질산 (HNO3) 구조, 특성, 합성 및 용도

그 질산 질소 산화물 (oxoacid)로 구성된 무기 화합물이다. pKa (-1,4)는 hydronium 이온 (-1,74)의 pKa와 유사하지만 강한 산으로 간주됩니다. 이 점에서, 아마도 많은 알려진 강산의 "약"일 것입니다.

그것의 육체적 인 외관은 질소 가스의 대형 때문에 저장에 의하여 노란 색에 변화하는 무색 액체로 이루어져있다. 그것의 화학 공식은 HNO이다.₃.

햇빛에 약간 노출되면 다소 불안정합니다. 또한, 가열로 완전히 분해되어 이산화질소, 물 및 산소를 생성 할 수 있습니다..

위 그림은 부피 플라스크에 들어있는 약간의 질산을 보여줍니다. 부분적 분해를 나타내는 황색이 나타납니다.

이는 비료, 폭발물, 염료 중간체 및 다른 유기 화합물의 제조에 사용되는 무기 질산염 및 유기 질산염뿐만 아니라 아질산 화합물의 제조에도 사용됩니다.

이 산은 이미 8 세기의 연금술사들에 의해 알려졌고, 그들은 "물의 요새"라고 불렀습니다. 독일의 화학자 인 Johan Rudolf Glauber (1648)는 질산 칼륨과 황산을 가열하는 방법을 고안했다.

그것은 Wilhelm Oswald (1901)가 고안 한 방법에 따라 산업적으로 제조되었습니다. 이 방법은 일반적으로 질산을 형성하기 위해 산화 질소와 이산화질소가 연속적으로 생성되는 암모늄의 촉매 산화 반응으로 구성된다.

대기에서 NO₂ 인간 활동에 의해 생성 된 HNO는 구름 물과 반응하여 HNO₃. 그런 다음 산성 비가 내리는 동안 물이 떨어지는 방울과 함께 석출됩니다 (예 : 공공 광장의 조각상)..

질산은 매우 독성이 강한 화합물이며 증기에 지속적으로 노출되면 만성 기관지염 및 화학성 폐렴을 유발할 수 있습니다..

색인

1 질산 구조
- 1.1 공진 구조물
2 물리 화학적 특성
- 2.1 화학 이름
- 2.2 분자량
- 2.3 외관
- 2.4 냄새
- 2.5 끓는점
- 2.6 융점
- 2.7 물 용해도
- 2.8 밀도
- 2.9 상대 밀도
- 2.10 상대 증기 밀도
- 2.11 증기압
- 2.12 분해
- 2.13 점도
- 2.14 부식
- 2.15 몰의 기화 엔탈피
- 2.16 표준 몰 엔탈피
- 2.17 표준 몰 엔트로피
- 2.18 표면 장력
- 2.19 악취 문턱
- 2.20 해리 상수
- 2.21 굴절률 (η / D)
- 2.22 화학 반응
3 요약
- 3.1 산업
- 3.2 실험실에서
4 용도
- 4.1 비료 생산
- 4.2 산업
- 4.3 금속 청정기
- 4.4 레지 아 물
- 4.5 가구
- 4.6 청소
- 4.7 사진 촬영
- 4.8 기타
5 독성
6 참고 문헌

질산 구조

HNO 분자의 구조는 상부 이미지에 나타나 있습니다₃ 분야와 막대의 모형으로. 질소 원자, 푸른 구체는 삼각 평면 기하학으로 둘러싸인 중심에 위치하고 있습니다. 그러나 삼각형은 가장 긴 꼭지점 중 하나에 의해 왜곡됩니다..

질산 분자는 평평합니다. N = O, N-O 및 N-OH 결합은 평평한 삼각형의 정점을 구성합니다. 자세히 관찰하면, N-OH 결합은 다른 두 개보다 길다 (백색 구체가 H 원자를 나타내는 곳에 위치 함).

공명 구조물

길이가 같은 두 개의 링크가 있습니다. N = O 및 N-O. 이 사실은 이중 결합이 단순 결합보다 더 짧을 것으로 예측되는 원자가 결합 이론에 반대한다. 이것에 대한 설명은 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 공진 현상에 있습니다..

따라서 N = O와 N-O의 두 결합은 공진의 관점에서 동일하다. 이것은 두 개의 O 원자 사이에 점선을 사용하여 구조 모델에서 그래픽으로 표현됩니다 (구조 참조).

HNO가 탈 프로톤 화 될 때₃, 안정한 음이온 질산염이 형성된다.₃^-. 그것에서, 공명은 이제 O의 세 원자를 포함합니다. 이것이 HNO가₃ Bronsted-Lowry (이온 H의 종 도너)의 큰 산성도를 가지고있다.⁺).

물리 화학적 특성

화학 이름

-질산

-아조 산

-질산 수소

-물 요새.

분자량

63,012 g / mol.

외관

무색 또는 담황색 액체로서 붉은 갈색을 수 있습니다..

냄새

습기 찬 특유의 질식.

끓는점

181 ℉ ~ 760 mmHg (83 ºC).

융점

-41.6 ºC.

물에 대한 용해도

매우 용해되고 물과 섞임.

밀도

1,513 g / cm³ 20 ºC.

상대 밀도

1.50 (물 관련 = 1).

증기의 상대 밀도

추정 된 2 배 또는 3 배 (공기와 관련하여 = 1).

증기 압력

25 ºC에서 63.1 mmHg.

분해

대기의 습도 또는 열에 노출되어 분해되어 질소 과산화물을 형성 할 수 있습니다. 이 분해가 가열되면 질소 산화물과 질산 수소의 매우 유독 한 연기가 방출됩니다.

질산은 열에 노출되거나 햇빛에 노출되어 분해 될 수 있고 질소 산화물, 산소 및 물을 방출 할 수있어 안정적이지 않습니다..

점도

0 ºC에서 1,092 mPa, 40 ºC에서 0,617 mPa.

부식

그것은 알루미늄과 크롬강을 제외한 모든 기본 금속을 공격 할 수 있습니다. 다양한 종류의 플라스틱 재료, 고무 및 코팅을 공격합니다. 가성이고 부식성이있는 물질이므로 극도의주의를 기울여 취급해야합니다.

몰의 증발 엔탈피

25 ºC에서 39.1 kJ / mol.

표준 몰 엔탈피

-207 kJ / mol (298ºF).

표준 몰 엔트로피

146 kJ / mol (298ºF).

표면 장력

-0 ºC에서 0.04356 N / m

-20 ° C에서 0.04115 N / m

-40 ° C에서 0.0376 N / m

악취 문턱

-낮은 냄새 : 0.75 mg / m³

-높은 냄새 : 250 mg / m³

-자극물 농도 : 155 mg / m³.

해리 상수

pKa = -1.38.

굴절률 (η / D)

1,393 (16.5 ºC).

화학 반응

수화

-그것은 HNO와 같은 고체 수화물을 형성 할 수있다.₃∙ H₂O 및 HNO₃∙ 3H₂또는 : "질산염 얼음".

물에서의 해리

질산은 다음과 같은 방식으로 물에서 빠르게 이온화되는 강산입니다.

HNO₃ (1) + H₂O (l) => H₃O⁺ (ac) + NO₃^-

소금의 형성

질산염과 물을 형성하는 염기성 산화물과 반응 함..

CaO (s) + 2HNO₃(l) => Ca (NO₃)₂(ac) + H₂O (l)

마찬가지로, 염기 (수산화물)와 반응하여 질산염과 물을 형성합니다.

NaOH (ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃ (ac) + H₂O (l)

또한 탄산염과 산성 탄산염 (중탄산염)과 함께 이산화탄소를 형성합니다..

Na₂콜로라도 주₃(ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃(ac) + H₂O (1) + CO₂ (g)

양성자

질산은 또한 염기처럼 행동 할 수 있습니다. 이러한 이유로, 황산과 반응 할 수 있습니다..

HNO₃ + 2H₂그래서₄ <=> 아니오₂⁺ + H₃O⁺ + 2HSO₄^-

자기 독성

질산은자가 항체를 겪는다..

2HNO₃ <=> 아니오₂⁺ + 아니오₃^- + H₂O

금속 산화

금속과의 반응에서 질산은 상응하는 염을 형성하고 기체 형태로 수소를 방출하는 금속과 반응하는 강산처럼 작용하지 않습니다.

그러나 마그네슘과 망간은 다른 강산과 마찬가지로 질산과 반응합니다.

Mg (s) + 2HNO₃ (1) => Mg (NO₃)₂ (ac) + H₂ (g)

기타

질산은 금속 아황산염과 반응하여 질산염, 이산화황 및 물의 염을 생성한다..

Na₂그래서₃ (s) + 2 HNO₃ (l) => 2 NaNO₃ (AC) + SO₂ (g) + H₂O (l)

또한 니트로 그룹을 수소로 대체하는 유기 화합물과 반응합니다. 따라서 니트로 글리세린 및 트리니트로 톨루엔 (TNT)과 같은 폭발성 화합물의 합성을위한 기초를 구성한다..

합성

산업 분야

이것은 1901 년 오스왈드 (Oswald)에 의해 기술 된 방법에 따라 암모늄의 촉매 산화에 의해 산업적 수준에서 생산된다.이 절차는 3 단계 또는 단계.

1 단계 : 암모니아를 산화 질소로 산화

암모니아는 대기 중에 존재하는 산소에 의해 산화됩니다. 반응은 촉매로서 백금의 사용과 함께, 800 ℃ 및 6-7atm의 압력에서 수행된다. 암모늄은 다음 비율로 공기와 혼합됩니다 : 8 부피의 공기 당 1 부피의 암모늄.

4NH₃ (g) +5O₂ (g) => 4NO (g) + 6H₂O (l)

반응에서, 산화 질소가 생성되고, 다음 단계의 산화 챔버로 옮겨진다..

2 단계. 이산화질소 내 산화 질소 산화

산화는 100 ºC 이하의 온도에서 공기 중에 존재하는 산소에 의해 수행됩니다.

2NO (g) + O₂ (g) => 2NO₂ (g)

3 단계. 이산화질소의 물 용해

이 단계에서 질산의 형성이 일어난다..

4NO₂ + 2H₂O + O₂=> 4HNO₃

이산화질소의 흡수를위한 몇 가지 방법이있다. (NO₂) 물에.

다른 방법들 중 : NO₂ N에 이합체가있다.₂O₄ 물에 대한 용해도를 증가시키고 질산을 생성하기 위해 저온 및 고압에서.

3N₂O₄ + 2H₂O => 4HNO₃ + 2NO

암모니아의 산화에 의해 생성 된 질산은 50-70 % 사이의 농도를 가지며, 이는 탈수로서 진한 황산의 사용에 의해 98 %가 될 수있어 질산의 농도를 증가시킨다.

실험실에서

질산 구리 (II)의 열분해는 물을 통과하여 질산을 형성하는 이산화질소와 산소 가스를 생성한다. 이전에 설명한 오스왈드의 방법에서 일어나는 것처럼.

2Cu (NO₃)₂ => 2CuO + 4NO₂ + O₂

질산염과 H의 반응₂그래서₄ 집중하다 형성된 질산은 H₂그래서₄ 83 ℃에서 증류 (질산의 비점).

노노₃ + H₂그래서₄ => HNO₃ + KHSO₄

용도

비료 생산

질산 생산의 60 %는 비료, 특히 질산 암모늄의 제조에 사용됩니다.

이것은 식물의 세 가지 주요 영양소 중 하나 인 고농도의 질소가 식물에 의해 즉시 질산염을 사용하는 것을 특징으로합니다. 한편, 암모늄은 토양에 존재하는 미생물에 의해 산화되어 장기간 비료로 사용됩니다.

산업 분야

-질산 생산량의 15 %가 합성 섬유 제조에 사용됩니다..

-그것은 질산 에스테르와 nitroderivatives의 정교화에 사용됩니다; 니트로 셀룰로오스, 아크릴 물감, 니트로 벤젠, 니트로 톨루엔, 아크릴 니트릴 등.

-그것은 유기 화합물에 니트로 그룹을 추가 할 수 있으며,이 특성은 니트로 글리세린 및 트리니트로 톨루엔 (TNT)과 같은 폭발물을 만드는데 사용될 수 있습니다..

-나일론의 전구체 인 아디 핀산은 질산에 의한 시클로 헥사 논 및 시클로 헥산 올의 산화에 의해 대량 생산된다.

금속 정수기

질산은 산화 능력으로 인해 미네랄에 존재하는 금속의 정화에 매우 유용합니다. 인산을 얻기 위해 우라늄, 망간, 니오브, 지르코늄 및 인산염의 산성화와 같은 요소를 얻는 데에도 사용됩니다..

수위

그것은 농축 염산과 혼합되어 "agua regia"를 형성합니다. 이 용액은 금과 백금을 용해시킬 수 있으므로 이들 금속의 정제에 사용할 수 있습니다.

가구

질산은 소나무로 만든 가구에서 골동품 효과를 얻기 위해 사용됩니다. 질산 용액을 10 %로 처리하면 가구의 목재에 회백색이 나타납니다.

청소

-질산 5 내지 30 % 및 인산 15 내지 40 %의 수용액의 혼합물은 착유 작업에 사용되는 장비의 세정에 사용되어 마그네슘 및 칼슘 화합물의 침전물 잔류 물을 제거한다.

-실험실에서 사용되는 유리 재질을 청소할 때 유용합니다..

사진

-질산은 사진에, 특히 젖은 판 과정에서 황산 제 1 철염 개발자를위한 첨가제로서, ambrotypes 및 ferrotypes에서 흰 색을 촉진시키는 목적으로 사용되었습니다.

-그것은 collodion plates의 silver bath의 pH를 감소 시키는데 사용되어 이미지와 간섭 한 안개의 외관을 감소 시켰습니다.

기타

-용제의 용량으로 인해 화염 원자 흡수 분광 광도법과 유도 결합 플라스마 질량 분광 광도법을 사용하여 서로 다른 금속을 분석하는 데 사용됩니다.

-질산 및 황산의 조합은 일반면을 셀룰로오스 질산염 (질산 면화)으로 전환 시키는데 사용되었으며,.

-외부 사용을위한 Salcoderm 약은 피부의 양성 종양 (사마귀, 옥수수, 콩팥 종 및 유두종)의 치료에 사용됩니다. 그것은 소작, 통증 완화, 자극 및 가려움의 속성이 있습니다. 질산은 약물 처방의 주성분입니다..

-적색 질산 및 연무질 질산을 연화시키는 것은 액체 로켓 연료의 산화제로서, 특히 BOMARC 미사일에서 사용된다.

독성

-피부에 접촉시 피부 화상을 입을 수 있으며 심한 통증 및 피부염을 일으킬 수 있음..

-눈과 접촉시 심한 통증, 눈물 흘림, 심한 경우에는 각막 손상 및 실명을 유발할 수 있음.

-증기를 흡입하면 기침, 호흡 곤란, 심한 또는 만성 코피, 후두염, 만성 기관지염, 폐렴 및 폐부종이 발생할 수 있습니다..

-섭취로 인해 입안에 병변, 타액 분비, 강렬한 갈증, 삼키는 통증, 전체 소화관의 통증 및 벽의 천공 위험이 있습니다..

참고 문헌

위키 백과. (2018). 질산. 원본 주소 'en.wikipedia.org'
PubChem. (2018). 질산. 원본 주소 'pubchem.ncbi.nlm.nih.gov'
브리태니커 백과 사전 편집자. (2018 년 11 월 23 일). 질산. Encyclopædia Britannica. 원본 주소 'britannica.com'
Shrestha B. (s.f.). 질산의 특성 및 용도. 화학 가이드 : 화학 학습을위한 자습서. 원본 주소 : chem-guide.blogspot.com
화학 도서. (2017). 질산. 원본 주소 'chemicalbook.com'
이마 놀 (2013 년 9 월 10 일). 질산 생산. 원본 주소 'ingenieriaquimica.net'

화학

« 니트로 소 산성 수식, 화합물 및 위험 오르토 규산 식, 특성, 위험 및 용도 »