Kwas azotowy (V)- zastosowanie, otrzymywanie, zagrożenia

Kwas azotowy (V)- zastosowanie, właściwości, otrzymywanie i zagrożenia.
Wzór sumaryczny kwasu azotowego(v) to HNO3.
Podstawowe własciwości fizyczne: bezbarwny gaz cięższy od powietrza temperatura krzepnięcia: 332K- (41,10C) tempratura wrzenia: 356K (830C) doskonale rozpuszcza się w wodzie, czemu towarzyszy silny efekt egzotermicny cięższy od powietrza 1,5 raza, cieższy od wody rozkład katalizowany jest przez podwyższoną temprature i światło słoneczne, silna woń dymi w wilgotnym powietzru.
Kwas azotowy (v) i jego stężone roztwory ulegają rozkładowi, czego skutkiem są powstające tlenki, które nadają mu żółtą lub czerwono-żółtą barwę. W połączeniu z wodą tworzy dwa hydraty:
HNO3 x H2 o temperaturze topnienia 235K
HNO3 x 3H2 o temperaturze 254,7K
Włściwości chemiczne: drażni śluzówkę nosa jest kwasem żrącym, działa utleniająco na wszystkie metale z wyjątkiem platyny i złota w reakcji HNO3 z glinem, chromem,i żelazem zachodzi pasywacja mieszanina HNO3 i HCL w stosunku 1:3 tworzy tzw. Wodę królewską, która jest w stanie rozpuścić nawet platynę i złot. Pod wpływem kwasu azotowego (V) białko zmienia barwę na żółtą co jest wynikiem reakcji ksantoproteinowej. Na skórę działa żrąco, powoduje bolesne rany oraz żółte zabarwienia skóry ( w przypadku kwasu w postaci rozcieńczonego roztworu). Tworzona z kwasem solnym woda królewska ma bardzo silne właściwości utleniające, które zawdzięcza wydzielającemu się chlorowi i chlorkowi nitrozylu:
3HCL HNO3->2H2O Cl2 NOCL 68% tego kwasu jesttak zwanym azeotropem.
Metale takie jak żelazo, chrom, glin w kontakcie ze stężonym kwasem ulegają pasywacji. Dlatego własnie znacznie lepiej rozpuszczają się one w rozcieńczonym kwasie.
Otrzymywanie kwasu azotowego (V)
Kwas azotowy można otrzymać dwoma metodami:
1. W wyniku przerobu azotanów występujących w przyrodzie (np. zawartych w złożach saletry w Chile). Jest to od dawna znana metoda i początkowo polegała na działaniu siarczanu żelaza (III) lub ałunów na saletrę sodową. W wieku XIX zastosowanie znalazła metoda oparta na wykorzystaniu następującej reakcji:
2. Ten nietrudny sposób otrzymania kwasu azotowego spowodował, że przez długi czas saletra chilijska stanowiła jedyne żródło surowca do produkcji kwasu azotowego.
Drugi sposób polegał na rozpuszczeniu tlenków azotu w wodzie. Wynika że podstawowy surowcem w tym przypadku jest tlenek azotu. Dwutlenek azotu powstaje natomiast przez utlenienie tlenku. Utlenienie azotu do tlenku nie jest łatwą sprawą i zachodzi bardzo opornie. Jest ono możliwe np. w łuku Volty, oraz poprzez katalityczne utlenianie amoniaku do tlenku azotu.
Zastosowanie:Kwas azotowy jest odczynnikiem często stosowanym w najrozmaitszych pracach laboratoryjnych.
Chemi analitycznej jako środek utleniający i do rozpuszczania metali
Na skalę techniczną duże ilości kwasu azotowego zużywa się do :
a) Produkcji azotanów bedąch nawozami sztucznymi [ Ca(NO3)2 NH4NO3]
b) Produkcji materiałów wybuchowych
c) Nitrowania związków organicznych
d) Do produkcji azotanów srebra dla przemysłu fotograficznego
e) Oczyszczania powierzchni metali
f) Produkcji paliw rakietowych
g) Produkcji środków farmaceutycznych
h) Produkcji barwników
Kwas azotowy (V) wytwarza się obecnie przez katalityczne utlenianie amniaku zgodnie z równaniem: 4NH3 5O2->4NO 6H2O
Powstający tlenek azotu (II) samorzutnie utlenia się do tlenku azotu (IV) 2NO O2->2NO2
Tlenek azotu (IV) zostaje pochłonięty w wodzie, tworząc początkowo mieszaninę kwasu azotowego (III) i aazotowego (V):
2NO2 H2O->HNO3 HNO2
Kwas azotowy (III) jest jednak kwasem bardzo nie trwałym i podczas zatężenia rozkłada się z wydzieleniem tlenku azotu (II), który po utlenieniu znów bierze udział w procesie. Reakcję otrzymywania kwasu azotowego (V) z tlenku azotu (IV) można więc zapisać następująco:
3NO2 H2O->2HNO3 NO^
Ludzie od wieków wykorzystują sole kwasu azotowego do użeźniania gleby. Azotan (V) sodu znany jest pod zwyczajną nazwą Saletry chilijskiej, a azotan (V) potasu- saletry potasowej. O ile istnieją złoża saletry chilijskiej o tyle saletrę potasową wydzielano przez stulecia z odchodów zwierzęcych i ludzkich, w których powstawała na skutek działania bakterii przetwarzających związki azotowe w azotan (V) potasu. Obecnie azotany (V) otrzymuje się z kwasu azotowego(V) . odkrycie, że zastosowanie azotanów (V) otrzymanych fabrycznie tak samo zwiększa plony, jak użycie azotanów pochodzących z kompostu czy obornika, podniosło zapotzrebowanie na kwas azotowy (V). Obecnie ok. 90% produkcji kwasu azotowego (V) przeznacza się na wyrób nawozów azotowych, a ok. 9% na wytwarzanie materiałów wybuchowych. Pozostały 1% produkcji służy do wytwarzania leków, barwników i tworzyw sztucznych.
W przyrodzie najczęściej występują sole kwasu azotowego (V) pochodzące z nawozów sztucznych lub naturalnych. Pewne dodatkowe ilości azotanów (V) są dostarczane glebie z wodą deszczową. Większość zawartych w niej tlenków azotu pochodzi ze spalin samochodowych. Podczas pracy silników samochodowych gorące powietrze przetwarza się bowiem między innymi w tlenki azotu.
Azotany (V) znajdujące się w glebie częściowo pochłaniane są pzrz rośliny a częściowo przedostają się do rzek i wód gruntowych. Bardzo ważna stała się więc kontrolazawartości tych związków w produktach spożywanych przez człowieka. Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła dopuszczalny poziom azotanów (V) w wodzie pitnej 50mg/dm3 (50ppm). W rejonach gdzie poziom azotanów (V) jest wyższy, np. na na niektórych obszarach rolniczych, wodę należy z nich oczyszczać stosuje się do tego dwie metody:
1. Pierwsza polega na zastosowaniu baterii denitryfikujących, czyli przetwarzających azotany (V) w azot atmosferyczny; w metodzie tej w końcowej fazie oczyszczania bakterie usuwa się z wody;
2. Druga polega na zastosowaniu kolumn jonitowych, które wymieniają jony azotanowe (V) na jony bezpieczniejsze dla zdrowia, np. jony chlorkowe.
Rzadko zdarza się aby woda dostarczana do miasta za pomocą wodociągów była bardzo czysta, czyli pochodziła ze studni artezyjskich. Najczęściej jest to wod rzeczna w związku z czym musi być dokładnie oczyszczona zarówno z domieszek chemicznyh jak i z zanieczyszczeń biolgicznych. Wszystkie oczyszczalnie wody pitnej mają więc strukturę pozwalającą na usuwanie z wody obu typów zanieczyszczeń. Poza wodą pitną głównym źródłem azotanów (V) są dla człowieka warzywa. Szczególnie dużo azotanów może znajdować się w warzywach hodowlanych w warunkach szklarniowych poza sezonem. Azotany obecnie znajdują się również w wędlinach gdyż używa się do konserwowaniaKNO3 lub NaNO3. Do wędlin i przetworów rybnych dodaje się też azotany (III) które poza właściwościami konserwującymi poprawiają barwę przetworu. Jak widać ilość azotanów (III) i azotanów (V) pzryjmowanym przez człowieka zależy w dużym stopniu od jego diety.