2 HNO 2 TIDAK + TIDAK 2 + H 2 HAI.
garam asam nitrat disebut nitrit atau asam nitrat. Nitrit jauh lebih stabil dibandingkan HNO2, semuanya beracun.
2HNO 2 + 2HI = Saya 2 + 2NO + 2H 2 O,
HNO 2 + H 2 O 2 = HNO 3 + H 2 O,
5KNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O.
Struktur asam nitrat.
Dalam fase gas, molekul asam nitrit planar ada dalam dua konfigurasi: cis- dan trans-:
Pada suhu kamar isomer trans mendominasi: struktur ini lebih stabil. Jadi, untuk cis - HNO2(G) Dirjen° f= −42,59 kJ/mol, dan untuk trans- HNO2(G) Dirjen= −44,65 kJ/mol.
Sifat kimia asam nitrat.
Dalam larutan air terdapat kesetimbangan:
Saat dipanaskan, larutan asam nitrat terurai dan dilepaskan TIDAK dan pembentukan asam nitrat:
HNO2 V larutan berair memisahkan ( KD=4.6 10 −4), sedikit lebih kuat asam asetat. Mudah tergeser oleh lebih banyak lagi asam kuat dari garam:
Asam nitrat menunjukkan sifat pengoksidasi dan pereduksi. Di bawah pengaruh zat pengoksidasi yang lebih kuat (hidrogen peroksida, klorin, kalium permanganat), terjadi oksidasi menjadi asam nitrat:
Selain itu, dapat mengoksidasi zat yang mempunyai sifat pereduksi:
Persiapan asam nitrat.
Asam nitrat diperoleh dengan melarutkan oksida nitrat (III) N2O3 dalam air:
Selain itu, terbentuk ketika oksida nitrat (IV) dilarutkan dalam air. TIDAK 2:
.
Penerapan asam nitrat.
Asam nitrat digunakan untuk diazotisasi amina aromatik primer dan membentuk garam diazonium. Nitrit digunakan dalam sintesis organik dalam produksi pewarna organik.
Efek fisiologis asam nitrat.
Asam nitrat bersifat racun dan memiliki efek mutagenik yang nyata, karena merupakan zat deaminasi.
Asam nitrat ada dalam larutan atau dalam fase gas. Itu tidak stabil dan, ketika dipanaskan, terurai menjadi uap:
2HNO 2 “TIDAK+NO 2 +H 2 O
Larutan berair asam ini terurai ketika dipanaskan:
3HNO 2 “HNO 3 +H 2 O+2NO
Oleh karena itu, reaksi ini bersifat reversibel, meskipun pelarutan NO 2 disertai dengan pembentukan dua asam: 2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3
Praktisnya, dengan mereaksikan NO 2 dengan air diperoleh HNO 3:
3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO
Oleh sifat asam Asam nitrat hanya sedikit lebih kuat dari asam asetat. Garamnya disebut nitrit dan, tidak seperti asam itu sendiri, bersifat stabil. Dari larutan garamnya, larutan HNO 2 dapat diperoleh dengan menambahkan asam sulfat:
Ba(NO 2) 2 +H 2 SO 4 =2HNO 2 +BaSO 4 ¯
Berdasarkan data senyawanya, disarankan dua jenis struktur asam nitrat:
yang sesuai dengan senyawa nitrit dan nitro. Nitrit logam aktif memiliki struktur tipe I, dan logam dengan aktivitas rendah memiliki struktur tipe II. Hampir semua garam dari asam ini sangat larut, tetapi perak nitrit adalah yang paling sulit larut. Semua garam asam nitrat beracun. Untuk teknologi kimia KNO 2 dan NaNO 2 penting, yang diperlukan untuk produksi pewarna organik. Kedua garam tersebut diperoleh dari nitrogen oksida:
NO+NO 2 +NaOH=2NaNO 2 +H 2 O atau saat memanaskan nitratnya:
KNO 3 +Pb=KNO 2 +PbO
Pb diperlukan untuk mengikat oksigen yang dilepaskan.
Dari sifat kimia HNO 2, sifat oksidatif lebih menonjol, sedangkan HNO sendiri tereduksi menjadi NO:
Namun, banyak contoh reaksi tersebut dapat diberikan di mana asam nitrat menunjukkan sifat pereduksi:
Keberadaan asam nitrat dan garamnya dalam suatu larutan dapat ditentukan dengan menambahkan larutan kalium iodida dan pati. Ion nitrit mengoksidasi anion yodium. Reaksi ini memerlukan kehadiran H+, yaitu terjadi pada lingkungan asam.
Asam sendawa
Dalam kondisi laboratorium, asam nitrat dapat diperoleh dengan aksi asam sulfat pekat pada nitrat:
NaNO 3 +H 2 SO 4(k) =NaHSO 4 +HNO 3 Reaksi terjadi dengan pemanasan rendah.
Produksi asam nitrat dalam skala industri dilakukan melalui oksidasi katalitik amonia dengan oksigen atmosfer:
1. Pertama, campuran amonia dan udara dilewatkan di atas katalis platina pada suhu 800°C. Amonia dioksidasi menjadi oksida nitrat (II):
4NH 3 + 5O 2 =4NO+6H 2 O
2. Setelah pendinginan, oksidasi lebih lanjut dari NO terjadi menjadi NO 2: 2NO+O 2 =2NO 2
3. Nitrogen oksida (IV) yang dihasilkan larut dalam air dengan adanya kelebihan O 2 membentuk HNO 3: 4NO 2 +2H 2 O+O 2 =4HNO 3
Produk awal - amonia dan udara - dimurnikan secara menyeluruh kotoran berbahaya, meracuni katalis (hidrogen sulfida, debu, minyak, dll.).
Asam yang dihasilkan bersifat encer (asam 40-60%). Asam nitrat pekat (kekuatan 96-98%) diperoleh dengan menyuling asam encer dalam campuran dengan asam sulfat pekat. Dalam hal ini, hanya asam nitrat yang menguap.
Asam nitrat adalah cairan tidak berwarna dengan bau yang menyengat. Sangat higroskopis, “asap” di udara, karena uapnya dengan kelembapan udara membentuk tetesan kabut. Bercampur dengan air dalam perbandingan berapa pun. Pada -41,6°C ia berubah menjadi bentuk kristal. Mendidih pada suhu 82,6°C.
Dalam HNO 3, valensi nitrogen adalah 4, bilangan oksidasi +5. Rumus struktur asam nitrat digambarkan sebagai berikut:
Kedua atom oksigen, yang hanya terikat dengan nitrogen, adalah setara: keduanya berada pada jarak yang sama dari atom nitrogen dan masing-masing membawa setengah muatan elektron, yaitu. bagian keempat nitrogen dibagi rata antara dua atom oksigen.
Struktur elektronik asam nitrat dapat diturunkan sebagai berikut:
1. Atom hidrogen berikatan dengan atom oksigen melalui ikatan kovalen:
2. Karena elektron tidak berpasangan, atom oksigen membentuk ikatan kovalen dengan atom nitrogen:
3. Dua elektron tidak berpasangan dari atom nitrogen terbentuk Ikatan kovalen dengan atom oksigen kedua:
4. Atom oksigen ketiga, ketika tereksitasi, membentuk atom bebas 2p- orbital berdasarkan pasangan elektron. Interaksi pasangan elektron bebas nitrogen dengan orbital kosong atom oksigen ketiga mengarah pada pembentukan molekul asam nitrat:
Sifat kimia
1. Asam nitrat encer menunjukkan semua sifat asam. Itu milik asam kuat. Terdisosiasi dalam larutan air:
HNO 3 “Н + +NO - 3 Terurai sebagian di bawah pengaruh panas dan cahaya:
4HNO 3 =4NO 2 +2H 2 O+O 2 Oleh karena itu, simpanlah di tempat sejuk dan gelap.
2. Asam nitrat hanya mempunyai sifat pengoksidasi. Yang paling penting sifat kimia adalah interaksi dengan hampir semua logam. Hidrogen tidak pernah dilepaskan. Reduksi asam nitrat bergantung pada konsentrasinya dan sifat zat pereduksi. Keadaan oksidasi nitrogen dalam produk reduksi berkisar antara +4 hingga -3:
HN +5 O 3 ®N +4 O 2 ®HN +3 O 2 ®N +2 O®N +1 2 O®N 0 2 ®N -3 H 4 NO 3
Produk reduksi dari interaksi asam nitrat dengan konsentrasi berbeda dengan logam dengan aktivitas berbeda ditunjukkan pada diagram di bawah.
Asam nitrat pekat pada suhu biasa tidak berinteraksi dengan aluminium, kromium, dan besi. Ini menempatkan mereka dalam keadaan pasif. Lapisan oksida terbentuk di permukaan, yang kedap terhadap asam pekat.
3. Asam nitrat tidak bereaksi dengan Pt, Rh, Ir, Ta, Au. Platinum dan emas larut dalam "royal vodka" - campuran 3 volume pekat dari asam klorida dan 1 volume asam nitrat pekat:
Au+HNO 3 +3HCl= AuCl 3 +NO+2H 2 O HCl+AuCl 3 =H
3Pt+4HNO 3 +12HCl=3PtCl 4 +4NO+8H 2 O 2HCl+PtCl 4 =H 2
Efek dari “regia vodka” adalah asam nitrat mengoksidasi asam klorida menjadi klorin bebas:
HNO 3 +HCl=Cl 2 +2H 2 O+NOCl 2NOCl=2NO+Cl 2 Klorin yang dilepaskan akan bergabung dengan logam.
4. Non-logam dioksidasi dengan asam nitrat menjadi asam yang sesuai, dan tergantung pada konsentrasinya, ia direduksi menjadi NO atau NO 2:
S+bHNO 3(konsentrasi) =H 2 SO 4 +6NO 2 +2H 2 OP+5HNO 3(konsentrasi) =H 3 PO 4 +5NO 2 +H 2 O I 2 +10HNO 3(konsentrasi) =2HIO 3 +10NO 2 +4H 2 O 3P+5HNO 3(p asb) +2H 2 O= 3H 3 PO 4 +5NO
5. Ia juga berinteraksi dengan senyawa organik.
Garam asam nitrat disebut nitrat dan bersifat zat kristal, sangat larut dalam air. Mereka diperoleh melalui aksi HNO 3 pada logam, oksida dan hidroksidanya. Kalium, natrium, amonium dan kalsium nitrat disebut nitrat. Nitrat digunakan terutama sebagai pupuk nitrogen mineral. Selain itu, KNO 3 digunakan untuk membuat bubuk hitam (campuran 75% KNO 3, 15% C dan 10% S). Ammonal peledak terbuat dari NH 4 NO 3, bubuk aluminium dan trinitrotoluena.
Garam asam nitrat terurai ketika dipanaskan, dan produk penguraiannya bergantung pada posisi logam pembentuk garam dalam rangkaian standar. potensial elektroda:
Dekomposisi ketika dipanaskan (termolisis) merupakan sifat penting dari garam asam nitrat.
2KNO 3 =2KNO 2 +O 2
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO+NO 2 +O 2
Garam logam yang terletak pada deret di sebelah kiri Mg membentuk nitrit dan oksigen, dari Mg menjadi Cu - oksida logam, NO 2 dan oksigen, setelah logam bebas Cu, NO 2 dan oksigen.
Aplikasi
Asam nitrat adalah produk terpenting dari industri kimia. Sejumlah besar dihabiskan untuk persiapan pupuk nitrogen, bahan peledak, pewarna, plastik, serat buatan dan bahan lainnya. Merokok
Asam nitrat digunakan dalam teknologi roket sebagai oksidator bahan bakar roket.
Garam amonium sangat aneh. Semuanya mudah terurai, ada pula yang spontan, misalnya amonium karbonat:
(NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 (reaksi dipercepat jika dipanaskan).
Garam lain, misalnya amonium klorida (amonia), menyublim ketika dipanaskan, yaitu pertama-tama terurai menjadi amonia dan klorida di bawah pengaruh pemanasan, dan ketika suhu menurun, amonium klorida terbentuk lagi di bagian bejana yang dingin:
Pemanasan
NH4Cl ⇄ NH3 + HCl
pendinginan
Saat dipanaskan, amonium nitrat terurai menjadi dinitrogen oksida dan air. Reaksi ini dapat terjadi secara eksplosif:
NH4NO3 = N2O + H2O
Amonium nitrit NH4NO2 terurai bila dipanaskan membentuk nitrogen dan air, sehingga digunakan di laboratorium untuk memperoleh nitrogen.
Ketika garam amonium terkena basa, amonia dilepaskan:
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O
pelepasan amonia - fitur karakteristik untuk mengenali garam amonium. Semua garam amonium adalah senyawa kompleks.
Garam amonia dan amonium banyak digunakan. Amonia digunakan sebagai bahan mentah untuk produksi asam nitrat dan garamnya, serta garam amonium, yang berfungsi sebagai pupuk nitrogen yang baik. Pupuk tersebut adalah amonium sulfat (NH4)2SO4 dan khususnya amonium nitrat NH4NO3 atau amonium nitrat, yang molekulnya mengandung dua atom nitrogen: satu amonium, yang lain nitrat. Tanaman pertama-tama menyerap amonia dan kemudian nitrat. Kesimpulan ini dimiliki oleh pendiri agrokimia Rusia, Acad. D. N. Pryanishnikov, yang mengabdikan karyanya pada fisiologi tanaman dan membuktikan pentingnya pupuk mineral dalam pertanian.
Amonia dalam bentuk amonia digunakan dalam pengobatan. Amonia cair digunakan di unit pendingin. Amonium klorida digunakan untuk membuat sel galvanik kering Leclanché. Campuran amonium nitrat dengan aluminium dan batu bara, yang disebut ammonal, merupakan bahan peledak yang kuat.
Amonium karbonat digunakan dalam industri gula-gula sebagai bahan ragi.
■ 25. Sifat amonium karbonat apa yang digunakan untuk mengendurkan adonan?
26. Bagaimana cara mendeteksi ion amonium dalam garam?
27. Cara melakukan rangkaian transformasi:
N2 ⇄ NH3 → TIDAK
↓
NH4N03
Senyawa oksigen nitrogen
Ia membentuk beberapa senyawa dengan oksigen, yang menunjukkan bilangan oksidasi yang berbeda.
Ada dinitrogen oksida N2O, atau biasa disebut “gas tertawa”. Ia menunjukkan bilangan oksidasi +1. Dalam nitrogen oksida NO, nitrogen menunjukkan bilangan oksidasi +2, dalam nitrogen anhidrida N2O3 - + 3, dalam nitrogen dioksida NO2 - +4, dalam nitrogen pentoksida, atau nitrat
anhidrida, N2O5 - +5.
Nitrous oksida N2O adalah oksida yang tidak membentuk garam. Ini adalah gas yang cukup larut dalam air, namun tidak bereaksi dengan air. Nitrous oksida yang dicampur dengan oksigen (80% N2O dan 20% O2) menghasilkan efek narkotika dan digunakan untuk apa yang disebut anestesi gas, keuntungannya adalah tidak memiliki efek samping yang lama.
Nitrogen lainnya sangat beracun. Efek toksiknya biasanya terjadi dalam beberapa jam setelah terhirup. Pertolongan pertama terdiri dari menelan susu dalam jumlah besar, menghirup oksigen murni, dan mengistirahatkan korban.
■ 28. Sebutkan kemungkinan bilangan oksidasi nitrogen dan yang berhubungan dengan bilangan oksidasi tersebut.
29. Tindakan pertolongan pertama apa yang harus diambil jika terjadi keracunan nitrogen oksida?
Nitrogen oksida yang paling menarik dan penting adalah nitrogen oksida dan nitrogen dioksida, yang akan kita pelajari.
Nitric oxide NO terbentuk dari nitrogen dan oksigen selama pelepasan listrik yang kuat. Pembentukan nitrogen oksida kadang-kadang diamati di udara selama badai petir, namun dalam jumlah yang sangat kecil. Nitric oxide adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Oksida nitrat tidak larut dalam air, sehingga dapat terkumpul di atas air jika pembuatannya dilakukan di laboratorium. Di laboratorium, oksida nitrat diperoleh dari asam nitrat pekat melalui aksinya pada:
HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Susun sendiri koefisien dalam persamaan ini.
Oksida nitrat dapat diproduksi dengan cara lain, misalnya dalam nyala busur listrik:
N2 + O2 ⇄ 2NO.
Dalam produksi asam nitrat, oksida nitrat diperoleh melalui oksidasi katalitik amonia, yang telah dibahas di § 68, halaman 235.
Oksida nitrat adalah oksida yang tidak membentuk garam. Ia mudah teroksidasi oleh oksigen atmosfer dan berubah menjadi nitrogen dioksida NO2. Jika oksidasi dilakukan dalam wadah kaca, oksida nitrat yang tidak berwarna berubah menjadi gas berwarna coklat - nitrogen dioksida.
■ 30. Ketika tembaga berinteraksi dengan asam nitrat, 5,6 liter oksida nitrat dilepaskan. Hitung berapa banyak tembaga yang bereaksi dan berapa banyak garam yang terbentuk.
Nitrogen dioksida NO2 adalah gas berwarna coklat dengan bau yang khas. Ia sangat larut dalam air, karena bereaksi dengan air menurut persamaan:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + TIDAK
Dengan adanya oksigen, hanya asam nitrat yang dapat diperoleh:
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
Molekul nitrogen dioksida NO2 dengan mudah bergabung berpasangan dan membentuk nitrogen tetroksida N2O4 - cairan tidak berwarna, Formula struktural yang
Proses ini terjadi dalam cuaca dingin. Saat dipanaskan, nitrogen tetroksida berubah kembali menjadi nitrogen dioksida.
Nitrogen dioksida merupakan oksida asam karena dapat bereaksi dengan basa membentuk garam dan air. Namun, karena atom nitrogen dalam modifikasi N2O4 memiliki jumlah ikatan valensi yang berbeda, ketika nitrogen dioksida bereaksi dengan alkali, dua garam terbentuk - nitrat dan nitrit:
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
Nitrogen dioksida diperoleh, seperti disebutkan di atas, melalui oksidasi oksida:
2NO + O2 = 2NO2
Selain itu, nitrogen dioksida dihasilkan oleh aksi asam nitrat pekat pada:
Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
(akhir)
atau lebih baik dengan mengkalsinasi timbal nitrat:
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2
■ 31. Sebutkan metode untuk memproduksi nitrogen dioksida, berikan persamaan untuk reaksi yang terkait.
32. Gambarlah diagram struktur atom nitrogen pada keadaan oksidasi +4 dan jelaskan bagaimana seharusnya perilakunya dalam reaksi redoks.
33. 32 g campuran tembaga dan tembaga oksida ditempatkan dalam asam nitrat pekat. Kandungan tembaga dalam campuran tersebut adalah 20%. Berapa volume gas yang akan dilepaskan? Berapa gram molekul garam yang dihasilkan?
Asam nitrat dan nitrit
Asam nitrat HNO2 adalah asam tidak stabil yang sangat lemah. Ia hanya ada dalam larutan encer (a = 6,3% dalam larutan 0,1 N). Asam nitrat mudah terurai membentuk nitrogen oksida dan nitrogen dioksida
2HNO2 = TIDAK + NO2 + H2O.
Bilangan oksidasi nitrogen dalam asam nitrat adalah +3. Dengan keadaan oksidasi ini, secara kondisional kita dapat mengasumsikan bahwa 3 elektron telah dilepaskan dari lapisan terluar atom nitrogen dan 2 elektron valensi tersisa. Dalam hal ini, ada dua kemungkinan N+3 dalam reaksi redoks: N+3 dapat menunjukkan sifat oksidasi dan reduksi, bergantung pada lingkungan mana - oksidatif atau reduksi - yang dimasukinya.
Garam asam nitrat disebut nitrit. Dengan mengolah nitrit dengan asam sulfat, Anda bisa mendapatkan asam nitrat:
2NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2.
Nitrit adalah garam yang cukup larut dalam air. Seperti asam nitrat itu sendiri, nitrit dapat menunjukkan sifat pengoksidasi ketika bereaksi dengan zat pereduksi, misalnya:
NaNO2 + KI + H2SO4 → I2 + NO…
Cobalah untuk menemukan produk akhir dan atur sendiri koefisiennya berdasarkan neraca elektronik.
Karena pelepasannya mudah dideteksi menggunakan pati, reaksi ini dapat berfungsi sebagai cara untuk mendeteksi nitrit dalam jumlah kecil sekalipun air minum, kehadirannya tidak diinginkan karena toksisitasnya. Di sisi lain, nitrogen nitrit dapat dioksidasi menjadi N+5 di bawah pengaruh zat pengoksidasi kuat.
NaNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → NaNO3 + Cr2(SO4)3 + …
Temukan sendiri sisa produk reaksinya, buatlah keseimbangan elektronik dan tentukan koefisiennya.
■ 34. Lengkapi persamaannya.
HNO2 + KMnO4 + H2SO4 → … (N +5, Mn +2).
35. Sebutkan sifat-sifat asam nitrat dan nitrit.
Asam sendawa
HNO3 adalah elektrolit kuat. Ini adalah cairan yang mudah menguap. Murni mendidih pada suhu 86°, tidak berwarna; kepadatannya adalah 1,53. Laboratorium biasanya menerima 65% HNO3 dengan kepadatan 1,40.
merokok di udara, karena uapnya, naik ke udara dan bergabung dengan uap air, membentuk tetesan kabut. Asam nitrat bercampur dengan air dalam perbandingan berapa pun. Baunya menyengat dan mudah menguap, jadi asam nitrat pekat hanya boleh dituangkan di bawah tekanan. Jika terkena kulit, asam nitrat dapat menyebabkan luka bakar parah. Luka bakar kecil menimbulkan ciri khas bercak kuning pada kulit. Luka bakar yang parah dapat menyebabkan bisul. Jika asam nitrat mengenai kulit, asam nitrat harus segera dicuci dengan banyak air dan kemudian dinetralkan dengan larutan soda lemah.
Asam nitrat pekat 96-98% jarang masuk ke laboratorium dan selama penyimpanan cukup mudah, terutama dalam cahaya, terurai menurut persamaan:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
Itu diwarnai secara permanen dengan nitrogen dioksida kuning. Nitrogen dioksida berlebih secara bertahap menguap dari larutan, terakumulasi dalam larutan, dan asam terus terurai. Oleh karena itu, konsentrasi asam nitrat secara bertahap menurun. Pada konsentrasi 65%, asam nitrat dapat disimpan dalam waktu lama.
Asam nitrat adalah salah satu oksidator terkuat. Bereaksi dengan hampir semua logam, tetapi tanpa melepaskan hidrogen. Sifat pengoksidasi asam nitrat yang nyata memiliki apa yang disebut efek pasif pada beberapa senyawa (,). Hal ini terutama berlaku untuk asam pekat. Ketika terkena, lapisan oksida tidak larut asam yang sangat padat terbentuk pada permukaan logam, melindungi logam dari paparan asam lebih lanjut. Logam menjadi "pasif". .
Namun, asam nitrat bereaksi dengan sebagian besar logam. Dalam semua reaksi dengan logam, nitrogen direduksi dalam asam nitrat, dan semakin sempurna, semakin encer asamnya dan semakin aktif logamnya.
Asam pekat direduksi menjadi nitrogen dioksida. Contohnya adalah reaksi dengan tembaga yang diberikan di atas (lihat § 70). Asam nitrat encer dengan tembaga direduksi menjadi oksida nitrat (lihat § 70). Yang lebih aktif, misalnya, mereduksi asam nitrat encer menjadi dinitrogen oksida.
Sn + HNO3 → Sn(NO3)2 + N2O
Dengan pengenceran yang sangat kuat dengan logam aktif, misalnya seng, reaksinya mencapai pembentukan garam amonium:
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3
Dalam semua skema reaksi yang diberikan, susunlah koefisiennya dengan membuat sendiri neraca elektronik.
■ 36. Mengapa konsentrasi asam nitrat menurun bila disimpan di laboratorium, meskipun dalam wadah yang tertutup rapat?
37. Mengapa asam nitrat pekat berwarna coklat kekuningan?
38. Tuliskan persamaan reaksi asam nitrat encer dengan besi. Produk reaksinya adalah besi(III) nitrat, dan gas berwarna coklat dilepaskan.
39. Tuliskan di buku catatan Anda semua persamaan reaksi yang menjadi ciri interaksi asam nitrat dengan logam. Sebutkan logam mana, selain logam nitrat, yang terbentuk dalam reaksi ini.
Banyak yang bisa terbakar dalam asam nitrat, seperti batu bara dan:
C + HNO3 → TIDAK + CO2
P + HNO3 → TIDAK + H3PO4
Yang bebas dioksidasi menjadi asam fosfat. bila direbus dalam asam nitrat berubah menjadi S+6 dan dari belerang bebas terbentuk:
HNO3 + S → TIDAK + H2SO4
Selesaikan sendiri persamaan reaksinya.
Yang kompleks juga bisa terbakar dalam asam nitrat. Misalnya, terpentin dan serbuk gergaji yang dipanaskan akan terbakar dalam asam nitrat.
Asam nitrat juga dapat mengoksidasi asam klorida. Campuran tiga bagian asam klorida dan satu bagian asam nitrat disebut aqua regia. Nama ini diberikan karena campuran ini juga mengoksidasi platina, yang tidak terpengaruh oleh asam apapun. Reaksi berlangsung dalam tahap berikut: dalam campuran itu sendiri, ion klor dioksidasi menjadi ion bebas dan nitrogen direduksi menjadi nitrosil klorida:
HNO3 + 3HCl ⇄ Cl2 + 2H2O + NOCl
aqua regia nitrosil klorida
Yang terakhir ini mudah terurai menjadi oksida nitrat dan bebas menurut persamaan:
2NOCl = 2NO + Cl2
Logam yang ditempatkan dalam aqua regia mudah teroksidasi oleh nitrosil klorida:
Au + 3NOCl = AuCl3 + 3NO
Asam nitrat dapat bereaksi dengan nitrasi dengan zat organik. Dalam hal ini, konsentrasi harus ada. Campuran asam nitrat dan asam sulfat pekat disebut campuran nitrasi. Dengan menggunakan campuran seperti itu, nitrogliserin dapat diperoleh dari gliserin, nitrobenzena dari benzena, nitroselulosa dari serat, dll. Dalam keadaan sangat encer, asam nitrat menunjukkan sifat khas asam.
■ 40. Berikan contoh Anda sendiri tentang sifat-sifat khas asam dalam kaitannya dengan asam nitrat. Tulis persamaan dalam molekul dan. bentuk ionik.
41. Mengapa botol asam nitrat pekat dilarang diangkut dalam kemasan serutan kayu?
42. Ketika asam nitrat pekat diuji dengan fenolftalein, fenolftalein memperoleh warna oranye dan bukannya tidak berwarna. Apa yang menjelaskan hal ini?
Sangat mudah untuk mendapatkan asam nitrat di laboratorium. Biasanya diperoleh dengan mengganti garamnya dengan asam sulfat, misalnya:
2KNO3 + H2SO4 = K2SO4 + 2HNO3
Pada Gambar. 61 menunjukkan instalasi laboratorium untuk produksi asam nitrat.
Dalam industri, amonia digunakan sebagai bahan baku produksi asam nitrat. Sebagai hasil oksidasi amonia dengan adanya katalis platina, nitrogen oksida terbentuk:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
Sebagaimana dinyatakan di atas, oksida nitrat mudah dioksidasi oleh oksigen atmosfer menjadi nitrogen dioksida:
2NO + O2 = 2NO2
dan nitrogen dioksida, jika digabungkan dengan air, membentuk asam nitrat dan oksida nitrat menurut persamaan:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + TIDAK.
Kemudian oksida nitrat disuplai lagi untuk oksidasi:
Tahap pertama proses - oksidasi amonia menjadi nitrogen oksida - dilakukan dalam peralatan kontak pada suhu 820°. Katalisnya adalah kisi-kisi platina dengan campuran rhodium, yang dipanaskan sebelum peralatan dihidupkan. Karena reaksinya eksotermik, kisi-kisi selanjutnya dipanaskan karena panas dari reaksi itu sendiri. Nitrogen oksida yang dilepaskan dari peralatan kontak didinginkan hingga suhu sekitar 40°, karena proses oksidasi nitrogen oksida berlangsung lebih cepat pada suhu yang lebih rendah. Pada suhu 140°, nitrogen dioksida yang dihasilkan terurai kembali menjadi oksida nitrogen dan oksigen.
Oksidasi nitrogen oksida menjadi dioksida dilakukan di menara yang disebut peredam, biasanya pada tekanan 8-10 atm. Mereka sekaligus menyerap (menyerap) nitrogen dioksida yang dihasilkan dengan air. Untuk menyerap nitrogen dioksida dengan lebih baik, larutan didinginkan. Hasilnya adalah 50-60% asam nitrat.
Konsentrasi asam nitrat dilakukan dengan adanya asam sulfat pekat dalam kolom distilasi. membentuk hidrat dengan air tersedia dengan titik didih lebih tinggi dari asam nitrat, sehingga uap asam nitrat cukup mudah dilepaskan dari campuran. Dengan mengembunkan uap ini, 98-99% asam nitrat dapat diperoleh. Biasanya, asam yang lebih pekat jarang digunakan.
■ 43. Tuliskan di buku catatan Anda semua persamaan reaksi yang terjadi dalam produksi asam nitrat dengan metode laboratorium dan industri.
44. Cara melakukan rangkaian transformasi:
45. Berapa banyak larutan 10% yang dapat dibuat dari asam nitrat yang diperoleh dengan mereaksikan 2,02 kg kalium nitrat dengan asam sulfat berlebih?
46. Tentukan molaritas asam nitrat 63%.
47. Berapa banyak asam nitrat yang dapat diperoleh dari 1 ton amonia dengan rendemen 70%?
48. Silinder diisi dengan oksida nitrat dengan menggantikan air. Kemudian, tanpa mengeluarkannya dari air, ditempatkan tabung gasometer di bawahnya.
(lihat Gambar 34) dan mulai melompati. Jelaskan apa yang harus diperhatikan dalam silinder jika kelebihan oksigen tidak diperbolehkan. Benarkan jawaban Anda dengan persamaan reaksi.
Beras. 62. Pembakaran batubara dalam sendawa cair. 1 - sendawa cair; 2 - pembakaran batu bara; 3 - pasir.
Garam asam nitrat
Garam asam nitrat disebut nitrat. Nitrat logam alkali, serta kalsium dan amonium disebut nitrat. Misalnya KNO3 adalah kalium nitrat, NH4NO3 adalah amonium nitrat. Deposit alami natrium nitrat ditemukan dalam jumlah besar di Chili, itulah sebabnya garam ini disebut nitrat Chili.
Beras. 62. Membakar batu bara dalam sendawa cair. 1 - sendawa cair; 2 - pembakaran batu bara; 3 - pasir.
Garam asam nitrat, seperti dirinya sendiri, adalah zat pengoksidasi kuat. Misalnya, garam logam alkali dipisahkan selama peleburan menurut persamaan:
2KNO3 = 2KNO2+ O2
Berkat ini, batu bara dan zat mudah terbakar lainnya terbakar dalam sendawa cair (Gbr. 62).
garam logam berat juga terurai dengan pelepasan oksigen, tetapi menurut pola yang berbeda.
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2
Beras. 63. Siklus nitrogen di alam
Kalium nitrat digunakan untuk membuat bubuk mesiu hitam. Untuk melakukan ini, dicampur dengan batu bara dan belerang. Ini tidak digunakan untuk tujuan ini, karena bersifat higroskopis. Ketika dinyalakan, bubuk hitam terbakar hebat menurut persamaan:
2KNO3 + 3С + S = N2 + 3CO2 + K2S
Kalsium dan amonium nitrat adalah pupuk nitrogen yang sangat baik. Baru-baru ini, kalium nitrat juga banyak digunakan sebagai pupuk.
Asam nitrat banyak digunakan dalam produksi obat-obatan kimia (streptosida), pewarna organik, seluloid, film dan film fotografi. Garam asam nitrat banyak digunakan dalam kembang api.
Di alam, terdapat siklus nitrogen di mana tanaman, ketika mati, mengembalikan nitrogen yang diterimanya kembali ke tanah. Hewan, yang memakan tumbuhan, mengembalikan nitrogen ke tanah dalam bentuk kotoran, dan setelah mati, bangkainya membusuk dan dengan demikian juga mengembalikan nitrogen yang diterima darinya ke tanah (Gbr. 63). Dengan memanen suatu tanaman, seseorang mengganggu siklus ini, mengganggunya dan dengan demikian menghabiskan nitrogen dalam tanah, sehingga nitrogen perlu diterapkan ke ladang dalam bentuk pupuk mineral.
■ 49. Bagaimana melakukan serangkaian transformasi
Asam nitrat
Jika Anda memanaskan kalium atau natrium nitrat, mereka kehilangan sebagian oksigen dan berubah menjadi garam asam nitrat HNO2. Penguraian lebih mudah dengan adanya timbal, yang mengikat oksigen yang dilepaskan:
Garam asam nitrat - nitrit - membentuk kristal yang sangat larut dalam air (kecuali perak nitrit). Natrium nitrit NaNO 2 digunakan dalam produksi berbagai pewarna.
Ketika larutan beberapa nitrit dikenai asam sulfat encer, diperoleh asam nitrat bebas:
Ini adalah salah satu asam lemah (K=A- 10~ 4) dan hanya diketahui dalam larutan air yang sangat encer. Ketika larutan dipekatkan atau dipanaskan, asam nitrat terurai:
Bilangan oksidasi nitrogen dalam asam nitrat adalah +3, mis. adalah perantara antara nilai bilangan oksidasi nitrogen terendah dan tertinggi. Oleh karena itu, HNO 2 menunjukkan dualitas redoks. Di bawah pengaruh zat pereduksi, ia tereduksi (biasanya menjadi NO), dan dalam reaksi dengan zat pengoksidasi, ia teroksidasi menjadi HNO 3. Contohnya termasuk reaksi berikut:
Asam sendawa
Asam nitrat murni HNO3 adalah cairan tidak berwarna dengan massa jenis 1,51 g/cm3, yang membeku menjadi massa kristal transparan pada -42 0C. Di udara, ia “berasap”, seperti asam klorida pekat, karena uapnya membentuk tetesan kecil kabut dengan uap air di udara.
Asam nitrat tidak kuat. Sudah di bawah pengaruh cahaya, secara bertahap terurai:
Semakin tinggi suhu dan semakin pekat asamnya, semakin cepat terjadinya dekomposisi. Nitrogen dioksida yang dilepaskan larut dalam asam dan memberinya warna coklat.
Asam nitrat adalah salah satu asam yang paling kuat; dalam larutan encer ia terurai sempurna menjadi ion H+ dan NO3.
Properti karakteristik asam nitrat adalah kemampuan oksidasinya yang nyata. Asam nitrat adalah salah satu zat pengoksidasi yang paling energik. Banyak non-logam mudah teroksidasi olehnya, berubah menjadi asam yang sesuai. Jadi, belerang, ketika direbus dengan asam nitrat, secara bertahap teroksidasi menjadi asam sulfat, fosfor - menjadi fosfor. Batubara yang membara yang direndam dalam HNO 3 pekat menyala terang.
Asam nitrat bekerja pada hampir semua logam (kecuali emas, platinum, tantalum, rhodium, iridium), mengubahnya menjadi nitrat, dan beberapa logam menjadi oksida.
HNO 3 pekat memasivasi beberapa logam. Lomonosov juga menemukan bahwa besi, yang mudah larut dalam asam nitrat encer, tidak larut dalam HNO3 pekat dingin. Belakangan diketahui bahwa asam nitrat memiliki efek serupa pada kromium dan aluminium. Logam-logam ini berada di bawah pengaruh asam nitrat pekat menjadi keadaan pasif (lihat § 100).
Bilangan oksidasi nitrogen dalam asam nitrat adalah +5. Bertindak sebagai zat pengoksidasi, HNO 3 dapat direduksi menjadi berbagai produk:
Manakah dari zat berikut yang terbentuk, mis. seberapa dalam asam nitrat tereduksi dalam suatu kasus tergantung pada sifat zat pereduksi dan kondisi reaksi, terutama pada konsentrasi asam. Semakin tinggi konsentrasi HNO 3, semakin kecil kedalaman reduksinya. Dalam reaksi dengan asam pekat NO 2 paling sering dirilis. Ketika asam nitrat encer bereaksi dengan logam dengan aktivitas rendah, seperti tembaga, NO dilepaskan. Dalam kasus logam yang lebih aktif - besi, seng - terbentuk N 2 O. Asam nitrat yang sangat encer bereaksi dengan logam aktif - seng, magnesium, aluminium - membentuk ion amonium, yang menghasilkan amonium nitrat dengan asam. Biasanya beberapa produk terbentuk secara bersamaan.
Sebagai gambaran, berikut skema reaksi oksidasi beberapa logam dengan asam nitrat:
Ketika asam nitrat bekerja pada logam, hidrogen biasanya tidak dilepaskan.
Ketika non-logam dioksidasi, asam nitrat pekat, seperti halnya logam, direduksi menjadi NO 2, misalnya:
Asam yang lebih encer biasanya direduksi menjadi NO, misalnya:
Diagram di bawah menggambarkan kasus interaksi asam nitrat yang paling umum dengan logam dan non-logam. Secara umum, reaksi redoks yang melibatkan HNO 3 bersifat kompleks.
Campuran yang terdiri dari 1 volume nitrat dan 3-4 volume asam klorida pekat disebut vodka kerajaan. Aqua regia melarutkan beberapa logam yang tidak bereaksi dengan asam nitrat, termasuk “raja logam” - emas. Tindakannya dijelaskan oleh fakta bahwa asam nitrat mengoksidasi asam klorida, melepaskan klorin bebas dan membentuk nitrogen kloroksida(III), atau nitrosil klorida, NOCl:
Nitrosil klorida adalah zat antara reaksi dan terurai:
Klorin pada saat pelepasannya terdiri dari atom-atom, yang menentukan tingginya kemampuan oksidasi aqua regia. Reaksi oksidasi emas dan platina berlangsung terutama menurut persamaan berikut:
Dengan kelebihan asam klorida, emas (III) klorida dan platinum (IV) klorida terbentuk senyawa kompleks H[AuC1 4 ] dan H 2 .
Untuk banyak bahan organik asam nitrat bertindak sehingga satu atau lebih atom hidrogen dalam molekul senyawa organik digantikan oleh gugus nitro - NO 2. Proses ini disebut nitrasi dan memiliki sangat penting dalam kimia organik.
Struktur elektronik molekul HNO 3 dibahas pada § 44.
Asam nitrat adalah salah satunya koneksi yang paling penting nitrogen: digunakan dalam jumlah besar dalam produksi pupuk nitrogen, bahan peledak dan pewarna organik, berfungsi sebagai zat pengoksidasi dalam banyak proses kimia, digunakan dalam produksi asam sulfat menggunakan metode nitrogen, dan digunakan untuk pembuatan asam sulfat. pernis dan film selulosa.
Garam asam nitrat disebut nitrat. Semuanya larut dengan baik dalam air, dan ketika dipanaskan, mereka terurai, melepaskan oksigen. Dalam hal ini, nitrat dari logam paling aktif diubah menjadi nitrit:
Nitrat dari sebagian besar logam lainnya terurai ketika dipanaskan menjadi oksida logam, oksigen, dan nitrogen dioksida. Misalnya:
Terakhir, nitrat dari logam yang paling tidak aktif (misalnya, perak, emas) terurai ketika dipanaskan menjadi logam bebas:
Dengan mudah memisahkan oksigen, nitrat adalah zat pengoksidasi yang energik pada suhu tinggi. Sebaliknya, larutan berairnya hampir tidak menunjukkan sifat pengoksidasi.
Yang paling penting adalah natrium, kalium, amonium dan kalsium nitrat, yang dalam praktiknya disebut sendawa.
Natrium nitrat NaNO3, atau natrium nitrat, terkadang juga disebut sendawa Chili, ditemukan di jumlah besar ditemukan di alam hanya di Chili.
Potasium nitrat KNO3, atau potasium nitrat, juga ditemukan di alam dalam jumlah kecil, tetapi sebagian besar diperoleh secara artifisial dengan mereaksikan natrium nitrat dengan kalium klorida.
Kedua garam ini digunakan sebagai pupuk, dan kalium nitrat mengandung dua unsur yang diperlukan tanaman: nitrogen dan kalium. Natrium dan kalium nitrat juga digunakan dalam peleburan kaca dan Industri makanan untuk pengalengan makanan.
Kalsium nitrat Ca(NO 3) 2, atau kalsium nitrat, diperoleh dalam jumlah banyak dengan menetralkan asam nitrat dengan kapur; digunakan sebagai pupuk.
Amonium nitrat NH4NO3.
- Siswa didorong untuk membuat sendiri persamaan lengkap untuk reaksi-reaksi ini.
Asam nitrat HNO 2 adalah asam monobasa lemah yang hanya ada dalam larutan encer, berwarna biru samar, dan dalam fase gas. Garam asam nitrat disebut nitrit atau asam nitrat. Nitrit jauh lebih stabil dibandingkan HNO 2, yang semuanya bersifat toksik.
Struktur
Dalam fase gas, molekul asam nitrit planar ada dalam dua konfigurasi cis- Dan kesurupan-.
| isomer cis | isomer trans |
Pada suhu kamar, isomer trans mendominasi: struktur ini lebih stabil. Jadi, untuk cis-HNO 2 (g) DG° f = −42,59 kJ/mol, dan untuk trans-HNO 2 (g) DG = −44,65 kJ/mol.
Sifat kimia
Dalam larutan air terdapat kesetimbangan:
Ketika larutan dipanaskan, asam nitrat terurai membentuk asam nitrat:
HNO 2 adalah asam lemah. Ia berdisosiasi dalam larutan air (K D =4.6·10−4), sedikit lebih kuat dari asam asetat. Mudah digantikan oleh asam kuat dari garam:
Asam nitrat menunjukkan sifat pengoksidasi dan pereduksi. Di bawah pengaruh zat pengoksidasi yang lebih kuat (hidrogen peroksida, klorin, kalium permanganat), ia dioksidasi menjadi asam nitrat:
Pada saat yang sama, ia mampu mengoksidasi zat dengan sifat pereduksi:
\mathsf(2HNO_2 + 2HI \panah kanan 2NO\panah atas + I_2 +2H_2O)
Kuitansi
Asam nitrat dapat diperoleh dengan melarutkan oksida nitrat (III) N 2 O 3 dalam air:
Aplikasi
Asam nitrat digunakan untuk diazotisasi amina aromatik primer dan membentuk garam diazonium. Nitrit digunakan dalam sintesis organik dalam produksi pewarna organik.
Tindakan fisiologis
Asam nitrat bersifat racun dan memiliki efek mutagenik yang nyata, karena merupakan zat deaminasi.
Sumber
- Karapetyants M. Kh., Drakin S. I. Jenderal dan kimia anorganik. M.: Khimiya1994
Tulis ulasan tentang artikel "Asam nitrat"
Tautan
- // Kamus Ensiklopedis Brockhaus dan Efron: dalam 86 volume (82 volume dan 4 tambahan). - Sankt Peterburg. , 1890-1907.
| Ini adalah rancangan artikel tentang bahan anorganik. Anda dapat membantu proyek dengan menambahkannya. |
Kutipan yang mencirikan Asam Nitrat
Sonya, seolah tidak mempercayai telinganya, menatap Natasha dengan seluruh matanya.- Dan Bolkonsky? - dia berkata.
- Oh, Sonya, oh, andai saja kamu tahu betapa bahagianya aku! - kata Natasha. -Kamu tidak tahu apa itu cinta...
– Tapi, Natasha, apakah semuanya sudah berakhir?
Natasha memandang Sonya dengan mata terbuka lebar, seolah tidak memahami pertanyaannya.
- Nah, apakah kamu menolak Pangeran Andrew? - kata Sonya.
“Oh, kamu tidak mengerti apa-apa, jangan bicara omong kosong, dengarkan saja,” kata Natasha langsung kesal.
“Tidak, aku tidak percaya,” ulang Sonya. - Saya tidak mengerti. Bagaimana kamu mencintai satu orang selama setahun penuh dan tiba-tiba... Lagi pula, kamu hanya melihatnya tiga kali. Natasha, aku tidak percaya padamu, kamu nakal. Dalam tiga hari, lupakan segalanya dan seterusnya...
“Tiga hari,” kata Natasha. “Sepertinya aku telah mencintainya selama seratus tahun.” Sepertinya saya belum pernah mencintai siapa pun sebelum dia. Anda tidak dapat memahami ini. Sonya, tunggu, duduk di sini. – Natasha memeluk dan menciumnya.
“Mereka memberitahuku bahwa ini terjadi dan kamu mendengarnya dengan benar, tapi sekarang aku hanya merasakan cinta ini.” Ini tidak seperti dulu lagi. Begitu aku melihatnya, aku merasa bahwa dia adalah tuanku, dan aku adalah budaknya, dan mau tak mau aku mencintainya. Ya, budak! Apapun yang dia katakan padaku, aku akan melakukannya. Anda tidak memahami hal ini. Apa yang harus saya lakukan? Apa yang harus aku lakukan, Sonya? - Kata Natasha dengan wajah bahagia dan ketakutan.
“Tetapi pikirkan tentang apa yang kamu lakukan,” kata Sonya, “Aku tidak bisa membiarkannya begitu saja.” Surat-surat rahasia ini... Bagaimana kamu bisa membiarkan dia melakukan ini? - katanya dengan ngeri dan jijik, yang hampir tidak bisa dia sembunyikan.
“Sudah kubilang,” jawab Natasha, “bahwa aku tidak punya kemauan, bagaimana mungkin kamu tidak memahami ini: Aku mencintainya!”
“Kalau begitu aku tidak akan membiarkan ini terjadi, aku akan memberitahumu,” teriak Sonya dengan air mata berlinang.
“Apa yang kamu lakukan, demi Tuhan… Jika kamu memberitahuku, kamu adalah musuhku,” Natasha berbicara. - Kamu ingin kemalanganku, kamu ingin kita terpisah...
Melihat ketakutan Natasha tersebut, Sonya menitikkan air mata karena malu dan kasihan pada temannya.
- Tapi apa yang terjadi di antara kalian? - dia bertanya. -Apa yang dia katakan padamu? Kenapa dia tidak pergi ke rumah?
Natasha tidak menjawab pertanyaannya.
“Demi Tuhan Sonya, jangan bilang siapa-siapa, jangan siksa aku,” pinta Natasha. – Anda ingat bahwa Anda tidak dapat ikut campur dalam masalah seperti itu. aku membukanya untukmu...
– Tapi mengapa rahasia ini! Kenapa dia tidak pergi ke rumah? – Sonya bertanya. - Kenapa dia tidak langsung mencari tanganmu? Bagaimanapun, Pangeran Andrei memberi Anda kebebasan penuh, jika itu masalahnya; tapi aku tidak percaya. Natasha, pernahkah kamu memikirkan alasan rahasia apa yang mungkin ada?
Natasha memandang Sonya dengan mata terkejut. Rupanya, ini pertama kalinya dia menanyakan pertanyaan ini dan dia tidak tahu bagaimana menjawabnya.
– Saya tidak tahu apa alasannya. Tapi ada alasannya!
Sonya menghela nafas dan menggelengkan kepalanya tak percaya.
“Jika ada alasannya…” dia memulai. Tapi Natasha, yang menebak keraguannya, menyelanya karena ketakutan.
- Sonya, kamu tidak bisa meragukannya, kamu tidak bisa, kamu tidak bisa, mengerti? - dia berteriak.
– Apakah dia mencintaimu?
- Apakah dia mencintaimu? – ulang Natasha sambil tersenyum menyesal atas kurangnya pengertian temannya. – Anda membaca surat itu, apakah Anda melihatnya?
- Tapi bagaimana jika dia adalah orang tercela?
– Apakah dia!... orang tercela? Andai kau tahu! - kata Natasha.
