硝酸（HNO 3）の構造、性質、合成および用途

の硝酸窒素オキソ酸からなる無機化合物です。そのpKa（-1,4）はヒドロニウムイオンのpKa（-1,74）に似ていますが、それは強酸と見なされます。この点から、それはおそらく多くの知られている強酸の「最も弱い」です.

その物理的外観は無色の液体からなり、貯蔵によって窒素ガスの形成により黄色がかった色に変わる。その化学式はHNOです₃.

やや不安定で、日光にさらされるとわずかに分解します。また、加熱すると完全に分解し、二酸化窒素、水、酸素が発生する可能性があります。.

上の画像は、メスフラスコに入っている少量の硝酸を示しています。部分的な分解を示す黄色の色は注目に値する.

無機および有機の硝酸塩、ならびに肥料、爆薬、染料の中間体およびさまざまな有機化合物の製造に使用される亜硝酸化合物の製造に使用されます。.

この酸はすでに8世紀の錬金術師によって知られていました。ドイツの化学者Johan Rudolf Glauber（1648）は、硝酸カリウムを硫酸と一緒に加熱することからなるその調製方法を設計しました。.

それはWilhelm Oswald（1901）によって設計された方法に従って工業的に製造される。この方法は、一般に、硝酸を形成するための一酸化窒素および二酸化窒素の連続的生成を伴う、アンモニウムの接触酸化からなる。.

大気中では、NO₂ 人間の活動によって生成されたHNOを形成する雲の水と反応₃. それから、酸性雨の間に、それは離れて食べる水滴、例えば公共広場の彫像と一緒に沈殿する.

硝酸は非常に有毒な化合物であり、その蒸気に継続的にさらされると慢性気管支炎および化学性肺炎を引き起こす可能性があります。.

索引

1硝酸の構造
- 1.1共鳴構造
2物理的および化学的性質
- 2.1化学名
- 2.2分子量
- 2.3外観
- 2.4臭い
- 2.5沸点
- 2.6融点
- 2.7水への溶解度
- 2.8密度
- 2.9相対密度
- 2.10相対蒸気密度
- 2.11蒸気圧
- 2.12分解
- 2.13粘度
- 2.14腐食
- 2.15モル気化エンタルピー
- 2.16標準モルエンタルピー
- 2.17標準モルエントロピー
- 2.18表面張力
- 2.19臭気閾値
- 2.20解離定数
- 2.21屈折率（η/ D）
- 2.22化学反応
3まとめ
- 3.1産業用
- 3.2実験室で
4つの用途
- 4.1肥料の生産
- 4.2産業用
- 4.3金属清浄機
- 4.4レジアウォーター
- 4.5家具
- 4.6クリーニング
- 4.7写真
- 4.8その他
5毒性
6参考文献

硝酸の構造

HNO分子の構造は上の画像に示されています₃ 球と棒のモデルを使って。窒素原子、青い球は、三角平面幾何学によって囲まれた中心にあります。ただし、三角形は最長の頂点の1つによって歪んでいます.

硝酸の分子は平らです。結合Ｎ＝Ｏ、Ｎ − ＯおよびＮ − ＯＨは平らな三角形の頂点を構成する。詳細に観察すると、Ｎ − ＯＨ結合は他の２つ（Ｈ原子を表す白い球が位置する場所）よりも伸びている。.

共鳴構造

同じ長さのリンクが2つあります。N= OとN-Oです。この事実は、二重結合が単結合よりも短いと予測される原子価結合理論に反する。下の画像に見られるように、これの説明は共鳴の現象にあります.

したがって、両方の結合、Ｎ＝ＯおよびＮ − Ｏは共鳴に関して等価である。これは、2つのO原子間の破線を使用して、構造のモデルでグラフィカルに表現されます（構造を参照）。.

HNOが脱プロトン化されたとき₃, 安定な硝酸アニオンが形成される₃^-. その中で、共鳴は今Oの3つの原子を含みます。₃ Bronsted-Lowry（イオンHの種ドナー）の大きな酸性度を持っています⁺）.

物理的および化学的性質

化学名

-硝酸

-アゾ酸

-硝酸水素

-水の要塞.

分子量

63,012 g / mol.

外観

無色または淡黄色の液体。赤褐色に変わることがある.

匂い

刺激的、特徴的な窒息.

沸点

181ºF〜760 mmHg（83ºC）.

融点

-41.6℃.

水への溶解度

非常に溶けやすく、水と混和性.

密度

1,513 g / cm³ 20℃で.

相対密度

1.50（水= 1に対して）.

蒸気の相対密度

2〜3回推定（air = 1に対して）.

蒸気圧

25℃で63.1 mmHg.

分解

大気中の湿気や熱にさらされると、分解して過酸化水素を生成することがあります。この分解物が加熱されると、非常に有毒な窒素酸化物と硝酸水素の煙を放出する.

硝酸は安定ではなく、熱や日光に触れると分解し、二酸化窒素、酸素、水を放出する可能性があります。.

粘度

0℃で1,092 mPa、40℃で0,617 mPa.

腐食

それはアルミニウムおよびクロム鋼を除くすべての塩基性金属を攻撃することができる。プラスチック材料、ゴム、コーティングの種類によっては攻撃されます。腐食性で腐食性の物質ですので、細心の注意を払って取り扱う必要があります。.

気化エンタルピー

25℃で39.1 kJ / mol.

標準モルエンタルピー

-207 kJ / mol（298ºF）.

標準モルエントロピー

146 kJ / mol（298ºF）.

表面張力

-0ºCで0.04356 N / m

-20ºCで0.04115 N / m

-40ºCで0.0376 N / m

臭気閾値

-低臭：0.75 mg / m³

-高臭い：250 mg / m³

-刺激濃度：155 mg / m³.

解離定数

pKa = -1.38.

屈折率（η/ D）

1,393（16.5℃）.

化学反応

水分補給

-それはHNOのような固体水和物を形成することができます₃∙H₂OとHNO₃∙3H₂または「硝酸氷」.

水中での解離

硝酸は、次のように水中で急速にイオン化される強酸です。

HNO₃ （l）+ H₂O（l）=> H₃○⁺ （ac）+ NO₃^-

塩の形成

塩基性酸化物と反応して硝酸塩と水を形成する.

CaO + 2 HNO₃（ｌ）＝＞Ｃａ（ＮＯ）₃）₂（ac）+ H₂O（l）

同様に、それは塩基（水酸化物）と反応して、硝酸塩と水を形成します。.

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

また炭酸塩や酸性炭酸塩（重炭酸塩）と、二酸化炭素を形成する.

な₂CO₃（ac）+ HNO₃ （l）=> NaNO₃（ac）+ H₂O（l）+ CO₂ （g）

プロトン化

硝酸も塩基のように振る舞うことができます。このため、硫酸と反応することができます.

HNO₃ + 2H₂そう₄ <=> いいえ₂⁺ + H₃○⁺ + 2HSO₄^-

自己毒性

硝酸はautoprotoisisを受けます.

2HNO₃ <=> いいえ₂⁺ + いいえ₃^- + H₂○

金属酸化

金属との反応では硝酸は強酸のようにはふるまわず、金属と反応して対応する塩を形成し、ガス状の水素を放出します。.

しかし、マグネシウムとマンガンは硝酸と熱く反応し、他の強酸もそうです.

Mg（s）+ 2 HNO₃ （１）＝＞Ｍｇ（ＮＯ）₃）₂ （ac）+ H₂ （g）

その他の

硝酸は亜硫酸金属塩と反応して、硝酸塩、二酸化硫黄および水の塩を生成します。.

な₂そう₃ （s）+ 2 HNO₃ （l）=> 2 NaNO₃ （ac）+ SO₂ （g）+ H₂O（l）

そしてまたニトロ基の代わりに水素を使って有機化合物と反応する。ニトログリセリンやトリニトロトルエン（TNT）などの爆発性化合物の合成の基礎を構成する.

合成

工業用

それは、1901年にOswaldによって記載された方法に従って、アンモニウムの接触酸化によって工業的レベルで製造される。その手順は３つの段階または工程からなる。.

段階１：アンモニウムの一酸化窒素への酸化

アンモニウムは空気中に存在する酸素によって酸化されます。触媒として白金を使用して、反応を８００℃および６〜７気圧で実施する。アンモニウムは、次の比率で空気と混合されます。空気8体積に対してアンモニウム1体積.

4NH₃ （g）+ 5O₂ （g）=> 4NO（g）+ 6H₂O（l）

反応において、一酸化窒素が生成され、それは次の段階のために酸化室に運ばれる。.

第2段階二酸化窒素中での一酸化窒素の酸化

酸化は100℃以下の温度で空気中に存在する酸素によって行われます.

2NO（g）+ O₂ （g）=> 2NO₂ （g）

ステージ3。水中への二酸化窒素の溶解

この段階で硝酸の形成が起こります.

4NO₂ + 2H₂O + O₂→4HNO₃

二酸化窒素（NO）を吸収する方法はいくつかあります。₂）水中.

他の方法の中で：NO₂ Nに二量化されている₂○₄ 水への溶解度を高め、硝酸を生成するために、低温高圧で.

3N₂○₄ + 2H₂O => 4HNO₃ + 2NO

アンモニウムの酸化によって生成された硝酸は、５０〜７０％の濃度を有し、これは、脱水として濃硫酸を使用することによって９８％にもたらすことができ、硝酸の濃度を高めることを可能にする。.

実験室で

硝酸銅（II）を熱分解して二酸化窒素と酸素ガスを生成し、それらを水に通して硝酸を生成する。前述のOswaldの方法で起こるように.

2Cu（NO₃）₂ →２ＣｕＯ＋４ＮＯ₂ + ○₂

硝酸塩とHの反応₂そう₄ 集中する形成された硝酸はＨから分離される。₂そう₄ 83℃（硝酸の沸点）での蒸留による。.

KNO₃ + H₂そう₄ => HNO₃ + KHSO₄

用途

肥料生産

硝酸の生産量の60％が肥料、特に硝酸アンモニウムの製造に使われています.

これは、植物の3つの主要な栄養素の1つである窒素の高濃度が、植物によって硝酸塩を直ちに使用することを特徴としています。一方、アンモニウムは土壌に存在する微生物によって酸化され、長期的な肥料として使用されています.

工業用

-硝酸の生産量の15％が合成繊維の製造に使われています.

-それは硝酸エステルとニトロ誘導体の製造に使用されます。ニトロセルロース、アクリル塗料、ニトロベンゼン、ニトロトルエン、アクリロニトリルなど。.

-それは有機化合物にニトロ基を加えることができます、この特性はニトログリセリンやトリニトロトルエン（TNT）のような爆発物を作るのに使用することができます.

-ナイロンの前駆体であるアジピン酸は、硝酸によるシクロヘキサノンとシクロヘキサノールの酸化によって大規模に製造されます。.

金属清浄機

硝酸はその酸化能力のために、鉱物中に存在する金属の精製に非常に有用です。それはまた、ウラン、マンガン、ニオブ、ジルコニウム、およびリン酸を得るためのリン岩の酸性化などの元素を得るためにも使用される。.

水域

それは濃塩酸と混合されて「アグアレジア」を形成する。この溶液は金とプラチナを溶かすことができます、それはこれらの金属の精製におけるその使用を可能にします.

家具

松の木で作られた家具にアンティーク効果を得るために硝酸が使われています。 10％の硝酸溶液で処理すると、家具の木材にグレーゴールドの色が表示されます。.

クリーニング

-マグネシウムとカルシウムの化合物の沈殿物の残留物を除去するために、硝酸５〜３０％とリン酸１５〜４０％の水溶液の混合物が搾乳作業に使用される装置の洗浄に使用される。.

-実験室で使用されるガラス材料をきれいにするのに役立ちます.

写真撮影

-硝酸は、写真撮影において、特に湿式版プロセスにおける硫酸第一鉄現像剤のための添加剤として、ambrotypeおよびferrotypeにおいてより白い色を促進する目的で使用されてきた。.

-コロジオンプレートの銀浴のpHを下げるために使用され、それは画像と干渉する霧の外観の減少を得ることを可能にした。.

その他

-その溶媒容量のために、それはフレーム原子吸光分析法および誘導結合プラズマ質量分析法による異なる金属の分析に使用されます。.

-一般的な綿を硝酸セルロース（硝酸綿）に変換するために、硝酸と硫酸の組み合わせを使用した.

-外用薬Salcodermは、皮膚の良性新生物（いぼ、角、顆状腫および乳頭腫）の治療に使用されます。それは焼灼、痛みの軽減、刺激およびかゆみの性質を持っています。硝酸は薬の処方の主成分です.

-発煙赤色硝酸、および白色発煙硝酸は、特にBOMARCミサイルにおいて、液体ロケット燃料用の酸化剤として使用されています。.

毒性

-皮膚に接触すると、皮膚の火傷、重度の痛み、および皮膚炎を引き起こす可能性があります。.

-目に触れると、激しい痛み、裂け目、そして深刻な場合には、角膜の損傷と失明の原因となります.

-蒸気を吸入すると、咳、息切れ、ひどいまたは慢性の鼻出血、喉頭炎、慢性気管支炎、肺炎、および肺水腫を引き起こすことがあります。.

-その摂取のために、それは口の中での損傷、唾液分泌、激しいのどの渇き、飲み込むための痛み、消化管全体の中での激しい痛みおよびその壁の穿孔の危険性を生じます。.

参考文献

ウィキペディア（２０１８）。硝酸取得元：en.wikipedia.org
PubChem。（２０１８）。硝酸取得元：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
ブリタニカ百科事典の編集者。（2018年11月23日）。硝酸ブリタニカ百科事典取得元：britannica.com
シュレスタB.（s.f.）。硝酸の性質と用途Chem Guide：化学学習のためのチュートリアル以下から取得しました：chem-guide.blogspot.com
化学書（2017）硝酸以下から取得しました：chemicalbook.com
イマノール（2013年9月10日）硝酸の生産以下から取得しました：ingenieriaquimica.net

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