химический каталог




АЗОТНАЯ КИСЛОТА

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

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

Твердая АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. образует две кри-сталлич. модификации-с моноклинной и ромбич. решетками. Конц. кислота малоустойчива, при нагревании или под действием света частично разлагается: 4HNO3 -> 4NO2 + 2H2O + O2; образующийся NO2 окрашивает кислоту в бурый цвет и придает ей специ-фич. запах.

СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ И LE КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ
Показатель
HNO3
Моногидрат
Тригидрат
Плотн., г/см3 .......
1,513
_
_
Температура плавления, °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 КХ 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

* Т-ра 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 каталитических очистки отходящего газа; 3-камера сгорания; 4-воздушный компрессор; 5-газовая турбина; 6-редуктор; 7-электродвигатель; 8-промежуточные 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 к. 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; температура кипения 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) соответственно 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 к. ограниченно растворим в эфире. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к.-сильный окислитель. Под действием АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. металлы (за исключением Pt, Rh, Ir, Nb, Zr, Та, An) превращаются в нитраты или оксиды, сера энергично окисляется в H2SO4, фосфор-в Р2О5, органическое соединение окисляются и нитруются. Стойкость конструкц. материалов к АЗОТНАЯ КИСЛОТАк. определяется свойствами поверхностных оксидных пленок. В разбавленый АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. стойки хромо-никелевые стали, Ti, в концентрированной-чистый Al, высококремнистый чугун, хромо-никель-кремниевые стали. Титан в среде конц. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к., содержащей растворенные оксиды азота, приобретает пирофорные свойства. В АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. 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 практическое целей используют 30-60%-ные водные растворы АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. или 97-99%-ные (конц. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к.). Смесь концентрированных азотной и соляной кислот (соотношение по объему 1 :3) называют царской водкой; она растворяет даже благородные металлы. Смесь HNO3 концентрации ок. 100% и H2SO4 концентрации ок. 96% при их соотношении по объему ок. 9:1 называют меланжем.

Пром. методы получения разбавленый HNO3 включают следующей стадии: получение NO, окисление его до NO2, абсорбцию NO2 водой, очистку отходящих газов (содержащих в основные N2) от оксидов азота. Осн. 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 количество загружаемой платины на 40-60%. Потери Pt при одноступенчатом катализаторе, в основные из-за механические 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 значительной 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 каталитических восстановление до N2. В случае восстановления аммиаком (катализатор-оксиды Al и V; 250-300СС) происходят реакции:

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

Отходящий газ очищают также на алюмопалладиевом катализатор (температура начала реакции 350-500°С) с использованием в качестве восстановителя природные газа:

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

Установки по производству разбавленый HNO3 (см. рис. 1 и 2) характеризуются высокой производительностью (350-1400 т/сут), полнотой использования теплоты химический реакций, экономным расходованием сырья и вспомогат. материалов.

Конц. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. получают двумя основные способами. Первый заключается в ректификации тройных смесей, содержащих HNO3, воду и к.-л. водоотнимающее в-во, 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 ок. 5 МПа и использовании чистого О2 образуется 97-98%-ная HNO3, содержащая до 30% по массе растворенных оксидов азота. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. получают разгонкой этого раствора. При 0,7-1,0 МПа и использовании воздуха образуется 80-85%-ная HNO3 и азеотропная смесь АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. 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. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. 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 АЗОТНАЯ КИСЛОТАк., основанный на взаимодействие N2 и О2 воздуха выше 2200°С (N2 + О2 -> 2NO + 180,6 кДж) с последующей быстрым охлаждением NO, его окислением и абсорбцией NO2 водой, распространения пока не получил.

Осн. количество разбавленый HNO3 расходуется в производстве NH4NO3 и сложных минеральных удобрений, нитратов Na, К, Са и др., в гидрометаллургии. Конц. кислота используется при получении ВВ, H2SO4, H3PO4, ароматические нитросоединений, красителей, входит в состав ракетного топлива. АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. используется также для травления металлов, полупроводниковых материалов и др.

Произодство АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. взрывоопасно из-за использования в нем горючих и взрывоопасных B-B-NH3 и природные газа. Под действием АЗОТНАЯ КИСЛОТА к. 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). Произодство А.к. в развитых кап. странах ок. 22 млн. т (1982).

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
цены на мягкую кровлю
строительство кинотеатра под ключ
тазик для варки варенья из нержавейки купить
нано-пленка на номерной знак автомобиля купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)