, 450 ° sıcaklıkta (3,35 cm2'lik bir platinin temas yüzeyi ile) aşağıdaki sonuçları elde etti:

Daha yüksek veya daha düşük bir NH3 içeriği, aşağıdaki denkleme göre ilerleyebilen kimyasal prosesin yönü açısından da büyük önem taşır: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H20 (%14,38 NH3 içeriği ile) veya aşağıdaki denkleme göre: 4NH3 + 7O2 = 4N02 + 6H20 (%10,74 NH3 karışım içeriğiyle). Belki platinden daha az başarı ile. Diğer katalizörler de kullanıldı (demir oksit, bizmut, seryum, toryum, krom, vanadyum, bakır). Bunlardan yalnızca 700-800° sıcaklıkta, %80 ila 85 NH3 verimine sahip demir oksidin kullanımı dikkati hak etmektedir.

Önemli rol oksidatif süreç NH3'ün HNO3'e geçişi sıcaklıktan etkilenir. Amonyak oksidasyon reaksiyonunun kendisi ekzotermiktir: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 215,6 Cal. Sadece başlangıçta kontak aparatını ısıtmak gerekir, ayrıca tepki sürüyor kendi ısısından dolayı. Amonyak oksidasyonu için “dönüştürücülerin” teknik tasarımı farklı sistemler verilen şekillerden açıkça görülmektedir (Şekil 7-8).

Şu anda kabul edilen Franck-Caro yöntemine göre HNO3 üretim şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 9.

İncirde. Şekil 10, Meister Lucius ve Brünning'in Hechst'teki fabrikasında NH3'ün oksidasyonunun bir diyagramını göstermektedir.

Modern tesislerde, NH3'ün NO'ya oksidasyonu %90'a varan bir verimle gerçekleştirilir ve ardından elde edilen nitrojen oksitlerin su tarafından oksidasyonu ve emilmesi %95'e varan bir verimle gerçekleştirilir. Böylece tüm proses, %85-90 oranında bağlı nitrojen verimi sağlar. Nitrattan HNO3 elde etmenin şu anda maliyeti (%100 HNO3 cinsinden) ark prosesi kullanılarak 1 ton başına 103 ABD Doları, 1 ton başına 97,30 ABD Doları iken, NH-3'ün oksidasyonu ile elde edilen 1 ton HNO3'ün maliyeti yalnızca 85,80 ABD Dolarıdır. Bu sayıların olabileceğini söylemeye gerek yok. Bunlar yalnızca yaklaşık değerlerdir ve büyük ölçüde işletmenin büyüklüğüne, elektrik enerjisi ve hammadde maliyetine bağlıdır, ancak yine de HNO3 üretimine yönelik temas yönteminin diğer yöntemlere kıyasla yakın gelecekte baskın bir konuma sahip olacağını göstermektedir.

Ayrıca bakınız

Karakteristik boğucu bir kokuya sahip, renksiz veya hafif sarımsı şeffaf sıvı. Depolama sırasında nitrojen oksit içeriği artar, bunun sonucunda nitrik asitin rengi hafif sarımsı kahverengiye döner.

GOST 3885-73

Eş anlamlılar ve yabancı isimler: Nitrik asit

Madde türü: inorganik

Dış görünüş: renksiz sıvı

Kristal modifikasyonları, moleküler yapı, çözeltilerin ve buharların rengi: Katı halde beyaz kristallerdir (yoğunluk 1,52 g/cm3).

Brüt formül(Tepe sistemi): HNO 3

Metin olarak formül: HONO2

CAS Numarası.:-

Moleküler kütle(amu cinsinden): 63.01

Erime sıcaklığı(°C cinsinden): -41,6

Kaynama sıcaklığı(°C cinsinden): 83

Karışımların sıcaklık sabitleri (ağırlıkça yüzde olarak içerik): 121,9 °C (azeotrop kaynama noktası, basınç 1 atm) nitrik asit %68,4 su %31,6

Ürünler termal ayrışma: -

Çözünürlük (g/100 g solvent veya karakteristik olarak): su: karışık [Kaynak. ] dietil eter: çözünür [Ref. ]

Madde reaksiyonları:

1. Soğukta hidrojen iyodürü oksitleyerek iyot ve nitrik oksit (II) üretir. [Aydınlatılmış. ]
   6HI ​​+ 2HNO 3 → 3I 2 + 2NO + 4H 2 O
2. %10'luk bir konsantrasyonda çinko ile reaksiyona girerek çinko nitrat ve ağırlıklı olarak nitrojen üretir. [Aydınlatılmış. ]
   5Zn + 12HNO3 (%10) → 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O
3. %10-20'lik bir konsantrasyonda magnezyum ile reaksiyona girerek magnezyum nitrat ve %80'e kadar hidrojen içeriğine sahip bir gaz karışımı verir. [Aydınlatılmış. ]
   Mg + 2HNO3 (%10) → Mg(NO3)2 + H2
4. %10-20'lik bir konsantrasyonda manganez ile reaksiyona girerek %80'e kadar hidrojen içeriğine sahip bir gaz karışımı verir. [Aydınlatılmış. ]
   Mn + 2HNO3 (%10) → Mn(NO3)2 + H2
5. Altın ve platini konsantre hidroklorik asit içeren bir karışımda çözer. [Aydınlatılmış. ]
6. %68 konsantrasyonda cıva, çinko, bakır, magnezyum ve nikel ile reaksiyona girerek metal(II) nitrat, nitrik oksit(IV) ve su üretir. [Aydınlatılmış. ]
7. Isıtıldığında iyot, kükürt, kömür ve fosforu oksitler. [Aydınlatılmış. ]
8. %30'luk bir konsantrasyonda cıva ile reaksiyona girerek cıva(II) nitrat, su ve nitrik oksit(II) üretir. [Aydınlatılmış. ]
9. Metallerle reaksiyona girerek metalin konsantrasyonuna ve aktivitesine bağlı olarak birbirleriyle karışım halinde amonyum nitrat, hidrojen, nitrojen, nitrik oksit (I), nitrik oksit (II) veya nitrik oksit (IV) verir. [Aydınlatılmış. ]
10. Terebentin tutuşur. [Aydınlatılmış. ]
11. Selenyum, tellür ve arseniği çözer. [Aydınlatılmış. ]
12. Konsantre nitrik asit, kurşun sülfiti kurşun sülfata oksitler. [Aydınlatılmış. ]
13. Silikon, titanyum, niyobyum, tantal, zirkonyum, hafniyum, tungsten, kalay ve bunların alaşımlarını çözmek için nitrik ve hidroflorik asitlerin bir karışımı kullanılır. [Aydınlatılmış. ]

Maddenin dahil olmadığı reaksiyonlar:

• Konsantre formda pasivasyon nedeniyle alüminyum, krom veya demir ile reaksiyona girmez. [Aydınlatılmış. ]
• Konsantre formda, nitratlarının konsantre nitrik asit içindeki çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle kalsiyum ve baryum ile reaksiyona girmez. [Aydınlatılmış. ]
• Altın, platin, rodyum, iridyum, osmiyum, rutenyum ile reaksiyona girmez. [Aydınlatılmış. ]
• Pasivasyon nedeniyle indiyum, galyum, niyobyum, tantal, toryum, titanyum, zirkonyum, hafniyum, bor ile reaksiyona girmez. [Aydınlatılmış. ]

Yoğunluk: 1,36 (25°C, g/cm3, maddenin hali - kristaller

Kırılma indisi(sodyum D-hattı için): 1,397 (10,4°C)

Buhar basıncı(mmHg cinsinden): 10 (-4,4°C) 100 (34,2°C)

Çözümlerin özellikleri: -

Ayrışma göstergeleri: pKa (1) = 4,42 (25°C, su), pKa (2) = 5,28 (25°C, su)

Havada parlama noktası (°C cinsinden): -

Havada parlama noktası (°C): -

Havada kendiliğinden tutuşma sıcaklığı (°C): -

Ölümcül doz (LD50, mg/kg cinsinden): -

Standart oluşum entalpisi ΔH (298 K, kJ/mol):-174.1 (w)

Yanma ısısı (kJ/mol): -

Başvuru:Özel saflıkta nitrik asit, yarı iletkenlerin, elektronik ekipmanların, metaller ve alaşımların, katalizörlerin, iyon değişim reçinelerinin, lazerlerin, nadir elementlerin üretiminde ve ayrıca hassas bilimsel araştırmalarda kullanılır.

Ek Bilgiler:

Nitrojen dioksit, nitrik asit tarafından emildiğinde, dumanlı sarımsı bir sıvı, güçlü bir oksitleyici madde olan nitrolyum oluşur. 100 kPa basınçta %30 NO2 içeren nitrik asit 38 C'de kaynar ve 29 C'de %40 NO2 içeren nitrik asit. Bu durumda buhar, %96,5 nitrojen oksit ve %3,5 nitrik asit buharı içerir. Renksiz asit, nitrojen dioksite ayrışması nedeniyle depolama sırasında hızla sarıya döner.

Platin ve altınla reaksiyona girmez. Konsantre nitrik asit demiri pasifleştirir.

Gümüş, cıva, bakırı bu metallerin nitratlarının oluşması ve NO veya NO2 salınımı ile çözer. Hidrojenin önünde duran metallerle nitrik asit, indirgeme ürünlerini üretir: amonyum nitrat, nitrojen, nitrik oksit (I), nitrik oksit (II), nitrik oksit (IV); Salınan ürünlerin oranı metalin aktivitesine ve asit konsantrasyonuna bağlıdır. Belirli asit konsantrasyonlarında ve metal seçiminde hidrojen elde edilebilmektedir. Nitrik ve hidroklorik asitlerin karışımına "regia votka" adı verilir ve altın ve platini çözer.

Seyreltik nitrik asit hidrojen iyodürü oksitlemez, konsantre nitrik asit bunu yapar. Kaynayan asit, sülfürü sülfürik asite, kömüre ve birçok organik maddeyi karbondioksite oksitler.

Nitrik asit güçlü bir monobazik asittir. İLE bazik oksitler Zayıf asitlerin bazları ve tuzları, nitrat adı verilen suda çözünebilen tuzları oluşturur.

Toplu taşıma

Özel saflıkta nitrik asit 20 litrelik cam şişelere dökülerek hemen kilitleme cihazı ile kapatılır. Cam şişeler polietilen varillere yerleştirilir. Taşımacılık her türlü taşıma ile yapılmaktadır.

Depolamak

Yüksek saflıkta nitrik asit şişeleri, diğer reaktiflerden ayrı, 30°C'yi aşmayan sıcaklıktaki basit karanlık depolarda saklanır.

Nitrik asit– Havada keskin bir kokuya sahip renksiz, “dumanlı” sıvı. Kimyasal formül HNO3.

Fiziki ozellikleri. 42°C sıcaklıkta beyaz kristaller halinde sertleşir. Susuz nitrik asit kaynar atmosferik basınç ve 86°C. Suyla istenilen oranlarda karışır.

Işığa maruz kaldığında konsantre HNO3 nitrojen oksitlere ayrışır:

HNO3 serin ve karanlık bir yerde saklanır. İçindeki nitrojenin değeri 4, oksidasyon durumu +5, koordinasyon numarası 3'tür.

HNO3 – kuvvetli asit. Çözeltilerde tamamen iyonlara ayrışır. Bazik oksitler ve bazlarla ve zayıf asitlerin tuzlarıyla etkileşime girer. HNO3 güçlü oksitleyici özelliğe sahiptir. Etkileşen metalin konsantrasyonuna, aktivitesine ve koşullara bağlı olarak nitratın eşzamanlı oluşumuyla bileşiklere indirgenme kabiliyeti:

1) konsantre HN03 düşük aktif metallerle etkileşime girerek nitrojen oksit (IV) NO2'ye indirgenir:

2) asit seyreltilmişse nitrik okside (II) NO'ya indirgenir:

3 tane daha aktif metaller seyreltik asidi nitrik okside (I) N2O'ya azaltın:

Çok seyreltik bir asit amonyum tuzlarına indirgenir:

Au, Pt, Rh, Ir, Ta, Ti konsantre HNO3 ile reaksiyona girmez ve Al, Fe, Co ve Cr "pasifleştirilir".

4) HNO3 metal olmayanlarla reaksiyona girerek onları azaltır karşılık gelen asitler ve kendisi oksitlere indirgenir:

5) HNO3 bazı katyon ve anyonları ve inorganik kovalent bileşikleri oksitler.

6) birçok organik bileşikle etkileşime girer - nitrasyon reaksiyonu.

Nitrik asidin endüstriyel üretimi: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.

Amonyak– NO, atmosferik oksijen varlığında su ile nitrik asit üreten NO2'ye dönüşür.

Katalizör – platin alaşımları. Ortaya çıkan HNO3 %60'tan fazla değildir. Gerekirse konsantre edilir. Endüstri seyreltik HNO3 (%47-45) ve konsantre HNO3 (%98-97) üretmektedir. Konsantre asit alüminyum tanklarda, seyreltik asit ise aside dayanıklı çelikten yapılmış tanklarda taşınır.

34. Fosfor

Fosfor(R) D.I.'nin periyodik sisteminin ana alt grubunun V grubundaki 3. periyodundadır. Mendeleev. Seri numarası 15, nükleer yük +15, Ar = 30,9738 a.u. m... 3 enerji seviyesine sahiptir, enerji kabuğunda 5'i değerlik olmak üzere 15 elektron vardır. Fosforun bir d-alt seviyesi vardır. Elektronik konfigürasyon P: 1 s2 2s2 2p63 s2 3p33d0. Karakteristik sp3 hibridizasyonudur, daha az sıklıkla sp3d1'dir. Fosforun değeri III, V'dir. En karakteristik oksidasyon durumu +5 ve -3'tür, daha az karakteristik: +4, +1, -2, -3. Fosfor hem oksitleyici hem de indirgeyici özellikler sergileyebilir: elektronları kabul etmek ve bağışlamak.

Molekül yapısı:β-bağları oluşturma yeteneği nitrojeninkinden daha az belirgindir - gaz fazındaki normal sıcaklıklarda fosfor, 60° açılı eşkenar piramitler şeklinde olan P4 molekülleri formunda sunulur. Atomlar arasındaki bağlar kovalenttir, polar değildir. Moleküldeki her P atomu diğer atomlara ?-bağlarıyla bağlanır.

Fiziki ozellikleri: Fosfor üç allotrop oluşturur: beyaz, kırmızı ve siyah. Her modifikasyonun kendi erime ve donma noktası vardır.

Kimyasal özellikler:

1) ısıtıldığında P4 geri dönüşümlü olarak ayrışır:

2) 2000 °C'nin üzerinde P2 atomlarına ayrışır:

3) fosfor metal olmayan bileşikler oluşturur:

Tüm halojenlerle doğrudan birleşir: 2P + 5Cl2 = 2PCl5.

Fosfor, metallerle etkileşime girdiğinde fosfitler oluşturur:

Hidrojen ile birleşerek fosfin gazı oluşturur: Р4 + 6Н2 = 4РН3?.

Oksijenle etkileşime girdiğinde anhidrit P2O5'i oluşturur: P4 + 5O2 = 2P2O5.

Fiş: Karışımın kalsine edilmesiyle fosfor elde edilir Ca3(P O4 )2 1500 °C sıcaklıkta, hava erişimi olmayan bir elektrikli fırında kum ve kok ile: 2Ca3(PO4)2 + 1 °C + 6SiO2 = 6CaSiO3 + 1 °CO + P4?.

Fosfor doğada saf halde bulunmaz, kimyasal aktivite sonucu oluşur. Başlıca doğal fosfor bileşikleri aşağıdaki minerallerdir: Ca3(PO4)2 – fosforit; Ca3(PO4)2?CaF2 (veya CaCl) veya Ca3(PO4)2?Ca(OH)2 – apatit. Fosforun biyolojik önemi büyüktür. Fosfor bazı bitki ve hayvan proteinlerinin bir parçasıdır: süt, kan, beyin ve sinir dokusundaki protein. Büyük bir kısmı omurgalıların kemiklerinde şu bileşikler halinde bulunur: 3Ca3(PO4)2?Ca(OH)2 ve 3Ca3(PO4)2?CaCO3?H2O. Fosfor, kalıtsal bilgilerin iletilmesinde rol oynayan nükleik asitlerin önemli bir bileşenidir. Fosfor, diş minesinde ve dokularda, fosforogliserol esterli yağların bir bileşiği olan lesitin formunda bulunur.