Axit Nitric HNO3 là gì?
Công thức hóa học của axit nitric là HNO3, được gọi là dung dịch hiđro nitrat, còn được gọi là axit nitric khan. Axit này được hình thành trong tự nhiên, do mưa do sét.
Tính chất vật lý của axit nitric
- Tỷ trọng của axit nitric tinh khiết: 1511 kg / m3
- Nhiệt độ đông: -41 độ C
- Khi để axit nitric 86% trong không khí sẽ xuất hiện khói trắng.
- Nhiệt độ sôi: 83 độ C
- Axit nitric tồn tại ở thể lỏng hoặc thể khí, không màu và tan nhanh trong nước (C, 65%). Hợp chất này có bản chất hơi vàng do sự tích tụ của oxit nitơ.
- HNO3 là một axit có tính ăn mòn cao, dễ cháy và có độc tính cao.
- Dưới tác dụng của ánh sáng, axit nitric bị phân hủy thành nitơ đioxit NO2 (nhiệt độ thường).
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
- Cần bảo quản HNO3 trong lọ sẫm màu, tránh ánh sáng và ở nhiệt độ dưới 0 độ C.
- Axit nitric có thể hòa tan nitơ đioxit thành dung dịch màu vàng hoặc đỏ ở nhiệt độ cao. Điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất vật lý của chất, đặc biệt là áp suất hơi của chất lỏng, màu sắc của dung dịch, nhiệt độ sôi, vv phụ thuộc vào nồng độ NO2.
- Khi chưng cất hỗn hợp gồm HNO3 và H2O, ta thu được một dd HNO3 nồng độ 68% có nhiệt độ sôi là 120,5 độ C và 1 khí quyển.
Tính chất hóa học
Axit nitric là một dung dịch của hydro nitrat với công thức hóa học HNO3. Đây là một axit khan, một axit đơn chức có tính oxi hóa mạnh, có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ với hằng số cân bằng axit (pKa) = -2.
Axit nitric là một proton đơn lẻ chỉ phân ly một lần, vì vậy nó bị điện phân hoàn toàn trong dung dịch thành ion nitrat NO3và proton hydrat, còn được gọi là ion hydronium.
H3O + HNO3 + H2O → H3O + + NO3-
Axit nitric có tính chất của axit thường nên làm quỳ tím hóa đỏ.
Phản ứng với kiềm, oxit kiềm, muối cacbonat tạo nitrat
2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
Axit nitric tác dụng với kim loại: Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước .
Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O ( to)
Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)
Nhôm, sắt và crom được cho thụ động với axit nitric đậm đặc để làm mát, do một lớp ôxít kim loại hình thành, bảo vệ chúng khỏi bị ôxy hóa thêm.
Nếu cho axit nitric đặc và oxit nitơ tác dụng với axit loãng và nước thì các oxit của phi kim loại phản ứng với các phi kim loại (trừ nguyên tố kim loại là silic và halogen) tạo thành oxit nitơ.
C + 4HNO3 rắn → 4NO2 + 2H2O + CO2
P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
Phản ứng với oxit bazơ, bazơ và muối mà kim loại trong hợp chất này không đạt hóa trị cao nhất:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
Tác dụng với hợp chất:
3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3Skết tủa + 2NO + 4H2O
PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4 kết tủa + 8NO2 + 4H2O
Ag3PO4 tan trong HNO3, HgS không tác dụng với HNO3.
Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, nên sẽ rất nguy hiểm nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể người.
Điều chế axit nitric HNO3
Trong tự nhiên, axit nitric được tạo ra do mưa lớn và sấm chớp, gây ra mưa axit.
1. Điều chế trong phòng thí nghiệm
Natri nitrat kết tinh được phản ứng với axit sunfuric đặc, và hỗn hợp này được chưng cất ở nhiệt độ sôi của axit nitric là 83 ° C cho đến khi vẫn còn nguyên liệu kết tinh màu trắng. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ tạo ra một lượng nhỏ axit.
H2SO4 đặc + NaNO3 (tinh thể) → HNO3 + NaHSO4
Axit nitric bốc khói đỏ tạo thành có thể chuyển thành axit nitric trắng. Khi tiến hành thí nghiệm, dụng cụ phải làm bằng thủy tinh, đặc biệt là bình cổ cong nguyên khối do axit nitric khan.
2. Điều chế trong công nghiệp
Một azeotrope của axit nitric loãng và 32% nước có thể đậm đặc tới 68% axit. Để thu được nồng độ axit cao hơn, người ta tiến hành chưng cất với axit sunfuric H2SO4. H2SO4 đóng vai trò là chất khử và tái hấp thu nước.
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Bạch kim, 850oC)
2NO + O2 → NO2
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Nồng độ của các dung dịch axit nitric công nghiệp thường là 52% và 68%. Việc sản xuất axit nitric được thực hiện bằng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh.
Ứng dụng của axit nitric HNO3
1. Trong phòng thí nghiệm
- Các hợp chất axit nitric chủ yếu được dùng làm thuốc thử liên quan đến clorit. Cho mẫu thử phản ứng với HNO3, sau đó nhỏ dung dịch bạc nitrat vào hỗn hợp thấy kết tủa trắng bạc clorua.
- Ngoài ra, axit nitric còn được dùng để điều chế nitrat.
2. Trong công nghiệp
- HNO3 cũng được dùng làm chất tẩy trắng để phân biệt morphin với heroin.
- Dùng HNO3 nồng độ 0,5 2% làm chất nền để xác định sự có mặt của kim loại trong dung dịch. Nó được gọi là công nghệ ICP-AES và ICP-MS. Để có kết quả phân tích chính xác, phải sử dụng HNO3 tuyệt đối tinh khiết.
- Axit nitric 68% được sử dụng trong sản xuất thuốc nổ bao gồm trinitrotoluen (TNT), nitroglycerin, cyclotrimethylenetrinitroamine (RDX), và các loại phân đạm như amoni nitrat, amoni nitrat NH4NO3, Ca (CO3) 2, KNO3 và các nitrat khác ...
- Axit nitric cũng được sử dụng trong sản xuất các chất hữu cơ, sơn, bột màu và thuốc nhuộm vải.
- HNO3 phản ứng được với hầu hết các hợp chất hữu cơ nên được dùng nhiều trong luyện kim, tinh luyện và mạ điện. Khi axit nitric phản ứng với axit clorua, chúng tôi nhận được một dung dịch hòa tan và bạch kim.
- Axit nitric cũng là một chất trung gian trong sản xuất chất kết dính, chất phủ, chất bịt kín và chất đàn hồi từ toluen diisocyanate.
- Axit nitric cũng được sử dụng để loại bỏ tạp chất và cân bằng lại tiêu chuẩn nước.
- Hợp chất HNO3 được dùng trong sản xuất nitrobenzen Tiền chất để sản xuất anilin và các dẫn xuất của nó Ứng dụng chính trong sản xuất sợi aramid, bọt polyurethane và dược phẩm.
- Một trong những ứng dụng khác của IWFNA là làm chất oxy hóa trong nhiên liệu tên lửa lỏng.
- Trong nhà máy sữa, người ta dùng HNO3 làm chất tẩy rửa đường ống và bề mặt kim loại.
Mức độ nguy hiểm của axit nitric VÀ biện pháp phòng tránh
1. Những tổn thương khi tiếp xúc HNO3
- Khi làm việc với axit nitric phải đeo thiết bị an toàn.
- Tiếp xúc lâu dài có thể gây ung thư.
- Nuốt phải: Gây bỏng miệng, họng, thực quản và dạ dày đe dọa tính mạng. Trường hợp nhẹ có thể bị nôn và tiêu chảy. Trong trường hợp nghiêm trọng, tuần hoàn máu sẽ bị gián đoạn dẫn đến tử vong.
- Kẻ mắt: Làm hỏng giác mạc, có thể dẫn đến mù lòa.
- Tiếp xúc với da: Gây bỏng da.
- Hít phải: Làm hỏng hệ hô hấp, có thể sưng phổi.
2. Biện pháp xử lý sự cố do axit nitric gây ra
Axit văng vào mắt: Ngay lập tức rửa mắt bằng nước và chớp mắt trong 15 phút. Sau đó nó được rửa bằng muối natri clorua 0,9% và gửi đến cơ sở y tế để tiếp tục điều trị.
Da tiếp xúc với axit: Cởi quần áo dính axit, lau vết thương bằng khăn khô, sau đó rửa sạch bằng nước (hoặc xà phòng nếu có) nhiều lần. Đưa nạn nhân đến cơ sở y tế để được điều trị thêm.
Nuốt phải axit nitric: Hòa tan MgO vào nước hoặc sữa với lòng trắng trứng và đưa đến cơ sở y tế gần đó để điều trị.
Đám cháy do axit nitric: dập tắt bằng bình bột khô và khí cacbonic. Dùng dung dịch kiềm để trung hòa axit. Di chuyển thùng chứa hoặc làm mát bằng nước để tránh nổ.
Hít phải hơi axit nitric: Chuyển nạn nhân ra nơi thoáng khí và giữ ấm. Giữ yên nạn nhân và liên hệ với cơ sở y tế gần nhất.
Nếu axit nitric bị tràn hoặc rò rỉ: Che axit bị tràn bằng cát và đất. Sau đó trung hòa bằng Ca (OH) 2 hoặc sôđa khan. Làm sạch khu vực tràn hóa chất bằng nước.
Những lưu ý khi sử dụng axit nitric HNO3
- Sàn phải chống axit.
- Sử dụng hộp nhựa thay vì hộp kim loại, vì axit nitric không phù hợp với vật liệu này.
- Ở nồng độ đậm đặc, nó làm bỏng da bằng cách phản ứng với protein keratin, khiến da chuyển sang màu vàng. Khi bị trung hòa, nó chuyển sang màu cam.
- Có thể phản ứng mãnh liệt với kim loại, tạo thành khí hydro dễ cháy trong không khí.
- Nơi bảo quản phải thoáng mát, tránh xa các nguồn nhiệt.
- Khi pha loãng tuyệt đối không được thêm nước vào axit mà phải cho axit vào nước.
- Axit nitric là chất oxi hóa mạnh, khi phản ứng với xianua, chất bột hình kim phản ứng với nhựa thông sẽ phát nổ và tự bốc cháy.
- Bao bì phải đậy kín, tránh ánh nắng mặt trời.
