>

Hno3 to jaki rodzaj kwasu. Właściwości utleniające kwasu azotowego

Niezależnie od stężenia, utleniaczem w kwasie azotowym są nitracje NO, zawierające azot na stopniu utlenienia +5. Dlatego też, gdy metale wchodzą w interakcję z kwasem azotowym, wodór nie jest wydzielany. Kwas azotowy utlenia wszystkie metale z wyjątkiem najbardziej nieaktywnych (szlachetnych). W tym przypadku powstają produkty redukcji soli, wody i azotu (+5): NH-3 4 NO 3, N 2, N 2 O, NO, НNO 2, NO 2. Wolny amoniak nie jest wydzielany, ponieważ reaguje z kwasem azotowym, tworząc azotan amonu:

NH3 + HNO3 = NH4NO3

Kiedy metale oddziałują ze stężonym kwasem azotowym (30–60% HNO 3), produktem redukcji HNO 3 jest głównie tlenek azotu (IV), niezależnie od rodzaju metalu, na przykład:

Mg + 4HNO 3 (stęż.) = Mg(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Zn + 4HNO 3 (stęż.) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Hg + 4HNO 3 (stęż.) = Hg(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Metale o zmiennej wartościowości pod wpływem stężonego kwasu azotowego ulegają utlenieniu najwyższy stopień utlenianie. W tym przypadku metale utlenione do stopnia utlenienia +4 i wyższego tworzą kwasy lub tlenki. Na przykład:

Sn + 4HNO 3 (stęż.) = H 2 SnO 3 + 4NO 2 + H 2 O

2Sb + 10HNO 3 (stęż.) = Sb 2 O 5 + 10NO 2 + 5H 2 O

Mo + 6HNO 3 (stęż.) = H 2 MoO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Aluminium, chrom, żelazo, nikiel, kobalt, tytan i niektóre inne metale poddaje się pasywacji w stężonym kwasie azotowym. Po obróbce kwasem azotowym metale te nie reagują z innymi kwasami.

Kiedy metale oddziałują z rozcieńczonym kwasem azotowym, produkt jego redukcji zależy od właściwości redukujących metalu: im bardziej aktywny jest metal, tym więcej w większym stopniu kwas azotowy ulega redukcji.

Metale aktywne maksymalnie redukują rozcieńczony kwas azotowy, tj. powstają sól, woda i NH 4 NO 3, na przykład:

8K + 10HNO 3 (rozcieńczony) = 8KNO 3 + NH 4NO 3 + 3H 2 O

Metale o średniej aktywności w reakcji z rozcieńczonym kwasem azotowym tworzą sól, wodę i azot lub N 2 O. Im bardziej na lewo metal w tym zakresie (im bliżej aluminium), tym większe prawdopodobieństwo powstania np. azotu :

5Mn + 12HNO 3 (rozcieńczony) = 5Mn(NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O

4Cd + 10HNO 3 (rozcieńczony) = 4Cd(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

Metale niskoaktywne w reakcji z rozcieńczonym kwasem azotowym tworzą sól, wodę i tlenek azotu (II), np.:

3Сu + 8HNO 3 (rozcieńczony) = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

Ale równania reakcji w tych przykładach są warunkowe, ponieważ w rzeczywistości otrzymuje się mieszaninę związków azotu, a im wyższa aktywność metalu i im niższe stężenie kwasu, tym niższy stopień utlenienia azotu w powstającym produkcie więcej niż inni.



6. Oddziaływanie metali z wodą królewską

„Wódka królewska” to mieszanina stężonych kwasów azotowego i solnego. Służy do utleniania i rozpuszczania złota, platyny i innych metali szlachetnych.

Kwas solny w wodzie królewskiej zużywa się na tworzenie złożonego związku utlenionego metalu. Z porównania reakcji półreakcyjnych 29 i 30 z reakcjami półreakcyjnymi 31–32 (tabela 1) wynika, że ​​podczas tworzenia złożonych związków złota i platyny potencjał redoks maleje, co umożliwia ich utlenienie kwasem azotowym . Równania reakcji złota i platyny z wodą królewską zapisuje się w następujący sposób:

Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2 + 4NO + 8H2O

Trzy metale nie wchodzą w interakcje z wodą królewską: wolfram, niob i tantal. Utlenia się je mieszaniną stężonego kwasu azotowego i kwasu fluorowodorowego, ponieważ kwas fluorowodorowy tworzy silniejsze związki złożone niż kwas solny. Równania reakcji są następujące:

W + 2HNO3 + 8HF = H2 + 2NO + 4H2O

3Nb + 5HNO3 + 21HF = 3H2 + 5NO + 10H2O

3Ta + 5HNO3 + 24HF = 3H3 + 5NO + 10H2O

W niektórych podręczniki Istnieje inne wyjaśnienie interakcji metali szlachetnych z wodą królewską. Uważa się, że w tej mieszaninie HNO 3 i HCl zachodzi reakcja katalizowana metalami szlachetnymi, w której kwas azotowy utlenia kwas solny według równania:

HNO 3 + 3HCl = NOCl + 2H 2 O

Chlorek nitrozylu NOCl jest kruchy i rozkłada się według równania:

NOCl = NO + Cl (atomowy)

Zatem utleniaczem metalu jest atomowy (tj. bardzo aktywny) chlor w momencie uwolnienia. Dlatego produktami oddziaływania wody królewskiej z metalami są sól (chlorek), woda i tlenek azotu (II):

Au + HNO 3 + 3HCl = AuCl 3 + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3PtCl4 + 4NO + 8H2O,

i złożone związki powstają w następujących reakcjach:

HCl + AuCl3 = H; 2HCl + PtCl4 = H2

Zakres zastosowania kwasu azotowego jest bardzo szeroki. Substancja ta produkowana jest w wyspecjalizowanych zakładach chemicznych.

Produkcja jest bardzo rozbudowana i dziś takie rozwiązanie można kupić w bardzo dużych ilościach. Kwas azotowy sprzedawany jest luzem wyłącznie przez certyfikowanych producentów.

Charakterystyka fizyczna

Kwas azotowy to ciecz o specyficznym ostrym zapachu. Jego gęstość wynosi 1,52 g/cm3, a temperatura wrzenia 84 stopnie. Proces krystalizacji substancji zachodzi w temperaturze -41 stopni Celsjusza, która następnie zamienia się w substancję biały.

Kwas azotowy jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i w praktyce można otrzymać roztwór o dowolnym stężeniu. Najbardziej powszechny jest stosunek substancji wynoszący 70%. To stężenie jest najpowszechniejsze i stosowane wszędzie.

Silnie nasycony kwas może uwalniać do powietrza toksyczne związki (tlenki azotu). Są bardzo szkodliwe i należy zachować wszelkie środki ostrożności podczas obchodzenia się z nimi.

Stężony roztwór tej substancji jest silnym utleniaczem i może reagować z wieloma związkami organicznymi. Tak więc przy długotrwałym narażeniu na skórę powoduje oparzenia, które powstają w wyniku zniszczenia tkanek białkowych.

Kwas azotowy łatwo rozkłada się pod wpływem ciepła i światła na tlenek azotu, wodę i tlen. Jak już wspomniano, produkty takiego rozkładu są bardzo toksyczne.

Jest bardzo agresywna i wpada w szał reakcje chemiczne z większością metali, z wyjątkiem złota, platyny i innych podobnych substancji. Cecha ta służy do oddzielania złota od innych materiałów, takich jak srebro.

Pod wpływem metali tworzy:

  • azotany;
  • uwodnione tlenki (tworzenie jednego z dwóch rodzajów substancji zależy od konkretnego metalu).

Kwas azotowy jest bardzo silnym utleniaczem, dlatego też tę właściwość wykorzystuje się w procesach przemysłowych. W większości przypadków stosuje się go w postaci wodnego roztworu o różnych stężeniach.

Kwas azotowy odgrywa ważną rolę w produkcji nawozów azotowych, a także służy do rozpuszczania różnych rud i koncentratów. Wchodzi także w skład procesu produkcji kwasu siarkowego.

Ona jest ważny element„Aqua regia”, substancja mogąca rozpuścić złoto.

Syntezę kwasu azotowego oglądamy na filmie:


Specjalne właściwości kwasu azotowego i stężonego kwasu siarkowego.

Kwas azotowy- HNO3, mocny kwas jednozasadowy zawierający tlen. Stały kwas azotowy tworzy dwie modyfikacje krystaliczne z siatkami jednoskośnymi i ortorombowymi. Kwas azotowy miesza się z wodą w dowolnym stosunku. W roztworach wodnych prawie całkowicie dysocjuje na jony. Tworzy mieszaninę azeotropową z wodą o stężeniu 68,4% i temperaturze wrzenia 120°C przy 1 atm. Znane są dwa stałe hydraty: monohydrat (HNO3·H2O) i trihydrat (HNO3·3H2O).
Wysoko stężony HNO3 ma zwykle brązową barwę w wyniku procesu rozkładu zachodzącego pod wpływem światła:

HNO3 ---> 4NO2 + O2 + 2H2O

Po podgrzaniu kwas azotowy rozkłada się zgodnie z tą samą reakcją. Kwas azotowy można destylować (bez rozkładu) tylko pod zmniejszonym ciśnieniem.

Kwas azotowy jest silny środek utleniający stężony kwas azotowy utlenia siarkę do kwasu siarkowego i fosfor do kwasu fosforowego; niektóre związki organiczne (na przykład aminy i hydrazyna, terpentyna) ulegają samozapłonowi w kontakcie ze stężonym kwasem azotowym;

Stopień utlenienia azotu w kwasie azotowym wynosi 4-5. Działając jako środek utleniający, HNO można zredukować do różnych produktów:

To, która z tych substancji powstanie, czyli jak głęboko w danym przypadku ulegnie redukcji kwas azotowy, zależy od charakteru reduktora i warunków reakcji, przede wszystkim od stężenia kwasu. Im wyższe stężenie HNO, tym mniej głęboko ulega on redukcji. Podczas reakcji ze stężonym kwasem najczęściej uwalnia się.

Podczas reakcji z rozcieńczonym kwasem azotowym z metalami niskoaktywnymi na przykład w przypadku miedzi uwalniany jest NO. W przypadku metali bardziej aktywnych powstaje żelazo, cynk.

Silnie rozcieńczony kwas azotowy reaguje z metale aktywne-cynk, magnez, glin - z utworzeniem jonu amonowego, co daje azotan amonu z kwasem. Zwykle powstaje kilka produktów jednocześnie.

Złoto, niektóre metale z grupy platynowców i tantal są obojętne na kwas azotowy w całym zakresie stężeń, inne metale reagują z nim, a przebieg reakcji określa jego stężenie. Zatem stężony kwas azotowy reaguje z miedzią, tworząc dwutlenek azotu i rozcieńczony kwas azotowy (II):

Cu + 4HNO3----> Cu(NO3)2 + NO2 + 2H2O

3Cu + 8 HNO3 ----> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Większość metalu c reagować z kwasem azotowym, uwalniając tlenki azotu na różnych stopniach utlenienia lub ich mieszaniny, rozcieńczony kwas azotowy, reagując z metalami aktywnymi, może reagować, uwalniając wodór i redukując jon azotanowy do amoniaku.

Niektóre metale (żelazo, chrom, aluminium), które reagują z rozcieńczonym kwasem azotowym, ulegają pasywacji stężonym kwasem azotowym i są odporne na jego działanie.

Mieszankę kwasów azotowego i siarkowego nazywa się „melanżem”. Kwas azotowy jest szeroko stosowany do otrzymywania związków nitrowych.

Mieszanina trzech objętości kwasu solnego i jednej objętości kwasu azotowego nazywana jest „wodą królewską”. Aqua regia rozpuszcza większość metali, w tym złoto. Jego silne właściwości utleniające wynikają z powstałego chloru atomowego i chlorku nitrozylu:

3HCl + HNO3 ----> NOCl + 2 =2H2O

Kwas siarkowy– ciężka oleista ciecz, która nie ma koloru. Mieszalny z wodą w dowolnym stosunku.

Stężony kwas siarkowyaktywnie pochłania wodę z powietrza i usuwa ją z innych substancji. Kiedy substancje organiczne dostają się w postaci skoncentrowanej kwas siarkowy zwęglenie występuje np. na papierze:

(C6H10O5)n + H2SO4 => H2SO4 + 5nH2O + 6C

Kiedy stężony kwas siarkowy reaguje z cukrem, powstaje porowata masa węglowa, podobna do czarnej, stwardniałej gąbki:

C12H22O11 + H2SO4 => C + H2O + CO2 + Q

Właściwości chemiczne rozcieńczony i stężony kwas siarkowy są różne.

Rozcieńczyć roztwory reaguje kwas siarkowy z metalami , mieszczący się w szereg elektrochemiczny napięcia na lewo od wodoru, z tworzeniem się siarczanów i uwalnianiem wodoru.

Skoncentrowane roztwory kwas siarkowy wykazuje silne właściwości utleniające ze względu na obecność w jego cząsteczkach atomu siarki na najwyższym stopniu utlenienia (+6), dlatego stężony kwas siarkowy jest silnym utleniaczem. W ten sposób utleniają się niektóre niemetale:

S + 2H2SO4 => 3SO2 + 2H2O

C + 2H2SO4 => CO2 + 2SO2 + 2H2O

P4 + 8H2SO4 => 4H3PO4 + 7SO2 + S + 2H2O

H2S + H2SO4 => S + SO2 + 2H2O

Ona wchodzi w interakcję z metalami , znajdujący się w elektrochemicznej serii napięć metali na prawo od wodoru (miedź, srebro, rtęć), z tworzeniem się siarczanów, wody i produktów redukcji siarki. Skoncentrowane roztwory kwas siarkowy nie reaguj ze złotem i platyną ze względu na ich niską aktywność.

a) metale niskoaktywne redukują kwas siarkowy do dwutlenku siarki SO2:

Cu + 2H2SO4 => CuSO4 + SO2 + 2H2O

2Ag + 2H2SO4 => Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

b) w przypadku metali o średniej aktywności możliwe są reakcje polegające na uwolnieniu któregokolwiek z trzech produktów redukcji kwasu siarkowego:

Zn + 2H2SO4 => ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3Zn + 4H2SO4 => 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Zn + 5H2SO4 => 4ZnSO4 + H2S + 2H2O

c) wraz z metalami aktywnymi może wydzielać się siarka lub siarkowodór:

8K + 5H2SO4 => 4K2SO4 + H2S + 4H2O

6Na + 4H2SO4 => 3Na2SO4 + S + 4H2O

d) stężony kwas siarkowy nie oddziałuje z aluminium, żelazem, chromem, kobaltem, niklem na zimno (to znaczy bez ogrzewania) - następuje pasywacja tych metali. Dlatego kwas siarkowy można przewozić w żelaznych pojemnikach. Jednak po podgrzaniu zarówno żelazo, jak i aluminium mogą z nim oddziaływać:

2Fe + 6H2SO4 => Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

2Al + 6H2SO4 => Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

TO. głębokość redukcji siarki zależy od właściwości redukcyjnych metali. Metale aktywne (sód, potas, lit) redukują kwas siarkowy do siarkowodoru, metale znajdujące się w zakresie napięć od aluminium do żelaza – do wolnej siarki, a metale o mniejszej aktywności – do dwutlenku siarki.

Otrzymywanie kwasów.

1. Kwasy beztlenowe otrzymuje się poprzez syntezę związków wodorowych niemetali z prostych substancji, a następnie rozpuszczenie powstałych produktów w wodzie

Niemetal + H 2 = Wiązanie wodorowe niemetalu

H2 + Cl2 = 2HCl

2. Oksokwasy otrzymuje się w reakcji tlenków kwasowych z wodą.



Tlenek kwasowy + H 2 O = Oksokwas

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

3. Większość kwasów można otrzymać w reakcji soli z kwasami.

Sól + Kwas = Sól + Kwas

2NaCl + H 2 SO 4 = 2 HCl + Na 2 SO 4

Zasady to złożone substancje, których cząsteczki składają się z atomu metalu i jednej lub więcej grup wodorotlenkowych.

Zasady to elektrolity, które dysocjują, tworząc kationy pierwiastków metali i aniony wodorotlenkowe.

Na przykład:
KON = K +1 + OH -1

6.Klasyfikacja gruntów:

1. Według liczby grup hydroksylowych w cząsteczce:

a) · Monokwas, którego cząsteczki zawierają jedną grupę wodorotlenkową.

b) · Dikwasy, których cząsteczki zawierają dwie grupy wodorotlenkowe.

c) · Trikwasy, których cząsteczki zawierają trzy grupy wodorotlenkowe.
2. Według rozpuszczalności w wodzie: rozpuszczalny i nierozpuszczalny.

7.Właściwości fizyczne zasad:

Wszystkie zasady nieorganiczne są ciałami stałymi (z wyjątkiem wodorotlenku amonu). Tereny mają inny kolor: wodorotlenek potasu - biały, wodorotlenek miedzi - niebieski, wodorotlenek żelaza - czerwonobrązowy.

Rozpuszczalny fusy tworzą roztwory, które w dotyku są mydlane i stąd wzięła się nazwa tych substancji alkalia.

Alkalia stanowią tylko 10 elementów układu okresowego pierwiastki chemiczne D.I. Mendelejew: 6 metali alkalicznych - lit, sód, potas, rubid, cez, frans i 4 metale ziem alkalicznych - wapń, stront, bar, rad.

8. Właściwości chemiczne zasad:

1. Wodne roztwory zasad zmieniają kolor wskaźników. fenoloftaleina – karmazynowa, oranż metylowy – żółta. Zapewnia to swobodna obecność grup hydroksylowych w roztworze. Dlatego słabo rozpuszczalne zasady nie dają takiej reakcji.

2. Antrakt :

a) z kwasy: Zasada + Kwas = Sól + H 2 O

KOH + HCl = KCl + H2O

b) z tlenki kwasowe: Alkalia + Tlenek kwasowy = Sól + H 2 O

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

c) z rozwiązania: Roztwór ługu + roztwór soli = nowa zasada + nowa sól

2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4

d) z metale amfoteryczne: Zn + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2

Wodorotlenki amfoteryczne:

a) Reaguje z kwasami tworząc sól i wodę:

Wodorotlenek miedzi(II) + 2HBr = CuBr2 + woda.

B). Reaguje z zasadami: wynik - sól i woda (stan: stopienie):

Zn(OH)2 + 2CsOH = sól + 2H2O.

V). Reaguj z mocnymi wodorotlenkami: jeśli reakcja zachodzi w roztworze wodnym, powstają sole: Cr(OH)3 + 3RbOH = Rb3

Po podgrzaniu zasady nierozpuszczalne w wodzie rozkładają się na zasadowy tlenek i wodę:

Nierozpuszczalna zasada = tlenek zasadowy + H2O

Cu(OH)2 = CuO + H2O

Sole – są to produkty niepełnego zastąpienia atomów wodoru w cząsteczkach kwasu atomami metalu lub są to produkty zastąpienia grup wodorotlenkowych w cząsteczkach zasad resztami kwasowymi .

Sole- są to elektrolity, które dysocjują, tworząc kationy pierwiastka metalicznego i aniony reszty kwasowej.

Na przykład:

K 2 CO 3 = 2 K +1 + CO 3 2-

Klasyfikacja:

Normalne sole. Są to produkty całkowitego zastąpienia atomów wodoru w cząsteczce kwasu atomami niemetalu lub produkty całkowitego zastąpienia grup wodorotlenkowych w cząsteczce zasady resztami kwasowymi.

Sole kwasowe. Są to produkty niepełnego zastąpienia atomów wodoru w cząsteczkach kwasów wielozasadowych atomami metali.

Podstawowe sole. Są to produkty niepełnego zastąpienia grup wodorotlenkowych w cząsteczkach zasad polikwasowych resztami kwasowymi.

Rodzaje soli:

Podwójne sole- zawierają dwa różne kationy; otrzymuje się je w wyniku krystalizacji z mieszanego roztworu soli o różnych kationach, ale tych samych anionach.

Sole mieszane- zawierają dwa różne aniony.

Sole hydratacyjne(hydraty krystaliczne) - zawierają cząsteczki wody krystalizacyjnej.

Sole złożone- zawierają złożony kation lub złożony anion.

Specjalną grupę stanowią sole kwasów organicznych, których właściwości znacznie różnią się od właściwości soli mineralnych. Niektóre z nich można zaliczyć do specjalnej klasy soli organicznych, tzw. cieczy jonowych lub inaczej „soli ciekłych”, czyli soli organicznych o temperaturze topnienia poniżej 100°C.

Właściwości fizyczne:

Większość soli to białe ciała stałe. Niektóre sole są kolorowe. Na przykład dwuchromian potasu, zielony siarczan niklu.

Według rozpuszczalności w wodzie sole dzielą się na rozpuszczalne w wodzie, słabo rozpuszczalne w wodzie i nierozpuszczalne.

Właściwości chemiczne:

Rozpuszczalne sole w roztworach wodnych dysocjują na jony:

1. Sole średnie dysocjują na kationy metali i aniony reszt kwasowych:

Sole kwasowe dysocjują na kationy metali i aniony złożone:

KHSO3 = K + HSO3

· Metale zasadowe dysocjują na złożone kationy i aniony reszt kwasowych:

AlOH(CH 3 COO) 2 = AlOH + 2CH 3 COO

2. Sole oddziałują z metalami, tworząc nową sól i nowy metal: Me(1) + Sól(1) = Me(2) + Sól(2)

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

3. Roztwory oddziałują z zasadami Roztwór soli + Roztwór alkaliczny = Nowa sól + Nowa zasada:

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl

4. Sole oddziałują z kwasami Sól + Kwas = Sól + Kwas:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl

5. Sole mogą ze sobą oddziaływać. Sól(1) + Sól(2) = Sól(3) + Sól(4):

AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3

6. Sole zasadowe oddziałują z kwasami Sól zasadowa + Kwas = Sól średnia + H 2 O:

CuOHCl + HCl = CuCl2 + H2O

7. Sole kwasowe oddziałują z zasadami Sól kwaśna + Alkalia = Sól średnia + H 2 O:

NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O

8. Wiele soli rozkłada się po podgrzaniu: MgCO 3 = MgO + CO 2

Przedstawiciele soli i ich znaczenie:

Sole znajdują szerokie zastosowanie zarówno w produkcji, jak i w przemyśle życie codzienne:

Sole kwas chlorowodorowy. Najczęściej stosowanymi chlorkami są chlorek sodu i chlorek potasu.

Chlorek sodu (sól kuchenna) jest izolowany z jeziora i woda morska i wydobywa się je także w kopalniach soli. Sól kuchenna jest używana do celów spożywczych. W przemyśle chlorek sodu służy jako surowiec do produkcji chloru, wodorotlenku sodu i sody.

Chlorek potasu stosuje się w rolnictwo jako nawóz potasowy.

Sole kwasu siarkowego. W budownictwie i medycynie szeroko stosuje się gips półwodny, otrzymywany w wyniku wypalania skał (dwuwodzian siarczanu wapnia). Po zmieszaniu z wodą szybko twardnieje tworząc dwuwodny siarczan wapnia, czyli gips.

Dekahydrat siarczanu sodu stosowany jest jako surowiec do produkcji sody.

Sole kwasu azotowego. Azotany są najczęściej stosowane jako nawozy w rolnictwie. Najważniejsze z nich to azotan sodu, azotan potasu, azotan wapnia i azotan amonu. Zwykle te sole nazywane są azotanami.

Spośród ortofosforanów najważniejszy jest ortofosforan wapnia. Sól ta jest głównym składnikiem minerałów – fosforytów i apatytu. Fosforyty i apatyty wykorzystywane są jako surowce do produkcji nawozów fosforowych, takich jak superfosfat i osad.

Sole kwasu węglowego. Węglan wapnia stosowany jest jako surowiec do produkcji wapna.

Węglan sodu (soda) stosowany jest w produkcji szkła i mydła.
- Węglan wapnia występuje również w przyrodzie w postaci wapienia, kredy i marmuru.

Świat materialny, w którym żyjemy i którego jesteśmy małą częścią, jest jeden, a jednocześnie nieskończenie różnorodny. Jedność i różnorodność chemikalia tego świata najdobitniej objawia się w genetycznym powiązaniu substancji, co znajduje odzwierciedlenie w tzw. szeregu genetycznym.

Genetyczny nazwać połączeniem substancji różnych klas na podstawie ich wzajemnych przekształceń.

Jeżeli podstawą szeregu genetycznego w chemii nieorganicznej są substancje utworzone przez jeden pierwiastek chemiczny, to podstawą szeregu genetycznego w chemii organicznej (chemii związków węgla) są substancje o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczka.

Kontrola wiedzy:

1. Zdefiniować sole, zasady, kwasy, ich właściwości, główne charakterystyczne reakcje.

2.Dlaczego kwasy i zasady łączą się w grupę wodorotlenków? Co je łączy i czym się różnią? Dlaczego do roztworu soli glinu należy dodać zasadę, a nie odwrotnie?

3. Zadanie: Podaj przykłady równań reakcji ilustrujących ogólne właściwości zasad nierozpuszczalnych.

4. Zadanie: Określ stopień utlenienia atomów pierwiastków metalicznych w podanych wzorach. Jaki wzór można zaobserwować pomiędzy ich stopniami utlenienia w tlenku i zasadzie?

PRACA DOMOWA:

Przepracuj: L2.pp.162-172, powtórzenie notatek z wykładów nr 5.

Według schematów zapisz równania możliwych reakcji, wskaż rodzaje reakcji: a) HCl + CaO…;
b) HCl + Al(OH) 3…;
c) Mg + HCl…;
d) Hg + HCl… .

Podział substancji na klasy związków. Wzory substancji: H 2 SO 4, NaOH, CuCl 2, Na 2 SO 4, CaO, SO 3, H 3 PO 4, Fe(OH) 3, AgNO 3, Mg(OH) 2, HCl, ZnO, CO 2 , Cu2O, NO2

Wykład nr 6.

Temat: Metale. Położenie pierwiastków metalicznych w układzie okresowym. Znalezienie metali w przyrodzie. Metale. Oddziaływanie metali z niemetalami (chlor, siarka i tlen).

Sprzęt: układ okresowy pierwiastków chemicznych, zbiór metali, szeregi aktywności metali.

Plan studiowania tematu

(lista pytań wymaganych do nauki):

1. Położenie pierwiastków - metale w układzie okresowym, budowa ich atomów.

2. Metale jako substancje proste. Wiązanie metaliczne, sieci krystaliczne metali.

3. Ogólne właściwości fizyczne metale

4. Występowanie pierwiastków metali i ich związków w przyrodzie.

5. Właściwości chemiczne pierwiastków metalowych.

6. Pojęcie korozji.

Kwas azotowy i jego właściwości.

Czysty kwas azotowy HNO 3 jest bezbarwną cieczą. W powietrzu „dymi” jak stężony kwas solny, ponieważ jego opary tworzą wraz z wilgocią w powietrzu małe kropelki mgły.

Kwas azotowy nie jest silny. Już pod wpływem światła stopniowo rozkłada się:

4HN0 3 = 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0.

Im wyższa temperatura i im bardziej stężony jest kwas, tym szybciej następuje rozkład. Uwolniony dwutlenek azotu rozpuszcza się w kwasie i nadaje mu brązowy kolor.

Kwas azotowy jest jednym z najsilniejszych kwasów: w rozcieńczonych roztworach całkowicie rozkłada się na jony H+ i N0 _.

Kwas azotowy jest jednym z najbardziej energetycznych utleniaczy. Wiele niemetali łatwo się przez niego utlenia, zamieniając się w odpowiednie kwasy. Zatem siarka gotowana z kwasem azotowym jest stopniowo utleniana do kwasu siarkowego, fosfor do kwasu fosforowego.

Kwas azotowy działa na prawie wszystkie metale (patrz sekcja 11.3.2), zamieniając je w azotany, a niektóre metale w tlenki.

Stężony HNO 3 pasywuje niektóre metale.

Stopień utlenienia azotu w kwasie azotowym wynosi +5. Działając jako utleniacz, HNO 3 można zredukować do różnych produktów:

4 +3 +2 +1 0 -3

N0 2 N 2 0 3 NO N 2 O N 2 NH 4 N0 3

To, która z tych substancji powstanie, czyli jak głęboko w danym przypadku ulegnie redukcji kwas azotowy, zależy od charakteru reduktora i warunków reakcji, przede wszystkim od stężenia kwasu. Im wyższe stężenie HNO3, tym mniej głęboko ulega on redukcji. Podczas reakcji ze stężonym kwasem najczęściej wydziela się NO2. Kiedy rozcieńczony kwas azotowy reaguje z metalami o niskiej aktywności, np. miedzią, uwalniany jest NO. W przypadku metali bardziej aktywnych – żelaza, cynku – powstaje N2O. Mocno rozcieńczony kwas azotowy reaguje z aktywnymi metalami - cynkiem, magnezem, glinem - tworząc jon amonowy, który z kwasem daje azotan amonu. Zwykle powstaje kilka produktów jednocześnie.

Cu + HN0 3(stęż.) - Cu(N0 3) 2 + N0 2 + H 2 0;

Cu + HN0 3 (rozcieńczony) -^ Cu(N0 3) 2 + N0 + H 2 O;

Mg + HN0 3 (rozcieńczony) -> Mg(N0 3) 2 + N 2 0 + n 2 0;

Zn + HN0 3 (bardzo rozcieńczony) - Zn(N0 3) 2 + NH 4 N0 3 + H 2 0.

Kiedy kwas azotowy działa na metale, wodór z reguły nie jest uwalniany.

Podczas utleniania niemetali stężony kwas azotowy, tak jak w przypadku metali, jest redukowany np. do NO2

S + 6HNO 3 = H 2 S0 4 + 6N0 2 + 2H 2 0.

ZR + 5HN0 3 + 2N 2 0 = ZN 3 RO 4 + 5N0

Podane wykresy ilustrują najbardziej typowe przypadki oddziaływania kwasu azotowego z metalami i niemetalami. Ogólnie reakcje redoks z udziałem HNO 3 są złożone.

Mieszaninę składającą się z 1 objętości kwasu azotowego i 3-4 objętości stężonego kwasu solnego nazywa się wodą królewską. Aqua regia rozpuszcza niektóre metale, które nie reagują z kwasem azotowym, w tym „króla metali” – złoto. Jego działanie tłumaczy się tym, że kwas azotowy utlenia kwas solny z uwolnieniem wolnego chloru i utworzeniem chlorotlenku azotu (1N), czyli chlorku nitrozylu, N0C1:

HN0 3 + ZNS1 = C1 2 + 2H 2 0 + N0C1.

Chlorek nitrozylu jest produktem pośrednim reakcji i rozkłada się:

2N0C1 = 2N0 + C1 2.

Chlor w momencie uwolnienia składa się z atomów, co decyduje o wysokiej zdolności utleniającej wody królewskiej. Reakcje utleniania złota i platyny przebiegają głównie według następujących równań:

Au + HN0 3 + ZNS1 = AuCl 3 + NO + 2H 2 0;

3Pt + 4HN0 3 + 12HC1 = 3PtCl 4 + 4N0 + 8H 2 0.

Kwas azotowy działa na wiele substancji organicznych w taki sposób, że jeden lub więcej atomów wodoru w cząsteczce związku organicznego zostaje zastąpionych grupami nitrowymi – NO 2. Proces ten nazywa się nitrowaniem i ma wielka wartość w chemii organicznej.

Sole kwasu azotowego nazywane są azotanami. Wszystkie dobrze rozpuszczają się w wodzie, a po podgrzaniu rozkładają się, uwalniając tlen. W tym przypadku azotany najbardziej aktywnych metali zamieniają się w azotyny:

2KN0 3 = 2KN0 2 +O 2

Produkcja przemysłowa kwas azotowy. Nowoczesne, przemysłowe metody produkcji kwasu azotowego opierają się na katalitycznym utlenianiu amoniaku tlenem atmosferycznym. Opisując właściwości amoniaku wskazano, że spala się on w tlenie, a produktami reakcji są woda i wolny azot. Ale w obecności katalizatorów utlenianie amoniaku tlenem może przebiegać inaczej. Jeśli przez katalizator przepuści się mieszaninę amoniaku i powietrza, to w temperaturze 750°C i przy pewnym składzie mieszaniny następuje prawie całkowita konwersja NH3 do NO:

4NH3 (r) + 5O2 (g) = 4NO (r) + 6H2O (g), AN = -907 kJ.

Powstały NO2 łatwo przekształca się w NO2, który w obecności wody i tlenu atmosferycznego wytwarza kwas azotowy.

Stopy na bazie platyny stosowane są jako katalizatory utleniania amoniaku.

Kwas azotowy otrzymywany w wyniku utleniania amoniaku ma stężenie nie przekraczające 60%. Jeśli to konieczne, jest skoncentrowany.

Przemysł produkuje rozcieńczony kwas azotowy o stężeniach 55, 47 i 45% oraz stężony kwas azotowy - 98 i 97%. Kwas stężony transportowany jest w zbiornikach aluminiowych, kwas rozcieńczony w zbiornikach ze stali kwasoodpornej.

Bilet 5

2. Rola żelaza w procesach życiowych organizmu.

Żelazo w organizmie. Żelazo występuje w organizmach wszystkich zwierząt i roślin (średnio około 0,02%); jest niezbędna głównie do metabolizmu tlenu i procesów oksydacyjnych. Istnieją organizmy (tzw. Koncentratory) zdolne do gromadzenia go w dużych ilościach (na przykład bakterie żelazowe - do 17-20% żelaza). Prawie całe żelazo u zwierząt i roślin jest związane z białkami. Niedobór żelaza powoduje opóźnienie wzrostu i chlorozę u roślin, co wiąże się ze zmniejszonym tworzeniem się chlorofilu. Nadmiar żelaza wpływa również szkodliwie na rozwój roślin, powodując np. jałowość kwiatów ryżu i chlorozę. W glebach zasadowych powstają związki żelaza niedostępne do wchłaniania przez korzenie roślin, a rośliny nie otrzymują go w wystarczających ilościach; w glebach kwaśnych żelazo w nadmiernych ilościach przekształca się w związki rozpuszczalne. W przypadku niedoboru lub nadmiaru przyswajalnych związków żelaza w glebie choroby roślin można zaobserwować na dużych obszarach.

Żelazo dostaje się do organizmu zwierząt i ludzi wraz z pożywieniem (najbogatszym jego źródłem jest wątroba, mięso, jaja, rośliny strączkowe, pieczywo, zboża, szpinak i buraki). Zwykle osoba otrzymuje w swojej diecie 60-110 mg żelaza, co znacznie ją przekracza dzienne zapotrzebowanie. Wchłanianie żelaza pochodzącego z pożywienia następuje w górnej części jelita cienkiego, skąd przedostaje się ono do krwi w postaci związanej z białkami i wraz z krwią jest przenoszone do różnych narządów i tkanek, gdzie jest odkładane w postaci żelaza kompleks białkowy - ferrytyna. Głównym magazynem żelaza w organizmie jest wątroba i śledziona. Dzięki ferrytynie zachodzi synteza wszystkich związków zawierających żelazo w organizmie: hemoglobina pigmentu oddechowego jest syntetyzowana w szpiku kostnym, mioglobina jest syntetyzowana w mięśniach, cytochromy i inne enzymy zawierające żelazo są syntetyzowane w różnych tkankach. Żelazo jest uwalniane z organizmu głównie przez ścianę jelita grubego (u człowieka około 6-10 mg na dobę) oraz w niewielkim stopniu przez nerki.

: monohydrat (HNO 3 · H 2 O) i trihydrat (HNO 3 · 3H 2 O).

Właściwości fizyczne i fizykochemiczne

Diagram fazowy wodnego roztworu kwasu azotowego.

Azot w kwasie azotowym jest czterowartościowy, stopień utlenienia +5. Kwas azotowy jest bezbarwną cieczą parującą w powietrzu, temperatura topnienia -41,59°C, temperatura wrzenia +82,6°C z częściowym rozkładem. Rozpuszczalność kwasu azotowego w wodzie nie jest ograniczona. Wodne roztwory HNO 3 o ułamku masowym 0,95–0,98 nazywane są „dymiącym kwasem azotowym”, o ułamku masowym 0,6–0,7 - stężony kwas azotowy. Tworzy mieszaninę azeotropową z wodą (ułamek masowy 68,4%, D 20 = 1,41 g/cm, Tbp = 120,7°C)

Po krystalizacji z roztworów wodnych kwas azotowy tworzy krystaliczne hydraty:

  • monohydrat HNO 3 H 2 O, T pl = -37,62 °C
  • trihydrat HNO 3 3H 2 O, T pl = -18,47 °C

Stały kwas azotowy tworzy dwie krystaliczne modyfikacje:

  • jednoskośna, grupa przestrzenna P 2 1/w, A= 1,623 nm, B= 0,857 nm, C= 0,631, β = 90°, Z = 16;

Monohydrat tworzy kryształy w układzie rombowym, grupie przestrzennej P na2, A= 0,631 nm, B= 0,869 nm, C= 0,544, Z = 4;

Gęstość wodnych roztworów kwasu azotowego w funkcji jego stężenia opisuje równanie

gdzie d to gęstość w g/cm3, c to udział masowy kwasu. Wzór ten słabo opisuje zachowanie gęstości przy stężeniach większych niż 97%.

Właściwości chemiczne

Wysoko stężony HNO 3 ma zwykle brązową barwę w wyniku procesu rozkładu zachodzącego pod wpływem światła:

Po podgrzaniu kwas azotowy rozkłada się zgodnie z tą samą reakcją. Kwas azotowy można destylować (bez rozkładu) tylko pod zmniejszonym ciśnieniem (wskazaną temperaturę wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym wyznacza się przez ekstrapolację).

c) wypiera słabe kwasy z ich soli:

Podczas gotowania lub wystawienia na działanie światła kwas azotowy częściowo rozkłada się:

Kwas azotowy w dowolnym stężeniu wykazuje właściwości kwasu utleniającego, przy czym azot jest redukowany do stopnia utlenienia od +4 do -3. Głębokość redukcji zależy przede wszystkim od charakteru reduktora i stężenia kwasu azotowego. Jako kwas utleniający HNO 3 oddziałuje:

Azotany

Kwas azotowy jest mocnym kwasem. Jego sole – azotany – otrzymuje się w wyniku działania HNO 3 na metale, tlenki, wodorotlenki lub węglany. Wszystkie azotany są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Jon azotanowy nie hydrolizuje w wodzie.

Sole kwasu azotowego pod wpływem ogrzewania rozkładają się nieodwracalnie, a o składzie produktów rozkładu decyduje kation:

a) azotany metali znajdujące się w szeregu napięcia na lewo od magnezu:

b) azotany metali znajdujące się w zakresie napięć między magnezem a miedzią:

c) azotany metali znajdujące się w szeregu napięcia po prawej stronie:

Azotany w roztworach wodnych praktycznie nie wykazują właściwości utleniających, natomiast w wysokich temperaturach w stanie stałym są silnymi utleniaczami, np. przy topieniu ciał stałych:

Informacje historyczne

Metodę otrzymywania rozcieńczonego kwasu azotowego metodą suchej destylacji saletry z ałunem i siarczanem miedzi po raz pierwszy opisano najwyraźniej w traktatach Jabira (Geber w tłumaczeniach łacińskich) w VIII wieku. Metoda ta, z różnymi modyfikacjami, z których najważniejszą było zastąpienie siarczanu miedzi siarczanem żelaza, była stosowana w alchemii europejskiej i arabskiej aż do XVII wieku.

W XVII wieku Glauber zaproponował metodę wytwarzania lotnych kwasów poprzez reakcję ich soli ze stężonym kwasem siarkowym, w tym kwasem azotowym z azotanu potasu, co umożliwiło wprowadzenie do praktyki chemicznej stężonego kwasu azotowego i badanie jego właściwości. Metoda