नाइट्रिक एसिड - महत्वपूर्ण लेकिन खतरनाक रासायनिक अभिकर्मक

रासायनिक अभिकर्मक, प्रयोगशाला उपकरण और उपकरण, और प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थया अन्य सामग्रियों से किसी भी आधुनिक औद्योगिक या वैज्ञानिक अनुसंधान प्रयोगशाला के घटक हैं। इस सूची में, कई सदियों पहले की तरह, पदार्थ और यौगिक एक विशेष स्थान रखते हैं, क्योंकि वे मुख्य रासायनिक आधार का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसके बिना कोई भी, यहां तक ​​​​कि सबसे सरल प्रयोग या विश्लेषण भी करना असंभव है।

आधुनिक रसायन विज्ञान में बड़ी संख्या में रासायनिक अभिकर्मक शामिल हैं: क्षार, एसिड, अभिकर्मक, लवण और अन्य। इनमें अम्ल सबसे सामान्य समूह है। अम्ल जटिल हाइड्रोजन युक्त यौगिक होते हैं जिनके परमाणुओं को धातु के परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इनके अनुप्रयोग का दायरा व्यापक है। इसमें कई उद्योग शामिल हैं: रसायन, इंजीनियरिंग, तेल शोधन, भोजन, साथ ही चिकित्सा, औषध विज्ञान, कॉस्मेटोलॉजी; रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

नाइट्रिक एसिड और इसकी परिभाषा

यह मोनोबैसिक एसिड से संबंधित है और एक मजबूत अभिकर्मक है। यह एक पारदर्शी तरल है, जिसे गर्म कमरे में लंबे समय तक संग्रहीत करने पर इसका रंग पीला हो सकता है, क्योंकि सकारात्मक (कमरे) तापमान पर इसमें नाइट्रोजन ऑक्साइड जमा हो जाते हैं। गर्म करने या सीधे सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के निकलने के कारण यह भूरा हो जाता है। हवा के संपर्क में आने पर धुआं निकलता है। यह एसिड एक तेज़, अप्रिय गंध वाला एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है जो अधिकांश धातुओं (प्लैटिनम, रोडियम, सोना, टैंटलम, इरिडियम और कुछ अन्य को छोड़कर) के साथ प्रतिक्रिया करता है, उन्हें ऑक्साइड या नाइट्रेट में बदल देता है। यह अम्ल किसी भी अनुपात में पानी में और ईथर में एक सीमित सीमा तक अच्छी तरह घुल जाता है।

नाइट्रिक एसिड की रिहाई का रूप इसकी एकाग्रता पर निर्भर करता है:

- नियमित - 65%, 68%;
- धुएँ के रंग का - 86% या अधिक। यदि सांद्रण 86% से 95% है तो "धुएं" का रंग सफेद हो सकता है, या 95% से ऊपर होने पर लाल हो सकता है।

रसीद

वर्तमान में, अत्यधिक या कमजोर रूप से केंद्रित नाइट्रिक एसिड का उत्पादन निम्नलिखित चरणों से गुजरता है:
1. सिंथेटिक अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया;
2. परिणामस्वरूप, नाइट्रस गैसों का मिश्रण प्राप्त करना;
3. जल अवशोषण;
4. नाइट्रिक एसिड को सांद्रित करने की प्रक्रिया।

भंडारण एवं परिवहन

यह अभिकर्मक सर्वाधिक आक्रामक अम्ल है, इसलिए, इसके परिवहन और भंडारण के लिए निम्नलिखित आवश्यकताएँ सामने रखी गई हैं:
- क्रोमियम स्टील या एल्युमीनियम से बने विशेष भली भांति बंद करके सील किए गए कंटेनरों के साथ-साथ इससे बनी बोतलों में भंडारण और परिवहन करें प्रयोगशाला कांच.

प्रत्येक कंटेनर पर "खतरनाक" अंकित है।

कहां होता है केमिकल का इस्तेमाल?

नाइट्रिक एसिड के अनुप्रयोग का दायरा वर्तमान में बहुत बड़ा है। इसमें कई उद्योग शामिल हैं जैसे:
- रासायनिक (विस्फोटक, कार्बनिक रंग, प्लास्टिक, सोडियम, पोटेशियम, प्लास्टिक, कुछ प्रकार के एसिड, कृत्रिम फाइबर का उत्पादन);
- कृषि (नाइट्रोजन खनिज उर्वरक या नाइट्रेट का उत्पादन);
- धातुकर्म (धातुओं का विघटन और नक़्क़ाशी);
- फार्माकोलॉजिकल (त्वचा के घावों को हटाने की तैयारी का हिस्सा);
- आभूषण उत्पादन (कीमती धातुओं और मिश्र धातुओं की शुद्धता का निर्धारण);
- सैन्य (नाइट्रेटिंग अभिकर्मक के रूप में विस्फोटकों में शामिल);
- रॉकेट और अंतरिक्ष (रॉकेट ईंधन के घटकों में से एक);
- दवा (मौसा और अन्य त्वचा संरचनाओं को दागने के लिए)।

एहतियाती उपाय

नाइट्रिक एसिड के साथ काम करते समय, आपको यह ध्यान रखना चाहिए कि यह रासायनिक अभिकर्मक एक मजबूत एसिड है, जो खतरनाक वर्ग 3 के पदार्थों से संबंधित है। प्रयोगशाला कर्मचारियों के साथ-साथ ऐसे पदार्थों के साथ काम करने के लिए अधिकृत व्यक्तियों के लिए विशेष नियम हैं। अभिकर्मक के सीधे संपर्क से बचने के लिए, सभी काम विशेष कपड़ों में ही करें, जिसमें शामिल हैं: एसिड-प्रूफ दस्ताने और जूते, चौग़ा, नित्रिल दस्ताने, साथ ही श्वसन और दृष्टि सुरक्षा के रूप में चश्मा और श्वासयंत्र। इन आवश्यकताओं का अनुपालन करने में विफलता से सबसे गंभीर परिणाम हो सकते हैं: यदि यह त्वचा के संपर्क में आता है - जलन, अल्सर, और यदि यह साँस लेना पथ में चला जाता है - विषाक्तता, यहां तक ​​​​कि फुफ्फुसीय एडिमा भी।

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प्रकाश में होने वाली अपघटन प्रक्रिया के कारण अत्यधिक सांद्रित HNO 3 आमतौर पर भूरे रंग का होता है:

गर्म करने पर नाइट्रिक एसिड उसी प्रतिक्रिया के अनुसार विघटित हो जाता है। नाइट्रिक एसिड को केवल कम दबाव में (अपघटन के बिना) आसुत किया जा सकता है (वायुमंडलीय दबाव पर संकेतित क्वथनांक एक्सट्रपलेशन द्वारा पाया जाता है)।

सोना, प्लैटिनम समूह की कुछ धातुएँ और टैंटलम संपूर्ण सांद्रता सीमा में नाइट्रिक एसिड के प्रति निष्क्रिय होते हैं, अन्य धातुएँ इसके साथ प्रतिक्रिया करती हैं, प्रतिक्रिया का मार्ग भी इसकी सांद्रता से निर्धारित होता है।

HNO 3 एक मजबूत मोनोबैसिक एसिड के रूप में परस्पर क्रिया करता है:

ए) बुनियादी और उभयचर ऑक्साइड के साथ:

ग) कमजोर अम्लों को उनके लवणों से विस्थापित करता है:

उबालने या प्रकाश के संपर्क में आने पर, नाइट्रिक एसिड आंशिक रूप से विघटित हो जाता है:

किसी भी सांद्रता पर नाइट्रिक एसिड एक ऑक्सीकरण एसिड के गुणों को प्रदर्शित करता है; इसके अलावा, नाइट्रोजन +4 से 3 तक ऑक्सीकरण अवस्था में कम हो जाती है। कमी की गहराई मुख्य रूप से कम करने वाले एजेंट की प्रकृति और नाइट्रिक एसिड की एकाग्रता पर निर्भर करती है। ऑक्सीकरण एसिड के रूप में, HNO 3 परस्पर क्रिया करता है:

ए) हाइड्रोजन के दाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में खड़ी धातुओं के साथ:

सांद्रित HNO3

HNO3 को पतला करें

बी) हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में खड़ी धातुओं के साथ:

उपरोक्त सभी समीकरण केवल प्रतिक्रिया के प्रमुख पाठ्यक्रम को दर्शाते हैं। इसका मतलब यह है कि दी गई शर्तों के तहत इस प्रतिक्रिया के उत्पाद अन्य प्रतिक्रियाओं के उत्पादों की तुलना में अधिक हैं, उदाहरण के लिए, जब जिंक नाइट्रिक एसिड (समाधान 0.3 में नाइट्रिक एसिड का द्रव्यमान अंश) के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो उत्पादों में सबसे अधिक NO होगा, लेकिन यह भी होगा इसमें (केवल कम मात्रा में) और NO 2, N 2 O, N 2 और NH 4 NO 3 शामिल हैं।

धातुओं के साथ नाइट्रिक एसिड की अंतःक्रिया में एकमात्र सामान्य पैटर्न यह है: एसिड जितना अधिक पतला होता है और धातु जितनी अधिक सक्रिय होती है, नाइट्रोजन उतनी ही अधिक कम होती है:

एसिड सांद्रता बढ़ने से धातु गतिविधि बढ़ रही है

नाइट्रिक एसिड, यहां तक ​​कि सांद्रित भी, सोने और प्लैटिनम के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। आयरन, एल्युमीनियम, क्रोमियम को ठंडे सांद्रित नाइट्रिक एसिड से निष्क्रिय किया जाता है। आयरन तनु नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, और एसिड की सांद्रता के आधार पर, न केवल विभिन्न नाइट्रोजन कटौती उत्पाद बनते हैं, बल्कि विभिन्न लौह ऑक्सीकरण उत्पाद भी बनते हैं:

नाइट्रिक एसिड अधातुओं का ऑक्सीकरण करता है, और नाइट्रोजन आमतौर पर NO या NO 2 में कम हो जाता है:

और जटिल पदार्थ, उदाहरण के लिए:

कुछ कार्बनिक यौगिक (उदाहरण के लिए, एमाइन, तारपीन) सांद्र नाइट्रिक एसिड के संपर्क में आने पर स्वतः ही प्रज्वलित हो जाते हैं।

कुछ धातुएँ (लोहा, क्रोमियम, एल्यूमीनियम, कोबाल्ट, निकल, मैंगनीज, बेरिलियम), जो तनु नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, केंद्रित नाइट्रिक एसिड द्वारा निष्क्रिय हो जाती हैं और इसके प्रभावों के प्रति प्रतिरोधी होती हैं।

नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड के मिश्रण को "मेलेंज" कहा जाता है।

नाइट्रिक एसिड का व्यापक रूप से नाइट्रो यौगिकों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है।

तीन मात्रा हाइड्रोक्लोरिक एसिड और एक मात्रा नाइट्रिक एसिड के मिश्रण को "एक्वा रेजिया" कहा जाता है। एक्वा रेजिया सोने और प्लैटिनम सहित अधिकांश धातुओं को घोल देता है। इसकी मजबूत ऑक्सीकरण क्षमताएं परिणामी परमाणु क्लोरीन और नाइट्रोसिल क्लोराइड के कारण होती हैं:

नाइट्रेट

नाइट्रिक अम्ल एक प्रबल अम्ल है। इसके लवण - नाइट्रेट - धातुओं, ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड या कार्बोनेट पर HNO 3 की क्रिया द्वारा प्राप्त होते हैं। सभी नाइट्रेट पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। नाइट्रेट आयन जल में जल अपघटित नहीं होता है।

गर्म करने पर नाइट्रिक एसिड के लवण अपरिवर्तनीय रूप से विघटित हो जाते हैं, और अपघटन उत्पादों की संरचना धनायन द्वारा निर्धारित होती है:

ए) मैग्नीशियम के बाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में स्थित धातुओं के नाइट्रेट:

बी) मैग्नीशियम और तांबे के बीच वोल्टेज रेंज में स्थित धातुओं के नाइट्रेट:

ग) पारा के दाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में स्थित धातुओं के नाइट्रेट:

घ) अमोनियम नाइट्रेट:

जलीय घोल में नाइट्रेट व्यावहारिक रूप से कोई ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित नहीं करते हैं, लेकिन ठोस अवस्था में उच्च तापमान पर वे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं, उदाहरण के लिए, ठोस पदार्थों को जोड़ते समय:

क्षारीय घोल में जिंक और एल्युमीनियम नाइट्रेट को NH 3 तक कम कर देते हैं:

नाइट्रिक एसिड के लवण - नाइट्रेट - व्यापक रूप से उर्वरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, लगभग सभी नाइट्रेट पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, इसलिए खनिजों के रूप में प्रकृति में उनकी संख्या बहुत कम होती है; अपवाद चिली (सोडियम) नाइट्रेट और भारतीय नाइट्रेट (पोटेशियम नाइट्रेट) हैं। अधिकांश नाइट्रेट कृत्रिम रूप से प्राप्त किये जाते हैं।

ग्लास और फ्लोरोप्लास्टिक-4 नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं।

नाइट्रस एसिड या तो घोल में या गैस चरण में मौजूद होता है। यह अस्थिर है और गर्म होने पर वाष्प में विघटित हो जाता है:

2HNO 2 “NO+NO 2 +H 2 O

गर्म करने पर इस अम्ल का जलीय घोल विघटित हो जाता है:

3HNO 2 “HNO 3 +H 2 O+2NO

यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, इसलिए, हालांकि NO 2 का विघटन दो एसिड के गठन के साथ होता है: 2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3

व्यावहारिक रूप से, NO2 की जल के साथ अभिक्रिया करके HNO3 प्राप्त किया जाता है:

3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO

अम्लीय गुणों के संदर्भ में, नाइट्रस एसिड एसिटिक एसिड से थोड़ा ही मजबूत होता है। इसके लवणों को नाइट्राइट कहा जाता है और, एसिड के विपरीत, स्थिर होते हैं। इसके लवणों के विलयन से सल्फ्यूरिक अम्ल मिलाकर HNO2 का विलयन प्राप्त किया जा सकता है:

बा(NO 2) 2 +H 2 SO 4 =2HNO 2 +BaSO 4 ¯

इसके यौगिकों के आंकड़ों के आधार पर, नाइट्रस एसिड की दो प्रकार की संरचना सुझाई गई है:

जो नाइट्राइट और नाइट्रो यौगिकों के अनुरूप हैं। सक्रिय धातुओं के नाइट्राइट में प्रकार I संरचना होती है, और कम सक्रिय धातुओं में प्रकार II संरचना होती है। इस एसिड के लगभग सभी लवण अत्यधिक घुलनशील होते हैं, लेकिन सिल्वर नाइट्राइट सबसे कठिन होता है। नाइट्रस अम्ल के सभी लवण जहरीले होते हैं। रासायनिक प्रौद्योगिकी के लिए KNO 2 और NaNO 2 महत्वपूर्ण हैं, जो कार्बनिक रंगों के उत्पादन के लिए आवश्यक हैं। दोनों लवण नाइट्रोजन ऑक्साइड से प्राप्त होते हैं:

NO+NO 2 +NaOH=2NaNO 2 +H 2 O या उनके नाइट्रेट को गर्म करते समय:

KNO 3 +Pb=KNO 2 +PbO

जारी ऑक्सीजन को बांधने के लिए Pb आवश्यक है।

HNO 2 के रासायनिक गुणों में, ऑक्सीडेटिव गुण अधिक स्पष्ट होते हैं, जबकि यह स्वयं NO में कम हो जाता है:

हालाँकि, ऐसी प्रतिक्रियाओं के कई उदाहरण दिए जा सकते हैं जहाँ नाइट्रस एसिड कम करने वाले गुण प्रदर्शित करता है:

किसी घोल में नाइट्रस एसिड और उसके लवण की उपस्थिति पोटेशियम आयोडाइड और स्टार्च का घोल मिलाकर निर्धारित की जा सकती है। नाइट्राइट आयन आयोडीन आयन को ऑक्सीकरण करता है। इस प्रतिक्रिया के लिए H+ की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, अर्थात। अम्लीय वातावरण में होता है।

नाइट्रिक एसिड

प्रयोगशाला स्थितियों में, नाइट्रेट पर सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया द्वारा नाइट्रिक एसिड प्राप्त किया जा सकता है:

NaNO 3 +H 2 SO 4(k) =NaHSO 4 +HNO 3 प्रतिक्रिया कम ताप पर होती है।

औद्योगिक पैमाने पर नाइट्रिक एसिड का उत्पादन वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण द्वारा किया जाता है:

1. सबसे पहले, अमोनिया और हवा का मिश्रण 800°C पर प्लैटिनम उत्प्रेरक के ऊपर से गुजारा जाता है। अमोनिया नाइट्रिक ऑक्साइड (II) में ऑक्सीकृत हो जाता है:

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

2. ठंडा होने पर, NO का आगे ऑक्सीकरण NO 2 में होता है: 2NO+O 2 =2NO 2

3. परिणामी नाइट्रोजन ऑक्साइड (IV) O 2 की अधिकता की उपस्थिति में पानी में घुलकर HNO 3 बनाता है: 4NO 2 +2H 2 O+O 2 =4HNO 3

शुरुआती उत्पाद - अमोनिया और हवा - उत्प्रेरक को जहर देने वाली हानिकारक अशुद्धियों (हाइड्रोजन सल्फाइड, धूल, तेल, आदि) से पूरी तरह से साफ किए जाते हैं।

परिणामी अम्ल पतला (40-60% अम्ल) होता है। सांद्रित नाइट्रिक एसिड (96-98% ताकत) सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के मिश्रण में तनु एसिड को आसुत करके प्राप्त किया जाता है। इस मामले में, केवल नाइट्रिक एसिड वाष्पित होता है।

भौतिक गुण

नाइट्रिक एसिड एक रंगहीन तरल है जिसमें तीखी गंध होती है। बहुत हीड्रोस्कोपिक, हवा में "धुआं", क्योंकि इसके वाष्प हवा की नमी के साथ कोहरे की बूंदों का निर्माण करते हैं। किसी भी अनुपात में पानी के साथ मिल जाता है. -41.6°C पर यह क्रिस्टलीय अवस्था में चला जाता है। 82.6°C पर उबलता है।

HNO3 में नाइट्रोजन की संयोजकता 4 है, ऑक्सीकरण अवस्था +5 है। नाइट्रिक एसिड का संरचनात्मक सूत्र इस प्रकार दर्शाया गया है:

दोनों ऑक्सीजन परमाणु, जो केवल नाइट्रोजन से जुड़े हैं, समतुल्य हैं: वे नाइट्रोजन परमाणु से समान दूरी पर हैं और प्रत्येक एक इलेक्ट्रॉन का आधा चार्ज रखता है, अर्थात। नाइट्रोजन का चौथा भाग दो ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच समान रूप से विभाजित होता है।

नाइट्रिक एसिड की इलेक्ट्रॉनिक संरचना निम्नानुसार निकाली जा सकती है:

1. एक हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंधन द्वारा बंधता है:

2. अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के कारण, ऑक्सीजन परमाणु नाइट्रोजन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है:

3. नाइट्रोजन परमाणु के दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन दूसरे ऑक्सीजन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं:

4. तीसरा ऑक्सीजन परमाणु, उत्तेजित होने पर, एक स्वतंत्र रूप बनाता है 2पी-इलेक्ट्रॉन युग्मन द्वारा कक्षीय। तीसरे ऑक्सीजन परमाणु के रिक्त कक्षक के साथ नाइट्रोजन अकेले जोड़े की परस्पर क्रिया से नाइट्रिक एसिड अणु का निर्माण होता है:

रासायनिक गुण

1. तनु नाइट्रिक अम्ल अम्ल के सभी गुण प्रदर्शित करता है। यह प्रबल अम्लों से संबंधित है। जलीय घोल में वियोजित होता है:

HNO 3 “Н + +NO - 3 गर्मी और प्रकाश के प्रभाव में आंशिक रूप से विघटित होता है:

4HNO 3 =4NO 2 +2H 2 O+O 2 इसलिए इसे ठंडी और अंधेरी जगह पर रखें।

2. नाइट्रिक एसिड विशेष रूप से ऑक्सीकरण गुणों द्वारा विशेषता है। सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक गुण लगभग सभी धातुओं के साथ इसकी परस्पर क्रिया है। हाइड्रोजन कभी उत्सर्जित नहीं होती। नाइट्रिक एसिड की कमी इसकी सांद्रता और कम करने वाले एजेंट की प्रकृति पर निर्भर करती है। अपचयन उत्पादों में नाइट्रोजन के ऑक्सीकरण की डिग्री +4 से -3 तक होती है:

HN +5 O 3 ®N +4 O 2 ®HN +3 O 2 ®N +2 O®N +1 2 O®N 0 2 ®N -3 H 4 NO 3

विभिन्न सांद्रता वाले नाइट्रिक एसिड की विभिन्न गतिविधि वाली धातुओं के साथ परस्पर क्रिया से उत्पन्न अपचयन उत्पाद नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए हैं।

सामान्य तापमान पर सांद्रित नाइट्रिक एसिड एल्यूमीनियम, क्रोमियम और लोहे के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। यह उन्हें निष्क्रिय अवस्था में डाल देता है। सतह पर ऑक्साइड की एक फिल्म बनती है, जो सांद्र अम्ल के लिए अभेद्य होती है।

3. नाइट्रिक एसिड Pt, Rh, Ir, Ta, Au के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। प्लेटिनम और सोना "रेजिया वोदका" में घुल जाता है - 3 मात्रा सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड और 1 मात्रा सांद्र नाइट्रिक एसिड का मिश्रण:

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

3Pt+4HNO 3 +12HCl=3PtCl 4 +4NO+8H 2 O 2HCl+PtCl 4 =H 2

"रेजिया वोदका" का प्रभाव यह है कि नाइट्रिक एसिड हाइड्रोक्लोरिक एसिड को क्लोरीन मुक्त करने के लिए ऑक्सीकरण करता है:

HNO 3 +HCl=Cl 2 +2H 2 O+NOCl 2NOCl=2NO+Cl 2 जारी क्लोरीन धातुओं के साथ मिल जाता है।

4. अधातुओं को नाइट्रिक एसिड के साथ संबंधित एसिड में ऑक्सीकृत किया जाता है, और सांद्रता के आधार पर इसे NO या NO 2 में घटाया जाता है:

S+bHNO 3(conc) =H 2 SO 4 +6NO 2 +2H 2 OP+5HNO 3(conc) =H 3 PO 4 +5NO 2 +H 2 O I 2 +10HNO 3(conc) =2HIO 3 +10NO 2 +4H 2 O 3P+5HNO 3(p asb) +2H 2 O= 3H 3 PO 4 +5NO

5. यह कार्बनिक यौगिकों के साथ भी क्रिया करता है।

नाइट्रिक एसिड के लवण को नाइट्रेट कहा जाता है और ये क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। वे धातुओं, उनके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड पर HNO3 की क्रिया से प्राप्त होते हैं। पोटेशियम, सोडियम, अमोनियम और कैल्शियम नाइट्रेट को नाइट्रेट कहा जाता है। नाइट्रेट का उपयोग मुख्यतः खनिज नाइट्रोजन उर्वरक के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, KNO 3 का उपयोग काला पाउडर (75% KNO 3, 15% C और 10% S का मिश्रण) तैयार करने के लिए किया जाता है। विस्फोटक अमोनल NH 4 NO 3, एल्यूमीनियम पाउडर और ट्रिनिट्रोटोल्यूइन से बनाया गया है।

नाइट्रिक एसिड के लवण गर्म होने पर विघटित हो जाते हैं, और अपघटन उत्पाद मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की श्रृंखला में नमक बनाने वाली धातु की स्थिति पर निर्भर करते हैं:

गर्म करने पर अपघटन (थर्मोलिसिस) नाइट्रिक एसिड लवण का एक महत्वपूर्ण गुण है।

2KNO 3 =2KNO 2 +O 2

2Cu(NO 3) 2 = 2CuO+NO 2 +O 2

Mg के बाईं ओर की श्रृंखला में स्थित धातुओं के लवण नाइट्राइट और ऑक्सीजन बनाते हैं, Mg से Cu तक - धातु ऑक्साइड, NO 2 और ऑक्सीजन, Cu के बाद - मुक्त धातु, NO 2 और ऑक्सीजन।

आवेदन

नाइट्रिक एसिड रासायनिक उद्योग का सबसे महत्वपूर्ण उत्पाद है। नाइट्रोजन उर्वरकों, विस्फोटकों, रंगों, प्लास्टिक, कृत्रिम रेशों और अन्य सामग्रियों की तैयारी पर बड़ी मात्रा में खर्च किया जाता है। धूम्रपान

नाइट्रिक एसिड का उपयोग रॉकेट प्रौद्योगिकी में रॉकेट ईंधन ऑक्सीडाइज़र के रूप में किया जाता है।

नाइट्रिक एसिड एचएनओ 3 एक रंगहीन तरल है, इसमें तीखी गंध होती है और यह आसानी से वाष्पित हो जाता है। यदि यह त्वचा के संपर्क में आता है, तो नाइट्रिक एसिड गंभीर जलन पैदा कर सकता है (त्वचा पर एक विशेष पीला धब्बा बन जाता है, इसे तुरंत बहुत सारे पानी से धोना चाहिए और फिर NaHCO 3 सोडा से बेअसर करना चाहिए)

नाइट्रिक एसिड

आणविक सूत्र: HNO 3, B(N) = IV, C.O. (एन) = +5

नाइट्रोजन परमाणु विनिमय तंत्र द्वारा ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ 3 बंधन बनाता है और दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा 1 बंधन बनाता है।

भौतिक गुण

सामान्य तापमान पर निर्जल HNO 3 एक विशिष्ट गंध (बीपी 82.6 "C) के साथ एक रंगहीन वाष्पशील तरल है।

सांद्रित "फ्यूमिंग" HNO 3 का रंग लाल या पीला होता है, क्योंकि यह NO 2 को विघटित करने के लिए विघटित होता है। नाइट्रिक एसिड किसी भी अनुपात में पानी के साथ मिल जाता है।

प्राप्ति के तरीके

I. औद्योगिक - योजना के अनुसार 3-चरण संश्लेषण: NH 3 → NO → NO 2 → HNO 3

चरण 1: 4एनएच 3 + 5ओ 2 = 4एनओ + 6एच 2 ओ

स्टेज 2: 2NO + O 2 = 2NO 2

चरण 3: 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3

द्वितीय. प्रयोगशाला - नाइट्रेट को सांद्र के साथ लंबे समय तक गर्म करना। H2SO4:

2NaNO 3 (ठोस) + H 2 SO 4 (सांद्र) = 2HNO 3 + Na 2 SO 4

Ba(NO 3) 2 (tv) + H 2 SO 4 (सांद्र) = 2HNO 3 + BaSO 4

रासायनिक गुण

एक प्रबल अम्ल के रूप में HNO3 अम्ल के सभी सामान्य गुण प्रदर्शित करता है

HNO 3 → H + + NO 3 -

HNO3 एक अत्यंत प्रतिक्रियाशील पदार्थ है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में यह स्वयं को एक मजबूत एसिड और एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में प्रकट करता है।

HNO 3 इंटरैक्ट करता है:

a) धातु ऑक्साइड 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O के साथ

बी) क्षार और एम्फोटेरिक हाइड्रॉक्साइड के साथ 2HNO 3 + Cu(OH) 2 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

ग) कमजोर अम्लों के लवण के साथ 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

घ) अमोनिया HNO 3 + NH 3 = NH 4 NO 3 के साथ

HNO 3 और अन्य अम्लों के बीच अंतर

1. जब HNO 3 धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो H 2 लगभग कभी नहीं निकलता है, क्योंकि H + एसिड आयन धातुओं के ऑक्सीकरण में भाग नहीं लेते हैं।

2. H+ आयनों के स्थान पर NO 3 - आयनों का ऑक्सीकरण प्रभाव होता है।

3. HNO 3 न केवल हाइड्रोजन के बाईं ओर गतिविधि श्रृंखला में स्थित धातुओं को, बल्कि कम सक्रिय धातुओं - Cu, Ag, Hg को भी घोलने में सक्षम है। Au और Pt भी HCl के मिश्रण में घुल जाते हैं।

HNO3 एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है

I. धातुओं का ऑक्सीकरण:

HNO 3 की परस्पर क्रिया: a) निम्न और मध्यम गतिविधि वाले Me के साथ: 4HNO 3 (संक्षिप्त) + Cu = 2NO 2 + Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

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

बी) सक्रिय मी के साथ: 10HNO 3 (पतला) + 4Zn = N 2 O + 4Zn(NO 3) 2 + 5H 2 O

सी) क्षार और क्षारीय पृथ्वी के साथ मी: 10HNO 3 (अल्ट्रा डिल.) + 4Ca = NH 4 NO 3 + 4Ca(NO 3) 2 + 3H 2 O

सामान्य तापमान पर अत्यधिक संकेंद्रित HNO 3, Fe, Al, Cr सहित कुछ धातुओं को नहीं घोलता है।

द्वितीय. अधातुओं का ऑक्सीकरण:

HNO 3, P, S, C को उनके उच्चतम CO में ऑक्सीकृत करता है, और स्वयं NO (HNO 3 dil.) या NO 2 (HNO 3 सांद्र) में अपचयित हो जाता है।

5HNO 3 + P = 5NO 2 + H 3 PO 4 + H 2 O

2HNO3 + S = 2NO + H2SO4

तृतीय. जटिल पदार्थों का ऑक्सीकरण:

विशेष रूप से महत्वपूर्ण कुछ मी सल्फाइड की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं हैं, जो अन्य एसिड में अघुलनशील हैं। उदाहरण:

8HNO 3 + PbS = 8NO 2 + PbSO 4 + 4H 2 O

22HNO 3 + 3Сu 2 S = 10NO + 6Cu(NO 3) 2 + 3H 2 SO 4 + 8H 2 O

HNO 3 - कार्बनिक संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में नाइट्रेटिंग एजेंट

आर-एच + एचओ-संख्या 2 → आर-संख्या 2 + एच 2 ओ

सी 2 एच 6 + एचएनओ 3 → सी 2 एच 5 एनओ 2 + एच 2 ओ नाइट्रोएथेन

सी 6 एच 5 सीएच 3 + 3 एचएनओ 3 → सी 6 एच 2 (एनओ 2) 3 सीएच 3 + 3 एच 2 ओ ट्रिनिट्रोटोल्यूइन

सी 6 एच 5 ओएच + 3 एचएनओ 3 → सी 6 एच 5 (एनओ 2) 3 ओएच + 3 एच 2 ओ ट्रिनिट्रोफेनोल

HNO 3 अल्कोहल को एस्टरीकृत करता है

आर-ओएच + एचओ-संख्या 2 → आर-ओ-संख्या 2 + एच 2 ओ

सी 3 एच 5 (ओएच) 3 + 3 एचएनओ 3 → सी 3 एच 5 (ओएनओ 2) 3 + 3 एच 2 ओ ग्लिसरॉल ट्रिनिट्रेट

HNO3 का अपघटन

जब प्रकाश में संग्रहीत किया जाता है, और विशेष रूप से गर्म होने पर, HNO 3 अणु इंट्रामोल्युलर ऑक्सीकरण-कमी के कारण विघटित हो जाते हैं:

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

लाल-भूरी जहरीली गैस NO 2 निकलती है, जो HNO 3 के आक्रामक ऑक्सीकरण गुणों को बढ़ाती है

नाइट्रिक अम्ल के लवण - नाइट्रेट्स Me(NO 3) n

नाइट्रेट रंगहीन क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं जो पानी में अच्छी तरह घुल जाते हैं। इनमें विशिष्ट लवणों के रासायनिक गुण होते हैं।

विशिष्ट सुविधाएं:

1) गर्म करने पर रेडॉक्स अपघटन;

2) पिघले हुए क्षार धातु नाइट्रेट के मजबूत ऑक्सीकरण गुण।

थर्मल अपघटन

1. क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के नाइट्रेट का अपघटन:

मी (NO 3) n → Me (NO 2) n + O 2

2. Mg से Cu तक धातुओं की गतिविधि श्रृंखला में धातु नाइट्रेट का अपघटन:

मी(NO 3) n → मी x O y + NO 2 + O 2

3. धातु नाइट्रेट का अपघटन जो Cu की तुलना में धातुओं की गतिविधि श्रृंखला में अधिक है:

मी (संख्या 3) एन → मी + संख्या 2 + ओ 2

विशिष्ट प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

1) 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2

2) 2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2

3) 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2

क्षार धातु नाइट्रेट के पिघलने का ऑक्सीडेटिव प्रभाव

जलीय घोल में, नाइट्रेट, HNO 3 के विपरीत, लगभग कोई ऑक्सीडेटिव गतिविधि प्रदर्शित नहीं करते हैं। हालाँकि, क्षार धातु नाइट्रेट और अमोनियम (सॉल्टपीटर) के पिघलने मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं, क्योंकि वे सक्रिय ऑक्सीजन की रिहाई के साथ विघटित होते हैं।

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नाइट्रिक एसिड, HNO 3, नाइट्रोजन ऑक्साइड को पानी में घोलकर प्राप्त किया जाता है:

3NO 2 + H 2 O = 2HN 3 + NO
एन 2 ओ 3 + एच 2 ओ = एचएनओ 3 + नहीं
N2O5 + H2O = 2HNO3

नाइट्रिक एसिड के भौतिक गुण. दाढ़ भार - 63.016; एक विशिष्ट गंध वाला रंगहीन तरल; क्वथनांक 86°, गलनांक -47°; 15° पर विशिष्ट गुरुत्व 1.52; आसवन के दौरान, 2HNO 3 = N 2 O 3 + 2O + H 2 O के अपघटन के कारण, नाइट्रिक एसिड तुरंत ऑक्सीजन, N 2 O 3 और पानी छोड़ता है; उत्तरार्द्ध के अवशोषण से क्वथनांक में वृद्धि होती है। जलीय घोल में, मजबूत नाइट्रिक एसिड में आमतौर पर नाइट्रोजन ऑक्साइड होते हैं, और पूरी तरह से निर्जल नाइट्रिक एसिड की तैयारी महत्वपूर्ण कठिनाइयों को प्रस्तुत करती है। आसवन द्वारा निर्जल नाइट्रिक एसिड प्राप्त करना असंभव है, क्योंकि नाइट्रिक एसिड के जलीय घोल में न्यूनतम लोच होती है, अर्थात, एसिड में पानी मिलाने से और इसके विपरीत, वाष्प की लोच कम हो जाती है (और क्वथनांक बढ़ जाता है)। इसलिए, एक कमजोर एसिड (डी) के आसवन के परिणामस्वरूप< 1,4) получается постоянно кипящий остаток D = 1,415, с содержанием 68% HNО 3 и с температурой кипения 120°,5 (735 мм). Перегонка при пониженном давлении дает остаток с меньшим содержанием HNО 3 , при повышенном давлении - с большим содержанием HNO 3 . Кислота D = 1,503 (85%), очищенная продуванием воздуха от N 2 О 4 , дает при перегонке остаток с 77,1% HNО 3 . Кислота D = 1,55 (99,8%) дает при перегонке сначала сильно окрашенный окислами азота раствор D = 1,62, а в остатке кислоту D = 1,49. Т. о. в остатке при перегонке азотной кислоты всегда оказывается кислота, соответствующая минимуму упругости (максимуму температуры кипения). Безводную кислоту можно получить лишь при смешивании крепкой (99,1%) азотной кислоты с азотным ангидридом.

ठंड से, जाहिरा तौर पर, 99.5% से ऊपर एसिड प्राप्त करना असंभव है। साल्टपीटर से नाइट्रिक एसिड निकालने की नई विधियों (वेलेंटाइनर) के साथ, एसिड काफी शुद्ध है, लेकिन पुराने तरीकों के साथ इसे मुख्य रूप से क्लोराइड यौगिकों और एन 2 ओ 4 वाष्प से शुद्ध करना आवश्यक था। सबसे मजबूत एसिड में D0 = 1.559, D15 = 1.53, और 100% HNO3 - D4 = 1.5421 (वेले और मैनले) है; 100% एसिड हवा में धुंआ देता है और सल्फ्यूरिक एसिड जितनी ही तीव्रता से जलवाष्प को आकर्षित करता है। D=1.526 वाला अम्ल बर्फ के साथ मिश्रित होने पर गर्म हो जाता है।

गठन की गर्मी (1/2 एच 2 + 1/2 एन 2 + 3/2 ओ 2 से):

एचएनओ 3 - भाप + 34400 कैलोरी
एचएनओ 3 - तरल + 41600 कैलोरी
एचएनओ 3 - क्रिस्टल + 42200 कैलोरी
एचएनओ 3 - घोल + 48800 कैलोरी

तनुकरण की ऊष्मा: HNO 3 में H2O का एक कण मिलाने पर - 3.30 Cal, दो कण - 4.9 Cal, पाँच कण - 6.7 Cal, दस - 7.3 Cal। इसके अलावा इसके अतिरिक्त तापीय प्रभाव में मामूली वृद्धि होती है। क्रिस्टल के रूप में आपको मिलता है:
1) एचएनओ 3 ·एच 2 ओ = एच 3 नंबर 4 - समचतुर्भुज गोलियाँ जो एग्नो 3 की याद दिलाती हैं, गलनांक = -34° (-38°);
2) एचएनओ 3 (एच 2 ओ) 2 = एच 5 नंबर 5 - सुई, गलनांक -18°.2, केवल -15° से नीचे स्थिर। जलीय अम्ल के क्रिस्टलीकरण तापमान वक्र में तीन यूटेक्टिक्स (-66°.3 पर, -44°.2 पर, -43° पर) और दो मैक्सिमा (HNO 3 H 2 O -38°, HNO 3 3H 2 O -18) होते हैं। °,2). समाधान की गर्मी और विद्युत चालकता वक्र के घुमावों के लिए समान विशेष बिंदु देखे जाते हैं, लेकिन बाद वाले 2HNO 3 ·H 2 O और HNO 3 ·10H 2 O पर भी ध्यान दिया जाता है। जो अभी कहा गया है और उसके द्वारा फॉस्फोरिक एसिड के साथ सादृश्य, यह इस प्रकार है कि नाइट्रिक एसिड के समाधान में इसका हाइड्रेट HNO 3 होता है, लेकिन यह बहुत आसानी से विघटित हो जाता है, जो HNO 3 की उच्च प्रतिक्रियाशीलता निर्धारित करता है। विलयन में NO 2 युक्त नाइट्रिक अम्ल कहलाता है धूम्रपान(लाल)।

रासायनिक गुण. शुद्ध HNO 3 आसानी से विघटित हो जाता है और प्रतिक्रिया 2HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + H 2 O और परिणामी नाइट्रस एनहाइड्राइड के अवशोषण के कारण पीला हो जाता है। सामान्यतः शुद्ध नाइट्रिक एसिड और मजबूत नाइट्रिक एसिड केवल कम तापमान पर ही स्थिर होते हैं। नाइट्रिक एसिड की मुख्य विशेषता ऑक्सीजन की रिहाई के कारण इसकी बेहद मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता है। इस प्रकार, जब धातुओं पर कार्य किया जाता है (पीटी, आरएच, आईआर, एयू को छोड़कर, जिस पर क्लोरीन की अनुपस्थिति में एचएनओ 3 का कोई प्रभाव नहीं होता है), नाइट्रिक एसिड धातु को ऑक्सीकरण करता है, नाइट्रोजन ऑक्साइड जारी करता है, ऑक्सीकरण की डिग्री जितनी कम होगी, उतना अधिक ऊर्जावान होगा ऑक्सीकृत धातु एक कम करने वाले एजेंट के रूप में थी। उदाहरण के लिए, सीसा (Pb) और टिन (Sn) N 2 O 4 देते हैं; चाँदी - मुख्यतः एन 2 ओ 3। सल्फर, विशेष रूप से ताजा अवक्षेपित, आसानी से ऑक्सीकरण करता है; फॉस्फोरस, जब थोड़ा गर्म होता है, फॉस्फोरस एसिड में बदल जाता है। लाल-गर्म कोयला नाइट्रिक एसिड के वाष्प में और नाइट्रिक एसिड में ही प्रज्वलित होता है। धूमिल लाल अम्ल का ऑक्सीकरण प्रभाव रंगहीन अम्ल की तुलना में अधिक होता है। इसमें डूबा हुआ लोहा निष्क्रिय हो जाता है और अम्ल की क्रिया के प्रति संवेदनशील नहीं रहता। निर्जल नाइट्रिक एसिड या सल्फ्यूरिक एसिड के साथ मिश्रित होने पर चक्रीय कार्बनिक यौगिकों (बेंजीन, नेफ़थलीन, आदि) पर बहुत मजबूत प्रभाव पड़ता है, जिससे नाइट्रो यौगिक C 6 H 5 H + HNO 3 = C 6 H 5 NO 2 + HOH मिलता है। पैराफिन का नाइट्रेशन धीरे-धीरे होता है, और केवल एक कमजोर एसिड (आयनीकरण की उच्च डिग्री) की कार्रवाई के तहत होता है। नाइट्रिक एसिड के साथ हाइड्रॉक्सिल (ग्लिसरीन, फाइबर) युक्त पदार्थों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, नाइट्रेट एस्टर प्राप्त होते हैं, जिन्हें गलत तरीके से नाइट्रोग्लिसरीन, नाइट्रोसेल्यूलोज आदि कहा जाता है। नाइट्रिक एसिड के साथ सभी प्रयोग और सभी कार्य एक अच्छी तरह हवादार कमरे में किए जाने चाहिए। , लेकिन अधिमानतः एक विशेष मसौदे के तहत .

विश्लेषण । नाइट्रिक एसिड के अंशों का पता लगाने के लिए, उपयोग करें: 1) डाइफेनिलेडेनिल डाइहाइड्रोट्रायज़ोल (व्यावसायिक रूप से "नाइट्रोन" के रूप में जाना जाता है); 5% एसिटिक एसिड में नाइट्रोन के 10% घोल की 5 या 6 बूंदें परीक्षण घोल के 5-6 सेमी 3 में डाली जाती हैं, इसमें पहले से H 2 SO 4 की एक बूंद मिलाई जाती है: NO की ध्यान देने योग्य मात्रा की उपस्थिति में 3 आयन, एक प्रचुर अवक्षेप निकलता है, बहुत कमजोर घोल में सुई के आकार के क्रिस्टल निकलते हैं; 0° पर भी 1/80000 HNO 3 को नाइट्रोन से खोला जा सकता है; 2) समाधान में ब्रुसीन; परीक्षण समाधान के साथ मिलाएं और इसे ध्यान से परखनली की दीवार पर मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड तक डालें; परखनली में दोनों परतों के संपर्क बिंदु पर एक गुलाबी-लाल रंग बनता है, जो नीचे से हरे रंग में बदल जाता है।

फ्यूमिंग नाइट्रिक एसिड के समाधान में एचएनओ 3 की मात्रा निर्धारित करने के लिए, आपको केएमएनओ 4 के समाधान के साथ एन 2 ओ 4 का अनुमापन करना होगा, हाइड्रोमीटर के साथ तरल का घनत्व निर्धारित करना होगा और एन 2 ओ 4 सामग्री के लिए सुधार घटाना होगा। एक विशेष तालिका में दर्शाया गया है।

नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए औद्योगिक तरीके. नाइट्रिक एसिड निकाला जाता है. गिरफ्तार. साल्टपीटर से. पहले, साल्टपीटर का खनन तथाकथित रूप से किया जाता था। "सैलपेट्रीयर", या "बर्ट्स", जहां, खाद, मूत्र, आदि के मिश्रण के परिणामस्वरूप। पुराने प्लास्टर के साथ, धीरे-धीरे, आंशिक रूप से बैक्टीरिया की क्रिया के कारण, यूरिया और अन्य कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों (अमाइन, एमाइड्स, आदि) का ऑक्सीकरण नाइट्रिक एसिड में होता है, जिससे चूना पत्थर के साथ कैल्शियम नाइट्रेट बनता है। गर्म दिनों में, विशेष रूप से दक्षिण में (उदाहरण के लिए, भारत और मध्य एशिया में), यह प्रक्रिया बहुत तेज़ी से चलती है।

1813 में फ़्रांस में, साल्टपीटर से 2,000,000 किलोग्राम तक साल्टपीटर निकाला गया। 25 बड़े जानवर प्रति वर्ष लगभग 500 किलोग्राम साल्टपीटर का उत्पादन करते हैं। कुछ क्षेत्रों में, जहां जानवरों के अवशेषों से भरपूर बुनियादी मिट्टी है (उदाहरण के लिए, क्यूबन क्षेत्र), यह संभव है कि मिट्टी में नाइट्रेट की ध्यान देने योग्य मात्रा हो, लेकिन निष्कर्षण के लिए पर्याप्त नहीं है। ध्यान देने योग्य मात्रा में खनन गंगा घाटी में किया गया था और हमारे मध्य एशियाई किलों में पाया जाता है, जहां प्रत्येक स्थान पर सॉल्टपीटर युक्त मिट्टी का भंडार 17 टन तक पहुंचता है, लेकिन इसमें सॉल्टपीटर की मात्रा 3% से अधिक नहीं है। सोडियम नाइट्रेट के भंडार - चिली - की खोज 1809 में की गई थी; वे मुख्य रूप से तारापाका प्रांत में 68° 15" और 70° 18" पूर्वी देशांतर और 19° 17" और 21° 18" दक्षिणी अक्षांश के बीच पाए जाते हैं, लेकिन आगे दक्षिण और उत्तर (पेरू और बोलीविया में) भी पाए जाते हैं; इनका भंडार समुद्र तल से 1100 मीटर की ऊंचाई पर स्थित है। जमाव लगभग 200 किमी लंबे, 3-5 किमी चौड़े हैं, और इनमें औसत NaNO 3 सामग्री 30-40% है। 50,000 टन की खपत में वार्षिक वृद्धि मानकर भंडार 300 वर्षों तक चल सकता है। 1913 में, 2,738,000 टन का निर्यात किया गया था, लेकिन यूरोप को निर्यात कुछ हद तक कम हो गया, हालांकि, युद्ध के दौरान निर्यात में एक बहुत ही उल्लेखनीय गिरावट के बाद, 1920 से उनमें फिर से थोड़ी वृद्धि हुई। आमतौर पर शीर्ष पर एक "आग" (50 सेमी - 2 मीटर मोटी) होती है ), जिसमें क्वार्ट्ज और फेल्डस्पैथिक रेत शामिल है, और इसके नीचे "कलिहे" (25 सेमी - 1.5 मीटर), जिसमें साल्टपीटर होता है (जमा नमक और बोरान कैल्शियम नमक के जमाव के बगल में रेगिस्तान में स्थित हैं)। "कलिहे" की रचना बहुत विविध है; इसमें NaNO 3 - 30% से 70% तक, आयोडाइड और आयोडीन लवण - 2% तक, सोडियम क्लोराइड - 16-30%, सल्फेट लवण - 10% तक, मैग्नीशियम लवण - 6% तक होता है। सर्वोत्तम किस्मों में औसतन NaNO 3 - 50%, NaCl - 26%, Na 2 SO 4 - 6%, MgSO 4 - 3% होते हैं। NaNO 3 को उच्च तापमान पर घोला जाता है, जिससे NaCl की तुलना में बहुत अधिक NaNO 3 घोल में चला जाता है, जिसकी घुलनशीलता तापमान के साथ थोड़ी बढ़ जाती है। 3 टन "कलिहे" से आपको 1 टन कच्चा साल्टपीटर मिलता है जिसमें औसतन 95-96% साल्टपीटर होता है। 1 लीटर मदर ब्राइन से आमतौर पर 2.5-5 ग्राम आयोडीन प्राप्त होता है। आमतौर पर, आयरन ऑक्साइड के मिश्रण के कारण कच्चे साल्टपीटर का रंग भूरा होता है। 1-2% तक क्लोराइड यौगिक युक्त साल्टपीटर का उपयोग उर्वरक के लिए किया जाता है। शुद्ध सोडियम नाइट्रेट रंगहीन, पारदर्शी, गैर-हीड्रोस्कोपिक होता है यदि इसमें क्लोराइड यौगिक न हों; घनों में क्रिस्टलीकृत हो जाता है। नाइट्रिक एसिड प्राप्त करने के लिए, साल्टपीटर को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ गर्म किया जाता है; इंटरैक्शन समीकरण का अनुसरण करता है:

NaNO 3 + H 2 SO 4 = HNO 3 + NaSO 4

अर्थात। अम्ल सल्फेट प्राप्त होता है. उत्तरार्द्ध का उपयोग मफल्स में NaHSO 4 और NaCl के मिश्रण को कैल्सीन करके हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। समीकरण के अनुसार बातचीत के लिए

सैद्धांतिक रूप से, प्रति 100 किलोग्राम NaNO 3 में 57.6 किलोग्राम H 2 SO 4 या 60 किलोग्राम एसिड 66° Bẻ लेना आवश्यक है। दरअसल, विघटन से बचने के लिए 20-30% अधिक सल्फ्यूरिक एसिड लिया जाता है। अंतःक्रिया 1.5 मीटर लंबे, 60 सेमी व्यास वाले क्षैतिज बेलनाकार लोहे के रिटॉर्ट्स में की जाती है, जिसकी दीवारें 4 सेमी मोटी होती हैं। प्रत्येक सिलेंडर में 75 किलोग्राम सॉल्टपीटर और 75 किलोग्राम एच 2 एसओ 4 होता है। वाष्पों को पहले एक सिरेमिक रेफ्रिजरेटर के माध्यम से पारित किया जाता है, पानी से ठंडा किया जाता है, या एक झुके हुए सिरेमिक पाइप के माध्यम से, फिर अवशोषक के माध्यम से: "सिलेंडर" या "बोनबॉन", यानी, बड़े सिरेमिक "वुल्फ फ्लास्क"। यदि सल्फ्यूरिक एसिड 60° Вẻ (71%) लिया जाए और प्रति 100 किलो साल्टपीटर में 4 किलो पानी पहले अवशोषक में रखा जाए, तो 40-42° Вẻ (38-41%) का एसिड प्राप्त होता है; 66° Вẻ (99.6%) पर एसिड और सूखे साल्टपीटर का उपयोग करके, हमें 50° Вẻ (53%) मिलता है; 36° Вẻ पर एसिड प्राप्त करने के लिए, पहले अवशोषक में 8 लीटर पानी, दूसरे में 4 लीटर और अगले में 2.6 लीटर पानी डाला जाता है। गणना के लिए आवश्यक सल्फ्यूरिक एसिड की आधी मात्रा के साथ सॉल्टपीटर की प्रतिक्रिया करके फ्यूमिंग नाइट्रिक एसिड प्राप्त किया जाता है। इसलिए, विधि प्रक्रिया की शुरुआत में निकलने वाले नाइट्रोसिल क्लोराइड और अन्य पदार्थों से और आसवन के अंत में नाइट्रोजन ऑक्साइड से दूषित एसिड का उत्पादन करती है। एसिड के माध्यम से हवा की धारा प्रवाहित करके नाइट्रोजन ऑक्साइड को निकालना अपेक्षाकृत आसान होता है। रिटॉर्ट्स में काम करना अधिक लाभदायक है, जो चारों तरफ से आग से घिरा हो और एसिड की ध्यान देने योग्य मात्रा वाले बाइसल्फेट को छोड़ने के लिए नीचे एक पाइप हो। तथ्य यह है कि यदि कच्चा लोहा पर्याप्त रूप से गरम किया जाए तो वह एसिड द्वारा संक्षारित नहीं होता है और यदि सभी तरफ से आग के संपर्क में आता है तो एसिड की बूंदों को जमने से रोकता है। ऐसे रिटॉर्ट्स में (1.20 चौड़ा और 1.50 मीटर व्यास, 4-5 सेमी की दीवार की मोटाई के साथ), साल्टपीटर को 450 किलोग्राम की दर से सल्फ्यूरिक एसिड के साथ इलाज किया जाता है और यहां तक ​​कि 610 किलोग्राम साल्टपीटर प्रति 660 किलोग्राम एच 2 एसओ 4 ( 66° Bẻ). सिलेंडरों के स्थान पर अब अक्सर ऊर्ध्वाधर पाइपों का उपयोग किया जाता है या ये पाइप सिलेंडरों से जुड़े होते हैं।

गुट्टमैन विधि के अनुसार, कई भागों से बने कच्चे लोहे के रिटॉर्ट्स में अपघटन किया जाता है (चित्र 1 और 1 ए); हिस्से पोटीन से जुड़े होते हैं, जिसमें आमतौर पर 100 भाग लोहे का बुरादा, 5 भाग सल्फर, 5 भाग अमोनियम क्लोराइड और जितना संभव हो उतना कम पानी होता है; रिटॉर्ट्स और, यदि संभव हो तो, लोडिंग हैच को ईंटों में बंद कर दिया जाता है और भट्टी गैसों द्वारा गर्म किया जाता है।

800 किलोग्राम साल्टपीटर और 800 किलोग्राम 95% सल्फ्यूरिक एसिड को रिटॉर्ट में लोड किया जाता है और 12 घंटे तक आसवन किया जाता है; इसमें लगभग 100 किलोग्राम कोयले की खपत होती है। बेलनाकार रिटॉर्ट्स का भी उपयोग किया जाता है। जारी वाष्प पहले सिलेंडर 8 में प्रवेश करते हैं; फिर पानी के साथ एक लकड़ी के बक्से में रखे सिरेमिक पाइप, 12 और 13 की एक श्रृंखला पास करें; यहां वाष्पों को नाइट्रिक एसिड में संघनित किया जाता है, जो गुटमैन स्थापना के पाइप 22 और संग्रह 28 में 23 से प्रवाहित होता है, और सिलेंडर 8 से संघनन भी यहां प्रवेश करता है; नाइट्रिक एसिड जो पाइप 12 में संघनित नहीं हुआ है, 15ए के माध्यम से गेंदों से भरे और पानी से धोए गए टॉवर में प्रवेश करता है; टावर में अवशोषित नहीं हुए एसिड के अंतिम निशान सिलेंडर 43ए में कैद हो जाते हैं; गैसों को पाइप 46ए के माध्यम से चिमनी में ले जाया जाता है। आसवन के दौरान बनने वाले नाइट्रोजन ऑक्साइड को ऑक्सीकरण करने के लिए, रिटॉर्ट से बाहर निकलने पर हवा को सीधे गैसों में मिलाया जाता है। यदि उत्पादन में मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड और सूखे साल्टपीटर का उपयोग किया जाता है, तो रंगहीन 96-97% नाइट्रिक एसिड प्राप्त होता है। लगभग सारा एसिड पाइपों में संघनित हो जाता है, केवल एक छोटा सा हिस्सा (5%) टॉवर में अवशोषित होता है, जिससे 70% नाइट्रिक एसिड मिलता है, जिसे नाइट्रेट के अगले लोड में जोड़ा जाता है। वह। परिणाम रंगहीन नाइट्रिक एसिड, क्लोरीन से रहित, सिद्धांत की 98-99% उपज के साथ है। गुटमैन की विधि अपनी सादगी और स्थापना की कम लागत के कारण व्यापक हो गई है। 1000 किलोग्राम NaNO 3, 1000 किलोग्राम H2SO 4 (66 ° Вẻ) और इतनी मात्रा के मिश्रण के कच्चे लोहे के रिटॉर्ट्स में कम दबाव (30 मिमी) के तहत आसवन द्वारा वैलेंटाइनर विधि का उपयोग करके साल्टपीटर से 96-100% एसिड निकाला जाता है। कमजोर एसिड HNO 3 जो अपने साथ 100 किलो पानी मिलाता है। आसवन 10 घंटे तक चलता है, जिसमें हर समय हवा को मिश्र धातु में डाला जाता है। अंतःक्रिया 120° पर होती है, लेकिन प्रक्रिया के अंत में एक "संकट" उत्पन्न होता है (1 घंटा) और तेज़ झटके संभव हैं (120-130° पर)। इसके बाद, हीटिंग को 175-210° पर लाया जाता है। उचित गाढ़ापन और एसिड कैप्चर बहुत महत्वपूर्ण है। रिटॉर्ट से वाष्प सिलेंडर में प्रवेश करते हैं, इससे 2 अत्यधिक ठंडी कुंडलियों में, उनसे एक संग्रह में (जैसे कि वुल्फ फ्लास्क), उसके बाद फिर से एक कुंडल में और फिर 15 सिलेंडरों में, जिसके पीछे एक पंप रखा जाता है। 6-8 घंटों में NaNO 3 के 1000 किलोग्राम भार के साथ, 600 किलोग्राम HNO 3 (48° Вẻ) प्राप्त होता है, यानी मानक का 80%।

नॉर्वेजियन नाइट्रेट (कैल्शियम) से नाइट्रिक एसिड प्राप्त करने के लिए, बाद वाले को भंग कर दिया जाता है, मजबूत नाइट्रिक एसिड जोड़ा जाता है और सल्फ्यूरिक एसिड मिलाया जाता है, जिसके बाद नाइट्रिक एसिड को जिप्सम से फ़िल्टर किया जाता है।

भंडारण एवं पैकेजिंग. नाइट्रिक एसिड को स्टोर करने के लिए, आप ग्लास, फायरक्ले और शुद्ध एल्यूमीनियम (5% से अधिक अशुद्धियाँ नहीं) व्यंजनों के साथ-साथ विशेष सिलिकॉन एसिड प्रतिरोधी क्रुप स्टील (V2A) से बने व्यंजनों का उपयोग कर सकते हैं। चूँकि जब मजबूत नाइट्रिक एसिड लकड़ी, चूरा, वनस्पति तेल में भिगोए हुए चिथड़ों आदि पर कार्य करता है, तो प्रकोप और आग लगना संभव है (उदाहरण के लिए, यदि परिवहन के दौरान कोई बोतल फट जाती है), तो नाइट्रिक एसिड को केवल विशेष ट्रेनों में ही ले जाया जा सकता है। गर्म होने पर तारपीन विशेष रूप से आसानी से प्रज्वलित हो जाता है जब यह मजबूत नाइट्रिक एसिड के संपर्क में आता है।

अनुप्रयोग: 1) उर्वरक के लिए लवण के रूप में, 2) विस्फोटकों के उत्पादन के लिए, 3) रंगों के लिए अर्ध-तैयार उत्पादों के उत्पादन के लिए, और आंशिक रूप से स्वयं रंगों के लिए। चौ. गिरफ्तार. उर्वरकों के लिए नाइट्रिक एसिड या नाइट्रेट (सोडियम, अमोनियम, कैल्शियम और पोटेशियम) के लवण का उपयोग किया जाता है। 1914 में, चिली नाइट्रेट के रूप में नाइट्रोजन की विश्व खपत 368,000 टन और हवा से नाइट्रिक एसिड के रूप में - 10,000 टन तक पहुंच गई। 1925 में, हवा से नाइट्रिक एसिड की खपत 360,000 टन तक पहुंच जानी चाहिए थी। युद्ध के दौरान विस्फोटकों पर होने वाले खर्च के कारण नाइट्रिक एसिड की खपत बहुत बढ़ जाती है, जिनमें से मुख्य हैं विभिन्न प्रकार के नाइट्रोग्लिसरीन और नाइट्रोसेल्यूलोज, नाइट्रो यौगिक (नाइट्रोटोल्यूइन, टीएनटी, मेलिनाइट, आदि) और फ़्यूज़ के लिए पदार्थ (पारा फुलमिनेट)। शांतिकाल में, नाइट्रिक एसिड नाइट्रो यौगिकों के उत्पादन पर खर्च किया जाता है, उदाहरण के लिए, नाइट्रोबेंजीन, एनिलिन के माध्यम से रंगों में संक्रमण के लिए, नाइट्रोबेंजीन से कटौती द्वारा प्राप्त किया जाता है। धातुओं को तराशने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है; नाइट्रिक एसिड (सॉल्टपीटर) के लवण का उपयोग विस्फोटकों (अमोनियम नाइट्रेट - धुआं रहित में, पोटेशियम नाइट्रेट - काले पाउडर में) और आतिशबाजी (बेरियम नाइट्रेट - हरे रंग के लिए) के लिए किया जाता है।

नाइट्रिक एसिड मानक. नाइट्रिक एसिड मानक अब तक केवल यूएसएसआर में मौजूद है और 40° Bẻ पर एसिड के लिए एक अखिल-संघ अनिवार्य मानक (OST-47) के रूप में STO में मानकीकरण समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था। मानक नाइट्रिक एसिड में एचएनओ 3 सामग्री को 61.20% पर सेट करता है और अशुद्धियों की सामग्री को सीमित करता है: सल्फ्यूरिक एसिड 0.5% से अधिक नहीं, क्लोरीन 0.8% से अधिक नहीं, लोहा 0.01% से अधिक नहीं, ठोस अवशेष 0.9% से अधिक नहीं; मानक नाइट्रिक एसिड में तलछट नहीं होनी चाहिए। मानक विक्रेता और खरीदार के बीच संबंधों को नियंत्रित करता है, नमूनाकरण और विश्लेषण विधियों को सख्ती से विनियमित करता है। नाइट्रिक एसिड की सामग्री को एसिड में NaOH जोड़कर और एसिड के साथ वापस अनुमापन करके निर्धारित किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड की सामग्री BaCl 2 के अवक्षेपण द्वारा BaSO 4 के रूप में निर्धारित की जाती है। क्लोरीन की मात्रा सिल्वर नाइट्रेट के साथ क्षारीय माध्यम में अनुमापन द्वारा निर्धारित की जाती है। लौह तत्व का निर्धारण अमोनिया के साथ सेस्क्यूऑक्साइड के अवक्षेपण, लौह ऑक्साइड के लौह लौह में अपचयन और उसके बाद KMnO 4 के अनुमापन द्वारा किया जाता है। नाइट्रिक एसिड की पैकेजिंग अभी मानक नहीं है। कंटेनर के आकार, वजन और गुणवत्ता को छुए बिना, मानक कांच के कंटेनरों में नाइट्रिक एसिड की पैकेजिंग निर्धारित करता है और इसे कैसे पैक और सील करना है, इस पर निर्देश देता है।

नाइट्रिक एसिड की तैयारी

मैं. हवा से. वोल्टाइक आर्क की क्रिया के तहत हवा से नाइट्रिक एसिड का संश्लेषण कुछ हद तक उस प्रक्रिया को दोहराता है जो वायुमंडलीय बिजली के निर्वहन के प्रभाव में प्रकृति में होती है। कैवेंडिश ने सबसे पहले (1781 में) हवा में एच2 के दहन के दौरान नाइट्रोजन ऑक्साइड के निर्माण का निरीक्षण किया था, और फिर (1784 में) जब एक विद्युत चिंगारी हवा से गुजरती है। 1903 में मुटमैन और गोफर संतुलन का अध्ययन करने का प्रयास करने वाले पहले व्यक्ति थे: N 2 + O 2 2NO। हवा के माध्यम से 2000-4000 V पर प्रत्यावर्ती धारा का एक वोल्टाइक आर्क पारित करके, उन्होंने व्यावहारिक रूप से 3.6 से 6.7 वोल्ट% की NO सांद्रता प्राप्त की। प्रति 1 किलोग्राम HNO 3 पर उनकी ऊर्जा खपत 7.71 kWh तक पहुंच गई। इसके बाद नर्नस्ट ने एक इरिडियम ट्यूब के माध्यम से हवा प्रवाहित करके इस संतुलन का अध्ययन किया। इसके अलावा, नर्नस्ट, जेलिनेक और अन्य शोधकर्ताओं ने उसी दिशा में काम किया। हवा और नाइट्रोजन ऑक्साइड के बीच संतुलन का अध्ययन करने के प्रयोगात्मक परिणामों को एक्सट्रपलेशन करके, नर्नस्ट यह गणना करने में सक्षम था कि समीकरण के दाईं ओर 7 मात्रा% NO की सामग्री 3750 ° के तापमान पर स्थापित की गई है (यानी, लगभग तापमान पर) वोल्टाइक आर्क का)

वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने के लिए तकनीकी रूप से वोल्टाइक आर्क का उपयोग करने के विचार की प्राथमिकता फ्रांसीसी शोधकर्ता लेफेब्रे की है, जिन्होंने 1859 में इंग्लैंड में हवा से नाइट्रिक एसिड बनाने की अपनी विधि का पेटेंट कराया था। लेकिन उस समय लेफ़ेब्रे की विधि के व्यावहारिक उपयोग के लिए विद्युत ऊर्जा की लागत बहुत अधिक थी। यह मैकडॉगल (एन. पी. 4633, 1899) के पेटेंट और तकनीकी पैमाने पर कार्यान्वित ब्रैडली और लवजॉय पद्धति का भी उल्लेख करने योग्य है, जिसका उपयोग 1902 में अमेरिकी कंपनी एटमॉस्फेरिक प्रोडक्ट्स С° (1 मिलियन डॉलर की पूंजी के साथ) द्वारा किया गया था। नियाग्रा फॉल्स की ऊर्जा का उपयोग करना। कोवाल्स्की और उनके सहयोगी आई. मोस्किट्स्की द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए 50,000 वोल्ट के वोल्टेज का उपयोग करने के प्रयास भी इसी समय के होने चाहिए। लेकिन हवा से नाइट्रिक एसिड के निर्माण में पहली महत्वपूर्ण सफलता नॉर्वेजियन इंजीनियर बिर्कलैंड के ऐतिहासिक विचार से मिली, जो नाइट्रोजन ऑक्साइड की उपज बढ़ाने के लिए एक मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में फैलने की क्षमता का उपयोग करना था। हवा के माध्यम से एक वोल्टाइक चाप गुजरते समय। बिर्कलैंड ने इस विचार को एक अन्य नॉर्वेजियन इंजीनियर, ईड के साथ जोड़ा और इसे एक तकनीकी स्थापना में अनुवादित किया जिसने तुरंत हवा से नाइट्रिक एसिड प्राप्त करने का एक लागत प्रभावी अवसर प्रदान किया। विद्युत धारा की दिशा और विद्युत चुम्बक की क्रिया में निरंतर परिवर्तन के कारण, परिणामी वोल्टाइक आर्क लौ में अलग-अलग दिशाओं में सूजने की निरंतर प्रवृत्ति होती है, जिससे एक वोल्टाइक आर्क का निर्माण होता है जो हर समय तेजी से चलता है। 100 मीटर/सेकंड तक की गति, 2 मीटर या अधिक के व्यास के साथ एक शांत रूप से जलते हुए व्यापक विद्युत सूर्य का आभास पैदा करती है। इस सूर्य के माध्यम से हवा की एक तेज़ धारा लगातार प्रवाहित होती रहती है, और सूर्य स्वयं दुर्दम्य मिट्टी से बनी एक विशेष भट्ठी में बंद है, जो तांबे में बंधी हुई है (चित्र 1, 2 और 3)।

वोल्टाइक चाप के खोखले इलेक्ट्रोडों को पानी द्वारा अंदर से ठंडा किया जाता है। चैनलों के माध्यम से हवा एभट्ठी के फायरक्ले अस्तर में यह चाप कक्ष बी में प्रवेश करता है; ऑक्सीकृत गैस के माध्यम से भट्ठी को छोड़ दिया जाता है और वाष्पीकरण तंत्र के बॉयलरों को गर्म करने के लिए इसकी गर्मी का उपयोग करके ठंडा किया जाता है। इसके बाद, NO ऑक्सीकरण टावरों में प्रवेश करता है, जहां इसे वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा NO 2 में ऑक्सीकृत किया जाता है। बाद वाली प्रक्रिया एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है (2NO + O 2 = 2NO 2 + 27Cal), और इसलिए ऐसी स्थितियाँ जो ऊष्मा अवशोषण को बढ़ाती हैं, इस दिशा में प्रतिक्रिया को काफी हद तक अनुकूल बनाती हैं। इसके बाद, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड को निम्नलिखित समीकरणों के अनुसार पानी द्वारा अवशोषित किया जाता है:

3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

एक अन्य विधि में, अवशोषण से पहले गैसों के प्रतिक्रियाशील मिश्रण को 150° से नीचे ठंडा किया जाता है; इस तापमान पर, विपरीत अपघटन - NO 2 = NO + O - लगभग नहीं होता है। इस बात को ध्यान में रखते हुए कि कुछ शर्तों के तहत संतुलन NO + NO 2 N 2 O 3 N 2 O 3 की अधिकतम सामग्री के साथ स्थापित किया जाता है, इसे 200 से 2 के तापमान पर, उनके पूर्ण ऑक्सीकरण से पहले भी गर्म नाइट्राइट गैसों को डालकर प्राप्त किया जा सकता है। 300°, सोडा या कास्टिक सोडा के घोल के साथ, नाइट्रेट लवण के बजाय - शुद्ध नाइट्राइट (नॉर्स्क हाइड्रो विधि)। भट्ठी से बाहर निकलते समय, उड़ाई गई हवा में 1 से 2% नाइट्रोजन ऑक्साइड होते हैं, जिन्हें तुरंत पानी के काउंटर जेट द्वारा पकड़ लिया जाता है और फिर तथाकथित कैल्शियम बनाने के लिए चूने के साथ बेअसर कर दिया जाता है। "नार्वेजियन" साल्टपीटर। प्रक्रिया को पूरा करने के लिए N 2 + O 2 2NO - 43.2 Cal को अपेक्षाकृत कम मात्रा में विद्युत ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है, अर्थात्: NO के रूप में 1 टन बाध्य नाइट्रोजन प्राप्त करने के लिए केवल 0.205 किलोवाट-वर्ष; इस बीच, सर्वोत्तम आधुनिक प्रतिष्ठानों में 36 गुना अधिक खर्च करना आवश्यक है, यानी लगभग 7.3 और 8 किलोवाट-वर्ष प्रति 1 टन तक। दूसरे शब्दों में, खर्च की गई 97% से अधिक ऊर्जा NO के निर्माण में नहीं, बल्कि इस प्रक्रिया के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाने में खर्च होती है। संतुलन को उच्चतम संभव NO सामग्री की ओर स्थानांतरित करने के लिए, 2300 से 3300° तक तापमान का उपयोग करना आवश्यक है (2300° पर NO सामग्री 2 वोल्ट% है और 3300° के लिए - 6 वोल्ट%), लेकिन ऐसे तापमान पर 2NO जल्दी विघटित हो जाता है एन 2 + ओ 2 में वापस। इसलिए, एक सेकंड के एक छोटे से हिस्से में गैस को गर्म क्षेत्रों से ठंडे क्षेत्रों में निकालना और इसे कम से कम 1500° तक ठंडा करना आवश्यक है, जब NO का अपघटन अधिक धीरे-धीरे होता है। संतुलन N 2 + O 2 2NO 30 घंटे में 1500° पर, 5 सेकंड में 2100° पर, 0.01 सेकंड में 2500° पर स्थापित होता है। और 2900° पर - 0.000035 सेकंड में।

बीएएसएफ के एक कर्मचारी शॉनहेर की पद्धति महत्वपूर्ण सुधारों में बिर्कलैंड और ईड की पद्धति से भिन्न है। इस विधि में, वोल्टाइक आर्क की स्पंदित और स्थिर रुक-रुक कर चलने वाली लौ के बजाय चरवर्तमान, उच्च की शांत लौ लागू करें स्थायीमौजूदा यह लौ को बार-बार बुझने से रोकता है, जो प्रक्रिया के लिए बहुत हानिकारक है। हालाँकि, वही परिणाम एक प्रत्यावर्ती धारा वोल्टाइक आर्क के साथ प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन जलती लौ के माध्यम से हवा को एक सीधी रेखा में नहीं, बल्कि वोल्टाइक आर्क लौ के साथ एक भंवर हवा के रूप में प्रवाहित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, ओवन सकता है इसके अलावा, इसे एक संकीर्ण धातु ट्यूब के रूप में डिज़ाइन किया गया है, ताकि चाप की लौ इसकी दीवारों को न छुए। शॉनघेर भट्टी का डिज़ाइन आरेख चित्र में दिखाया गया है। 4.

आर्क विधि में एक और सुधार पॉलिंग विधि द्वारा किया गया है (चित्र 5)। दहन भट्टी में इलेक्ट्रोड हॉर्न डिस्चार्जर्स की तरह दिखते हैं। उनके बीच बना 1 मीटर लंबा एक वोल्टाइक चाप हवा की तेज धारा द्वारा ऊपर की ओर उड़ाया जाता है। टूटी हुई लौ के सबसे संकरे स्थान पर, अतिरिक्त इलेक्ट्रोड का उपयोग करके चाप को फिर से प्रज्वलित किया जाता है।

हवा में नाइट्रोजन के ऑक्सीकरण के लिए भट्टी का थोड़ा अलग डिज़ाइन आई. मोस्कीकी द्वारा पेटेंट कराया गया था। दोनों इलेक्ट्रोडों में से एक (चित्र 6) का आकार एक सपाट डिस्क जैसा है और यह दूसरे इलेक्ट्रोड से बहुत करीब दूरी पर स्थित है। ऊपरी इलेक्ट्रोड ट्यूबलर है, और तटस्थ गैसें इसके माध्यम से तेज धारा में बहती हैं, फिर एक शंकु में फैलती हैं।

वोल्टाइक चाप की लौ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव में एक गोलाकार गति में स्थापित होती है, और एक तेज़ शंकु के आकार की गैस धारा शॉर्ट सर्किट को रोकती है। संपूर्ण संस्थापन का विस्तृत विवरण डब्ल्यू. वेसर, लूफ़्टस्टिकस्टॉफ़-इंडस्ट्री, पी में दिया गया है। 475, 1922. स्विट्ज़रलैंड में एक संयंत्र (चिप्पिस, वालिस) आई. मोस्कीकी की विधि के अनुसार संचालित होता है, जो 40% एचएनओ 3 का उत्पादन करता है। पोलैंड में एक अन्य संयंत्र (बोरी-जवोरज़्नो) 7000 किलोवाट के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसे केंद्रित एचएनओ 3 और (एनएच 4) 2 एसओ 4 का उत्पादन करना चाहिए। नाइट्रोजन ऑक्साइड की उपज में सुधार करने और वोल्टाइक आर्क की लौ को बढ़ाने के लिए, हवा नहीं, बल्कि नाइट्रोजन और ऑक्सीजन का अधिक ऑक्सीजन युक्त मिश्रण, 1: 1 के अनुपात के साथ, हाल ही में शुरुआती उत्पाद के रूप में उपयोग किया गया है। लारोचे-डी-रैम में फ्रांसीसी संयंत्र बहुत अच्छे परिणामों के साथ ऐसे मिश्रण के साथ काम करता है।

परिणामी नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड एन 2 ओ 4 को -90° तक ठंडा करके एक तरल में संघनित करने की सलाह दी जाती है। पूर्व-सूखी गैसों - ऑक्सीजन और वायु से प्राप्त ऐसा तरल नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड, धातुओं के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है और इसलिए इसे स्टील बम में ले जाया जा सकता है और मजबूत सांद्रता में एचएनओ 3 के उत्पादन के लिए उपयोग किया जा सकता है। एक समय में इस मामले में टोल्यूनि का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाता था, लेकिन नाइट्रोजन ऑक्साइड के अपरिहार्य रिसाव और टोल्यूनि पर उनके प्रभाव के कारण, त्सचेर्नविट्ज़ (जर्मनी में) और बोडियो (स्विट्जरलैंड में) संयंत्रों में भयानक विस्फोट हुए, जिससे दोनों उद्यम नष्ट हो गए। गैस मिश्रण से एन 2 ओ 4 का निष्कर्षण। सिलिका जेल द्वारा एन 2 ओ 4 के अवशोषण के माध्यम से भी प्राप्त किया जाता है, जो गर्म होने पर अवशोषित एन 2 ओ 4 को वापस छोड़ देता है।

द्वितीय. अमोनिया का संपर्क ऑक्सीकरण. हवा से सीधे सिंथेटिक नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए वर्णित सभी विधियाँ, जैसा कि पहले ही संकेत दिया गया है, केवल तभी लागत प्रभावी हैं जब सस्ती जलविद्युत ऊर्जा उपलब्ध हो। बाध्य नाइट्रोजन (नाइट्रोजन देखें) की समस्या को अंततः हल नहीं माना जा सकता था यदि अपेक्षाकृत सस्ते सिंथेटिक नाइट्रिक एसिड के उत्पादन की कोई विधि नहीं मिली होती। पौधों द्वारा उर्वरकों से बाध्य नाइट्रोजन का अवशोषण विशेष रूप से सुविधाजनक होता है यदि ये उर्वरक नाइट्रिक एसिड के लवण हों। मिट्टी में डाले गए अमोनियम यौगिकों को पहले मिट्टी में ही नाइट्रीकरण से गुजरना होगा (नाइट्रोजन उर्वरक देखें)। इसके अलावा, नाइट्रिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड के साथ, रासायनिक उद्योग और सैन्य मामलों की कई शाखाओं का आधार है। विस्फोटक और धुआं रहित बारूद (टीएनटी, नाइट्रोग्लिसरीन, डायनामाइट, पिक्रिक एसिड और कई अन्य), एनिलिन डाई, सेल्युलाइड और रेयान, कई दवाएं आदि का उत्पादन नाइट्रिक एसिड के बिना असंभव है। यही कारण है कि जर्मनी में, जो विश्व युद्ध के दौरान नाकाबंदी के कारण चिली नाइट्रेट के स्रोत से कट गया था और साथ ही उसके पास सस्ती जलविद्युत ऊर्जा नहीं थी, संपर्क विधि का उपयोग करके सिंथेटिक नाइट्रिक एसिड का उत्पादन काफी हद तक विकसित हुआ। , उत्प्रेरक की भागीदारी के साथ वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकरण करके कोयला कोयले या सिंथेटिक अमोनिया से शुरू होता है। युद्ध (1918) के दौरान जर्मनी ने प्रतिदिन 1000 टन तक नाइट्रिक एसिड और अमोनियम नाइट्रेट का उत्पादन किया।

1788 में, कैम्ब्रिज में मिलनर ने गर्म होने पर मैंगनीज पेरोक्साइड की क्रिया के तहत एनएच 3 के नाइट्रोजन ऑक्साइड में ऑक्सीकरण की संभावना स्थापित की। 1839 में, कुल्हमन ने हवा के साथ अमोनिया के ऑक्सीकरण के दौरान प्लैटिनम की संपर्क क्रिया स्थापित की। तकनीकी रूप से, अमोनिया को नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकरण करने की विधि ओस्टवाल्ड और ब्रौवर द्वारा विकसित की गई थी और 1902 में उनके द्वारा पेटेंट कराया गया था। (यह दिलचस्प है कि जर्मनी में ओस्टवाल्ड के आवेदन को फ्रांसीसी रसायनज्ञ कुल्हमैन के लिए प्राथमिकता की मान्यता के कारण खारिज कर दिया गया था।) की कार्रवाई के तहत बारीक रूप से विभाजित प्लैटिनम और गैस मिश्रण का धीमा प्रवाह, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया 4NH 3 + ZO 2 = 2N 2 + 6H 2 O के अनुसार होता है। इसलिए, प्रक्रिया होनी चाहिए संपर्क "कनवर्टर" के माध्यम से उड़ाए गए गैस जेट की गति की महत्वपूर्ण गति और गैस मिश्रण की संरचना के अर्थ में दोनों को सख्ती से विनियमित किया जाता है। गैसों का मिश्रण "कन्वर्टर्स" में प्रवेश करना चाहिए। पहले से धूल और अशुद्धियों को अच्छी तरह से साफ किया गया था जो प्लैटिनम उत्प्रेरक को "जहर" दे सकता था।

यह माना जा सकता है कि प्लैटिनम की उपस्थिति एनएच 3 अणु के अपघटन और हाइड्रोजन के साथ प्लैटिनम के एक अस्थिर मध्यवर्ती यौगिक के गठन का कारण बनती है। इस मामले में, नाइट्रोजन में नाइट्रोजन वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकरण के अधीन है। NH 3 से HNO 3 का ऑक्सीकरण निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के माध्यम से होता है:

4एनएच 3 + 5ओ 2 = 4एनओ + 6एच 2 0;

ठंडी रंगहीन NO गैस, हवा के एक नए हिस्से के साथ मिश्रित होने पर, NO 2 या N 2 O 4 बनाने के लिए स्वचालित रूप से ऑक्सीकरण करती है:

2NO + O 2 = 2NO 2, या N 2 O 4;

अतिरिक्त हवा या ऑक्सीजन की उपस्थिति में पानी में परिणामी गैसों का विघटन प्रतिक्रिया के अनुसार आगे ऑक्सीकरण से जुड़ा होता है:

2NO 2 + O + H 2 O = 2HNO 3,

जिसके बाद लगभग 40 से 50% की ताकत के साथ HNO 3 प्राप्त होता है। परिणामी HNO 3 को मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड के साथ आसवित करके, अंततः केंद्रित सिंथेटिक नाइट्रिक एसिड प्राप्त किया जा सकता है। ओस्टवाल्ड के अनुसार, उत्प्रेरक में आंशिक या पूरी तरह से स्पंजी प्लैटिनम या प्लैटिनम काले रंग से लेपित धात्विक प्लैटिनम शामिल होना चाहिए।

प्रतिक्रिया तब होनी चाहिए जब लाल गर्मी मुश्किल से शुरू हुई हो और गैस मिश्रण की एक महत्वपूर्ण प्रवाह दर पर हो, जिसमें प्रति 1 घंटे एनएच 3 में हवा के 10 या अधिक हिस्से शामिल हों। गैस मिश्रण का धीमा प्रवाह तत्वों में NH 3 के पूर्ण अपघटन को बढ़ावा देता है। 2 सेमी के प्लैटिनम संपर्क ग्रिड के साथ, गैस प्रवाह वेग होना चाहिए 1-5 मीटर/सेकंड, यानी प्लैटिनम के साथ गैस के संपर्क का समय 1/100 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। इष्टतम तापमान लगभग 300° है। गैस मिश्रण को पहले से गरम किया जाता है। गैस मिश्रण की प्रवाह दर जितनी अधिक होगी, NO आउटपुट उतना ही अधिक होगा। लगभग 6.3% एनएच 3 युक्त अमोनिया और हवा के मिश्रण के साथ एक बहुत मोटी प्लैटिनम जाल (उत्प्रेरक) के साथ काम करते हुए, न्यूमैन और रोज़ ने 450 डिग्री के तापमान पर (3.35 सेमी 2 की प्लैटिनम की संपर्क सतह के साथ) निम्नलिखित परिणाम प्राप्त किए:

रासायनिक प्रक्रिया की दिशा के लिए उच्च या निम्न NH 3 सामग्री भी बहुत महत्वपूर्ण है, जो या तो समीकरण के अनुसार आगे बढ़ सकती है: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (14.38% NH 3 की सामग्री के साथ) , या समीकरण के अनुसार: 4NH 3 + 7O 2 = 4NO 2 + 6H 2 O (10.74% NH 3 की मिश्रण सामग्री के साथ)। शायद प्लैटिनम से कम सफलता के साथ। अन्य उत्प्रेरकों का भी उपयोग किया गया (आयरन ऑक्साइड, बिस्मथ, सेरियम, थोरियम, क्रोमियम, वैनेडियम, तांबा)। इनमें से केवल 700-800° के तापमान पर 80 से 85% एनएच 3 की उपज के साथ आयरन ऑक्साइड का उपयोग ध्यान देने योग्य है।

तापमान NH 3 से HNO 3 के संक्रमण की ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अमोनिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया स्वयं ऊष्माक्षेपी है: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O + 215.6 Cal। केवल शुरुआत में संपर्क उपकरण को गर्म करना आवश्यक है; फिर प्रतिक्रिया अपनी गर्मी के कारण होती है। विभिन्न प्रणालियों के अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए "कन्वर्टर्स" का तकनीकी डिज़ाइन दिए गए आंकड़ों से स्पष्ट है (चित्र 7-8)।

वर्तमान में स्वीकृत फ्रैंक-कैरो विधि के अनुसार एचएनओ 3 के उत्पादन की योजना चित्र में दिखाई गई है। 9.

अंजीर में. 10 हेचस्ट में मिस्टर लूसियस और ब्रूनिंग के कारखाने में NH 3 के ऑक्सीकरण का एक आरेख दिखाता है।

आधुनिक प्रतिष्ठानों में, NH 3 से NO का ऑक्सीकरण 90% तक की उपज के साथ किया जाता है, और पानी द्वारा परिणामी नाइट्रोजन ऑक्साइड के बाद के ऑक्सीकरण और अवशोषण - 95% तक की उपज के साथ किया जाता है। इस प्रकार, पूरी प्रक्रिया से 85-90% बाध्य नाइट्रोजन की उपज मिलती है। नाइट्रेट से एचएनओ 3 प्राप्त करने की लागत वर्तमान में (100% एचएनओ 3 के संदर्भ में) $103 प्रति 1 टन है, आर्क प्रक्रिया का उपयोग करके, $97.30 प्रति 1 टन, जबकि एनएच -3 के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त 1 टन एचएनओ 3 की लागत केवल $85.80 है। यह कहने की आवश्यकता नहीं है कि ये संख्याएँ हो सकती हैं केवल अनुमानित हैं और काफी हद तक उद्यम के आकार, विद्युत ऊर्जा और कच्चे माल की लागत पर निर्भर करते हैं, लेकिन फिर भी वे दिखाते हैं कि एचएनओ 3 के उत्पादन के लिए संपर्क विधि अन्य तरीकों की तुलना में निकट भविष्य में एक प्रमुख स्थान पर कब्जा करने के लिए नियत है।

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