Азотная кислота

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет ______________________________

Кафедра________________________________

Курсовая работа

“Азотная кислота”

Тверь

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 посмотрим, какие орбитали принимают участие в образовании молекулы этой кислоты.

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+2H2SO4=H3NO32++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 H2SO4. 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:

Реакции (1) и (2) представляют собой, в действительности, просто реакции обмена, поскольку N2O5 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:

Список 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.