Asam nitrat (HNO3) struktur, sifat, sintesis dan penggunaan

itu asam nitrat adalah senyawa anorganik yang terdiri dari nitrogen oxoacid. Ini dianggap sebagai asam kuat, meskipun pKa-nya (-1,4) mirip dengan pKa dari ion hidronium (-1,74). Dari titik ini, mungkin itu "terlemah" dari banyak asam kuat yang dikenal.

Penampilan fisiknya terdiri dari cairan tidak berwarna yang oleh penyimpanan berubah menjadi warna kekuningan, karena pembentukan gas nitrogen. Formula kimianya adalah HNO₃.

Ini agak tidak stabil, mengalami sedikit pembusukan dari paparan sinar matahari. Selain itu, dapat terurai sepenuhnya dengan memanaskan, menyebabkan nitrogen dioksida, air dan oksigen.

Gambar atas menunjukkan sedikit asam nitrat yang terkandung dalam labu volumetrik. Warna kuningnya, menunjukkan dekomposisi parsial, dapat dicatat.

Ini digunakan dalam pembuatan nitrat anorganik dan organik, serta senyawa nitrat yang digunakan dalam pembuatan pupuk, bahan peledak, zat warna antara dan berbagai senyawa kimia organik.

Asam ini sudah dikenal oleh para alkemis abad kedelapan, yang mereka sebut "water fortis". Ahli kimia Jerman Johan Rudolf Glauber (1648) merancang metode untuk persiapannya, yang terdiri dari pemanasan kalium nitrat dengan asam sulfat.

Ini disiapkan secara industri mengikuti metode yang dirancang oleh Wilhelm Oswald (1901). Metode ini, secara umum, terdiri dari oksidasi katalitik amonium, dengan generasi berturut-turut dari oksida nitrat dan nitrogen dioksida untuk membentuk asam nitrat.

Di atmosfer, TIDAK₂ diproduksi oleh aktivitas manusia bereaksi dengan air awan, membentuk HNO₃. Kemudian, selama hujan asam, itu mengendap bersama dengan tetesan air menggerogoti, misalnya, patung-patung kotak publik.

Asam nitrat adalah senyawa yang sangat beracun, dan paparan uap yang terus-menerus dapat menyebabkan bronkitis kronis dan pneumonia kimia..

Indeks

1 Struktur asam nitrat
- 1.1 Struktur resonansi
2 Sifat fisik dan kimia
- 2.1 Nama kimia
- 2.2 Berat molekul
- 2.3 Penampilan fisik
- 2.4 Bau
- 2.5 Titik didih
- 2.6 Titik lebur
- 2.7 Kelarutan dalam air
- 2,8 Kepadatan
- 2.9 Kepadatan relatif
- 2.10 Berat jenis uap relatif
- 2.11 Tekanan uap
- 2.12 Penguraian
- 2.13 Viskositas
- 2.14 Korosi
- 2.15 Entalpi penguapan molar
- 2,16 Entalpi molar standar
- 2.17 Entropi molar standar
- 2.18 Ketegangan permukaan
- 2.19 Ambang bau
- 2.20 Konstanta disosiasi
- 2.21 Indeks bias (η / D)
- 2.22 Reaksi kimia
3 Ringkasan
- 3.1 Industri
- 3.2 Di laboratorium
4 Penggunaan
- 4.1 Produksi pupuk
- 4.2 Industri
- 4.3 Penjernih logam
- 4.4 Air Regia
- 4.5 Mebel
- 4.6 Membersihkan
- 4.7 Fotografi
- 4.8 Lainnya
5 Toksisitas
6 Referensi

Struktur asam nitrat

Struktur molekul HNO ditunjukkan pada gambar atas₃ dengan model bola dan palang. Atom nitrogen, bola biru, terletak di tengah, dikelilingi oleh geometri bidang trigonal; Namun, segitiga terdistorsi oleh salah satu simpul terpanjangnya.

Molekul asam nitrat kemudian rata. Ikatan N = O, N-O dan N-OH membentuk simpul dari segitiga datar. Jika diamati secara rinci, ikatan N-OH lebih memanjang dari pada dua lainnya (di mana bola putih terletak mewakili atom H).

Struktur resonansi

Ada dua tautan yang memiliki panjang yang sama: N = O dan N-O. Fakta ini bertentangan dengan teori ikatan valensi, di mana ikatan rangkap diprediksi lebih pendek dari ikatan sederhana. Penjelasan dalam hal ini terletak pada fenomena resonansi, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Kedua ikatan, N = O dan N-O, karenanya setara dalam hal resonansi. Ini diwakili secara grafis dalam model struktur dengan menggunakan garis putus-putus antara dua atom O (lihat struktur).

Ketika HNO dideprotonasikan₃, nitrat anion stabil terbentuk₃^-. Di dalamnya, resonansi sekarang melibatkan tiga atom O. Inilah alasan mengapa HNO₃ memiliki keasaman besar dari Bronsted-Lowry (donor spesies ion H⁺).

Sifat fisik dan kimia

Nama kimia

-Asam nitrat

-Asam azotik

-Hidrogen nitrat

-Forti air.

Berat molekul

63.012 g / mol.

Penampilan fisik

Cairan kuning tidak berwarna atau pucat, yang dapat berubah menjadi coklat kemerahan.

Bau

Acrid, karakteristik mencekik.

Titik didih

181 ºF hingga 760 mmHg (83 ºC).

Titik lebur

-41,6 ºC.

Kelarutan dalam air

Sangat larut dan larut dengan air.

Kepadatan

1,513 g / cm³ pada 20 ºC.

Kepadatan relatif

1,50 (dalam kaitannya dengan air = 1).

Kerapatan relatif uap

2 atau 3 kali diperkirakan (dalam kaitannya dengan udara = 1).

Tekanan uap

63,1 mmHg pada 25 ºC.

Dekomposisi

Karena terpapar dengan kelembaban atmosfer atau panas, ia dapat terurai membentuk nitrogen peroksida. Ketika dekomposisi ini dipanaskan, ia mengeluarkan asap nitrogen oksida dan hidrogen nitrat yang sangat beracun.

Asam nitrat tidak stabil, mampu terurai dalam kontak dengan panas dan paparan sinar matahari, dan memancarkan nitrogen dioksida, oksigen dan air.

Viskositas

1.092 mPa pada 0 ºC, dan 0,617 mPa pada 40 ºC.

Korosi

Ia mampu menyerang semua logam dasar, kecuali aluminium dan baja kromik. Menyerang beberapa jenis bahan plastik, karet dan pelapis. Ini adalah zat kaustik dan korosif, sehingga harus ditangani dengan sangat hati-hati.

Entalpi molar penguapan

39,1 kJ / mol pada 25 ºC.

Entalpi molar standar

-207 kJ / mol (298ºF).

Entropi molar standar

146 kJ / mol (298ºF).

Ketegangan permukaan

-0,04356 N / m pada 0 ºC

-0,04115 N / m pada 20 ºC

-0,0376 N / m pada 40 ºC

Ambang bau

-Bau rendah: 0,75 mg / m³

-Bau tinggi: 250 mg / m³

-Konsentrasi iritan: 155 mg / m³.

Konstanta disosiasi

pKa = -1,38.

Indeks bias (η / D)

1,393 (16,5 ºC).

Reaksi kimia

Hidrasi

-Ini dapat membentuk hidrat padat, seperti HNO₃∙ H₂O dan HNO₃∙ 3jam₂Atau: "Es Nitric".

Disosiasi dalam air

Asam nitrat adalah asam kuat yang cepat terionisasi dalam air dengan cara berikut:

HNO₃ (l) + H₂O (l) => H₃O⁺ (ac) + TIDAK₃^-

Pembentukan garam

Bereaksi dengan oksida dasar membentuk garam nitrat dan air.

CaO (s) + 2 HNO₃(l) => Ca (TIDAK₃)₂(ac) + H₂O (l)

Demikian juga, ia bereaksi dengan basa (hidroksida), membentuk garam dan air nitrat.

NaOH (ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃ (ac) + H₂O (l)

Dan juga dengan karbonat dan asam karbonat (bikarbonat), juga membentuk karbon dioksida.

Na₂CO₃(ac) + HNO₃ (l) => NaNO₃(ac) + H₂O (l) + CO₂ (g)

Protonasi

Asam nitrat juga bisa berperilaku seperti basa. Untuk alasan ini, dapat bereaksi dengan asam sulfat.

HNO₃ + 2 jam₂SO₄ <=> TIDAK₂⁺ + H₃O⁺ + 2HSO₄^-

Prototoksisitas diri

Asam nitrat mengalami autoprotoisis.

2HNO₃ <=> TIDAK₂⁺ + TIDAK₃^- + H₂O

Oksidasi logam

Dalam reaksi dengan logam, asam nitrat tidak berperilaku seperti asam kuat, yang bereaksi dengan logam yang membentuk garam yang sesuai dan melepaskan hidrogen dalam bentuk gas..

Namun, magnesium dan mangan bereaksi panas dengan asam nitrat, seperti halnya asam kuat lainnya.

Mg (s) + 2 HNO₃ (l) => Mg (TIDAK₃)₂ (ac) + H₂ (g)

Lainnya

Asam nitrat bereaksi dengan sulfit logam yang menyebabkan garam nitrat, belerang dioksida dan air.

Na₂SO₃ (s) + 2 HNO₃ (l) => 2 NaNO₃ (ac) + SO₂ (g) + H₂O (l)

Dan juga bereaksi dengan senyawa organik, menggantikan hidrogen untuk kelompok nitro; dengan demikian merupakan dasar untuk sintesis senyawa peledak seperti nitrogliserin dan trinitrotoluene (TNT).

Sintesis

Industri

Ini diproduksi pada tingkat industri oleh oksidasi katalitik amonium, menurut metode yang dijelaskan oleh Oswald pada tahun 1901. Prosedur ini terdiri dari tiga tahap atau langkah.

Tahap 1: Oksidasi amonium menjadi nitrat oksida

Amonium dioksidasi oleh oksigen yang ada di udara. Reaksi dilakukan pada 800 ° C dan pada tekanan 6-7 atm, dengan penggunaan platinum sebagai katalis. Amonium dicampur dengan udara dengan perbandingan sebagai berikut: 1 volume amonium per 8 volume udara.

4NH₃ (g) + 5O₂ (g) => 4NO (g) + 6H₂O (l)

Dalam reaksi, nitrat oksida diproduksi, yang dibawa ke ruang oksidasi untuk tahap selanjutnya.

Tahap 2. Oksidasi oksida nitrat dalam nitrogen dioksida

Oksidasi dilakukan oleh oksigen yang ada di udara pada suhu di bawah 100 ºC.

2NO (g) + O₂ (g) => 2NO₂ (g)

Tahap 3. Pembubaran nitrogen dioksida dalam air

Pada tahap ini terjadi pembentukan asam nitrat.

4Tidak₂ + 2 jam₂O + O₂=> 4HNO₃

Ada beberapa metode untuk penyerapan nitrogen dioksida (NO₂) dalam air.

Di antara metode lain: NO₂ dimerized ke N₂O₄ pada suhu rendah dan tekanan tinggi, untuk meningkatkan kelarutannya dalam air dan menghasilkan asam nitrat.

3N₂O₄ + 2 jam₂O => 4HNO₃ + 2NO

Asam nitrat yang dihasilkan oleh oksidasi amonium memiliki konsentrasi antara 50-70%, yang dapat dibawa ke 98% dengan menggunakan asam sulfat pekat sebagai dehidrasi, yang memungkinkan untuk meningkatkan konsentrasi asam nitrat.

Di laboratorium

Dekomposisi termal tembaga (II) nitrat, menghasilkan gas nitrogen dioksida dan oksigen, yang dilewatkan melalui air untuk membentuk asam nitrat; seperti yang terjadi dalam metode Oswald, yang dijelaskan sebelumnya.

2Cu (TIDAK₃)₂ => 2CuO + 4NO₂ + O₂

Reaksi garam nitrat dengan H₂SO₄ berkonsentrasi Asam nitrat yang terbentuk dipisahkan dari H₂SO₄ dengan distilasi pada 83 ° C (titik didih asam nitrat).

KNO₃ + H₂SO₄ => HNO₃ + KHSO₄

Penggunaan

Produksi pupuk

60% dari produksi asam nitrat digunakan dalam pembuatan pupuk, terutama amonium nitrat.

Ini ditandai dengan konsentrasi nitrogen yang tinggi, salah satu dari tiga unsur hara utama tanaman, yang segera menggunakan nitrat oleh tanaman. Sementara itu, amonium dioksidasi oleh mikroorganisme yang ada di tanah, dan digunakan sebagai pupuk jangka panjang.

Industri

-15% dari produksi asam nitrat digunakan dalam pembuatan serat sintetis.

-Ini digunakan dalam elaborasi ester asam nitrat dan nitroderivatif; seperti nitroselulosa, cat akrilik, nitrobenzena, nitrotoluene, akrilonitril, dll..

-Ini dapat menambahkan gugus nitro ke senyawa organik, sifat ini dapat digunakan untuk membuat bahan peledak seperti nitrogliserin dan trinitrotoluene (TNT).

-Asam adipat, prekursor nilon, diproduksi dalam skala besar oleh oksidasi sikloheksanon dan sikloheksanol oleh asam nitrat.

Pembersih logam

Asam nitrat, karena kapasitas pengoksidasinya, sangat berguna dalam pemurnian logam yang ada dalam mineral. Ini juga digunakan untuk memperoleh elemen seperti uranium, mangan, niobium, zirkonium, dan pengasaman batuan fosfat untuk mendapatkan asam fosfat..

Regia air

Ini dicampur dengan asam klorida pekat untuk membentuk "agua regia". Solusi ini mampu melarutkan emas dan platinum, yang memungkinkan penggunaannya dalam pemurnian logam ini.

Mebel

Asam nitrat digunakan untuk mendapatkan efek antik pada furnitur yang dibuat dari kayu pinus. Perawatan dengan larutan asam nitrat hingga 10% menghasilkan warna abu-abu-emas di kayu furnitur.

Membersihkan

-Campuran larutan asam nitrat berair 5-30% dan asam fosfat 15-40% digunakan dalam pembersihan peralatan yang digunakan dalam pekerjaan memerah susu, untuk menghilangkan residu endapan senyawa-senyawa magnesium dan kalsium..

-Berguna dalam membersihkan bahan gelas yang digunakan di laboratorium.

Fotografi

-Asam nitrat telah digunakan dalam fotografi, khususnya sebagai aditif untuk pengembang besi sulfat dalam proses pelat basah, dengan tujuan mempromosikan warna yang lebih putih pada ambrotipe dan ferrotipe.

-Ini digunakan untuk menurunkan pH rendaman perak dari plat collodion, yang memungkinkan untuk mendapatkan pengurangan dalam penampilan kabut yang mengganggu gambar..

Lainnya

-Karena kapasitas pelarutnya, digunakan dalam analisis logam yang berbeda dengan teknik spektrofotometri serapan atom nyala, dan spektrofotometri massa kopling induktif plasma.

-Kombinasi asam nitrat dan asam sulfat digunakan untuk konversi kapas biasa menjadi selulosa nitrat (kapas nitrat).

-Obat Salcoderm untuk penggunaan luar, digunakan dalam pengobatan neoplasma jinak pada kulit (kutil, jagung, kondiloma, dan papiloma). Ini memiliki sifat kauterisasi, penghilang rasa sakit, iritasi dan gatal. Asam nitrat adalah komponen utama dari formula obat.

-Asam nitrat merah berasap, dan asam nitrat berasap putih, digunakan sebagai oksidan untuk bahan bakar roket cair, terutama di rudal BOMARC.

Toksisitas

-Kontak dengan kulit dapat menyebabkan luka bakar pada kulit, sakit parah dan dermatitis.

-Kontak dengan mata dapat menyebabkan rasa sakit yang hebat, robek dan pada kasus yang parah, kerusakan kornea dan kebutaan.

-Menghirup uap dapat menyebabkan batuk, sesak napas, menyebabkan mimisan parah atau kronis, radang tenggorokan, bronkitis kronis, pneumonia, dan edema paru..

-Karena konsumsi, itu menghasilkan lesi di mulut, air liur, rasa haus yang intens, rasa sakit untuk menelan, rasa sakit yang intens di seluruh saluran pencernaan dan risiko perforasi dinding yang sama..

Referensi

Wikipedia. (2018). Asam nitrat. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
PubChem. (2018). Asam nitrat. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Redaksi Encyclopaedia Britannica. (23 November 2018). Asam nitrat. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
Shrestha B. (s.f.). Sifat asam nitrat dan penggunaannya. Panduan Kimia: tutorial untuk pembelajaran kimia. Diperoleh dari: chem-guide.blogspot.com
Buku Kimia. (2017). Asam nitrat. Diperoleh dari: chemicalbook.com
Imanol (10 September 2013). Produksi asam nitrat. Diperoleh dari: ingenieriaquimica.net

Kimia

« Formulasi, Senyawa dan Risiko Asam Nitroso Formula asam ortosilikat, sifat, risiko, dan penggunaan »