Чем отличаются нитриты от нитратов. Нитрат натрия: свойства, получение, применение Инструменты и реагенты для практического получения вещества

Введение

Вряд ли кто-нибудь из вас ничего не слышал о нитрате натрия. Его название нередко упоминается еще в школе, не то что в промышленности. Но только название! А что еще известно про натриевую селитру? Вот о чем мы поговорим в сегодняшней статье.

Нитрат натрия (формула NaNO 3) является натриевой солью азотной кислоты. Его могут называть "натрием азотнокислым" или "натриевой/натронной/чилийской селитрой".

Свойства

Натрий азотнокислый представлен бесцветными длинными кристаллами, имеющими ромбоэдрическую или тригональную кристаллическую решетку. На вкус они являются очень солеными. В разных веществах растворяются по-разному, но лучше всего нитрат натрия "тает" в воде. При температуре 380 о С данное соединение разлагается на азотистокислый натрий и кислород. Реакция выглядит так: 2NaNO 3 => 2NaNO 2 + O 2. Также нитрат натрия может вступать в реакции обмена, вторым реагентом которых являются соли щелочных металлов. Одним из продуктов при этом всегда будет нитрат с растворимостью, значение которой будет гораздо ниже, чем у обсуждаемого сейчас вещества. Например, при взаимодействии натриевой селитры с хлоридом калия образуется нитрат калия и поваренная соль (хлорид натрия). В расплаве обсуждаемый нитрат проявляет сильные окислительные, а в растворе - восстановительные свойства. При его разложении выделяется кислород, и благодаря этому данное соединение может вступать в реакцию с неметаллами.

Данный нитрат можно получить несколькими способами:

Реакция азотной кислоты с металлом или оксидом натрия

При добавлении в азотную кислоту чистого натрия происходит реакция нейтрализации. Продуктами ее станут искомое вещество, вода, а также газообразные азот и его оксиды (I, II). Если к этой же кислоте добавить оксид натрия, то в результате получатся обсуждаемое сейчас соединение и вода.

Реакция азотной кислоты с кислыми солями или гидроксидом натрия

Если к HNO 3 добавить кислую соль натрия (например, его гидрокарбонат), то образуются искомое вещество, вода и углекислый газ, который быстро улетучивается. Если же вторым реагентом станет гидроксид натрия, то, как в случае с его оксидом и азотной кислотой, получаются только нитрат натрия и H 2 O.

Реакция аммиачной селитры с кислыми солями или гидроксидом натрия

Азотную кислоту может с успехом заменить нитрат аммония. Во время его взаимодействия с гидроксидом натрия образуются искомое вещество, вода и газообразный аммиак, а при реакции с гидрокарбонатом натрия продуктами станут эти соединения и углекислый газ.

Реакция поваренной соли с нитратом серебра

В этом случае происходит реакция обмена, продуктами которой являются нитрат натрия и хлорид серебра.

Применение

Данное вещество используется в качестве ценного азотного удобрения. Без нитрата натрия не обходятся пиротехническая, пищевая, стекольная и металлообрабатывающая отрасли промышленности. Натриевая селитра добывается из природных залежей несколькими способами:

Выщелачивание данного вещества с помощью горячей воды и кристаллизации;

Абсорбция окислов азота с использованием раствора пищевой соды;

Реакция обмена, в которой участвуют сульфат/хлорид/карбонат натрия и кальциевая/аммиачная селитра.

Заключение

Вот какую важную роль играет азотнокислый натрий. Есть еще и другие вещества, без которых не обходится человек, но о них поговорим в другой раз.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Получение закиси азота в домашних условиях

Получить веселящий газ можно несколькими путями. Самым доступным в домашних условиях является способ Г. Дэви - термическое разложение нитрата аммония (аммиачной селитры) по реакции:

NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O.

В лабораторных условиях более удобным является нагревание сульфаминовой кислоты с азотной кислотой:

NH 2 SO 2 OH + HNO 3 (73 %) = N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O.

Однако сульфаминовую и азотную кислоты достать труднее, поэтому мы остановимся на разложении аммиачной селитры. Кстати, разложение аммиачной селитры используется для синтеза закиси азота в промышленных масштабах.

При нагревании нитрата аммония имеет место несколько реакций. Приведем фрагменты из книги Л.И. Багал Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ (1975)

Нитрат аммония при нагревании несколько выше температуры плавления (сухой нитрат аммония плавится при 169.6°С), разлагается по реакции

NH 4 NO 3 NH 3 + HNO 3 (1)
<...>

Реакция разложения на закись азота и воду изучалась Бертело, Томсеном и Велеем. Первые два исследователя нашли, что реакция экзотермична

NH 4 NO 3 => N 2 O + 2H 2 O + 8.8 ккал (2)

Основными реакциями разложения нитрата аммония при температуре до 270°С являются (1) и (2). Расплавленный нитрат аммония при нагревании выше 250-260°С может выделять окислы азота, азот и воду:

NH 4 NO 3 => 0.5N 2 + NO + 2H 2 O
4NH 4 NO 3 => 3N 2 + N 2 O 4 + 8H 2 O
3NH 4 NO 3 => 2N 2 + N 2 O 3 + 6H 2 O

Саундерс (1922 г), основываясь на результатах газового анализа, пришел к убеждению, что основными реакциями разложения при температуре до 260°С являются (1) и (2), а также реакция

5NH 3 + 3HNO 3 => 4N 2 + 9H 2 O

Разложение при взрыве по его мнению протекает по реакции

8NH 4 NO 3 => 16H 2 O + 2NO 2 + 4NO + 5N 2
<...>

Для нормального процесса образования закиси азота путем разложения нитрата аммония его температурный режим и степень чистоты имеют исключительное значения.

Как видно из приведенных выше данных, аммиачная селитра при нагревании до 240-250°С разлагается с образованием закиси азота и воды, однако даже при этой температуре полученный "сырой" газ содержит пары азотной кислоты, оксиды азота NO и NO 2 , аммиак, хлор (за счет примесей хлоридов), азот и "туман" возогнанной аммиачной селитры. Понятно, что такую смесь вдыхать нельзя (если возникнет мысль повторить опыты Дэви), поскольку это смертельно опасно! Мало того, если колба закрыта резиновой пробкой, то она даже после кратковременного использования постепенно разрушается (с образованием совсем не безвредных продуктов).

Поэтому способ получения веселящего газа нагреванием аммиачной селитры на сковородке (который зачастую рекомендуют "гуру", чтобы посмеяться над "профанами") выглядит в лучшем случае как черный юмор.

Перейдем к рассмотрению установки. Нитрат аммония разлагают в колбе Вюрца при осторожном нагревании. Лучше использовать термометр, однако без него при необходимости можно обойтись. Как показал опыт лучше использовать нагрев примерно до 220°С, при этом наблюдается легкое "кипение" расплава. Полученный "сырой газ" для очистки пропускают вначале через охлаждаемую льдом ловушку, для сбора перегоняющейся воды с примесью азотной кислоты. Далее газ проходит через склянку Дрекселя с раствором железного купороса, она также служит своеобразным индикатором скорости выделения газа. Затем газ промывается в импровизированной промывалке (c пористым распылителем) с раствором 5-7 % щелочи (гидроксида натрия или калия), где он очищается от NO 2 , азотной кислоты, хлора. И, наконец, в третьей промывалке с пористым распылителем, в которую налит раствор сульфата железа (II), закись азота очищается от NO и следов оставшихся примесей. После нее газ содержит закись азота с некоторым количеством воды и азота, а также следами NO 2 и NO.

Следует помнить, что очистке закиси азота, если она будет использована для повтора опытов Дэви, следует уделить особое внимание , в противном случае газ будет токсичным.

В качестве реакционной загрузки использовалось удобрение нитрат аммония (аммиачная селитра).

Химия - увлекательная наука. Те, кто интересуются не только теорией, но и пробует свои навыки на практике, точно знают, о чем идет речь. С большинством элементов из таблицы Менделеева знаком каждый школьник. Но всем ли удалось попробовать на собственном опыте смешивать реагенты и проводить химические испытания? Даже сегодня не во всех современных школах имеется в наличии необходимое оборудование и реагенты, потому химия остается наукой открытой для самостоятельного изучения. Многие стремятся познать ее глубже, проводя исследования в домашних условиях.

Ни один самодельщик не обойдется без азотной кислоты - крайне важной в хозяйстве вещи. Достать вещество сложно: приобрести его можно только в специализированном магазине, где покупка осуществляется по подтверждающим мирное использование вещества документам. Потому если вы мастер-самоделка, достать этот компонент, скорее всего, не получится. Здесь и возникает вопрос о том, как сделать азотную кислоту в домашних условиях. Процесс вроде не отличается сложностью, тем не менее на выходе должно получиться вещество достаточного уровня чистоты и необходимой концентрации. Здесь без навыков химика-экспериментатора никак не обойтись.

Где используется вещество?

Применение азотной кислоты разумно в безопасных целях. Вещество используется в таких сферах деятельности человека:

• создание красящих пигментов;
• проявление фотопленок;
• приготовление лекарственных препаратов;
• переработка пластиковых изделий;
• использование в химии;
• удобрение садовых и огородных культур;
• производство динамита.

Чистая азотная кислота в неизмененном виде выглядит как жидкое вещество, которое при контакте с воздухом начинает выпускать белые пары. Замерзание его происходит уже при -42 о С, а кипение - при +80 о С. Как вывести такое вещество, как азотная кислота, своими руками в домашних условиях?

Способ 1

Дымящееся вещество получают посредством воздействия концентрата на натриевую (калийную) селитру (натрий (калий) нитрат). В результате реакции получается искомое вещество и гидросульфат натрия (калия). Схема реакции выглядит таким образом: NaNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + NaHSO 4. Запомните, что концентрация полученного вещества зависит от перед вступлением в реакцию.

Способ 2

Получение азотной кислоты в домашних условиях с меньшей концентрацией вещества происходит тем же способом, необходимо только заменить натриевую селитру нитратом аммония. Химическое уравнение выглядит так: NH 4 NO 3 + H 2 SO 4 =>(NH 4) 2 SO 4 + HNO 3 . Заметьте, что аммиачная селитра доступнее, чем калийная или натриевая, потому большинство исследователей проводят реакцию на ее основе.

Чем выше концентрация H 2 SO 4 , тем более концентрированной будет азотная кислота. Чтобы получить сбалансированное вещество, требуется увеличить объем электролита, необходимого для проведения реакции. Чтобы достичь желаемого результата, на практике пользуются методом выпаривания, который заключается в постепенном уменьшении объема электролита примерно в 4 раза от первоначального.

Особенности метода выпаривания

На дно посуды высыпают просеянный песок и ставят резервуар с электролитом. При этом процесс кипячения газовой плиты, поддавая или уменьшая огонь. Процесс отличается длительностью, поэтому в таком деле важно терпение. Эксперты рекомендуют использовать кипелки - стеклянные или керамические трубочки, предназначенные для проведения химических опытов, в том числе и выпаривания. Они нейтрализуют образование пузырей и снижают силу кипения, предотвращая разбрызгивание вещества. В таких условиях допустимо получение азотной кислоты в домашних условиях с концентрацией около 93 %.

Инструменты и реагенты для практического получения вещества

Для проведения реакции потребуется наличие:

• концентрированного H 2 SO 4 (>95%) - 50 мл;
• нитрата аммония, калия, натрия;
• 100 мл емкости;
• 1000 мл контейнера;
• стеклянной воронки;
• резинки;
• водяной бани;
• колотого льда (можно заменить на снег или холодную воду);
• термометра.

Получение азотной кислоты в домашних условиях, как и проведение любой другой химической реакции, требует соблюдения мер предосторожности:

• В процессе получения азотной кислоты в домашних условиях необходимо поддерживать температуру в рамках 60-70 о С. Если превысить эти границы, кислота начнет распадаться.
• Во время проведения реакции могут выделяться пары и газы, поэтому, работая с кислотами, обязательно пользуйтесь защитной маской. Руки должны быть защищены от внезапного попадания вещества на кожу, потому химики работают в резиновых перчатках. На больших химических производствах, где человек контактирует с опасными для здоровья веществами, рабочие вообще работают в специальных защитных костюмах.

Теперь вы знаете, как получить азотную кислоту в процессе проведения простой реакции. Будьте осторожны с использованием такого вещества и применяйте его только в мирных целях.

Нитриты и нитраты отличаются не только по названию, в своей формуле они имеют и разные элементы. Однако есть и то, что их «роднит». Область применения этих веществ достаточно широка. В организме человека они тоже присутствуют, причем, если их скапливается слишком много, человек получает сильное отравление, которое может привести даже к летальному исходу.

Что такое нитраты

Проще говоря, нитраты - это соли азотной кислоты. В своей формуле они содержат одноразрядный анион. Раньше нитрат именовали . Теперь так называют минералы, а также удобрения, применяемые в сельском хозяйстве.

Нитраты получаются при помощи азотной кислоты, которая воздействует на металлы, оксиды, соли и гидроксиды. Все нитраты можно развести в воде. В твердом состоянии они являются сильными окислителями, но их свойства пропадают, если в раствор добавить азотной кислоты.

Нитраты сохраняют свои свойства при обычной температуре, но при низкой температуре плавятся, причем до самого полного разложения. Процесс получения этих веществ очень сложный, поэтому будет интересен, пожалуй, только химикам.

Нитраты являются основой для взрывчатых веществ - это аммониты и иные вещества. Применяются они в основном и в качестве минеральных удобрений. Сейчас уже не существует секрета в том, что растения используют азот из соли для построения клеток своего организма. Растение создает хлорофилл, которым и живет. Но в организме людей, нитраты становятся нитритами, которые способны свести человека в могилу.

Нитриты – тоже соли

Нитриты тоже являются солями азотной кислоты, но с другой формулой в своем химическим составе. Известны натрия, нитриты кальция. Известны также нитриты свинца, серебра, щелочных, щелочноземельных, 3D-металлов.

Это кристаллические вещества, которые присущи также калию или барию. Одни вещества хорошо растворяются в воде, другие, такие как нитриты серебра, ртути или меди, плохо растворяются в ней. Примечательно, что в органических растворителях нитриты тоже практически не растворяются. Но если повысить температуру, растворимость нитритов улучшается.

Человечество использует нитриты при получении азотных красителей, для получения капролактама, а также как окисляющие и восстанавливающие реагенты в резинотехнической, текстильной и металлообрабатывающей промышленности. Например, нитрит натрия является хорошим консервантом, применяется при производстве бетонных смесей в качестве ускорителя твердения и противоморозной добавки.

Нитриты являются ядом для гемоглобина человека, поэтому их нужно ежедневно выводить из организма. Они попадают в человеческий организм или прямым путем или с какими-либо другими веществами. Если человеческий организм функционирует нормально, необходимое количество вещества остается, а ненужное – удаляется. А вот если человек болен, появляется проблема с отравлением нитритами.

(А) Нитриты

При условии соблюдения исключений , указанных в общих положениях к данной подгруппе, в данную товарную позицию включаются нитриты, соли металлов азотистой кислоты (HNO 2) (товарная позиция ).

1. Нитрит натрия (NaNO 2). Получают восстановлением нитрата натрия свинцом и в процессе производства свинцового глета. Бесцветные кристаллы, гигроскопичные и хорошо растворимые в воде. Используется как окислитель в кубовом крашении; в органическом синтезе; для обработки мяса; в фотографии; как крысиный яд и т.п.
2. Нитрит калия (KNO 2). Получают теми же способами, что и нитрит натрия, или действием диоксида серы на смесь оксида кальция и нитрата калия. Белый кристаллический порошок или желтоватые палочки; часто содержит другие соли в качестве примесей. В воде растворяется, на воздухе сильно расплывается с ухудшением свойств. Используется в тех же целях, что и нитрит натрия.
3. Нитрит бария (Ва(NO 2) 2). Кристаллы, используемые в пиротехнике.
4. Прочие нитриты . К ним относится нитрит аммония, неустойчивый и взрывчатый продукт; используется в виде раствора для получения азота в лаборатории.

(Б) Нитраты

При условии соблюдения исключений , указанных в общих положениях к данной подгруппе, в данную товарную позицию включаются нитраты, соли металлов и азотной кислоты (товарная позиция ), кроме нитрата аммония и нитрата натрия как чистых, так и неочищенных (товарная позиция или ). (Другие исключения см. ниже.)

Основные нитраты также включаются сюда.

1. Нитрат калия (KNO 3) (также называемый "селитра"). Получают из нитрата натрия и хлорида калия. Представляет собой бесцветные кристаллы или стекловидную массу, или белый кристаллический порошок, растворимый в воде и гигроскопичный в неочищенном виде. Используется аналогично нитрату натрия, а также для получения пороха, химических детонаторов, в пиротехнике, для изготовления спичек и металлургических флюсов.
2. Нитраты висмута :

(а)нейтральный нитрат висмута (Bi(NO 3) 3 ·5Н 2 О). Получается действием азотной кислоты на висмут; крупные бесцветные расплывающиеся кристаллы. Используется для получения оксидов или солей висмута и некоторых лаков;

(б)основной нитрат висмута (BiNO 3 (OН) 2). Получается из нейтрального нитрата висмута; жемчужно–белый порошок, не растворимый в воде. Используется в медицине (для лечения желудочно–кишечных заболеваний); в производстве керамики (радужные краски), в косметике, в производстве взрывателей и т.п.

1. Нитрат магния (Mg(NO 3) 2 ·6Н 2 О). Бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Используется в пиротехнике, для получения огнеупорных продуктов (с оксидом магния), калильных сеток и т.п.
2. Нитрат кальция (Са(NO 3) 2). Получается при обработке дробленого известняка азотной кислотой. Белая расплывающаяся масса, растворимая в воде, спирте и ацетоне. Используется в пиротехнике, в производстве взрывчатых веществ, спичек, удобрений и т.п.
3. Нитрат трехвалентного железа (Fe(NO 3) 3 ·6H 2 O или 9Н 2 О). Голубые кристаллы. Используется как протрава при крашении и печатании (в чистом виде или в смеси с ацетатом). Чистый водный раствор используется в медицине.
4. Нитрат кобальта (Со(NO 3) 2 ·6Н 2 О). Пурпурные, красноватые или коричневатые кристаллы, растворимые в воде и расплывающиеся. Используется при получении кобальтовых синей или кобальтового желтого и симпатических чернил; для декорирования керамики; для электроосаждения кобальта и т.п.
5. Нитрат никеля (Ni(NO 3) 2 ·6Н 2 O). Водорастворимые, расплывающиеся зеленые кристаллы. Используется в производстве керамики (коричневые пигменты); при крашении (как протрава); при электроосаждении никеля; для получения оксида никеля или чистых никелевых катализаторов.
6. Нитрат двухвалентной меди (Сu(NO 3) 2). Получают растворением меди в азотной кислоте и последующей кристаллизацией (содержит 3 или 6 молекул воды в зависимости от температуры). Голубые или зеленые кристаллы, растворимые в воде, гигроскопичные; ядовитые. Используется в пиротехнике; в производстве красителей; при крашении или печатании текстильных материалов (протрава); для получения оксида двухвалентной меди и изготовления фотографической бумаги; при нанесении гальванического покрытия, для придания металлам искусственной патины и т.п.
7. Нитрат стронция (Sг(NO 3) 2). Получают при действии оксида стронция или сульфида стронция на азотную кислоту при нагревании в виде безводной соли или в виде гидратированной соли (с 4 молекулами воды) при пониженных температурах. Бесцветный кристаллический порошок, расплывающийся, растворимый в воде, разлагающийся при нагревании. Используется в пиротехнике (красный свет), при изготовлении спичек.
8. Нитрат кадмия (Cd(NO 3) 2 ·4Н 2 О). Получается из оксида. Бесцветные иголки, расплывающиеся, растворимые в воде. Используется как красящее вещество в керамической или стекольной промышленности.
9. Нитрат бария (Ва(NO 3) 2). Получают из природного карбоната (витерита) (товарнаяпозиция ). Бесцветные или белые кристаллы или кристаллический порошок; растворимые в воде, ядовит. Используется в пиротехнике (зеленый свет); в производстве взрывчатых веществ, оптического стекла, керамических глазурей, солей бария или нитратов и т.п.
10. Нитрат свинца (Рb(NO 3) 2). Нитрат свинца образуется как побочный продукт при получении диоксида свинца действием азотной кислоты на красный свинец. Бесцветные кристаллы, растворимые в воде; ядовит. Используется в пиротехнике (желтый свет), в производстве спичек, взрывчатых веществ и некоторых красящих веществ; в дублении, фотографии и литографии; для получения солей свинца, как окислитель в органическом синтезе.

Кроме указанных выше исключений , также не включаются следующие продукты.