硝酸、HNO 3 は、窒素酸化物を水に溶解することによって得られます。

3NO 2 + H 2 O = 2HN 3 + NO
N 2 O 3 + H 2 O = HNO 3 + NO
N2O5 + H2O = 2HNO3

硝酸の物性。 モル重量 - 63.016; 特徴的な臭気のある無色の液体。 沸点86°、融点-47°。 比重 15°で1.52; 蒸留中、2HNO 3 = N 2 O 3 + 2O + H 2 O の分解により、硝酸はすぐに酸素、N 2 O 3 および水を放出します。 後者の吸収により沸点が上昇します。 通常、水溶液中の強硝酸には窒素酸化物が含まれており、完全に無水の硝酸を調製することは非常に困難です。 硝酸の水溶液は最小の弾性を持っているため、蒸留によって無水硝酸を得るのは不可能です。つまり、酸に水を加えると、酸に水を加えると、蒸気の弾性が低下します（沸点が上昇します）。 したがって、弱酸（D）を蒸留した結果、< 1,4) получается постоянно кипящий остаток D = 1,415, с содержанием 68% HNО 3 и с температурой кипения 120°,5 (735 мм). Перегонка при пониженном давлении дает остаток с меньшим содержанием HNО 3 , при повышенном давлении - с большим содержанием HNO 3 . Кислота D = 1,503 (85%), очищенная продуванием воздуха от N 2 О 4 , дает при перегонке остаток с 77,1% HNО 3 . Кислота D = 1,55 (99,8%) дает при перегонке сначала сильно окрашенный окислами азота раствор D = 1,62, а в остатке кислоту D = 1,49. Т. о. в остатке при перегонке азотной кислоты всегда оказывается кислота, соответствующая минимуму упругости (максимуму температуры кипения). Безводную кислоту можно получить лишь при смешивании крепкой (99,1%) азотной кислоты с азотным ангидридом.

どうやら、冷凍では99.5%以上の酸を得るのは不可能のようです。 硝石から硝酸を抽出する新しい方法 (ヴァレンティナー) では、酸は非常に純粋ですが、古い方法では、主に塩化物化合物と N 2 O 4 蒸気から硝酸を精製する必要がありました。 最も強い酸は、D0 = 1.559、D15 = 1.53、および 100% HNO3 - D4 = 1.5421 (Veley および Manley) です。 100% 酸性ガスが空気中で発生し、硫酸と同じくらい強く水蒸気を引き付けます。 D = 1.526 の酸は雪と混合すると発熱します。

生成熱 (1/2 H 2 + 1/2 N 2 + 3/2 O 2 から):

HNO 3 – 蒸気 + 34400 cal
HNO 3 – 液体 + 41600 cal
HNO 3 – 結晶 + 42200 cal
HNO 3 – 溶液 + 48800 cal

希釈熱: HNO 3 に H 2 O の粒子 1 個を加える場合 - 3.30 Cal、粒子 2 個 - 4.9 Cal、粒子 5 個 - 6.7 Cal、10 個 - 7.3 Cal。 さらに添加すると、熱効果はわずかに増加します。 結晶の形で次のものが得られます。
1) HNO 3 ・H 2 O = H 3 NO 4 - AgNO 3 を思わせる菱形の錠剤、融点 = -34° (-38°)。
2) HNO 3 (H 2 O) 2 = H 5 NO 5 - 針状、融点 -18°.2、-15°以下でのみ安定。 酸水溶液の結晶化温度曲線には、3 つの共晶点 (-66°.3、-44°.2、-43°) と 2 つの極大点 (HNO 3 H 2 O -38°、HNO 3 3H 2 O -18) があります。 °、2)。 同じ特別な点が溶液の熱と電気伝導率曲線の回転について観察されますが、後者では、今述べたこととによって、2HNO 3 ・H 2 O および HNO 3 ・10H 2 O も注目されます。リン酸と同様に、硝酸溶液中には硝酸水和物である HNO 3 が存在しますが、これは非常に簡単に分解し、これが HNO 3 の高い反応性を決定します。 溶液中にNO 2 を含む硝酸を硝酸といいます。 喫煙（赤）。

化学的性質。 純粋な HNO 3 は容易に分解し、反応 2HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + H 2 O と、生成する無水亜硝酸の吸収により黄色に変色します。 純硝酸および強硝酸は、一般に低温でのみ安定です。 硝酸の主な特徴は、酸素の放出による非常に強い酸化力です。 したがって、金属（Pt、Rh、Ir、Auを除く。塩素が存在しない場合、HNO 3 は影響を与えません）に作用すると、硝酸は金属を酸化し、窒素酸化物を放出します。酸化の度合いが低いほど、よりエネルギーが高くなります。酸化された金属は還元剤として使用されました。 たとえば、鉛 (Pb) と錫 (Sn) は N 2 O 4 を生成します。 銀 - 主に N 2 O 3。 硫黄、特に新たに沈殿したものは容易に酸化し、リンはわずかに加熱されると亜リン酸に変化します。 赤熱した石炭は、硝酸の蒸気および硝酸自体の中で発火します。 発煙赤色の酸の酸化効果は、無色の酸の酸化効果よりも優れています。 それに浸された鉄は不動態になり、酸の作用を受けなくなります。 無水硝酸または硫酸との混合物は、環状有機化合物 (ベンゼン、ナフタレンなど) に非常に強い影響を及ぼし、ニトロ化合物 C 6 H 5 H + HNO 3 = C 6 H 5 NO 2 + HOH を生成します。 パラフィンのニトロ化は、弱酸（高度のイオン化）の作用下でのみゆっくりと起こります。 ヒドロキシルを含む物質（グリセリン、繊維）と硝酸の相互作用の結果、硝酸エステルが得られます。これは誤ってニトログリセリン、ニトロセルロースなどと呼ばれます。硝酸を使用するすべての実験と作業は、換気の良い部屋で行う必要があります。ただし、できれば特別なドラフトの下で。

分析 。 微量の硝酸を検出するには、以下を使用します。 1) ジフェニレンダニル ジヒドロトリアゾール (商業的には「ニトロン」として知られています)。 5% 酢酸中の 10% ニトロン溶液 5 ～ 6 滴を試験溶液 5 ～ 6 cm 3 に注ぎ、事前にそれに 1 滴の H 2 SO 4 を加えます。顕著な量の NO の存在下3 つのイオンでは、大量の沈殿物が放出され、非常に弱い溶液では針状の結晶が放出されます。 0°では、1/80000 HNO 3 もニトロンで開くことができます。 2) 溶液中のブルシン。 試験溶液と混合し、試験管の壁に沿って注意深く強硫酸に注ぎます。 試験管内の両方の層の接触点では、ピンクがかった赤色が形成され、下から緑色がかった色に変わります。

発煙硝酸溶液中の HNO 3 の量を測定するには、KMnO 4 溶液で N 2 O 4 を滴定し、比重計で液体の密度を測定し、N 2 O 4 含有量の補正を差し引く必要があります。特別な表に示されています。

硝酸の工業的製造方法。 硝酸が抽出されます。 ああ。 硝石から。 以前は、硝石の採掘はいわゆる方法で行われていました。 「サルペトリエール」、または「バースト」、肥料、尿などが混合された結果として発生します。 と 古い石膏徐々に、部分的に細菌の作用により、尿素および他の有機窒素化合物（アミン、アミドなど）の酸化が硝酸中で起こり、石灰石とともに硝酸カルシウムが形成されます。 暑い日には、特に南部（インドや中央アジアなど）では、このプロセスは非常に早く進みます。

1813年にフランスでは、最大200万kgの硝石が硝石から抽出されました。 25 頭の大型動物が年間約 500 kg の硝石を生産します。 一部の地域では、基本的な土壌に動物の死骸が豊富に含まれています（例： クバン地域)、土壌中に顕著ではあるが抽出するには不十分な量の硝酸塩が存在する可能性があります。 顕著な量がガンジス渓谷で採掘され、中央アジアの要塞でも発見されており、硝石を含む土壌の埋蔵量は各地で最大17トンに達しますが、その中の硝石含有量はわずか3％です。 チリ産の硝酸ナトリウムの鉱床は 1809 年に発見されました。 主に東経68度15インチから70度18インチ、南緯19度17インチから21度18インチの間のタラパカ県で見られますが、さらに南と北（ペルーとボリビア）でも見られます。 彼らの鉱床は海抜1100メートルの高地にあります。 鉱床は長さ約 200 km、幅 3 ～ 5 km で、平均 NaNO 3 含有量は 30 ～ 40% です。 年間5万トンの消費量が増加すると仮定すると、埋蔵量は300年続く可能性がある。 1913年には2,738,000トンが輸出されましたが、ヨーロッパへの輸出は若干減少しましたが、戦争中に輸出が著しく減少した後、1920年から再びわずかに増加しました。 通常、上部には「火」（厚さ50 cm〜2 m）があります。 ）、石英と長石の砂で構成され、その下には硝石を含む「カリヘ」（25 cm〜1.5 m）があります（鉱床は塩とホウ素カルシウム塩の鉱床の隣の砂漠にあります）。 「カリヘ」の構成は非常に多様です。 NaNO 3 - 30% ～ 70%、ヨウ化物およびヨウ素塩 - 2% まで、塩化ナトリウム - 16 ～ 30%、硫酸塩 - 10% まで、マグネシウム塩 - 6% までを含みます。 最高の品種平均して、NaNO 3 - 50%、NaCl - 26%、Na 2 SO 4 - 6%、MgSO 4 - 3%を含みます。 NaNO 3 は次の温度で溶解します。 高温そのため、NaClよりもはるかに多くのNaNO 3 が溶液に入り、NaClの溶解度は温度とともにわずかに増加します。 3 トンの「カリヘ」から、平均 95 ～ 96% の硝石含有量を含む 1 トンの生硝石が得られます。 通常、1 リットルの母塩水から 2.5 ～ 5 g のヨウ素が得られます。 通常、生の硝石は酸化鉄が含まれているため茶色です。 塩化物化合物を最大 1 ～ 2% 含む硝石が肥料として使用されます。 純粋な硝酸ナトリウムは、塩化物を含まない場合、無色透明で非吸湿性です。 立方体状に結晶化します。 硝酸を得るには、硝石を硫酸とともに加熱します。 相互作用は次の方程式に従います。

NaNO 3 + H 2 SO 4 = HNO 3 + NaSO 4

つまり 酸性硫酸塩が得られる。 後者は、マッフル内で NaHSO 4 と NaCl の混合物を焼成することにより塩化水素を生成するために使用できます。 方程式に従った相互作用の場合

理論的には、NaNO 3 100 kg あたり、57.6 kg の H 2 SO 4 または 60 kg の酸 66° Bẻ を摂取する必要があります。 実際、分解を避けるために、20 ～ 30% 多くの硫酸が使用されます。 この相互作用は、長さ 1.5 m、直径 60 cm、壁の厚さ 4 cm の水平円筒形鉄製レトルト内で行われます。 各シリンダーには 75 kg の硝石と 75 kg の H 2 SO 4 が含まれています。 蒸気はまず、水で冷却されたセラミック冷蔵庫、または傾斜したセラミックパイプを通過し、次に吸収装置である「シリンダー」または「ボンボン」、つまり大きなセラミックの「ウルフフラスコ」を通過します。 硫酸 60°Вẻ (71%) を使用し、硝石 100 kg あたり水 4 kg を最初の吸収装置に入れると、40 ～ 42°Вẻ (38 ～ 41%) の酸が得られます。 66°Вẻ (99.6%) の酸と乾燥硝石を使用すると、50°Вẻ (53%) が得られます。 36°C で酸を得るには、最初の吸収器に 8 リットル、2 番目の吸収器に 4 リットル、次の吸収器に 2.6 リットルの水を入れます。 発煙硝酸は、硝石と計算上の必要量の半分の硫酸を反応させることで得られます。 したがって、この方法では、塩化ニトロシルおよびプロセスの開始時に残存する他の物質で汚染された酸、および蒸留の最後には窒素酸化物で汚染された酸が生成されます。 窒素酸化物は、酸に空気流を吹き込むことで比較的簡単に除去できます。 四方を火で囲み、かなりの量の酸を含む重硫酸塩を放出するためのパイプを底部に備えたレトルト内で作業する方が、はるかに有益です。 実際のところ、鋳鉄は十分に加熱され、四方から火が触れて酸滴の沈降が防止されれば、酸によって腐食されません。 このようなレトルト（幅 1.20、直径 1.50 m、壁厚 4 ～ 5 cm）では、硝石は 660 kg の H 2 SO 4 に対して 450 kg、さらには 610 kg の硝石の割合で硫酸で処理されます。 66°Bẻ)。 現在ではシリンダーの代わりに垂直パイプが使用されたり、垂直パイプがシリンダーに接続されたりすることがよくあります。

グットマン法によれば、分解はいくつかの部品で構成される鋳鉄製レトルト内で実行されます (図 1 および 1a)。 部品はパテで接続されます。パテは通常、鉄やすり 100 部、硫黄 5 部、塩化アンモニウム 5 部で構成され、水をできるだけ少なくします。 レトルトと、可能であればローディングハッチは、 レンガ造りそして炉のガスによって加熱されます。

800kgの硝石と800kgの95%硫酸をレトルトに投入し、蒸留を12時間実行します。 これには約 100 kg の石炭が消費されます。 円筒形レトルトも使用されます。 放出された蒸気はまずシリンダー 8 に入ります。 次に、一連のセラミックパイプ12と13を通過させ、 木箱水で; ここで蒸気は硝酸に凝縮され、ガットマン設備のパイプ２２を通って流れ、収集器２８に流れ込み、シリンダー８からの凝縮液もここに入る。 パイプ１２内で凝縮しなかった硝酸は、１５ａを通ってボールが充填された塔に入り、水で洗浄される。 塔内に吸収されなかった最後の微量の酸はシリンダー４３ａ内に捕捉される。 ガスはパイプ４６ａを通って煙突に運び出される。 蒸留中に生成される窒素酸化物を酸化するために、レトルトの出口で直接空気がガスに混合されます。 製造時に強硫酸と乾燥硝石を使用すると、無色の 96 ～ 97% の硝酸が得られます。 ほとんどすべての酸がパイプ内で凝縮しますが、ごく一部 (5%) のみが塔に吸収され、70% の硝酸が得られ、これが次の硝酸塩の負荷に追加されます。 それ。 その結果、理論値の 98 ～ 99% の収率で、塩素を含まない無色の硝酸が得られます。 Gutman の方法は、そのシンプルさと導入コストの低さにより広く普及しました。

ヴァレンタナー法に従って、1000 kgのNaNO 3、1000 kgのH2SO 4 (66°Вẻ)およびそのような量の混合物を鋳鉄レトルト内で減圧下(30 mm)下で蒸留することにより、96〜100%の酸が硝石から抽出される。弱酸性HNO 3 を加え、それに100kgの水を加えます。 蒸留は 10 時間続き、合金には常に空気が導入されます。 相互作用は 120°で発生しますが、プロセスの最後に「危機」が発生し (1 時間)、強い衝撃が発生する可能性があります (120 ～ 130°)。 この後、175〜210°まで加熱します。 適切な増粘と酸の捕捉は非常に重要です。 レトルトからの蒸気はシリンダーに入り、そこから 2 つの高度に冷却されたコイルに入り、そこからコレクション (ウルフ フラスコなど) に入り、その後再びコイル、そして 15 個のシリンダーに入り、その後ろにポンプが配置されています。 1000 kg の NaNO 3 を 6 ～ 8 時間で負荷すると、600 kg の HNO 3 (48° Вẻ)、つまり標準の 80% が得られます。

ノルウェー産硝酸塩（カルシウム）から硝酸を得るには、硝酸カルシウムを溶解し、強硝酸を加え、硫酸を混合し、その後硝酸を石膏から濾過します。

保管と梱包。 硝酸を保管するには、ガラス、耐火粘土、純アルミニウム (不純物 5% 以下) の皿に加え、特殊なシリコン耐酸性クルップ鋼 (V2A) で作られた皿を使用できます。 強い硝酸が木材、おがくず、ぼろ布、濡れたものに作用すると、 植物油、などの発生や火災の可能性があります（たとえば、輸送中にボトルが破裂した場合）、硝酸は特別な列車でのみ輸送できます。 テレビン油は、強硝酸と接触すると加熱されると特に容易に発火します。

用途: 1) 肥料用の塩の形で、2) 爆薬の製造に、3) 染料の半製品の製造に、および一部は染料自体。 Ch. ああ。 硝酸または硝酸塩（ナトリウム、アンモニウム、カルシウム、カリウム）は肥料に使用されます。 1914年、チリ硝酸塩の形で世界の窒素の消費量は368,000トンに達し、空気からの硝酸の形で10,000トンに達しました。1925年には、空気からの硝酸の消費量は360,000トンに達したはずです。 硝酸の消費量は、戦争中は爆薬の支出により大幅に増加しますが、その主なものはニトログリセリンとニトロセルロースです。 さまざまな種類、ニトロ化合物（ニトロトルエン、TNT、メリナイトなど）および導火線用物質（雷酸水銀）。 平時では、硝酸はニトロベンゼンなどのニトロ化合物の製造に費やされ、還元によってニトロベンゼンから得られるアニリンを経て染料に移行します。 金属のエッチングには大量の硝酸が使用されます。 硝酸の塩（硝石）は爆発物（硝酸アンモニウム - 無煙、硝酸カリウム - 黒色火薬）および花火（硝酸バリウム - 緑色）に使用されます。

硝酸標準品。 硝酸標準はこれまでのところソ連のみに存在しており、STO の標準化委員会によって 40° Bẻ の酸に対する全連合強制標準 (OST-47) として承認されました。 この規格では、硝酸中の HNO 3 含有量を 61.20% に設定し、不純物の含有量を制限しています。硫酸は 0.5% 以下、塩素は 0.8% 以下、鉄は 0.01% 以下、固体残留物は 0.9% 以下です。 標準硝酸には沈殿物が含まれていてはなりません。 この規格は売り手と買い手の関係を規定し、サンプリングと分析方法を厳しく規制しています。 硝酸の含有量は、NaOH を酸に加え、酸で逆滴定することによって決定されます。 硫酸の含有量は、BaCl 2 の沈殿により BaSO 4 の形で測定されます。 塩素含有量は、アルカリ性媒体中で硝酸銀を用いて滴定することによって測定されます。 鉄含有量は、アンモニアによる三二酸化物の沈殿、酸化鉄の第一鉄への還元、およびその後のKMnO 4 の滴定によって決定されます。 硝酸の包装はまだ標準化されていません。 この規格は、容器のサイズ、重量、品質には触れずに、硝酸をガラス容器に包装することを規定し、その包装と密封の方法についても規定しています。

硝酸の調製。

I. 空から。 ボルタアークの作用下での空気からの硝酸の合成は、放電の影響下で自然界で起こるプロセスをある程度繰り返します。 大気電気。 キャベンディッシュは、空気中での H 2 の燃焼中の窒素酸化物の形成を (1781 年に) 初めて観察し、その後 (1784 年に) 電気火花が空気中を通過する際に観察しました。 1903 年の Mutman と Gopher は、N 2 + O 2 2NO の平衡を初めて研究しようとしました。 2000～4000Vの交流のボルタアークを空気中に通過させることにより、実際に3.6～6.7体積％のNO濃度を達成した。 HNO 3 1 kg あたりのエネルギー消費量は 7.71 kWh に達しました。 次にネルンストは、イリジウム管に空気を通すことによってこの平衡を研究しました。 さらに、ネルンスト、ジェリネック、その他の研究者も同じ方向に取り組みました。 空気と窒素酸化物の平衡を研究した実験結果を外挿することにより、ネルンストは、方程式の右側で、3750°の温度（つまり、ほぼボルタアークの）。

大気中の窒素を固定するためにボルタアークを技術的に使用するというアイデアの優先権は、フランスの研究者ルフェーブルに属しており、彼は 1859 年に英国で空気から硝酸を生成する方法の特許を取得しました。 しかし、当時は電気エネルギーのコストが高すぎて、ルフェーブルの方法では達成できませんでした。 実用的な重要性。 また、マクドゥーガルの特許 (An. P. 4633、1899) と、1902 年にアメリカの会社アトモスフェリック プロダクツ С° (資本金 100 万ドル) によって利用された、技術規模で実施されたブラッドリーとラブジョイの方法についても言及する価値があります。ナイアガラの滝のエネルギーを利用したもの。 Kowalski と彼の共同研究者 I. Moscytski によって行われた、大気中の窒素を固定するために 50,000 V の電圧を使用する試みも、この時期に起因すると考えられます。 しかし、空気から硝酸を製造する最初の重要な成功は、ノルウェーの技術者ビルケランドの歴史的アイデアによってもたらされた。それは、ビルケランドの強力な電磁場で伸びる能力を利用して窒素酸化物の収量を増加させるというものであった。ボルタアークが空気中を通過するとき。 ビルケランド氏は、このアイデアをもう一人のノルウェー人エンジニア、エイデ氏と組み合わせて、空気から硝酸を得る費用対効果の高い機会を即座に提供する技術的設備に変換しました。 電流の方向と電磁石の作用が常に変化するため、結果として生じるボルタ アーク火炎はさまざまな方向に膨張する傾向が常にあり、その結果、常に急速に移動するボルタ アークが形成されます。最大100m/秒の速度で、直径2m以上の広い電気の太陽が静かに燃えているような印象を与えます。 この太陽には強い空気の流れが継続的に吹き込まれており、太陽自体は銅で固められた耐火粘土でできた特別な炉の中に閉じ込められています（図1、2、3）。

ボルタアークの中空電極は水で内側から冷却されます。 エアスルーチャネル あ炉の耐火粘土ライニング内でアーク室に入る b; 酸化ガスを通って炉から出て、その熱を利用して蒸発器のボイラーを加熱して冷却されます。 この後、NO は酸化塔に入り、そこで大気中の酸素によって酸化されて NO 2 になります。 後者のプロセスは発熱プロセス (2NO + O 2 = 2NO 2 + 27Cal) であるため、熱吸収を増加させる条件は、この方向の反応に大幅に有利になります。 次に、二酸化窒素は次の方程式に従って水に吸収されます。

3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

別の方法では、ガスの反応混合物は吸収前に 150°以下に冷却されます。 この温度では、逆の分解 (NO 2 = NO + O) はほとんど起こりません。 特定の条件下では、N 2 O 3 の最大含有量で平衡 NO + NO 2 N 2 O 3 が確立されることに留意すると、完全に酸化する前であっても、200 ～ 200 ℃の温度で高温の亜硝酸ガスを注ぐことによって平衡状態を得ることができます。 300°、硝酸塩の代わりにソーダまたは苛性ソーダの溶液を使用 - 純粋な亜硝酸塩（Norsk Hydro法）。 炉から出るとき、吹き込まれた空気には 1 ～ 2% の窒素酸化物が含まれており、これはカウンタージェット水によって直ちに捕捉され、石灰で中和されていわゆるカルシウムが形成されます。 「ノルウェー産」硝石。 N 2 + O 2 2NO - 43.2 Cal のプロセス自体を実行するには、比較的少量の電気エネルギーの消費が必要です。つまり、1 トンの結合窒素を NO の形で得るのに、わずか 0.205 kW/年です。 その間最高の状態で 現代のインスタレーション 36 倍、つまり 1 トンあたり約 7.3 kW 年から最大 8 kW 年を費やす必要があります。 言い換えれば、消費されるエネルギーの 97% 以上は NO の生成には使用されず、このプロセスのために生成される 有利な条件。 平衡状態を可能な限り高い NO 含有量にシフトするには、2300 ～ 3300°C の温度を使用する必要があります (2300°C での NO 含有量は 2 vol%、3300°C では 6 vol%)。ただし、そのような温度では 2NO が急速に分解します。 N 2 + O 2 に戻ります。 したがって、ほんの一瞬の間に、高温領域から低温領域へガスを除去し、NO の分解がよりゆっくりと進む少なくとも 1500°C まで冷却する必要があります。 平衡 N 2 + O 2 2NO は、1500°で 30 時間、2100°で 5 秒、2500°で 0.01 秒で確立されます。 2900°で0.000035秒。

BASF 社員の Schonherr 氏の手法は、Birkeland 氏と Eide 氏の手法に比べて大幅に改善されています。 この方法では、ボルタアークの脈動しながら断続的な炎の代わりに、 変数電流を流しながら、強火の静かな炎を適用します。 永続現在 これにより、プロセスに非常に有害な炎の頻繁な吹き出しが防止されます。 しかし、同じ結果は交流ボルタアークでも達成できますが、燃焼している炎に空気を直線ではなくボルタアーク炎に沿った渦風の形で吹き込むことによって実現できます。 したがって、オーブンは、 さらに、アーク炎が壁に触れないように、かなり細い金属管の形で設計されています。 ションヘル炉の設計図を図に示します。 4.

アーク法のさらなる改良は、ポーリング法によって行われます (図 5)。 燃焼炉内の電極はホーン放電器のように見えます。 両者の間に形成された長さ1mのボルタアークは、強い空気流によって上方に吹き上げられます。 壊れた炎の最も狭い場所では、追加の電極を使用してアークが再点火されます。

空気中の窒素を酸化するためのわずかに異なる設計の炉が I. Moscicki によって特許を取得しました。 両方の電極の一方 (図 6) は平らな円板の形状をしており、もう一方の電極から非常に近い距離に配置されています。 上部電極は管状で、中性ガスはその中を速い流れで流れ、円錐形に広がります。

ボルタアークの火炎は電磁場の影響下で円運動を起こし、速い円錐形のガス流が炎の発生を防ぎます。 短絡。 設備全体の詳細な説明は、W. Waeser、Luftstickstoff-Industrie、p. 2 に記載されています。 スイスの 1 つのプラント (チッピス、ウォリス) は I. Mościcki の方法に従って運転され、40% の HNO 3 を生成します。 ポーランドの別のプラント (ボリ・ヤヴォルズノ) は 7000 kW 向けに設計されており、濃縮された HNO 3 と (NH 4) 2 SO 4 を生成するはずです。 窒素酸化物の収率を向上させ、ボルタアークの火炎を増加させるために、 最近出発生成物は空気ではなく、より酸素が豊富な窒素と酸素の 1:1 の混合物です。フランスのラロッシュ ド ラムの工場では、このような混合物を使用して作業し、非常に良好な結果をもたらしています。

得られた四酸化窒素 N 2 O 4 を -90°に冷却して液体に凝縮することが賢明です。 このような液体四酸化窒素は、あらかじめ乾燥させたガス（酸素と空気）から得られ、金属と反応しないため、鋼製ボンベで輸送し、高濃度の硝酸 3 の製造に使用できます。 この場合、かつては冷却剤としてトルエンが使用されていましたが、避けられない窒素酸化物の漏洩とトルエンへの影響により、チェルネヴィッツ工場（ドイツ）とボディオ工場（スイス）で恐ろしい爆発が発生し、両社は壊滅しました。 N 2 O 4 の抽出 混合ガス修士号 また、シリカゲルによる N 2 O 4 の吸収によっても達成され、加熱すると吸収された N 2 O 4 が放出されます。

II. アンモニアの接触酸化。 すでに示したように、空気から直接合成硝酸を製造するための記載されたすべての方法は、安価な水力エネルギーが利用できる場合にのみ利益をもたらします。 比較的安価な合成硝酸を製造する方法が発見されなければ、結合窒素の問題 (窒素を参照) が最終的に解決されたとは考えられませんでした。 植物による肥料からの結合窒素の吸収は、これらの肥料が硝酸塩である場合に特に促進されます。 土壌に導入されたアンモニウム化合物は、まず土壌自体で硝化を受けなければなりません（窒素肥料を参照）。 さらに、硝酸は硫酸とともに多くの産業の基礎となっています。 化学工業そして軍事事情。 爆薬や無煙火薬（TNT、ニトログリセリン、ダイナマイト、ピクリン酸など）、アニリン染料、セルロイドやレーヨン、多くの医薬品などの製造は、硝酸なしでは不可能です。 そのため、第二次世界大戦中の封鎖によってチリ硝石の供給源が遮断され、同時に安価な水力発電を持たなかったドイツでは、接触法を用いた合成硝酸の生産が大幅に発展したのです。石炭または合成アンモニアを触媒の関与により大気中の酸素で酸化することによって出発します。 戦争中（1918年）、ドイツは1日あたり最大1000トンの硝酸と硝酸アンモニウムを生産しました。

1788 年にケンブリッジのミルナーは、加熱すると過酸化マンガンの作用により NH 3 が酸化して窒素酸化物になる可能性を確立しました。 1839 年、クールマンはアンモニアが空気で酸化される際のプラチナの接触作用を確立しました。 技術的には、アンモニアを硝酸に酸化する方法はオストワルドとブラウワーによって開発され、1902 年に彼らによって特許を取得しました（興味深いことに、ドイツでは、フランスの化学者クールマンの優先権が認められたため、オストワルドの出願は却下されました）。白金と混合ガスのゆっくりとした流れにより、酸化は 4NH 3 + ZO 2 = 2N 2 + 6H 2 O の反応に従って進行します。 接触「コンバーター」を通過するガスジェットのかなりの速度の意味と、ガス混合物の組成の意味の両方で厳しく規制されています。 「コンバータ」に入るガスの混合物はそうすべきです。 プラチナ触媒を「汚染」する可能性のある塵や不純物を事前に徹底的に除去しました。

白金の存在により、NH 3 分子が分解され、白金と水素の不安定な中間化合物の形成が引き起こされると考えられます。 この場合、生育中の窒素は大気中の酸素によって酸化されます。 NH 3 から HNO 3 への酸化は、次の反応を通じて進行します。

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O;

冷却された無色の NO ガスは、新しい空気と混合され、自然にさらに酸化されて NO 2 または N 2 O 4 を形成します。

2NO + O 2 = 2NO 2 、または N 2 O 4;

過剰な空気または酸素の存在下で、生成したガスが水に溶解すると、次の反応に従ってさらなる酸化が起こります。

2NO 2 + O + H 2 O = 2HNO 3、

その後、約 40 ～ 50% の強度の HNO 3 が得られます。 得られたHNO 3 を強硫酸で蒸留することにより、最終的に濃合成硝酸が得られます。 オストワルド氏によれば、触媒は部分的または完全にスポンジ状のプラチナまたはプラチナブラックでコーティングされた金属プラチナで構成されていなければならないという。

反応は、赤熱がかろうじて始まったときに、1 時間あたり 10 部以上の空気からなる NH 3 混合ガスのかなりの流量で起こるはずです。 ガス混合物のゆっくりとした流れにより、NH 3 の元素への完全な分解が促進されます。 2 cm の白金コンタクト グリッドの場合、ガス流速は次のようになります。 1〜5 m/秒、つまりガスと白金の接触時間は1/100秒を超えてはなりません。 最適な温度は約300°です。 ガス混合物は予熱されます。 混合ガスの流量が高くなるほど、NO の出力も大きくなります。 ニューマンとローズは、約 6.3% の NH 3 を含むアンモニアと空気の混合物を使用した非常に厚いプラチナ メッシュ (触媒) を使用して、温度 450 ° (プラチナの接触面 3.35 cm 2) で次の結果を得ました。

NH 3 含有量の増減も化学プロセスの方向性にとって非常に重要であり、化学プロセスは次の式に従って進行します: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (NH 3 含有量 14.38%) 、または次の方程式に従います: 4NH 3 + 7O 2 = 4NO 2 + 6H 2 O (混合物含有量は 10.74% NH 3)。 おそらくプラチナよりも成功は少ないでしょう。 他の触媒も使用されました (酸化鉄、ビスマス、セリウム、トリウム、クロム、バナジウム、銅)。 これらのうち、700～800℃の温度で80～85%のNH 3 収率で酸化鉄を使用することだけが注目に値する。

温度は、NH 3 から HNO 3 への酸化プロセスにおいて重要な役割を果たします。 アンモニアの酸化反応自体は発熱です: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O + 215.6 Cal。 接触装置を加熱する必要があるのは最初だけであり、その後、接触装置自体の熱によって反応が起こります。 技術設計さまざまなシステムのアンモニア酸化のための「コンバーター」は、与えられた図から明らかです (図 7-8)。

現在受け入れられている Franck-Caro 法による HNO 3 の生成スキームを図に示します。 9.

図では。 図１０は、ヘキストのマイスター・ルシウス・アンド・ブリューニングの工場におけるＮＨ ３ の酸化の図を示す。

最新の設備では、NH 3 から NO への酸化が最大 90% の収率で行われ、その後の酸化と、生成した窒素酸化物の水による吸収が最大 95% の収率で行われます。 したがって、プロセス全体で結合窒素の収率は 85 ～ 90% になります。 現在、硝酸塩から HNO 3 を得るには (100% HNO 3 換算で) 1 トンあたり 103 ドル、アーク法を使用すると 1 トンあたり 97.30 ドルのコストがかかりますが、NH -3 の酸化によって得られる HNO 3 の 1 トンのコストはわずか 85.80 ドルです。 言うまでもなく、これらの数字は次のとおりです。 はおおよその値にすぎず、企業の規模、電気エネルギーと原材料のコストに大きく依存しますが、それでも HNO 3 を製造するための接触法が他の方法と比較して、近い将来に支配的な地位を占める運命にあることを示しています。

こちらも参照

硝酸(HNO 3) は、鋭い窒息臭を持つ強力な一塩基酸の 1 つで、光に敏感で、明るい光の下では窒素酸化物の 1 つ (褐色ガス - NO 2 とも呼ばれます) と水に分解されます。

したがって、暗い容器に保管することをお勧めします。 濃縮状態ではアルミニウムや鉄を溶解しないため、適切な金属容器に保存できます。

硝酸は（多くの酸と同様に）強力な電解質であり、非常に強力な酸化剤です。 有機物質との反応によく使用されます。無水硝酸

- 刺激臭のある無色の揮発性液体 (沸点 = 83 °C、その揮発性のため、無水硝酸は「発煙性」と呼ばれます)。

硝酸は、オゾンと同様、稲妻の際に大気中で生成されることがあります。 大気の組成の 78% を占める窒素は、大気中の酸素と反応して一酸化窒素 NO を形成します。 空気中でさらに酸化すると、この酸化物は二酸化窒素 (茶色のガス NO2) に変わり、大気中の湿気 (雲や霧) と反応して硝酸を形成します。 しかし、そのような微量であれば地球や生物の生態には全く無害です。 1 容積の硝酸と 3 容積の塩酸から、と呼ばれる化合物が形成されます。「ロイヤルウォッカ」

。 通常の酸には溶けない金属（プラチナや金）を溶かすことができます。 この混合物に紙、わら、綿などを加えると、激しい酸化と均一な燃焼が起こります。

沸騰させると、次の構成成分に分解されます（化学分解反応）。

HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + 2H 2 O - 茶色のガス (NO 2)、酸素、および水が放出されます。
硝酸

硝酸の性質

硝酸の性質同じ物質の反応でも多様な反応が起こります。 それらは集中力に直接依存します 硝酸。

- 化学反応のオプションを考えてみましょう。:

濃硝酸

鉄（Fe）、クロム（Cr）、アルミニウム（Al）、金（Au）、白金（Pt）、イリジウム（Ir）、ナトリウム（Na）などの金属表面には保護膜が形成されるため、これらの金属とは相互作用しません。表面を保護し、金属のさらなる酸化を防ぎます。 他のみんなと一緒に金属
化学反応中に、茶色のガス (NO 2) が発生します。 たとえば、銅 (Cu) との化学反応では次のようになります。
4HNO3濃度 + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O
リンなどの非金属の場合:

- 5HNO3濃度 + P = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

硝酸塩の分解
溶解した金属に応じて、温度による塩の分解は次のように発生します。
任意の金属 (Me と表示) からマグネシウム (Mg):
MeNO 3 = MeNO 2 + O 2
マグネシウム (Mg) から銅 (Cu) までのあらゆる金属:
MeNO 3 = MeO + NO 2 + O 2
銅 (Cu) 以降の金属:

- MeNO 3 = Me + NO 2 + O 2:

希硝酸
アルカリ土類金属、亜鉛 (Zn)、鉄 (Fe) と相互作用すると、アンモニア (NH 3) または硝酸アンモニウム (NH 4 NO 3) に酸化されます。 たとえば、マグネシウム (Mg) と反応する場合:
10HNO 3ディル。 + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
しかし、亜酸化窒素 (N 2 O) は、たとえばマグネシウム (Mg) と反応すると生成することもあります。
10HNO 3ディル。 + 4Mg = 4Mg(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
他の金属と反応して窒素酸化物 (NO) を形成し、たとえば銀 (Ag) を溶解します。
2HNO 3ディル。 + Ag = AgNO 3 + NO + H 2 O
硫黄などの非金属とも同様に反応します。

2HNO 3ディル。 + S = H 2 SO 4 + 2NO - 硫黄が酸化されて硫酸が生成され、窒素酸化物ガスが発生します。化学反応

金属酸化物、例えば酸化カルシウムの場合:

2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - 塩 (硝酸カルシウム) と水が形成されます 水酸化物（または塩基）との化学反応。

消石灰

2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - 塩 (硝酸カルシウム) と水が形成される - 中和反応

チョークなどの塩との化学反応:

探す

純粋な硝酸 HNO 3 は無色の液体です。 空気中では、その蒸気が空気中の湿気とともに霧の小さな滴を形成するため、濃塩酸のように「煙」を発します。

硝酸は強くありません。 すでに光の影響下にあるため、徐々に分解します。

4HN0 3 = 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0。

温度が高く、酸の濃度が高いほど、分解はより速く起こります。 放出された二酸化窒素は酸に溶解し、茶色になります。

硝酸は最も強い酸の 1 つであり、希薄溶液中では完全に H+ イオンと N0_ イオンに分解されます。

硝酸は最もエネルギーの高い酸化剤の 1 つです。 多くの非金属はそれによって容易に酸化され、対応する酸に変わります。 したがって、硫黄は硝酸と一緒に沸騰させると、徐々に酸化されて硫酸になり、リンはリン酸になります。

硝酸はほぼすべての金属に作用し (セクション 11.3.2 を参照)、それらを硝酸塩に変え、一部の金属を酸化物に変えます。

濃縮HNO 3 は一部の金属を不動態化します。

硝酸中の窒素の酸化状態は +5 です。 酸化剤として作用する HNO 3 は、さまざまな生成物に還元されます。

4 +3 +2 +1 0 -3

N0 2 N 2 0 3 NO N 2 O N 2 NH 4 N0 3

これらの物質のどれが形成されるか、つまり、特定の場合に硝酸がどの程度深く還元されるかは、還元剤の性質と反応条件、主に酸の濃度に依存します。 HNO3 濃度が高くなるほど、還元の深さは浅くなります。 濃酸と反応すると、ほとんどの場合 NO2 が放出されます。 希硝酸が銅などの低活性金属と反応すると、NO が放出されます。 より活性な金属（鉄、亜鉛）の場合、N2Oが形成されます。 高度に希釈された硝酸は、活性金属（亜鉛、マグネシウム、アルミニウム）と反応してアンモニウムイオンを形成し、酸とともに硝酸アンモニウムが生成します。 通常、複数の製品が同時に形成されます。

Cu + HNO 3 (濃) - Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 0;

Cu + HNO 3 (希釈) -^ Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O;

Mg + HNO 3 (希釈) -> Mg(NO 3) 2 + N 2 0 + n 2 0;

Zn + HNO 3 (非常に希薄) - Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 0。

硝酸が金属に作用すると、原則として水素は放出されません。

非金属が酸化されると、金属の場合と同様に、濃硝酸は例えば NO 2 に還元されます。

S + 6HNO 3 = H 2 S0 4 + 6NO 2 + 2H 2 0。

ZR + 5HN0 3 + 2N 2 0 = ZN 3 RO 4 + 5N0

与えられた図は、硝酸と金属および非金属との相互作用の最も典型的なケースを示しています。 一般に、HNO 3 が関与する酸化還元反応は複雑です。

硝酸１倍と濃塩酸３～４倍の混合物を王水といいます。 王水は、「金属の王様」である金を含む、硝酸と反応しないいくつかの金属を溶解します。 その作用は、硝酸が塩酸を酸化して遊離塩素を放出し、塩化窒素 (1N) または塩化ニトロシル N0C1 を生成するという事実によって説明されます。

HN0 3 + ZNS1 = C1 2 + 2H 2 0 + N0C1。

塩化ニトロシルは、 中間生成物反応して分解します。

2N0C1 = 2N0 + C1 2.

放出時の塩素は原子で構成されており、これが王水の高い酸化力を決定します。 金と白金の酸化反応は主に次の方程式に従って進行します。

Au + HNO3 + ZNS1 = AuCl3 + NO + 2H2O;

3Pt + 4HNO 3 + 12HCl = 3PtCl 4 + 4NO + 8H 2 O。

多くの人にとって 有機物硝酸は、有機化合物の分子内の 1 つ以上の水素原子がニトロ基 (NO 2) に置き換わるように作用します。 このプロセスはニトロ化と呼ばれ、有機化学において非常に重要です。

硝酸の塩は硝酸塩と呼ばれます。 いずれも水によく溶け、加熱すると分解して酸素を放出します。 この場合、最も活性な金属の硝酸塩は亜硝酸塩に変わります。

2KN0 3 = 2KN0 2 +O 2

硝酸の工業生産。 モダンな 工業的方法硝酸の生成は、大気中の酸素によるアンモニアの接触酸化に基づいています。 アンモニアの性質を説明する際、アンモニアは酸素中で燃焼し、反応生成物は水と遊離窒素であることが示されました。 しかし、触媒の存在下では、酸素によるアンモニアの酸化は異なる進行をする可能性があります。 アンモニアと空気の混合物が触媒上を通過すると、750 °C および混合物の特定の組成で、NH 3 から N0 へのほぼ完全な変換が起こります。

4NH 3 (r) + 5O 2 (g) = 4NO (r) + 6H 2 O (g)、AN = -907 kJ。

結果として生じる NO2 は容易に NO2 に変化し、大気中の酸素の存在下で水と反応すると硝酸が生成されます。

白金ベースの合金は、アンモニアの酸化用の触媒として使用されます。

アンモニアを酸化して得られる硝酸の濃度は60%以下です。 必要に応じて濃縮します。

業界では、濃度 55、47、45% の希硝酸と、濃度 98、97% の濃硝酸が製造されています。 濃酸はアルミタンク、希酸は耐酸鋼製タンクで輸送されます。

チケット5

2. 体の生命過程における鉄の役割。

体内に鉄分を。 鉄はすべての動物と植物の体内に存在します (平均約 0.02%)。 それは主に酸素代謝と酸化プロセスに必要です。 それを蓄積できる生物（いわゆる濃縮体）が存在します。 大量の（例えば、鉄バクテリア - 最大17〜20％の鉄）。 動物や植物に含まれる鉄のほとんどはタンパク質に結合しています。 鉄欠乏は、クロロフィル形成の減少に伴う成長遅延と植物の萎黄病を引き起こします。 有害な影響過剰な鉄分は植物の発育にも影響を及ぼし、例えば稲の花の不稔性や萎黄病を引き起こします。 アルカリ性土壌では、植物の根が吸収できない鉄化合物が形成され、植物は鉄化合物を十分な量受け取りません。 酸性土壌では、鉄は過剰な量の可溶性化合物に変わります。 土壌中の同化可能な鉄化合物が欠乏または過剰になると、植物の病気が広い範囲で観察されることがあります。

鉄は食物とともに動物や人間の体に入ります（鉄分が最も豊富に含まれるのは肝臓、肉、卵、豆類、パン、シリアル、ほうれん草、ビートです）。 通常、人は食事から 60 ～ 110 mg の鉄を摂取しますが、これは 1 日の必要量を大幅に超えています。 食物から受け取った鉄の吸収は小腸の上部で起こり、そこからタンパク質と結合した形で血液に入り、血液とともにさまざまな器官や組織に運ばれ、そこで鉄の形で沈着します。タンパク質複合体 - フェリチン。 体内の鉄の主な貯蔵所は肝臓と脾臓です。 フェリチンのおかげで、体内のすべての鉄含有化合物の合成が行われます。呼吸色素のヘモグロビンは骨髄で合成され、ミオグロビンは筋肉で合成され、シトクロムおよび他の鉄含有酵素はさまざまな組織で合成されます。 鉄は主に大腸の壁を介して体から放出され（ヒトの場合、1 日あたり約 6 ～ 10 mg）、少量は腎臓からも放出されます。

硝酸

HNO3

硝酸分子では、2 つの酸素原子と 1 つの窒素原子の間にある 2 つの化学結合、つまり 1.5 結合が完全に同一であることが実験的に証明されています。 窒素の酸化状態は+5、価数はIVです。

物理的性質

硝酸HNO3 純粋な形では、鋭い窒息臭を持つ無色の液体で、水に無限に溶けます。 t°pl.= -41°C; t°沸騰 = 82.6°С、r = 1.52 g/cm3 。 雷の放電中に少量生成され、雨水中に存在します。

N2 +O2 雷放電→ 2NO2NO+O2 → 2NO2

光の影響下で、硝酸は部分的に分解し、NO を放出します。2 このため、薄茶色になります。

4HNO3 ライト→4NO2 (茶色のガス) + 2H2 O+について2

高濃度の硝酸は空気中にガスを放出し、密閉されたボトル内では茶色の蒸気 (窒素酸化物) として検出されます。 これらのガスは非常に有毒なので、吸い込まないように注意する必要があります。 硝酸は多くの有機物質を酸化します。 紙や布は、これらの材料を構成する物質の酸化によって破壊されます。 濃硝酸は、長時間接触すると重度の火傷を引き起こし、短時間接触すると数日間皮膚が黄色くなります。 皮膚の黄色は、タンパク質の破壊と硫黄の放出を示します（濃硝酸に対する定性的反応 - 酸がタンパク質に作用するときの元素硫黄の放出による黄色の着色 - キサントタンパク質反応）。 つまり、皮膚の火傷です。 火傷を防ぐため、ゴム手袋を着用して濃硝酸を使用して作業する必要があります。

レシート

1. 臨床検査法 KNO3 +H2 それで4 (濃度) → KHSO4 +HNO3 (加熱時)2. 工業的方法 これは次の 3 つの段階で実行されます。 a) 白金触媒上でのアンモニアの NO への酸化 4NH3 +5O2 → 4NO+6H2 O (条件: 触媒 – Pt、t = 500˚С)b) 大気中の酸素による NO から NO への酸化2 2NO+O2 → 2NO2 c) NO 吸収2 過剰な酸素の存在下での水4NO2 +O2 +2時間2 O ↔ 4HNO3

化学的性質

1. 非常に強い酸。 水溶液中ではほぼ完全に解離します。

HNO 3 = H+ + NO 3 -

反応:

2. 塩基性酸化物を使用する場合

CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 +H 2 ○

CuO+2H + +2NO 3 - =銅 2+ +2NO 3 - +H 2 ○

またはCuO + 2H + =銅 2+ +H 2 ○

3. 根拠あり

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 +H 2 ○

H + +いいえ 3 - +な + +OH - =ナ + +いいえ 3 - +H 2 ○

またはH + +OH - =H 2 ○

4. 弱酸をその塩から置き換えます。


2HNO 3 +な 2 CO 3 = 2NaNO 3 +H 2 O+CO 2

2時間目 + +2NO 3 - +2Na + +CO 3 2- = 2Na + +2NO 3 - +H 2 O+CO 2

2時間目 + +CO 3 2- =H 2 O+CO 2

硝酸の具体的な性質

強力な酸化剤

1.光と熱にさらされると分解します。

t°
4HNO 3 = 2時間 2 O+4NO 2 +O 2