Азотын хүчил

Азотын хүчил (HNO₃) нь маш идэмхий, хүчтэй, дан суурьт, эрдэс хүчил. Химийн цэвэр азотын хүчил нь хурц эхүүн үнэртэй, өнгөгүй шингэн.

Шинж чанар

Азотын хүчил нь гидратуудыг үүсгэдэг. Тэдгээрийн хоёр нь хатуу: моногидрат (HNO₃•H₂O) болон тригидрат (HNO₃•3H₂O). Хатуу азотын хүчил нь моноклин ба ромбо хэлбэртэй хоёр төрлийн таст модификацийг үүсгэдэг. Устай ямар ч харьцаагаар дулаан ялгаруулан холигддог. Усан уусмалдаа бараг 100% ион болон задардаг. Устай 68,4% агууламжтай, 120⁰С буцлах температуртай азеотроп холимогийг үүсгэдэг. Агаарт концентрацжуулсан азотын хүчил нь утаа гаргаж байгаа мэт сэтгэгдлийг төрүүлдэг. Учир нь ууршсан азотын хүчил нь агаарын чийгтэй нэгдэн маш жижиг ширхэгтэй мананг үүсгэдэг. Цэвэр азотын хүчил нь тогтворгүй ба дараах урвалын дагуу задардаг:

$\mathrm{𝟦}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖭{𝖮}_{\mathsf{+}}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Хүчлийг халаахад N₂O₃-г ялгаруулан задрах ба 260⁰С орчим температурт бүрэн задарч дуусдаг:

$\mathrm{𝟤}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Азотын хүчлийн задрах хурд концентрац өсөх тутам нэмэгддэг. Жишээ нь 99% агууламжтай азотын хүчлийн задралын хурд өндөр ба түүний температурыг маш бага (5⁰C) нэмэгдүүлэхэд л задралын хурд 2 дахин нэмэгддэг. Энэ нь өндөр концентрацтай азотын хүчил задрах эрмэлзэл ихтэй байдгийг харуулж байна. Азотын хүчил нь хүчтэй исэлдүүлэгч учир ихэнх органик нэгдлүүдийг задалдаг ба зарим нь азотын хүчлийн нөлөөгөөр шатдаг. Азотын хүчил нь алт, цагаан алт, титан, тантал, роди ба иридигээс бусад металлуудыг уусгадаг. Концентрацжуулсан азотын хүчлийг устөрөгчийн хэт ислээр үйлчлэхэд азотын хэт хүчил үүсдэг ба тэр нь задрахдаа тэсэрдэг:

$𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Азотын хүчилд азотын диоксидыг шингээхэд нитролеум (HNO₃•NO₂ ) үүсдэг. Нитролеум нь шаргал өнгөтэй, утаат (манан үүсгэдэг) шингэн, хүчтэй исэлдүүлэгч.

Түүхий эд

Азотын хүчлийн түүхий эд нь аммиак, агаар, ус гурав юм. Бүх гурван бүрдүүлэгчийг сайтар цэвэрлэнэ. Аммиакийг катализаторын тоосноос салгана. Аммиакийн синтезэд ашиглагддаг катализаторын элэгдлээс үүссэн тоос аммиактай хамт гадагшилдаг. Энэ тоос нь азотын хүчлийн үйлдвэрлэлд ашигладаг катализаторыг хордуулдаг.

Хэрэглээ

Азотын хүчил нь үйлдвэрлэлийн ач холбогдлоороо хүхрийн хүчлийн дараа ордог. Үйлдвэрлэлд янз бүрийн конценрацтайгаар үйлдвэрлэдэг. Эрдэс бордооны үйлдвэрлэлд 45-60% концентрацитай азотын хүчлийг ашигладаг бол концентрацижуулсан (98%) азотын хүчлийг хиймэл торго үйлдвэрлэхэд ашиглана. Органик нэгдлүүд болох ароматик нүүрсустөрөгчдийг нитрожуулах замаар пикриний хүчил, нитробензол, нитротолуол зэргийг гарган авдаг ба эдгээр дээр үндэслэн органик будаг ба бусад бүтээгдэхүүнүүдийг үйлдвэрлэдэг. Азотын хүчлээс гарган авсан бүтээгдэхүүнүүд тэсрэх бодисын, фармацевтикийн салбарт өргөн ашиглагддаг.

Хадгалалт ба тээвэрлэлт

Концентрацжуулаагүй азотын хүчлийг зэвэрдэггүй гангаар хийсэн агуулахад хадгалдаг ба тээвэрлэхгүйгээр үйлдвэрлэсэн газраа ашиглагддаг. Концентрацжуулсан (98%) азотын хүчлийг хадгалах ба тээвэрлэхэд хөнгөн цагаан цистернийг ашигладаг. Өндөр концентрацтай азотын хүчлийг ердийн гангаар хийсэн циснернд тээвэрлэхэд меланж байдалд оруулдаг. Меланж нь 89% HNO₃, 7,5% H₂SO₄ (92%), 3,5% H₂O агуулсан холимог юм.

Цахим холбоос

• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• National Pollutant Inventory – Nitric Acid Fact Sheet
• Calculators: surface tensions, and densities, molarities and molalities of aqueous nitric acid