Азотная кислота - один из наиболее важных реагентов в промышленности и науке. От ее концентрации и температуры напрямую зависят многие свойства этого опасного вещества.
Общие сведения об азотной кислоте
Азотная кислота - бесцветная жидкость с резким запахом, обладающая сильными окислительными свойствами. Ее молекулярная формула HNO 3.
Основные физические свойства:
- Температура плавления - 41,59°C
- Температура кипения 82,6°C
- Плотность 1513 кг/м3 при 20°C
Азотная кислота является сильным окислителем, легко взаимодействует с металлами, неметаллами и органическими веществами. Особенно бурно протекают реакции с восстановителями, многие из которых носят взрывной характер. Также опасно смешение азотной кислоты с концентрированными минеральными кислотами вроде серной.
Благодаря уникальным химическим свойствам, азотную кислоту широко используют:
- В производстве удобрений
- Для получения взрывчатых веществ
- При синтезе красителей и других органических соединений
- Для травления металлов
Зависимость плотности азотной кислоты от концентрации
Концентрация азотной кислоты - это процентное содержание HNO3 в водном растворе. Различают концентрированную (68-100%) и разбавленную (менее 68%) азотные кислоты.
Плотность чистой азотной кислоты при 20°C составляет 1513 кг/м3. По мере разбавления водой плотность падает примерно линейно вплоть до 10% раствора, а дальше снижение замедляется:
| Концентрация HNO3, % | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 90 | 100 |
| Плотность раствора при 20°C, кг/м3 | 1013 | 1130 | 1295 | 1430 | 1490 | 1510 | 1513 |
Измерение плотности концентрированной азотной кислоты требует специальных мер предосторожности, поскольку она агрессивно взаимодействует с большинством материалов.
Влияние температуры на плотность азотной кислоты
Нагревание и охлаждение по-разному сказываются на плотности в зависимости от концентрации кислоты.
Для концентрированной азотной кислоты характерно небольшое уменьшение плотности с ростом температуры. Так, при нагреве от 0 до 50°C плотность падает всего на 6%.
В то же время для разбавленных растворов наблюдается обратная закономерность: чем выше температура, тем выше плотность. Например, 10%-й раствор азотной кислоты имеет плотность 1013 кг/м3 при 20°C и 1030 кг/м3 при 80°C.
Эти особенности нужно учитывать при транспортировке, хранении и использовании азотной кислоты. Контроль температуры позволяет избежать различных аварийных ситуаций.
Практическое значение плотности азотной кислоты
Данные о плотности HNO 3 при различных условиях широко используются на практике.
В частности, по плотности определяют концентрацию азотной кислоты в растворе. Для этого применяют специальные таблицы, где указана зависимость плотности от концентрации при разных температурах. По измеренной плотности находят требуемое значение концентрации.
Кроме того, контроль плотности необходим при транспортировке и хранении азотной кислоты. Резкие отклонения плотности от нормы могут указывать на опасные процессы разложения или нежелательного разбавления кислоты.
Рекомендации по безопасной работе с азотной кислотой
При обращении с азотной кислотой следует учитывать, что ее плотность и другие опасные свойства существенно меняются в зависимости от концентрации и температуры.
Вот несколько рекомендаций:
- Хранить концентрированную HNO 3 следует в прохладном темном месте вдали от горючих материалов
- Запрещается вливать воду в концентрированную азотную кислоту - возможен сильный брызги и бурное выделение тепла
- При разведении кислоты водой процесс нужно проводить медленно, тонкой струйкой и при перемешивании
Особенности разбавления азотной кислоты
Процесс разбавления концентрированной HNO 3 водой требует строгого соблюдения мер предосторожности и определенной последовательности действий.
Кислоту разбавляют в фарфоровой или стеклянной посуде. Сначала наливают часть воды, затем при перемешивании тонкой струйкой вливают кислоту. Никогда наоборот!
Скорость вливания рассчитывают так, чтобы температура раствора не поднималась выше 50°С. При более высокой температуре разбавленная кислота может начать разлагаться с выделением вредных газов.
Утилизация отработанной азотной кислоты
В производственных процессах образуется большое количество отработанных азотнокислых растворов и стоков, требующих обезвреживания и утилизации.
Для этого применяют различные методы: нейтрализацию щелочами, восстановление активированным углем, термическое разложение.
Обычно используют комбинацию химических и физико-химических методов. Это позволяет максимально снизить негативное воздействие на окружающую среду.