Kyselina dusičná

Šablona:Infobox - chemická sloučenina Kyselina dusičná (chemický vzorec HNOŠablona:Sub) je silná anorganická kyselina a jedno z nejvýznamnějších oxidačních činidel. Po kyselině sírové je druhou nejvýznamnější průmyslově vyráběnou kyselinou. Její soli se nazývají dusičnany (nitráty).

Čistá bezvodá kyselina dusičná je bezbarvá, vysoce korozivní kapalina. Na vzduchu a světle se rozkládá za vzniku oxidu dusičitého (NOŠablona:Sub), což způsobuje její žluté až hnědé zbarvení. Roztok obsahující více než 86 % HNOŠablona:Sub se označuje jako dýmavá kyselina dusičná. Má široké uplatnění především při výrobě dusíkatých hnojiv, výbušnin, barviv a v raketové technice.

Historie

První zmínky o kyselině dusičné, kterou alchymisté nazývali aqua fortis (silná voda), pocházejí z Evropy ze 14. století. Je možné, že byla objevena již kolem roku 800 arabským alchymistou Džábirem ibn Hajjánem. Alchymisté ji používali především k dělení (rafinaci) zlata a stříbra, protože rozpouští stříbro, ale ne zlato. Směs kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové v poměru 1:3, známá jako lučavka královská (aqua regia), dokáže rozpustit i zlato a platinu. Tato vlastnost sehrála významnou roli v historii, například když chemik George de Hevesy rozpustil zlaté Nobelovy medaile, aby je uchránil před nacisty.

Dlouhou dobu se připravovala zahříváním dusičnanu draselného (sanytru) s koncentrovanou kyselinou sírovou. Průmyslová výroba ve velkém měřítku začala až s využitím čilského ledku. V roce 1902 patentoval Wilhelm Ostwald proces výroby kyseliny dusičné oxidací amoniaku, který je dodnes základem její průmyslové výroby.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Čistá, 100% kyselina dusičná je bezbarvá kapalina s hustotou 1,513 g/cm³, která při teplotě −42 °C tuhne na bílé krystaly a vře při 83 °C. Je nestálá a již za pokojové teploty se na světle a vzduchu rozkládá:

4 HNOŠablona:Sub → 4 NOŠablona:Sub + OŠablona:Sub + 2 HŠablona:SubO

Vznikající oxid dusičitý se rozpouští ve zbývající kyselině a zbarvuje ji do žluta až červenohněda. Z tohoto důvodu se uchovává v tmavých lahvích. S vodou tvoří azeotropickou směs o koncentraci 68,4 % a teplotě varu 120,7 °C.

Acidobazické vlastnosti

Kyselina dusičná je silná kyselina, ve vodném roztoku je prakticky úplně disociována na oxoniový kationt (HŠablona:SubOŠablona:Sup) a dusičnanový aniont (NOŠablona:SubŠablona:Sup):

HNOŠablona:Sub + HŠablona:SubO → HŠablona:SubOŠablona:Sup + NOŠablona:SubŠablona:Sup

Jako typická kyselina reaguje s hydroxidy, zásadotvornými oxidy a solemi slabších kyselin za vzniku solí – dusičnanů.

Oxidační vlastnosti

Kyselina dusičná je velmi silné oxidační činidlo. Její oxidační schopnosti závisí na koncentraci a teplotě. Na rozdíl od většiny ostatních kyselin při reakci s kovy neuvolňuje vodík, ale redukuje se na některý z oxidů dusíku (NOŠablona:Sub, NO), případně až na dusík (NŠablona:Sub) nebo amoniak (NHŠablona:Sub).

Reakce s kovy

Kyselina dusičná reaguje s většinou kovů, s výjimkou nejméně reaktivních, jako jsou zlato a platina.

• Koncentrovaná kyselina dusičná reaguje s kovy za vzniku oxidu dusičitého (NOŠablona:Sub). Například reakce s měďí:

Cu + 4 HNOŠablona:Sub (konc.) → Cu(NOŠablona:Sub)Šablona:Sub + 2 NOŠablona:Sub + 2 HŠablona:SubO

• Zředěná kyselina dusičná reaguje s kovy za vzniku oxidu dusnatého (NO):

3 Cu + 8 HNOŠablona:Sub (zřed.) → 3 Cu(NOŠablona:Sub)Šablona:Sub + 2 NO + 4 HŠablona:SubO

Některé kovy, jako železo, hliník a chrom, jsou koncentrovanou kyselinou dusičnou pasivovány. Na jejich povrchu se vytvoří tenká, nereaktivní vrstva oxidu, která brání další reakci.

Reakce s nekovy

Koncentrovaná kyselina dusičná oxiduje i mnohé nekovy, jako je síra, fosfor nebo uhlík, na jejich nejvyšší oxidační stavy za vzniku příslušných kyselin a oxidu dusičitého.

C + 4 HNOŠablona:Sub → COŠablona:Sub + 4 NOŠablona:Sub + 2 HŠablona:SubO

Reakce s organickými látkami

Reakcí s organickými látkami dochází k jejich nitraci. Tato reakce je klíčová při výrobě výbušnin, jako je nitroglycerin nebo trinitrotoluen (TNT). Při kontaktu s kůží reaguje s bílkovinami za vzniku žlutě zbarvených sloučenin, což se nazývá xantoproteinová reakce.

Výroba

Průmyslová výroba

V současnosti se kyselina dusičná vyrábí téměř výhradně Ostwaldovým procesem, který má tři hlavní kroky:

1. Katalytická oxidace amoniaku vzdušným kyslíkem na platinovo-rhodiovém katalyzátoru při teplotě kolem 800–950 °C.

   4 NHŠablona:Sub + 5 OŠablona:Sub → 4 NO + 6 HŠablona:SubO

2. Oxidace vzniklého oxidu dusnatého na oxid dusičitý.

   2 NO + OŠablona:Sub → 2 NOŠablona:Sub

3. Absorpce oxidu dusičitého ve vodě za vzniku kyseliny dusičné.

   3 NOŠablona:Sub + HŠablona:SubO → 2 HNOŠablona:Sub + NO

Tímto postupem se získává zředěná kyselina dusičná o koncentraci 50–68 %. Koncentrovanější kyselina se připravuje destilací s dehydratačními činidly, jako je kyselina sírová.

Laboratorní příprava

V laboratoři se kyselina dusičná připravuje reakcí dusičnanu (např. dusičnanu sodného nebo draselného) s koncentrovanou kyselinou sírovou za tepla a následnou destilací.

NaNOŠablona:Sub + HŠablona:SubSOŠablona:Sub → HNOŠablona:Sub + NaHSOŠablona:Sub

Využití

Kyselina dusičná je jednou z nejdůležitějších průmyslových chemikálií.

• Výroba hnojiv: Přibližně 70-80 % světové produkce se spotřebuje na výrobu dusíkatých hnojiv, především dusičnanu amonného.
• Výroba výbušnin: Je klíčovou surovinou pro výrobu mnoha výbušnin, jako jsou TNT, nitroglycerin a nitrocelulóza.
• Organická syntéza: Používá se k výrobě polyamidů (např. nylon) a polyuretanů.
• Raketové palivo: Dýmavá kyselina dusičná se používá jako okysličovadlo v motorech kapalinových raket.
• Zpracování kovů: Využívá se k leptání, moření a čištění kovových povrchů. Je součástí lučavky královské pro rozpouštění a čištění zlata.
• Analytická chemie: Používá se jako laboratorní činidlo, například při mineralizaci vzorků pro stanovení stopových prvků.

Bezpečnost

Kyselina dusičná je vysoce žíravá a toxická látka. Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí. Rány se hojí velmi pomalu. Vdechnutí jejích par může způsobit podráždění dýchacích cest, plicní edém a poleptání dýchacích cest. Při práci s kyselinou dusičnou je nutné používat osobní ochranné prostředky, jako jsou ochranné brýle nebo obličejový štít, kyselinovzdorné rukavice a ochranný oděv. Práce by měla probíhat v dobře větraných prostorách nebo v digestoři. Jako silné oxidační činidlo může při styku s hořlavými materiály (např. dřevo, papír) způsobit požár.

První pomoc

• Při zasažení kůže: Okamžitě svléknout kontaminovaný oděv a zasažené místo oplachovat velkým množstvím vody po dobu nejméně 15 minut.
• Při zasažení očí: Okamžitě vyplachovat oči velkým množstvím vody po dobu 15–20 minut a vyhledat lékařskou pomoc.
• Při požití: Vypláchnout ústa vodou a vypít velké množství vody. Nevyvolávat zvracení kvůli riziku perforace jícnu a žaludku. Okamžitě vyhledat lékařskou pomoc.

Odkazy

Související články

• Dusičnany
• Lučavka královská
• Wilhelm Ostwald
• Dusík
• Kyselina

Externí odkazy

Další soubory ve Wikimedia Commons: acid Nitric acid

• Mezinárodní karta chemické bezpečnosti