नाइट्रिक एसिड (HNO3): संरचना, गुण, संश्लेषण और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

नाइट्रिक एसिड एक अकार्बनिक नाइट्रोजन का एक oxoacid से मिलकर यौगिक है। यह एक मजबूत एसिड माना जाता है, हालांकि इसका pKa (-1.4) हाइड्रोनियम आयन (-1.74) के pKa के समान है। इस बिंदु से, यह संभवतः कई ज्ञात मजबूत एसिड का "सबसे कमजोर" है।

इसकी भौतिक उपस्थिति में एक रंगहीन तरल होता है जो नाइट्रोजन गैसों के निर्माण के कारण भंडारण पर पीले रंग में बदल जाता है। इसका रासायनिक सूत्र HNO _{3 है} ।

स्रोत: अलेक्जेंडर सोबोल्वस्की विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

यह कुछ हद तक अस्थिर है, धूप के संपर्क में आने से मामूली सड़न से। इसके अलावा, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, पानी और ऑक्सीजन को जन्म देकर इसे पूरी तरह से गर्म किया जा सकता है।

ऊपर दी गई छवि कुछ नाइट्रिक एसिड को वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में समाहित करती है। इसके पीले रंग पर ध्यान दिया जा सकता है, एक आंशिक अपघटन का संकेत है।

इसका उपयोग अकार्बनिक और कार्बनिक नाइट्रेट्स के निर्माण के साथ-साथ नाइट्रो यौगिकों में किया जाता है जो कि उर्वरकों, विस्फोटक, रंजक के लिए मध्यवर्ती एजेंटों और विभिन्न कार्बनिक रासायनिक यौगिकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

यह एसिड पहले से ही 8 वीं शताब्दी के कीमियागर के लिए जाना जाता था, जिसे उन्होंने "अगुआ फोर्टिस" कहा था। जर्मन रसायनज्ञ जोहान रुडोल्फ ग्लॉबर (1648) ने इसकी तैयारी के लिए एक विधि तैयार की, जिसमें सल्फ्यूरिक एसिड के साथ पोटेशियम नाइट्रेट को गर्म करना शामिल था।

इसे औद्योगिक रूप से विल्हेम ओसवाल्ड (1901) द्वारा डिजाइन की गई विधि के बाद तैयार किया गया है। विधि, सामान्य लाइनों में, नाइट्रिक ऑक्साइड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की क्रमिक पीढ़ी के साथ नाइट्रिक एसिड बनाने के लिए अमोनियम के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण के होते हैं।

वातावरण में, मानव गतिविधि द्वारा निर्मित NO ₂ बादलों में पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे HNO ₃ बनता है । फिर, एसिड बारिश के दौरान, यह पानी की बूंदों के साथ-साथ दूर खाती है, उदाहरण के लिए, सार्वजनिक चौकों में मूर्तियाँ।

नाइट्रिक एसिड एक बहुत ही जहरीला यौगिक है, और इसके वाष्प के निरंतर संपर्क से क्रोनिक ब्रोंकाइटिस और रासायनिक निमोनिया हो सकता है।

नाइट्रिक एसिड की संरचना

स्रोत: बेन मिल्स, विकिमीडिया कॉमन्स से

ऊपरी छवि एक गोले और सलाखों के मॉडल के साथ एक HNO ₃ अणु की संरचना को दिखाती है । नाइट्रोजन परमाणु, नीला क्षेत्र, केंद्र में स्थित है, जो एक त्रिकोणीय विमान ज्यामिति से घिरा हुआ है; हालाँकि, त्रिभुज अपने सबसे लंबे शीर्षों में से एक से विकृत है।

नाइट्रिक एसिड के अणु तब सपाट होते हैं। N = O, NO और N-OH बॉन्ड समतल त्रिकोण के कोने बनाते हैं। यदि आप बारीकी से देखते हैं, तो एन-ओएच बंधन अन्य दो (जहां एच परमाणु का प्रतिनिधित्व करने वाला सफेद क्षेत्र पाया जाता है) की तुलना में अधिक लम्बी है।

अनुनाद संरचनाएं

दो लिंक हैं जो समान लंबाई हैं: N = 0 और NO। यह तथ्य वैलेंस बॉन्ड थ्योरी के खिलाफ जाता है, जहां सिंगल बॉन्ड की तुलना में डबल बॉन्ड की भविष्यवाणी की जाती है। इसके लिए स्पष्टीकरण प्रतिध्वनि की घटना में निहित है, जैसा कि नीचे की छवि में देखा गया है।

स्रोत: बेन मिल्स, विकिमीडिया कॉमन्स से

दोनों बांड, एन = ओ और नो, इसलिए प्रतिध्वनि के संदर्भ में बराबर हैं। यह दो ओ परमाणुओं (संरचना देखें) के बीच धराशायी रेखा का उपयोग करके संरचना मॉडल में रेखांकन का प्रतिनिधित्व किया जाता है।

जब HNO ₃ को हटा दिया जाता है, तो स्थिर नाइट्रेट एनियन ₃ नहीं ^{- बन जाता है} । इसमें, अनुनाद में अब सभी तीन ओ परमाणु शामिल हैं। यही कारण है कि एचएनओ ₃ में एक उच्च ब्रॉन्स्टेड-लोरी अम्लता (एच ⁺ आयन दाता प्रजाति) है।

भौतिक और रासायनिक गुण

रासायनिक नाम

-नाइट्रिक एसिड

-एज़ोटिक एसिड

-हाइड्रोजन नाइट्रेट

-अगुआ किला।

आणविक वजन

63.012 ग्राम / मोल।

भौतिक उपस्थिति

रंगहीन या पीला पीला तरल, जो लाल भूरे रंग में बदल सकता है।

गंध

तीखा, घुटन की विशेषता।

क्वथनांक

181 ° F से 760 mmHg (83 ° C)।

गलनांक

-41.6 ° सें।

जल में घुलनशीलता

पानी के साथ बहुत घुलनशील और गलत है।

घनत्व

20 डिग्री सेल्सियस पर 1.513 ग्राम / सेमी ³ ।

आपेक्षिक घनत्व

१.५० (पानी के संबंध में = १)।

सापेक्ष वाष्प घनत्व

2 या 3 बार अनुमानित (हवा के संबंध में = 1)।

वाष्प दबाव

25 ° C पर 63.1 mmHg।

सड़न

वायुमंडलीय आर्द्रता या गर्मी के संपर्क में, यह नाइट्रोजन पेरोक्साइड के गठन को विघटित कर सकता है। जब अपघटन करने के लिए गर्म किया जाता है, तो यह नाइट्रोजन ऑक्साइड और हाइड्रोजन नाइट्रेट के अत्यधिक जहरीले धुएं का उत्सर्जन करता है।

नाइट्रिक एसिड स्थिर नहीं है, और गर्मी और सूरज की रोशनी के संपर्क में और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन और पानी का उत्सर्जन कर सकते हैं।

श्यानता

1,092 mPa पर 0 ° C, और 0.617 mPa पर 40 ° C।

जंग

यह एल्यूमीनियम और क्रोमिक स्टील को छोड़कर सभी आधार धातुओं पर हमला करने में सक्षम है। प्लास्टिक, घिसने वाले और कोटिंग्स की कुछ किस्मों को आकर्षित करता है। यह एक कास्टिक और संक्षारक पदार्थ है, इसलिए इसे अत्यधिक सावधानी से संभालना चाहिए।

वाष्पीकरण के मोलर एंटाल्पी

25 डिग्री सेल्सियस पर 39.1 केजे / मोल।

मानक मोलर तापीय धारिता

-207 केजे / मोल (298 ° फ़ै)।

मानक मोलर एन्ट्रापी

146 kJ / mol (298 ° F)।

सतह तनाव

-0.04356 N / m 0 35C पर

-20.04 पर -0.04115 एन / एम

-0.0376 N / m 40 37C पर

सुगंधित चौखट

-अच्छी गंध: 0.75 मिलीग्राम / मी ³

-उच्च गंध: 250 मिलीग्राम / मी ³

-अनुकूलित सांद्रता: 155 mg / m ³ ।

पृथक्करण निरंतर

पीके = -1.38।

अपवर्तक सूचकांक (η / D)

1.393 (16.5 डिग्री सेल्सियस)।

रसायनिक प्रतिक्रिया

हाइड्रेशन

-यह ठोस हाइड्रेट बना सकता है, जैसे कि HNO ₃ O H ₂ O और HNO ₃ H 3H ₂ O: "नाइट्रिक आइस"।

पानी में घुलना

नाइट्रिक एसिड एक मजबूत एसिड है जो निम्नलिखित तरीकों से पानी में तेजी से आयनित करता है:

HNO ₃ (l) + H ₂ O (l) => H ₃ O ⁺ (aq) + NO ₃ ^-

नमक का गठन

एक नाइट्रेट नमक और पानी बनाने के लिए बुनियादी ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है।

CaO (s) + 2 HNO ₃ (l) => Ca (NO ₃) ₂ (aq) + H ₂ O (l)

इसी तरह, यह नाइट्रेट और पानी के नमक के आधार (हाइड्रॉक्साइड्स) के साथ प्रतिक्रिया करता है।

NaOH (aq) + HNO ₃ (l) => NaNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

और कार्बोनेट और एसिड कार्बोनेट (बाइकार्बोनेट) के साथ भी कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण करते हैं।

Na ₂ CO ₃ (aq) + HNO ₃ (l) => NaNO ₃ (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

protonation

नाइट्रिक एसिड एक आधार के रूप में भी व्यवहार कर सकता है। इस कारण से, यह सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।

HNO ₃ + 2H ₂ एसओ ₄ <=> सं ₂ ⁺ + H ₃ हे ⁺ + 2HSO ₄ ^-

Autoprotolysis

नाइट्रिक एसिड ऑटोप्रोटोलिसिस से गुजरता है।

2HNO ₃ <=> NO ₂ ⁺ + NO ₃ ^- + H ₂ O

धातु ऑक्सीकरण

धातुओं के साथ प्रतिक्रिया में, नाइट्रिक एसिड मजबूत एसिड की तरह व्यवहार नहीं करता है, जो धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, इसी नमक का निर्माण करता है और गैसीय रूप में हाइड्रोजन जारी करता है।

हालांकि, मैग्नीशियम और मैंगनीज नाइट्रिक एसिड के साथ गर्म प्रतिक्रिया करते हैं, जैसे अन्य मजबूत एसिड करते हैं।

Mg (s) + 2 HNO ₃ (l) => Mg (NO ₃) ₂ (aq) + H ₂ (g)

अन्य

नाइट्रिक एसिड धातु सल्फाइट के साथ प्रतिक्रिया करके एक नाइट्रेट नमक, सल्फर डाइऑक्साइड और पानी बनाता है।

Na ₂ SO ₃ (s) + 2 HNO ₃ (l) => 2 NaNO ₃ (aq) + SO ₂ (g) + H ₂ O (l)

और यह कार्बनिक यौगिकों के साथ भी प्रतिक्रिया करता है, एक नाइट्रो समूह के लिए हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित करता है; इस प्रकार नाइट्रोग्लिसरीन और ट्रिनिट्रोटोलुइन (टीएनटी) जैसे विस्फोटक यौगिकों के संश्लेषण का आधार बनता है।

संश्लेषण

औद्योगिक

यह 1901 में ओसवाल्ड द्वारा वर्णित विधि के अनुसार अमोनियम के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण द्वारा एक औद्योगिक स्तर पर उत्पादित किया जाता है। इस प्रक्रिया में तीन चरण या चरण शामिल हैं।

चरण 1: नाइट्रिक ऑक्साइड को अमोनियम का ऑक्सीकरण

हवा में ऑक्सीजन द्वारा अमोनियम का ऑक्सीकरण होता है। प्रतिक्रिया 800ºC पर और 6-7 एटीएम के दबाव पर, उत्प्रेरक के रूप में प्लैटिनम के उपयोग के साथ की जाती है। अमोनिया को निम्न अनुपात में हवा के साथ मिलाया जाता है: 1 मात्रा में अमोनिया से 8 मात्रा में हवा।

4NH ₃ (g) + 5O ₂ (g) => 4NO (g) + 6H ₂ O (l)

प्रतिक्रिया में नाइट्रिक ऑक्साइड का उत्पादन होता है, जिसे अगले चरण के लिए ऑक्सीकरण कक्ष में ले जाया जाता है।

चरण 2. नाइट्रिक ऑक्साइड का ऑक्सीकरण नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के लिए

ऑक्सीकरण हवा में मौजूद ऑक्सीजन द्वारा 100.C से नीचे के तापमान पर किया जाता है।

2NO (g) + O ₂ (g) => 2NO ₂ (g)

चरण 3. पानी में नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का विघटन

इस अवस्था में नाइट्रिक एसिड का निर्माण होता है।

4NO ₂ + 2H ₂ O + O ₂ => 4HNO ₃

पानी में नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO ₂) के अवशोषण के लिए कई तरीके हैं ।

अन्य विधियों में: पानी में इसकी घुलनशीलता बढ़ाने और नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करने के लिए, कम तापमान और उच्च दबाव में एन ₂ ओ _{4 के} लिए NO ₂ को मंद कर दिया जाता है।

3N ₂ O ₄ + 2H ₂ O => 4HNO ₃ + 2NO

अमोनिया के ऑक्सीकरण द्वारा उत्पादित नाइट्रिक एसिड में 50-70% के बीच एक सांद्रता होती है, जिसे डीहाइड्रेटर के रूप में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करके 98% तक लाया जा सकता है, जिससे नाइट्रिक एसिड की एकाग्रता में वृद्धि हो सकती है।

प्रयोगशाला में

तांबा (II) नाइट्रेट का थर्मल अपघटन, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन गैसों का उत्पादन, जो नाइट्रिक एसिड बनाने के लिए पानी के माध्यम से पारित हो जाते हैं; ओसवाल्ड विधि के रूप में, पहले वर्णित।

2Cu (NO ₃) ₂ => 2CuO + 4NO ₂ + O ₂

केंद्रित एच ₂ एसओ _{4 के} साथ एक नाइट्रेट नमक की प्रतिक्रिया । 83 डिग्री सेल्सियस (नाइट्रिक एसिड के क्वथनांक) पर आसवन द्वारा गठित नाइट्रिक एसिड को एच ₂ एसओ ₄ से अलग किया जाता है ।

KNO ₃ + H ₂ SO ₄ => HNO ₃ + KHSO ₄

अनुप्रयोग

उर्वरक उत्पादन

60% नाइट्रिक एसिड उत्पादन का उपयोग उर्वरकों के निर्माण में किया जाता है, विशेष रूप से अमोनियम नाइट्रेट।

यह नाइट्रोजन की अपनी उच्च सांद्रता की विशेषता है, तीन मुख्य पौधों में से एक पोषक तत्व, पौधों द्वारा तुरंत उपयोग किए जा रहे नाइट्रेट। इस बीच, अमोनिया को मिट्टी में मौजूद सूक्ष्मजीवों द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है, और इसका उपयोग दीर्घकालिक उर्वरक के रूप में किया जाता है।

औद्योगिक

-15% नाइट्रिक एसिड उत्पादन का उपयोग सिंथेटिक फाइबर के निर्माण में किया जाता है।

-इसका उपयोग नाइट्रिक एसिड एस्टर और नाइट्रो डेरिवेटिव के उत्पादन में किया जाता है; जैसे कि नाइट्रोसेल्युलोज, ऐक्रेलिक पेंट्स, नाइट्रोबेंजीन, नाइट्रोटोलुइन, एक्रिलोनिट्राइल आदि।

-आप कार्बनिक यौगिकों में नाइट्रो समूहों को जोड़ सकते हैं, इस संपत्ति का उपयोग नाइट्रोग्लिसरीन और ट्रिनिट्रोटोलुइन (टीएनटी) जैसे विस्फोटक बनाने में सक्षम हैं।

-एपाइलिक एसिड, नायलॉन का एक अग्रदूत, नाइट्रिक एसिड द्वारा साइक्लोहेक्सानोन और साइक्लोहेक्सानॉल के ऑक्सीकरण द्वारा बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जाता है।

धातु शोधक

इसकी ऑक्सीकरण क्षमता के कारण नाइट्रिक एसिड, खनिजों में मौजूद धातुओं के शुद्धिकरण में बहुत उपयोगी है। इसी तरह, इसका उपयोग यूरेनियम, मैंगनीज, नाइओबियम और जिरकोनियम जैसे तत्वों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है, और फॉस्फोरिक चट्टानों के अम्लीकरण में फॉस्फोरिक एसिड प्राप्त करने के लिए।

शाही पानी

इसे "एक्वा रेजिया" बनाने के लिए केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ मिलाया जाता है। यह समाधान सोने और प्लैटिनम को भंग करने में सक्षम है, जो इन धातुओं के शुद्धिकरण में इसके उपयोग की अनुमति देता है।

फर्नीचर

नाइट्रिक एसिड का उपयोग देवदार की लकड़ी से बने फर्नीचर में एक प्राचीन प्रभाव प्राप्त करने के लिए किया जाता है। 10% नाइट्रिक एसिड समाधान के साथ उपचार फर्नीचर की लकड़ी में एक ग्रे-गोल्ड रंग का उत्पादन करता है।

सफाई

- मैग्नीशियम यौगिकों के अवक्षेपों के अवशेषों को खत्म करने के लिए, नाइट्रिक एसिड के जलीय घोलों का मिश्रण 5-30% और फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग दूध बनाने के काम में लिए जाने वाले उपकरणों की सफाई में किया जाता है। कैल्शियम।

-यह प्रयोगशाला में उपयोग किए जाने वाले कांच के बर्तनों को साफ करने में उपयोगी है।

फोटोग्राफी

-निट्रिक एसिड का इस्तेमाल फोटोग्राफी में किया जाता है, विशेष रूप से वेट प्लेट प्रक्रिया में फेरस सल्फेट डेवलपर्स के लिए एक योजक के रूप में, जो कि उभयचरों और टिंटिप में एक whiter रंग को बढ़ावा देने के उद्देश्य से है।

-इसका उपयोग कोलोडियन प्लेटों के चांदी के स्नान के पीएच को कम करने के लिए किया गया था, जो छवियों के साथ हस्तक्षेप करने वाली धुंध की उपस्थिति में कमी प्राप्त करने की अनुमति देता है।

अन्य

-इसकी विलायक क्षमता के कारण, इसका उपयोग विभिन्न धातुओं के विश्लेषण में लौ एटॉमिक अवशोषण स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री तकनीक द्वारा किया जाता है, और इन-कपल प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री।

-सामान्य कपास को सेलुलोज नाइट्रेट (नाइट्रिक कपास) में बदलने के लिए नाइट्रिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड के संयोजन का उपयोग किया गया था।

-बाह्य उपयोग के लिए दवा सालकोडर का उपयोग त्वचा के सौम्य नियोप्लाज्म (मौसा, कॉलस, कॉन्डिलोमा और पेपिलोमा) के उपचार में किया जाता है। इसमें cauterization, दर्द से राहत, जलन और खुजली के गुण होते हैं। नाइट्रिक एसिड दवा फार्मूला का मुख्य घटक है।

-Red fuming नाइट्रिक एसिड और सफेद fuming नाइट्रिक एसिड का उपयोग तरल रॉकेट ईंधन के लिए ऑक्सीडेंट के रूप में किया जाता है, खासकर BOMARC मिसाइल में।

विषाक्तता

-स्किन के संपर्क में आने से स्किन बर्न, तेज दर्द और डर्मेटाइटिस हो सकता है।

-आंखों के संपर्क में तीव्र दर्द, फाड़ और गंभीर मामलों में, कॉर्निया और अंधापन को नुकसान हो सकता है।

-वापस के संक्रमण से खाँसी, सांस लेने में तकलीफ हो सकती है, जिससे नाक बहना, स्वरयंत्रशोथ, क्रोनिक ब्रोंकाइटिस, निमोनिया और फुफ्फुसीय शोफ तीव्र या जीर्ण जोखिम में हो सकता है।

-अंधेरा करने के लिए, मुंह में घाव, लार, तीव्र प्यास, निगलने में दर्द, पाचन तंत्र में तीव्र दर्द और उसी की दीवार के छिद्र का खतरा होता है।

संदर्भ

1. विकिपीडिया। (2018)। नाइट्रिक एसिड। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org
2. PubChem। (2018)। नाइट्रिक एसिड। से पुनर्प्राप्त: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका के संपादक। (२३ नवंबर २०१8)। नाइट्रिक एसिड। एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका। से पुनर्प्राप्त: britannica.com
4. श्रेष्ठ B. (nd)। नाइट्रिक एसिड और उपयोग के गुण। केम गाइड: रसायन विज्ञान सीखने के लिए ट्यूटोरियल। से पुनर्प्राप्त: chem-guide.blogspot.com
5. रासायनिक पुस्तक। (2017)। नाइट्रिक एसिड। से पुनर्प्राप्त: chemicalbook.com
6. Imanol। (10 सितंबर 2013 को)। नाइट्रिक एसिड का उत्पादन। से पुनर्प्राप्त: ingenieriaquimica.net