Nitrik asit: Revizyonlar arasındaki fark
| [kontrol edilmiş revizyon] | [kontrol edilmiş revizyon] |
İçerik silindi İçerik eklendi
Khutuck Bot (mesaj | katkılar) k Bot: Kaynak ve içerik düzenleme (hata bildir) |
Değişiklik özeti yok |
||
143. satır:
Nitrik asit ile olan reaksiyonlarında metallerin çoğu, karşılığı olan nitratları verir. Bazı [[yarı metal]]ler ve metaller oksitleri verir; örneğin, [[Kalay|Sn]], [[Arsenik|As]], [[Antimon|Sb]] ve [[Titanyum|Ti]] sırasıyla SnO<sub>2</sub>, As<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, Sb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> ve TiO<sub>2</sub> olarak oksitlenir.<ref name="InorgChem">{{Kitap kaynağı |başlık=Inorganic Chemistry |baskı=3rd |yayıncı=Pearson|yıl=2008|isbn=978-0-13-175553-6|bölüm=Chapter 15: The group 15 elements|yazar1=Catherine E. Housecroft|yazar2=Alan G. Sharpe}}</ref>
Saf [[altın]] ve platin grubu metaller gibi bazı [[değerli metal]]ler nitrik asit ile reaksiyona girmez. Ancak, saf altın derişik nitrik asit ve [[hidroklorik asit]] karışımı olan ''[[kral suyu]]'' ile reaksiyona girer. Bununla birlikte, [[renkli altın]] gibi altın bakımından nispeten düşük bazı altın alaşımlarında bulunan daha az soy metaller ([[Gümüş|Ag]], [[Bakır|Cu]], ...) nitrik asit tarafından kolayca oksitlenebilir ve çözülebilir. Bu da altın alaşımlı yüzeyin renk değişikliklerine yol açar. Nitrik asit, [[kuyumcu]] dükkanlarında düşük altın alaşımlarını (< 14 [[karat (saflık)|ayar]]) hızlı bir şekilde tespit etmek ve altın saflığını hızla değerlendirmek için ucuz bir araç olarak kullanılır.
Kuvvetli bir oksitleyici madde olan nitrik asit birçok ametal bileşiklerle şiddetle reaksiyona girer ve reaksiyonlar patlayıcı olabilir. Asit konsantrasyonuna, sıcaklığa ve ilgili [[indirgeyici madde]]ye bağlı olarak, son ürünler değişken olabilir. Reaksiyon, [[soy metal]] serileri ve bazı [[alaşım]]lar hariç tüm metallerle gerçekleşir. Genel bir kural olarak, oksitleyici reaksiyonlar öncelikle derişik asit ile meydana gelir ve azot dioksit (NO<sub>2</sub>) oluşturur. Bununla birlikte, nitrik asidin güçlü oksitleyici özellikleri doğası gereği [[termodinamik]]tir. Ancak, bazen yükseltgenme reaksiyonları [[kimyasal kinetik|kinetik olarak]] tercih edilmez. Küçük miktarlarda [[nitröz asit]] (HNO<sub>2</sub>) varlığı reaksiyon hızını büyük ölçüde artırır.<ref name="InorgChem" />
[[Krom]] (Cr), [[demir]] (Fe) ve [[alüminyum]] (Al) seyreltik nitrik asit içerisinde kolayca çözünmesine rağmen, derişik asit, metal kütlesini daha fazla oksidasyondan koruyan bir metal oksit tabakası oluşturur. Bu koruyucu tabakanın oluşumuna [[pasifleştirme]] denir. Tipik pasifleştirme konsantrasyonları hacimce % 20 - 50 arasında değişir (bkz. ASTM A967-05). Derişik nitrik asit tarafından pasifleştirilen metaller [[demir]], [[kobalt]], [[krom]], [[nikel]] ve [[alüminyum]]’dur.<ref name="InorgChem" />
===Ametallerle olan reaksiyonları===
Kuvvetli bir [[oksitleyici asit]] olan nitrik asit, birçok ametal bileşiklerle şiddetle reaksiyona girer ve reaksiyonlar patlayıcı olabilir. [[Hidroksil]] grubu tipik olarak su oluşturmak için organik molekülden bir hidrojeni çıkarır ve geri kalan nitro grubu hidrojenin yerini alır. Organik bileşiklerin nitrik asit ile nitrolanması, [[nitrogliserin]] ve [[trinitrotoluen]] (TNT) gibi birçok yaygın patlayıcı maddenin sentezinin birincil yöntemidir. Çok daha az kararlı yan ürünler mümkün olduğundan, bu reaksiyonlar dikkatlice termal olarak kontrol edilmeli ve yan ürünler istenen ürünü izole etmek için uzaklaştırılmalıdır.
Azot, oksijen, [[soy gaz]]lar, [[silisyum]] ve iyot dışındaki [[halojen]]ler hariç ametal elementlerle olan reaksiyon, genellikle seyreltik asit için [[azot monoksit]] ve derişik asit için azot dioksit oluşumu ile, onları asit olarak en yüksek [[yükseltgenme seviyesi|yükseltgenme seviyelerine]] yükseltger.
:C<sub>grafit</sub> + 4 HNO<sub>3</sub> → CO<sub>2</sub> + 4 NO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O
ya da
:3 C<sub>grafit</sub> + 4 HNO<sub>3</sub> → 3 CO<sub>2</sub> + 4 NO + 2 H<sub>2</sub>O
Derişik nitrik asit I<sub>2</sub>, P<sub>4</sub> ve S<sub>8</sub>’I sırasıyla [[İyodik asit|HIO<sub>3</sub>]], [[Fosforik asit|H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>]] ve [[Sülfürik asit|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]]’e yükseltger.<ref name="InorgChem" /> Grafit ve amorf karbon ile reaksiyona girmesine rağmen, elmas ile reaksiyona girmez; elması oksitlediği grafitten ayırabilir.<ref>{{cite journal |last1=Ōsawa |first1=Eiji |title=Recent progress and perspectives in single-digit nanodiamond |journal=Diamond and Related Materials |date=December 2007 |volume=16 |issue=12 |pages=2018–2022 |doi=10.1016/j.diamond.2007.08.008 |bibcode=2007DRM....16.2018O }}</ref>
===Ksantoproteik test===
Nitrik asit [[protein]]lerle reaksiyona girerek, sarı renkli nitratlanmış ürünler oluşturur. Bu reaksiyon [[ksantoproteik reaksiyonu]] olarak bilinir. Bu test, test edilen maddeye derişik nitrik asit ilave edilerek ve daha sonra karışımın ısıtılmasıyla gerçekleştirilir. [[Aromatiklik|Aromatik]] halkalara sahip [[amino asit]]ler içeren proteinler varsa, karışım sararır. [[Amonyak]] gibi bir baz eklendikten sonra renk turuncuya döner. Bu renk değişikliklerine proteindeki nitratlı aromatik halkalar neden olur.<ref>{{Cite book
| title = Methods of organic analysis
| first1 = Henry Clapp
| last1 = Sherman
| publisher = Read Books
| yıl = 2007
| isbn = 978-1-4086-2802-7
| sayfa = 315
}}</ref><ref>{{Cite book
| title = A practical course in agricultural chemistry
| first1 = Frank
| last1 = Knowles
| publisher = Read Books
| yıl = 2007
| isbn = 978-1-4067-4583-2
| sayfa = 76
}}</ref> Asit, [[epitel hücre]]lerine temas ettiğinde [[ksantoproteik asit]] oluşur. Kişisel lokal cilt rengi değişiklikleri, nitrik asitle çalışırken yetersiz güvenlik önlemlerinin bir göstergesidir.
==Üretimi==
Nitrik asit, [[azot dioksit]] (NO<sub>2</sub>)’in [[su]]yla olan reaksiyonu ile yapılır.
:4 NO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O → 2 HNO<sub>3</sub> + NO + NO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
Veya, sadeleşmiş formülü:
:3 NO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O → 2 HNO<sub>3</sub> + NO
Genellikle, reaksiyon tarafından üretilen [[azot monoksit]], ilave azot dioksit üretmek üzere havadaki oksijen tarafından yeniden oksitlenir.
[[Hidrojen peroksit]] içinden azot dioksit geçirilmesi, asit verimini artırmaya yardımcı olabilir.
:2 NO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> → 2 HNO<sub>3</sub>
Ticari kalitedeki nitrik asit çözeltileri genellikle % 52 - 68 arasında nitrik asit içerir. Nitrik asit üretimi, Alman kimyager [[Wilhelm Ostwald]]'ın adını taşıyan [[Ostwald işlemi]] ile gerçekleşir. Bu işlemde, susuz [[amonyak]], yaklaşık 250 °C’lik yüksek sıcaklıkta ve 9 atmosfer basınçta [[platin]] ya da [[rodyum]] tel örgü [[katalizör]] eşliğinde [[azot monoksit]]’e yükseltgenir.
:4 NH<sub>3</sub> (g) + 5 O<sub>2</sub> (g) → 4 NO (g) + 6 H<sub>2</sub>O (g) (ΔH = −905.2 kJ/mol)
[[Azot monoksit]] daha sonra azot dioksit oluşturmak için havadaki oksijen ile reaksiyona sokulur.
:2 NO (g) + O<sub>2</sub> (g) → 2 NO<sub>2</sub> (g) (ΔH = −114 kJ/mol)
Bu daha sonra nitrik asit ve azot monoksit oluşturmak için su içinde soğurulur.
:3 NO<sub>2</sub> (g) + H<sub>2</sub>O (l) → 2 HNO<sub>3</sub> (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)
Azot monoksit yeniden oksidasyon için döngüye ilave edilir. Alternatif olarak, son adım havada gerçekleştirilirse:
:4 NO<sub>2</sub> (g) + O<sub>2</sub> (g) + 2 H<sub>2</sub>O (l) → 4 HNO<sub>3</sub> (aq)
Elde edilen sulu HNO<sub>3</sub> [[damıtma]] yapılarak, kütlece yaklaşık %68’e kadar derişik hale getirilebilir. Derişik [[sülfürik asit|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]] ile yapılan [[dehidrasyon reaksiyonu|dehidrasyon]]la %98’e kadar daha fazla derişim elde edilebilir. [[Haber işlemi]]nden elde edilen amonyak kullanılarak, nihai ürün tek hammadde olarak hava ve doğal gazdan üretilen azot, hidrojen ve oksijenden üretilebilir.<ref>{{Cite book |editor=Considine, Douglas M. |title=Chemical and process technology encyclopedia |year=1974 |publisher=McGraw-Hill |location=New York |isbn=978-0-07-012423-3 |pages=[https://archive.org/details/chemicalprocesst00newy/page/769 769–72] |url=https://archive.org/details/chemicalprocesst00newy/page/769 }}</ref>
=== Laboratuvar sentezi===
Laboratuvarda nitrik asit, daha sonra nitrik asit vermek üzere sudan geçirilen azot dioksit ve oksijen gazları üreterek [[bakır(II) nitrat]]ın termal ayrışmasıyla yapılabilir.
:2 Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> → 2 CuO + 4 NO<sub>2</sub> + O<sub>2</sub>
Ardından, [[Ostwald işlemi]]ni takip ederek:
:2 {{chem|NO|2}} + {{chem|H|2|O}} → {{chem|HNO|2}} + {{chem|HNO|3}}
Alternatif olarak, [[sodyum nitrat]] gibi herhangi bir nitrat tuzunun eşit kütlelerinin [[sülfürik asit]] (H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) ile reaksiyonu ve bu karışımın nitrik asidin 83 °C kaynama noktasında [[damıtma|damıtılma]]sıdır. Damıtma kabında uçucu olmayan metal hidrojen sülfat kalıntısı kalır. Elde edilen kırmızı dumanlı nitrik asit, beyaz nitrik asite dönüştürülebilir.<ref name=Allan/>
:NaNO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> → HNO<sub>3</sub> + NaHSO<sub>4</sub>
Çözünmüş NO<sub>''x''</sub> , beyaz dumanlı nitrik asit vermek üzere oda sıcaklığında (200 [[mmHg]] veya 27 [[kilopascal|kPa]]’da 10–30 dakika) düşük basınç kullanılarak kolayca uzaklaştırılır. Bu işlem, daha az azot dioksit gazı üretmek için tek adımda düşük basınç ve sıcaklık altında da gerçekleştirilebilir.
Seyreltik nitrik asit, maksimum kaynama azeotropu olan %68 asit derişimine kadar damıtılarak derişik hale getirilebilir. Laboratuvarda, daha fazla konsantrasyon, su çekici madde olarak işlev gören [[sülfürik asit]] veya [[magnezyum nitrat]] ile damıtmayı içerir. Bu gibi damıtmalar, asidin ayrışmasını önlemek için tamamen cam aygıt ile düşük basınçta yapılmalıdır. Endüstriyel olarak, yüksek derişimli nitrik asit, fazladan ilave edilen azot dioksitin bir soğurma kulesinde % 68 nitrik asit içinde çözündürülmesiyle üretilir.<ref>{{Cite book|last=Urbanski|first=Tadeusz|title=Chemistry and technology of explosives |year=1965 |publisher=Pergamon Press |location=Oxford |isbn=978-0-08-010239-9 |pages=85–86}}</ref> Çözünmüş azot oksitler ya çözelti içinden ayrılıp beyaz dumanlı nitrik asiti oluştururlar veya kırmızı dumanlı nitrik asit oluşturmak için çözelti içinde kalırlar. Yakın zamanda, derişik nitrik asit hammaddesinden susuz asit üretmek için elektrokimyasal araçlar geliştirilmiştir.<ref>{{cite patent |inventor-last=Harrar |inventor-first=Jackson E. |inventor2-last=Quong |inventor2-first=Roland |inventor3-last=Rigdon |inventor3-first=Lester P. |inventor4-last=McGuire |inventor4-first=Raymond R. |assign1=United States Department of Energy |title=Large-scale production of anhydrous nitric acid and nitric acid solutions of dinitrogen pentoxide |country-code=US |patent-number=6200456 |publication-date=April 13, 1987 |issue-date=March 13, 2001 }}</ref>
==Kullanımı==
[[Image:Nitric acid lab.jpg|thumb|300px|right| Laboratuvarda nitrik asit.]]
Nitrik asidin ana endüstriyel kullanımı [[gübre]] üretimidir. Nitrik asit, [[amonyum nitrat]] vermek üzere amonyak ile nötralize edilir. Bu uygulama, yıllık (1987) üretilen 26 milyon tonun %75-80’ini tüketmektedir. Diğer ana uygulamalar patlayıcı maddeler, naylon öncül maddeleri ve özel organik bileşiklerin üretimi içindir.<ref name=Ullmann>{{cite encyclopedia |last1=Thiemann |first1=Michael |last2=Scheibler |first2=Erich |last3=Wiegand |first3=Karl Wilhelm |date=2000 |contribution=Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides |title=Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry |publisher=Wiley-VCH |location=Weinheim |doi=10.1002/14356007.a17_293|isbn=978-3527306732 }}</ref>
=== Organik azot bileşiklerinde öncül madde olarak===
{{See also|nitrolama}}
[[Organik sentez]]de, endüstriyel ve diğer şekilde, nitro grubu çok yönlü bir [[fonksiyonel grup]]tur.
==Kaynakça==
| |||