МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет ______________________________
Кафедра________________________________
Курсовая работа
“Азотная кислота”
| Выполнил: | студент Х-Б-Г факультета | |
| Курс: | 1 | |
| Проверил: | Группа: | 16(2) |
| «_____»______________2001г. | Фамилия: | Лапшин Сергей |
Тверь - 2001г.
Содержание
:
Содержание:................................................................................................................. 2
Структура азотной кислоты....................................................................................... 3
Безводная азотная кислота.......................................................................................... 3
Дымящая азотная кислота........................................................................................... 3
Строение кислоты с МВС........................................................................................... 3
Нитроний-ион.............................................................................................................. 4
Список литературы:.................................................................................................... 7
Структура азотной кислоты
Азотная кислота имеет tпл.
=–41,6ºC, tкип
=–82,6ºC. Её плотность составляет 1,552 г/см3
. С водой смешивается в любых соотношениях, образуя азеотроп (68,4% по массе HNO3
tкип
=121,9ºC)
В газовой фазе молекула азотной имеет плоское строение. Вращение группы ОН относительно NO2
затруднено. В целом молекулу можно изобразить следующим образом:Безводная азотная кислота
Азотная кислота, не содержащая воды, является безводной. В ней протекают следующие равновесные процессы:
Чистая азотная кислота самоионизированна:
,
причем мольная концентрация каждого вида частиц равна 0,51 моль/ л при -10ºC. В твердом состоянии молекула кислоты представляет собой гидроксид нитрония: .Интерес представляет собой взаимодействие азотной и серной кислот:
.
Отсюда видно, что азотная кислота амфотерна.
Дымящая азотная кислота
Азотную кислоту с концентрацией 97-99% часто называют дымящей. Дымящая азотная кислота при хранении разлагается:
Дымящая азотная кислота - сильный окислитель. Она способна поджечь скипидар и другие органические вещества.
Строение кислоты с МВС
Рассмотрим строение азотной кислоты с позиции метода валентных связей. Для этого посмот
Таким образом азотную кислоту можно представить в виде:
Однако современные методы исследования показали, что строение кислоты таково:
Отсюда видно, что молекула азотной кислоты имеет делокализованные связи.
Нитроний-ион
Этот ион непосредственно возникает не только при ионизации самой азотной кислоты, но и в реакциях нитрования или в растворах окислов азота в этой кислоте и в других сильных кислотах.
Ранние физические измерения, выполненные известным ученым Ганчем, свидетельствовали об ионизации HNO3
в серной кислоте:
HNO3
+2H2
SO4
=H3
NO3
2+
+2HSO4
-
.
Поздние исследования, проведенные Хьюзом, Ингольдом и другими учеными, показали, что предложения Ганча не вполне верно. Так, скорость нитрования бензола возрастает в 1000 раз при переходе от 80%-ных к 90%-ным растворам H2
SO4
. Подобные кинетические данные по нитрованию в растворах серной кислоты, нитрометана, и ледяной уксусной кислоты были объяснены тем, что атакующей частицей является - ион:
Важность ионизации первого типа подтверждается тем, что добавление ионизированных нитратов к реакционной смеси замедляет реакцию. Процесс нитрования можно представить в виде:
Окончательным подтверждением существования ионов нитрония явилось выделением солей нитрония. Соли содержат линейный катион:
Длина связи N-O составляет 110 пм. Выделение солей нитрония происходит следующим образом:
| (1) | |
| (2) | |
| (3) |
Реакции (1) и (2) представляют собой, в действительности, просто реакции обмена, поскольку N2
O5
в твердом состоянии и в растворе безводных кислот существуют в виде ионов и . Реакция (3) представляет собой реакцию ангидрида кислоты c основанием .
Соли нитрония - кристаллические вещества, термодинамически устойчивы, но химически очень активны. Они быстро гидролизуются влагой воздуха; кроме того, , например, бурно реагирует с органическими веществами, однако в растворе нитробензола его можно использовать для нитрования.
Соединения,содержащие нитроний-ион являются промежуточными соединениями при нитровании ароматических веществ.
С метода молекулярных орбиталей нитроний-ион выглядит так:
писок литературы
:
1. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. М.:Высшая школа 1975.
2. Карапетьянц М.Х. Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия1994
3. Коттон Ф. Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. том.2. М.: Мир.1969.
4. Реми Г. Курс неорганической химии. том 1. М.: Мир.1972.
5. Общая химия./Под редакцией Соколовской Е.М. и Гузея Л.С. М.: Московский университет.1989.
6. Химический энциклопедический словарь/ редакцией И.Л.Кнунянца. М.: Московская энциклопедия. 1983.