новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Азотная кислота


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Азотная кислота HNO3, молекулярная масса 63,016, бесцветная жидкость (см. табл.). Сильная одноосновная кислота (рКа —1,64). Молекула имеет плоскую структуру (длины связей в нм):

Твердая азотная кислота образует две кристаллические модификации-с моноклинной и ромбической решетками. Концентрированная кислота малоустойчива, при нагревании или под действием света частично разлагается: 4HNO3 -> 4NO2 + 2H2O + O2; образующийся NO2 окрашивает кислоту в бурый цвет и придает ей специфический запах.

СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ И LE КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ

Показатель
HNO3
Моногидрат
Тригидрат
Плотн., г/см3 .......
1,513
_
_
Т. пл., °С ........
-41,59 (82.6)*
-37,62
-18,47
кДж/моль .
10,47
17,50
29109
(293 К), кДж/моль .
39.1
кДж/моль .
-174,1 (_ 134,9)**
-473,5
-1056,1
С°р (300 К*Дж/(моль*К) . .
109,9 (54,22)**
182
325
растворения в воде. кДж/моль .......
-33.68
-19.82
-8,92
S0298, Дж/(моль*К) .
155,6 (266,9)**
217
344

* Температура кипения. ** Для газа при 298 К.

Рис. 1. Схема производства азотной кислоты под единым давлением (0,65-0,70 МПа): 1-воздушный фильтр; 2-реактор каталитич. очистки отходящего газа; 3-камера сгорания; 4-воздушный компрессор; 5-газовая турбина; 6-редуктор; 7-электродвигатель; 8-промежуточный холодильник; 9-котел-утилизатор; 10 -экономайзер; 11-поролитовый фильтр; 12-смеситель NH3 и воздуха; 13- подогреватель воздуха; 14-испарителъ NH3; 15-аппарат для окисления NO; 16-контактный аппарат для окисления NH3; 17 - холодильник-конденсатор; 18 - абсорбц. колонна; 19-подогреватель отходящего газа.

азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. В водных растворах практически полностью диссоциирует на Н+ и NO-3. Образует с водой азеотропную смесь (68,4% по массе HNO3; т. кип. 120,7°С, d2041,41), моно- и тригидраты. Для водных растворов d204составляет 1,0543 (10%-ная кислота), 1,1150 (20%-ная), 1,3100 (50%-ная), 1,4134 (70%-ная), 1,4826 (90%-ная). Для 49,94%-ного раствора парциальное давление HNO3 и воды составляет (в Па) соотв. 47,91 и 1030,75, для 69,7%-ного-383,04 и 388,36, для 96,48%-ного-5531,47 и 14,63. азотная кислота ограниченно растворима в эфире.

азотная кислота - сильный окислитель. Под действием азотной кислоты металлы (за исключением Pt, Rh, Ir, Nb, Zr, Та, Au) превращаются в нитраты или оксиды, сера энергично окисляется в H2SO4, фосфор-в Р2О5, органические соединения окисляются и нитруются. Стойкость конструкционных материалов к азотной кислоте определяется свойствами поверхностных оксидных пленок. В разбавленной азотной кислоте стойки хромо-никелевые стали, Ti, в концентрированной-чистый Аl, высококремнистый чугун, хромо-никель-кремниевые стали. Титан в среде концентрированной азотной кислоты, содержащей растворенные оксиды азота, приобретает пирофорные свойства. В азотной кислоте любой концентрации стойки стекло, кварц, фторопласт-4.

Рис. 2. Схема производства азотной кислоты с двумя ступенями давления (окисление NH3 при 0,35 МПа, абсорбция МО2 при 0,8 МПа): 1-фильтр воздуха; 2-воздушный компрессор; 3- компрессор нитрозного газа; 4 -газовая турбина; 5 -паровая турбина; 6-смеситель NH3 и воздуха; 7-контактный аппарат для окисления NH3; 8-котел-утилизатор; 9-конденсатор; 10-насос; 11-подогреватель отходящего газа; 12 -холодильник-конденсатор; 13-сепаратор; 14-абсорбц. колонна; 15-испаритель NH3.

Для практич. целей используют 30-60%-ные водные растворы азотной кислоты или 97-99%-ные (концентрированная азотная кислота). Смесь концентрированных азотной и соляной кислот (соотношение по объему 1 :3) называют царской водкой. она растворяет даже благородные металлы. Смесь HNO3 концентрации около 100% и H2SO4 концентрации около 96% при их соотношении по объему около 9:1 называют меланжем.

Промышленные методы получения разбавленной HNO3 включают следующие стадии: получение NO, окисление его до NO2, абсорбцию NO2 водой, очистку отходящих газов (содержащих в основном N2) от оксидов азота. Основной способ получения NO заключается в окислении NH3 кислородом воздуха в присутствии катализатора: 4МН3 + 5О2 -> 4NO + 6Н2О + 907,3 кДж. Катализатор-сетка из сплавов Pt (80-95%) с металлами платиновой группы. В СССР используется двухступенчатый катализатор (первая ступень - платиновые сетки, вторая - оксидный неплатиновый катализатор), позволяющий сократить кол-во загружаемой платины на 40-60%. Потери Pt при одноступенчатом катализаторе, в осн. из-за мех. уноса, составляют (г Pt на 1 т HNO3): 0,05 при 0,1 МПа, 0,1 при 0,4 МПа, 0,15 при 0,7 МПа. При использовании двухступенчатого катализатора потери Pt снижаются на 15-25%.

Окисление NO (2NO + О2 ->2NO2 + 124 кДж) протекает в газовой фазе при охлаждении нитрозного газа (полученного на стадии окисления NH3) до 160-250°С; ниже 100°С идет димеризация (2NO2 -> N2O4 + 56,9 кДж/моль). Абсорбцию NO2 водой (3NO2 + H2O->2HNO3 + NO + + 136,2 кДж/моль) осуществляют в тарельчатых колоннах со значительными межтарелочными объемами. Отходящий газ содержит 0,02-0,15% по объему оксидов азота, 2-5% О2 и N2; при содержании остаточных оксидов азота более 0,02% проводят их каталитическое восстановление до N2. В случае восстановления аммиаком (катализаторы - оксиды Аl и V; 250-300СС) происходят реакции:

3NO + 2NH3 -> 2,5N2 + ЗН2О 3NO2 + 4NH3 -> 3,5N2 + 6H2O

Отходящий газ очищают также на алюмопалладиевом катализаторе (температурара начала реакции 350-500°С) с использованием в качестве восстановителя природного газа:

СН4 + 2О2 -> СО2 + 2Н2О + 802 кДж СН4 + 2NO2 -> N2 + 2H2O + СО2 + 868 кДж СН4 + 4NO -> 2N2 + 2Н20 + СО2 + 1160кДж

Установки по производству разбавленной HNO3 (смотри рисунки 1 и 2) характеризуются высокой производительностью (350-1400 т/сут), полнотой использования теплоты химических реакций, экономным расходованием сырья и вспомогательных материалов.

Концентрированная азотная кислота получают двумя основными способами. Первый заключается в ректификации тройных смесей, содержащих HNO3, воду и какое-либо водоотнимающее вещество, обычно H2SO4 или Mg(NO3)2. В результате получают пары 100%-ной HNO3, которые конденсируют, и водные растворы водоотнимающего агента. Последние упаривают и возвращают в производство. Второй способ основан на реакции: 2N2O4M + + 2Н2О(ж) + О2(г)->4НNO3(ж) + 78,8 кДж ("ж".жидкость. "г"-газ). При давлении около 5 МПа и использовании чистого О2 образуется 97-98%-ная HNO3, содержащая до 30% по массе растворенных оксидов азота. Азотную кислоту получают разгонкой этого раствора. При 0,7-1,0 МПа и использовании воздуха образуется 80-85%-ная HNO3 и азеотропная смесь азотная кислота с водой. Жидкий N2O4 получают главным образом путем растворения NO2, содержащегося в нитрозном газе, 80-100%-ной HNO3 с последующей разгонкой этого раствора и конденсацией жидкого N2O4.

Азотную кислоту особой чистоты производят ректификацией 97-98,5%-ной HNO3 в аппаратуре из силикатного или кварцевого стекла. Содержание примесей в такой кислоте менее 1 * 10-6% по массе.

Метод получения азотной кислоты, основанный на взаимодействии N2 и О2 воздуха выше 2200°С (N2 + О2 -> 2NO + 180,6 кДж) с последующим быстрым охлаждением NO, его окислением и абсорбцией NO2 водой, распространения пока не получил.

Основное количество разбавленной HNO3 расходуется в производстве NH4NO3 и сложных минеральных удобрений, нитратов Na, К, Са и других, в гидрометаллургии. Концентрированная кислота используется при получении взрывчатых веществ, H2SO4, H3PO4, ароматических нитросоединений, красителей, входит в состав ракетного топлива. Азотная кислота используется также для травления металлов, полупроводниковых материалов и др.

Производство азотной кислота взрывоопасно из-за использования в нем горючих и взрывоопасных веществ - NH3 и природного газа. Под действием азотной кислоты воспламеняются бумага, масло, древесина, уголь. При попадании на кожу она вызывает ожоги. Аммиак, пары HNO3, оксиды азота токсичны. ПДК паров HNO3 и оксидов азота 2 мг/м3 (в пересчете на NO2). Производство азотной кислоты в развитых капиталистических странах около 22 млн. т (1982).

Лит.: Справочник азотчика, под ред. Н. А. Симулина [и др.], т. 2, М., 1969; Атрощенко В. И., Каргин С. И., Технология азотной кислоты, М., 1970; Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности, под ред. В. М. Олевского, М., 1985. А. А. Солоха.

Дополнительная информация: "Азотная кислота: химические и физические свойства".


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVI
Контактная информация