질산 (HNO3) - 공식, 특성, 어금니 질량 및 사용

질산은 수소, 산소 및 질소 원자를 함유하는 강한 산화제이다. 그것은 암모니아의 촉매 산화에 의해 제조됩니다. 질산은 실험실과 폭발물 및 비료 제조에서 매우 유용한 화학 시약입니다. 그것은 약 3.01의 pH를 가진 강산입니다. 그것은 무색에서 노란색의 액체로 발생합니다. 강력하고 뚜렷한 산성 냄새를 사용하면 쉽게 식별 할 수 있습니다. 그것은 매우 부식성이지만 여러 산업에서 응용 프로그램을 찾습니다. 다음 섹션에서는 질산 루이스 구조, 분자 질량, 질산 공식, 특성 등을 탐구합니다.

질산이란 무엇입니까?

질산은 강산입니다. 다음 이름으로도 알려져 있습니다.

• 니 트레의 정신
• Aqua Fortis

순수한 형태의 무색 액체이지만 나이가 들수록 노란색으로 변합니다. 노란색 캐스트는 질산이 물과 질소 산화 질소로 분해 되었기 때문입니다. 질산은 부식성이 높고 독성이 있기 때문에 질산을 취급하는 동안 적절한 안전 조치를 채택해야합니다. 피부와 접촉하면 심한 화상을 유발할 수 있습니다.

질산 공식 및 구조

질산에 대한 공식은 HNO ₃ 입니다 . 여기에는 다음 요소의 원자가 포함되어 있습니다.

• 3 개의 산소 원자
• 하나의 질소 원자
• 하나의 수소 원자

질산 분자는 3 개의 산소 원자 중 하나가 중심 질소 원자에 이중으로 결합된다. 대조적으로, 다른 산소 원자는 단일 결합을 통해 중심 질소 원자에 결합한다. 산소 원자는 또한 단일 공유 결합을 통해 수소 원자에 결합됩니다.

질산 분자에 대한 충전 : 세 번째 산소 원자는 -1의 전하를 갖는다. 그것은 중심 질소 원자에 결합합니다. 중심 질소 원자는 4 개의 공유 결합을 형성합니다 (3 개의 산소 원자와 1 개는 수소가있는); +1 충전이 있습니다. 따라서 분자의 순 전하는 0입니다.

질소의 양전하는 산소 원자의 음전하에 의해 취소된다. 또한,이 분자의 전하는 공명으로 인해 분산 될 수 있습니다.

질산 루이스 구조

다음 이미지는 공유 결합 및 고독한 쌍을 갖는 질산 루이스 구조를 보여줍니다. 분자는 3 개의 단일 공유 결합 및 이중 공유 결합을 함유한다. 또한 7 개의 고독한 전자 쌍이 있습니다.

질산 어금니 질량

질산의 분자 질량은 화학적 공식 및 그 구성 요소의 원자 질량을 사용하여 쉽게 계산할 수 있습니다.

수소의 원자 질량 =1U

질소의 원자 질량 =14 u

산소의 원자 질량 =16U

질산의 몰 질량 (HNO <서브> 3 )는 다음과 같이 계산됩니다 :

몰 질량 =(수소의 1 × 원자 질량) + (1x 원자 질소의 질량) + (3 × 원자 산소 질량)

몰 질량 =(1 × 1) + (1 × 14) + (3 × 16)

질산 몰 질량 =63 u

질산의 실험실 준비

실험실에서, 질산은 황산과 질산 칼륨과의 반응에 의해 제조된다.

원칙 : 더 휘발성이있는 산은 덜 휘발성 산을 사용하여 소금에서 변위 될 수 있습니다. 일러스트레이션 : 황산은 질산보다 휘발성이 적습니다. 따라서 황산을 사용하여 금속 질산염으로 대체 할 수 있습니다.

반응물 : 다음 반응물은 분수에 사용됩니다 :

• 질산 칼륨 - 50gm
• 농축 황산 - 25ml

절차 : 반응물은 둥근 바닥 플라스크에 놓고 약 200 ℃로 가열된다. 온도가 200 ° C 이상 상승하지 않도록하는 것이 중요합니다.

반응 : Kno 3 + h ₂ 그래서 4 → khso ₄ + hno ₃

(더 휘발성 산 + 적은 휘발성 산 → 염 + 휘발성 산)

컬렉션 : 질산 증기가 수집됩니다. 그들은 질산 용액을 제공하기 위해 응축됩니다.

질산의 상업적 제조

상용 질산 용액은 52% ~ 68% 농도를 갖습니다. 이들은 무수 암모니아가 산화 질소로 산화된다. 백금 또는 로듐은 반응의 촉매로 사용됩니다. 약 500K의 고온과 9 atm의 압력이 유지됩니다.

반응물 : 암모니아 및 산소

촉매제 : 백금

반응 : 4 nh ₃ (g) + 5 o ₂ (g) → 4 No (g) + 6 H ₂ o (g)

반응은 -905.2 kJ/mol 에너지를 포함한다.

첫 번째 반응에서 생성 된 일산화 질소는 다시 산소와 반응하여 이산화 질소를 형성합니다.

2 아니요 (g) + o ₂ (g) → 2 No 2 (g)

반응은 -114 kJ/mol 에너지를 포함한다.

이산화 질소는 물에 흡수되어 다음과 같이 질산을 생산합니다.

3 No 2 (g) + h ₂ o (l) → 2 hno ₃ (aq) + 아니오 (g)

반응은 -135.74 kJ/mol 에너지를 포함한다.

이전 단계에서 생성 된 산화 질소는 다시 흡연을 위해 다시 순환됩니다.

4 No 2 (g) + o ₂ (g) + 2 H ₂ o (l) → 4 Hno ₃ (aq)

수득 된 수성 질산은 질량 농도에 의해 68%를 달성하도록 증류된다. 농축 황산으로 탈수시켜 최대 98%까지 추가로 집중할 수 있습니다.

질산의 물리적 특성

질산의 중요한 물리적 특성은 다음과 같습니다.

• 질산 몰 질량 :63.01 g/mol
• 밀도 :1.51 g/cm³
• 색상 :무색에서 노란색
• 냄새 :강한 산성 냄새
• 끓는점 :83 ° C
• 용융점 :-42 ° C

질산의 화학적 특성

푸른 리트머스가 빨간색으로 변하는 강한 산입니다. 산에 대한 모든 테스트를 제공합니다. 다음은 질산과 관련된 중요한 화학 반응입니다.

분해

질산은 이산화 질소 스탠딩으로 쉽게 분해됩니다. 그것은 무색에서 노랑으로 변합니다.

4 hno ₃ → 4 No ₂ + o ₂ + 2 h ₂ o

금속과의 반응

질산이 금속과 반응하도록 만들어지면 수소 가스가 해방됩니다. 그러나이 반응은 반응성 시리즈의 수소 위의 금속에서만 가능합니다.

마그네슘과의 반응 : Mg + 2 Hno ₃ → mg (no 3 ) 2 + h ₂

망간과의 반응 : Mn + 2 Hno ₃ → Mn (no 3 ) 2 + h ₂

질산은 또한은 및 구리와 같은 비 활성 금속과 반응하여 공정에서 산화 될 수 있습니다. 반응은 크게 온도와 산 농도에 달려 있습니다.

구리와의 반응 : 3 Cu + 8 HNO ₃ → 3 Cu + 2 No + 4 H ₂ O + 6 NO

비 메탈과의 반응

질산은 강력한 산화 산이므로 여러 유기 물질과 반응합니다. 이러한 반응도 폭발적 일 수 있습니다. 산의 하이드 록실 그룹은 전형적으로 주어진 유기 분자에서 수소를 제거하고 물 형성을 초래하는 반면, 니트로 그룹은 수소의 위치로 점프합니다. 많은 폭발물의 1 차 합성 절차는 트리 니트로 톨루엔 (TNT) 및 니트로 글리세린과 같은 질산으로 유기 화합물을 질화시키는 것을 포함한다.

질소, 산소, 고귀한 가스, 할로겐 (요오드 제외) 및 실리콘을 제외한 비금속 원소와의 반응으로,이를 가장 높은 산화 상태로 산화시킵니다. 예를 들어,

농축 질산의 탄소와의 반응 :이산화 질소를 제공합니다.

C (흑연) + 4 HNO ₃ → Co ₂ + 4 NO ₂ + 2 h ₂ o

희석 질산의 탄소와의 반응 :그것은 일산화 질소를 제공합니다.

3 C (흑연) + 4 HNO3 → 3 Co ₂ + 4 no + 2 h ₂ o

xanthoproteic test

질산이 단백질과 반응 할 때 특정 유형의 황색 질화 생성물이 형성된다. 이 반응을 Xanthoproteic 반응이라고합니다. 이 시험에서, 농축 질산을 시험 된 물질에 첨가하고, 혼합물을 가열한다. 첨가 된 단백질에 방향족 고리가있는 아미노산이 포함 된 경우 혼합물은 노란색으로 변합니다. 암모니아와 같은 혼합물에베이스가 추가되면 색상이 오렌지로 변합니다. 단백질에 존재하는 질화 된 방향족 고리는 이러한 색상 변화를 담당합니다. 질산이 상피 세포와 접촉 할 때, Xanthoproteic acid가 형성된다. 따라서 이러한 국소 피부색 변화로 인해 질산을 처리 할 때 적절한 안전 예방 조치를 취해야합니다.

질산의 사용

• 질산 질산 암모늄 생산에 사용되며, 이는 염료, 플라스틱 및 비료를 제조하는 데 사용됩니다.
• hno ₃ TNT와 같은 폭발물 생산에 사용됩니다.
• 질산은 액체 연료 로켓에서 산화제로 사용됩니다.
• 순수한 형태로 사마귀를 제거하는 데 사용됩니다.
• 질산은 전기 화학에서 화학 도핑 제로 사용됩니다.

자주 묻는 질문

1. 질산이 물과 반응하면 어떻게됩니까?

A. H ₂ 물의 물은 질산에서 H+를 제거하기위한 기초입니다. 생성 된 히드로늄 H <서브> 3 O+는 컨쥬 게이트 산입니다. 여기서, 컨쥬 게이트의 염기는 3 이다 , 즉 질산염. 그것은 H+가 제거 된 질산 분자입니다.

2. 질산은 금속을 용해합니까?

A. 예, 질산은 일부 금속과 합금을 산화시킵니다. 그러나, 농축 질산으로 처리되면 금과 백금은 영향을받지 않습니다. 동시에, 특정 금속은 질산에 의해 통행됩니다. 이 금속은 희석 된 질산 용액 또는 산 혼합물을 사용하여 용해됩니다.

3. 질산을 중화시키는 것이 있습니까?

A. 예, 질산은 중탄산 나트륨에 의해 중화됩니다. 중탄산 나트륨의 한 부분은 질산의 한 부분을 중화시키는 것으로 간주됩니다. 사실, Nitric의 5 %가 H ₂ 보다 크지 않습니다. O. 따라서이 용액의 100 갤런은 834 파운드의 질산과 같습니다.