Kyselina dusičná
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
| Kyselina dusičná | |
| Systematický název | Kyselina dusičná |
| Registrační číslo CAS | 7697-37-2 |
| Sumární vzorec | HNO3 |
| Molární hmotnost | 63,01 g.mol-1 |
| Teplota tání | -42 °C (231 K) |
| Teplota varu | 83 °C (356 K) |
| Hustota | 1,51 g/cm3 (pro cca 60% roztok) |
| Disociační konstanta (pKa) | -2 |
| Rozpustnost ve vodě | mísitelná v každém poměru |
Kyselina dusičná je silná minerální kyselina. Po kyselině sírové je druhou nejvýznamnější anorganickou kyselinou. Její vzorec je HNO3. poprvé ji připravil již kolem roku 800 arabský alchymista Geber.
Obsah |
[editovat] Fyzikální vlastnosti
Čistá bezvodá kyselina dusičná (100%) je bezbarvá kapalina s hustotou 1,522 g/cm3, která tuhne při teplotě -42°C tuhne a vytváří bílé krystaly a vře při 83 °C. Na světle a vzduchu se již za pokojové teploty rozkládá na kyslík, oxid dusičitý a vodu:
4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O
Oxid dusičitý se následně rozpustí ve zbývající kyselině dusičné a začne ji zbarvovat do žluta, za vyšších teplot do červena. Čistá kyselina má tendenci vypouštět do vzduchu bezbravý dým, u již znečištěné kyseliny se její znečištění projevuje zbravením tohoto dýmu do červenohněda, uvolňuje se totiž oxid dusičitý. Takovéta kyselina se označuje jako dýmavá kyselina dusičná, koncentrace jejího roztoku pak přesahuje 86%.
Koncentrovaná kyselina dusičná je přibližně 68%, s vodou vytváří tzv. azeotropickou směs. 1 l váží přibližně 1400 g. Je nestálá, na vzduchu a světle se rozkládá na žlutohnědý jedovatý plyn, který obsahuje směs oxidů dusíku (souhrnné označení NOx), proto se uchovává v lahvích s tmavým sklem a dvojitým uzávěrem.
[editovat] Chemické vlastnosti
Kyselina dusičná je silná jednosytná kyselina a velmi silné oxidační činidlo schopné nitrovat velké množsvtí organických sloučenin a látek.
[editovat] Acidické vlastnosti
Kyselina dusičná jako typická kyselina reaguje s hydroxidy, zásadotvornými oxidy a solemi slabších kyselin za vzniku vlastních solí, dusičnanů. Až na několik výjimek neodštěpuje při reakcích s kovy vodík jako většina ostatních kyselin, namísto toho se uvolňuje jeden z oxidů dusíku. Tento jev způsobují její silné oxidační vlastnosti. Ve vodném prostředí se úplně disociuje, dochází k uvolnění anionu NO3- a vodíkového kationu, který však následně vytvoří tzv. oxonium:
HNO3 + H2O → NO3- + H3O+
[editovat] Oxidační vlastnosti
[editovat] Reakce s kovy
Kyselina dusičná, jak již bylo uvedeno, se řadí mezi velmi silná oxidační činidla, proto většinou při reakcích s kovy neodštěpuje vodík. Samotná kyselina reaguje s velkým množstvím kovů, výjimku představují tzv. ušlechtilé kovy, např. zlato či platina, se kterými nereaguje. Tyto kovy však rozpouští ve směsi s kyselinou chlorovodíkovou, která se nazývá lučavka královská. Základní pravidlo je takové, že při reakci koncentrované kyseliny se uvolňuje oxid dusičitý:
- Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Při reakci zředěné kyseliny se uvolňuje oxid dusnatý:
- 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Existují však i výjimky, např. dochází k uvolnění vodíku či oxidu dusného.
[editovat] Pasivace kovu
Některé kovy, např. chróm, hliník, železo apod. se rozpouštějí ve zředěné, tj. slabší kyselině dusičné, zatímco koncentrovaná kyselina při reakci s takovýmto kovem vytvoří na povrchu kovu ochranou vrstvu oxidu, tj. ochranné vrstvy, která zabraňuje dalšímu průběhu reakce. Tento jev se označuje jako pasivace kovu.
[editovat] Reakce s nekovy
Reakce kyseliny dusičné s nekovy s výjimkou křemíku a halogenů probíhají za vzniku oxidu dusíku, vody, ale ne soli kyseliny, jako u kovů, ale za vzniku oxidu nekovu na nejvyšším oxidačním stupni tohoto prvku.
Např. při reakci koncentrované kyseliny dusičné s uhlíkem se uvolňuje oxid dusičitý (viz reakce s kovy) a zároveň oxid uhličitý:
- C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O
Při reakci zředěné kyseliny dusičné s uhlíkem dochází opět ke vzniku oxidu uhličitého, ale již nevzniká oxid dusičitý, ale oxid dusnatý:
- 3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O
[editovat] Rizika
Kyselina dusičná je nebezpečná oxidující žíravina, poškozuje pokožku a sliznice, nebezpečné jsou i její výpary. Poleptání se projevuje charakteristickým zežloutnutím zasažených míst (důsledek reakce s bílkovinami).
[editovat] Výroba
Průmyslově se kyselina dusičná vyrábí oxidací amoniaku (čpavku) za katalýzy kovovou platinou za zvýšené teploty a tlaku:
- 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
- 2 NO + O2 → 2 NO2
- 3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO
Poslední reakce vyjadřuje sumárně mnohem složitější děj, ve skutečnosti totiž při reakci oxidu dusičitého s vodou vzniká kromě kyseliny dusičné ještě kyselina dusitá, neuvolňuje se však již oxid dusnatý, ten vzniká až za následného rozkladu nestálé kyseliny dusité. Vzniklý oxid se následně opět zoxiduje na vyšší stupeň a opět vbíhá do reakce, až do té doby, než se veškerý oxid dusičitý přemění na kyselinu dusičnou:
- 2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
- 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O
Výroba kyseliny dusičné s větší koncentrací však probíhá trochu jinak, takováto kyselina se připravuje za reakce oxidu dusičitého s vodou a kyslíkem pod tlakem 50 atm, v podstatě se jedná o reakci protichůdnou k rozkladu kyseliny na vzduchu a světle:
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3
Laboratorní příprava se většinou provádí jako vytěsnění z dusičnanu draselného, případně dusičnanu sodného pomocí kyseliny sírové a následnou destilací.
[editovat] Použití
Kyselina dusičná má velké upotřebení v průmyslu. Používá se např. k výrobě výbušnin pomocí nitrace, dusíkatých hnojiv, barviv a laků, léků a různých organických sloučenin. V chemickém průmyslu a laboratořích se používá jako okysličovadlo.

