Плотность водных растворов азотной кислоты

Азотная кислота

Плотность водных растворов азотной кислоты
/ Кислоты / Азотная кислота

%D
%d.%M.%y %h~:~%m

Азо́тная кислота́ (HNO3), — сильная одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 68,4 % и tкип120 °C при атмосферном давлении. Известны два твёрдых гидрата: моногидрат (HNO3·H2O) и тригидрат (HNO3·3H2O).

Физические и физико-химические свойства

Плотность азотной кислоты в зависимости от концентрации.Фазовая диаграмма водного раствора азотной кислоты.

Азот в азотной кислоте четырёхвалентен[2], степень окисления +5.

Азотная кислота — бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C с частичным разложением. Растворимость азотной кислоты в воде не ограничена.

Водные растворы HNO3 с массовой долей 0,95-0,98 называют «дымящей азотной кислотой», с массовой долей 0,6-0,7 — концентрированной азотной кислотой. С водой образует азеотропную смесь (массовая доля 68,4 %, d20 = 1,41 г/см, Tкип = 120,7 °C)

При кристаллизации из водных растворов азотная кислота образует кристаллогидраты:

  • моногидрат HNO3·H2O, Tпл = −37,62 °C
  • тригидрат HNO3·3H2O, Tпл = −18,47 °C

Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации:

Моногидрат образует кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P na2, a = 0,631 нм, b = 0,869 нм, c = 0,544, Z = 4;

Плотность водных растворов азотной кислоты как функция её концентрации описывается уравнением

где d — плотность в г/см³, с — массовая доля кислоты. Данная формула плохо описывает поведение плотности при концентрации более 97 %.

Химические свойства

Высококонцентрированная HNO3 имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения:

При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции. Азотную кислоту можно перегонять (без разложения) только при пониженном давлении (указанная температура кипения при атмосферном давлении найдена экстраполяцией).

Золото, некоторые металлы платиновой группы и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется её концентрацией.

HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

б) с основаниями:

в) вытесняет слабые кислоты из их солей:

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается:

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +4 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. Как кислота-окислитель, HNO3 взаимодействует:

а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:

Концентрированная HNO3

Разбавленная HNO3

б) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

Все приведенные выше уравнения отражают только доминирующий ход реакции.

Это означает, что в данных условиях продуктов данной реакции больше, чем продуктов других реакций, например, при взаимодействии цинка с азотной кислотой (массовая доля азотной кислоты в растворе 0,3) в продуктах будет содержаться больше всего NO, но также будут содержаться (только в меньших количествах) и NO2, N2O, N2 и NH4NO3.

Единственная общая закономерность при взаимодействии азотной кислоты с металлами: чем более разбавленная кислота и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот:

увеличение концентрации кислоты увеличение активности металлаПродукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации

С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная не взаимодействует.

Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются.

С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причем в зависимости от концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:

Азотная кислота окисляет неметаллы, при этом азот обычно восстанавливается до NO или NO2:

и сложные вещества, например:

Некоторые органические соединения (например амины, скипидар) самовоспламеняются при контакте с концентрированной азотной кислотой.

Некоторые металлы (железо, хром, алюминий, кобальт, никель, марганец, бериллий), реагирующие с разбавленной азотной кислотой, пассивируются концентрированной азотной кислотой и устойчивы к её воздействию.

Смесь азотной и серной кислот носит название «меланж».

Азотная кислота широко используется для получения нитросоединений.

Смесь трех объёмов соляной кислоты и одного объёма азотной называется «царской водкой». Царская водка растворяет большинство металлов, в том числе золото и платину. Её сильные окислительные способности обусловлены образующимся атомарным хлором и хлоридом нитрозила:

Нитраты

Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в воде не гидролизуется.

Соли азотной кислоты при нагревании необратимо разлагаются, причём состав продуктов разложения определяется катионом:

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

г) нитрат аммония:

Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твердом состоянии являются сильными окислителями, например, при сплавлении твердых веществ:

Цинк и алюминий в щелочном растворе восстанавливают нитраты до NH3:

Соли азотной кислоты — нитраты — широко используются как удобрения. При этом практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большинство нитратов получают искусственно.

С азотной кислотой не реагируют стекло, фторопласт-4.

Исторические сведения

Методика получения разбавленной азотной кислоты путём сухой перегонки селитры с квасцами и медным купоросом была, по видимому, впервые описана трактатах Джабира (Гебера в латинизированных переводах) в VIII веке. Этот метод с теми или иными модификациями, наиболее существенной из которых была замена медного купороса железным, применялся в европейской и арабской алхимии вплоть до XVII века.

В XVII веке Глаубер предложил метод получения летучих кислот реакцией их солей с концентрированной серной кислотой, в том числе и азотной кислоты из калийной селитры, что позволило ввести в химическую практику концентрированную азотную кислоту и изучить её свойства. Метод Глаубера применялся до начала XX века, причём единственной существенной модификацией его оказалась замена калийной селитры на более дешёвую натриевую (чилийскую) селитру.

Во времена М. В. Ломоносова азотную кислоту называли крепкой водкой.

Промышленное производство, применение и действие на организм

Цистерна с азотной кислотой

Азотная кислота является одним из самых крупнотоннажных продуктов химической промышленности.

Производство азотной кислоты

Современный способ её производства основан на каталитическом окислении синтетического аммиака на платино-родиевых катализаторах (процесс Оствальда) до смеси оксидов азота (нитрозных газов), с дальнейшим поглощением их водой

Концентрация полученной таким методом азотной кислоты колеблется в зависимости от технологического оформления процесса от 45 до 58 %.

Впервые азотную кислоту получили алхимики, нагревая смесь селитры и железного купороса:

Чистую азотную кислоту получил впервые Иоганн Рудольф Глаубер, действуя на селитру концентрированной серной кислотой:

Дальнейшей дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.

Применение

  • в производстве минеральных удобрений;
  • в военной промышленности (дымящая — в производстве взрывчатых веществ, как окислитель ракетного топлива, разбавленная — в синтезе различных веществ, в том числе отравляющих);
  • крайне редко  в фотографии — разбавленная — подкисление некоторых тонирующих растворов;
  • в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).
  • в производстве красителей и лекарств (нитроглицерин)
  • в ювелирном деле — основной способ определения золота в золотом сплаве;

Действие на организм

Азотная кислота и её пары очень вредны: пары вызывают раздражение дыхательных путей, а сама кислота оставляет на коже долгозаживающие язвы.

При действии на кожу возникает характерное желтое окрашивание кожи, обусловленное ксантопротеиновой реакцией.

При нагреве или под действием света кислота разлагается с образованием высокотоксичного диоксида азота NO2 (газа бурого цвета). ПДК для азотной кислоты в воздухе рабочей зоны по NO2 2мг/м

ГОСТ 4461-77

Описание

Азотная кислота – одноосновная сильная кислота, при нормальных условиях бесцветная жидкость, является одним из важнейших продуктов химической промышленности.Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной иромбической решётками.

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентраций 68,4 % и tкип120 °C при 1 атм. Известны два твёрдых гидрата: моногидрат (HNO3•H2O) и тригидрат (HNO3•3H2O). Или образует в соединении с водой H3NO4

Плотность азотной кислоты в водных растворах

10 % 1,0543 г/мл
20 % 1,1150 г/мл
50 % 1,3100 г/мл
70 % 1,4134 г/мл
90 % 1,4826 г/мл

Упаковка

— пластиковая канистра 30 л

— пластиковая емкость 1 м3

Согласно ГОСТ 14192-77.

Транспортировка

Транспортировка может осуществляться всеми видами транспорта, кроме воздушного в соответствии с правилами перевозок опасных грузов, которые действуют на данном виде транспорта.

Хранение

Неконцентрированная азотная кислота заливается в стеклянные бутыли, бочки, сосуды и цистерны, изготовленные из нержавеющей стали. Хранение осуществляется при температуре не более +40°С.

Гарантийный срок хранения – 6 месяцев со дня изготовления.

Технические характеристики

Азот в азотной кислоте четырёхвалентен, степень окисления +5. Азотная кислота – бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления -41oС, кипения +80oС с частичным разложением. Растворимость азотной кислоты в воде неограничена. Водные растворы HNO3 с массовой долей 0,95-0,98 называют “дымящей азотной кислотой”, с массовой долей 0,6-0,7 – концентрированной азотной кислотой.

Химические свойства

Высококонцентрированная HNO3 имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения:

При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции. Азотную кислоту можно перегонять (без разложения) только при пониженном давлении (указанная температура кипения при атмосферном давлении найдена экстраполяцией).

Золото, некоторые металлы платиновой группы и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется её концентрацией. HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

б) с основаниями:

KOH + HNO3 = KNO3 + H2O

в) вытесняет слабые кислоты из их солей

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается.

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +4 до -3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты

Безопасность

Техника безопасности. При хранении, сливе и наливе азотной кислоты следует исключать попадание паров азотной кислоты и оксидов азота в воздушную среду производственного помещения. Необходимо применение специальной одежды, противопылевого респиратора, средств защиты лица и глаз.

Технические требования, требования безопасности, правила приемки, методы анализа, упаковка и транспортировка азотной кислоты должны соответствовать ГОСТ 4461-77.

Вдыхание паров азотной кислоты приводит к отравлению, попадание кислоты (особенно концентрированной) на кожу вызывает ожоги.

Предельно допустимое содержание азотной кислоты в воздухе промышленных помещений равно 50 мг/м3 в пересчёте на N2O5.

Концентрированная азотная кислота при соприкосновении с органическими веществами вызывает пожары и взрывы.

Гост 28959-91 (исо 2990-74) кислота азотная техническая. метод определения концентрации по измерению плотности, гост от 03 апреля 1991 года №28959-91

Плотность водных растворов азотной кислоты

ГОСТ 28959-91
(ИСО 2990-74)

Группа Л19

MKC 71.060.30

ОКСТУ 2109

Дата введения 1992-07-01

1. Стандарт подготовлен Ассоциацией «Агрохим» методом прямого применения международного стандарта ИСО 2990-74* «Кислота азотная техническая.

Определение концентрации по измерению плотности» и полностью ему соответствует_______________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru.- Примечание изготовителя базы данных.

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 03.04.91 N 435

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2004 г.

Настоящий стандарт устанавливает метод приблизительного определения концентрации технической азотной кислоты по измерению плотности при температуре 20 °С с помощью ареометра.

1. ОТБОР ПРОБ

Отбор и подготовка проб — по ГОСТ 701.

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Требования безопасности — по ГОСТ 701.

3. АППАРАТУРА

3.1. Ареометр АОН-2 1400-1480; 1480-1570 по ГОСТ 18481.

3.2. Цилиндр — 1(3) 50/335 по ГОСТ 18481.

3.3. Термометр по ГОСТ 28498 с несмачивающей жидкостью типа Б, диапазоном измерения 0-100 °С, ценой деления 0,5 °С.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. Определение плотности

500 см испытуемого образца помещают в стеклянный цилиндр и доводят до метки при температуре (20±0,5) °С. Ареометр помещают в цилиндр и, когда он приходит в состояние покоя, убеждаются в том, что температура кислоты составляет (20±0,5) °С. По шкале ареометра отсчитывают показания плотности.

4.2. Определение концентрации азотной кислоты

Концентрацию азотной кислоты, соответствующую величине плотности полученной с помощью ареометра, определяют по таблице.

Плотность и концентрации водных растворов азотной кислоты

Плотность при температуре 20 °С, кг/м Азотная кислота, % (по массе)
1005 1,25
1010 2,20
1015 3,10
1020 4,00
1025 4,90
1030 5,80
1035 6,65
1040 7,55
1045 8,40
1050 9,25
1055 10,10
1060 10,95
1065 11,80
1070 12,65
1075 13,50
1080 14,30
1085 15,15
1090 15,95
1095 16,75
1100 17,60
1105 18,40
1110 19,20
1115 20,00
1120 20,80
1125 21,60
1130 22,40
1135 23,15
1140 23,95
1145 24,70
1150 25,50
1155 26,25
1160 27,00
1165 27,75
1170 28,50
1175 29,25
1180 30,00
1185 30,75
1190 31,50
1195 32,25
1200 33,00
1205 33,70
1210 34,40
1215 35,15
1220 35,90
1225 36,70
1230 37,45
1235 38,25
1240 39,00
1245 39,80
1250 40,60
1255 41,35
1260 42,15
1265 42,90
1270 43,70
1275 44,50
1280 45,25
1285 46,05
1290 46,85
1295 47,60
1300 48,40
1305 49,15
1310 50,00
1315 50,85
1320 51,70
1325 52,50
1330 53,40
1335 54,25
1340 55,10
1345 56,00
1350 56,90
1355 57,80
1360 58,75
1365 59,70
1370 60,65
1375 61,60
1380 62,65
1385 63,65
1390 64,70
1395 65,80
1400 66,90
1405 68,05
1410 69,20
1415 70,40
1420 71,55
1425 72,80
1430 74,05
1435 75,35
1440 76,65
1445 78,00
1450 79,40
1455 80,85
1460 82,35
1465 83,85
1470 85,45
1475 87,20
1480 89,00
1485 91,00
1490 93,40
1495 95,90
1500 97,75
1505 98,85
1510 99,60
1513 100,00

Электронный текст документаподготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:официальное издание

М.: ИПК Издательство стандартов, 2004

Гост 28959-91 — кислота азотная техническая. метод определения концентрации по измерению плотности

Плотность водных растворов азотной кислоты

ГОСТ 28959-91
(ИСО 2990-74)

Группа Л19

MKC 71.060.30

ОКСТУ 2109

Дата введения 1992-07-01

1. Стандарт подготовлен Ассоциацией «Агрохим» методом прямого применения международного стандарта ИСО 2990-74* «Кислота азотная техническая.

Определение концентрации по измерению плотности» и полностью ему соответствует_______________* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru.- Примечание изготовителя базы данных.

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 03.04.91 N 435

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта

ГОСТ 701-89

Разд. 1, 2

ГОСТ 18481-81

3.1; 3.2

ГОСТ 28498-90

3.3

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2004 г.Настоящий стандарт устанавливает метод приблизительного определения концентрации технической азотной кислоты по измерению плотности при температуре 20 °С с помощью ареометра.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.