Азотная кислота
Азотная кислота HNO3 – это сильная одноосновная кислота-гидроксид. При обычных условиях бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C ( при нормальном атмосферном давлении). Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. На свету частично разлагается.
Валентность азота в азотной кислоте равна IV, так как валентность V у азота отсутствует. При этом степень окисления атома азота равна +5. Так происходит потому, что атом азота образует 3 обменные связи и одну донорно-акцепторную, является донором электронной пары.
Поэтому строение молекулы азотной кислоты можно описать резонансными структурами:
Обозначим дополнительные связи между азотом и кислородом пунктиром. Этот пунктир по сути обозначает делокализованные электроны. Получается формула:
Способы получения
В лаборатории азотную кислоту можно получить разными способами:
1. Азотная кислота образуется при действии концентрированной серной кислоты на твердые нитраты металлов. При этом менее летучая серная кислота вытесняет более летучую азотную.
Горный хрусталь. Камень гармонии
Например , концентрированная серная кислота вытесняет азотную из кристаллического нитрата калия:
2. В промышленности азотную кислоту получают из аммиака . Процесс осуществляется постадийно.
1 стадия. Каталитическое окисление аммиака.
2 стадия. Окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV) кислородом воздуха.
3 стадия. Поглощение оксида азота (IV) водой в присутствии избытка кислорода.
Химические свойства
Азотная кислота – это сильная кислота . За счет азота со степенью окисления +5 азотная кислота проявляет сильные окислительные свойства .
1. Азотная кислота практически полностью диссоциирует в водном растворе.
2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например , азотная кислота взаимодействует с оксидом меди (II):
Еще пример : азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:
3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов).
Например , азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия:
4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под действием света:
5. Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот +5. Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 в зависимости от концентрации кислоты и активности металла.
металл + HNO3 → нитрат металла + вода + газ (или соль аммония)
С алюминием, хромом и железом на холоду концентрированная HNO3 не реагирует – кислота «пассивирует» металлы, т.к. на их поверхности образуется пленка оксидов, непроницаемая для концентрированной азотной кислоты. При нагревании реакция идет. При этом азот восстанавливается до степени окисления +4:
СОЛНЕЧНЫЙ КАМЕНЬ (ПОЛЕВОЙ ШПАТ). СВОЙСТВА. КАК ВЫГЛЯДИТ. КОМУ ПОДХОДИТ. МИНЕРАЛЫ. КРИСТАЛЛЫ.
Золото и платина не реагируют с азотной кислотой, но растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 : 3 (по объему):
HNO3 + 3HCl + Au → AuCl3 + NO + 2H2O
Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV), азот восстанавливается минимально:
С активными металлами (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I):
Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II).
С активными металлами (щелочными и щелочноземельными), а также оловом и железом разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота:
При взаимодействии кальция и магния с азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):
Очень разбавленная азотная кислота реагирует с металлами с образованием нитрата аммония:
Таблица . Взаимодействие азотной кислоты с металлами.
| Азотная кислота | ||||
| Концентрированная | Разбавленная | |||
| с Fe, Al, Cr | с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al) | с щелочными и щелочноземельными металлами | с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al) | с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe |
| пассивация при низкой Т | образуется NO2 | образуется N2O | образуется NO | образуется N2 |
6. Азотная кислота окисляет и неметаллы (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO3 обычно восстанавливается до NO или NO2, неметаллы окисляются до соответствующих кислот, либо оксидов (если кислота неустойчива).
Например , азотная кислота окисляет серу, фосфор, углерод, йод:
Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором . Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом.
Видеоопыт взаимодействия фосфора с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.
Видеоопыт взаимодействия угля с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.
7. Концентрированная а зотная кислота окисляет сложные вещества (в которых есть элементы в отрицательной, либо промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др. При этом азот восстанавливается до NO2, неметаллы окисляются до соответствующих кислот (или оксидов), а металлы окисляются до устойчивых степеней окисления.
Например , азотная кислота окисляет оксид серы (IV):
Еще пример : азотная кислота окисляет иодоводород:
Сера в степени окисления -2 окисляется без нагревания до простого вещества, при нагревании до серной кислоты.
Например , сероводород окисляется азотной кислотой без нагревания до молекулярной серы:
При нагревании до серной кислоты:
Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):
8. Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет («ксантопротеиновая реакция«).
Ксантопротеиновую реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка прибавляем концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.
Видеоопыт обнаружения белков с помощью азотной кислоты можно посмотреть здесь.
Источник: chemege.ru
Натуральные средства, которые позволят растворить камни
Почки играют важную роль в жизни каждого из нас. Именно эти органы отвечают за очищение нашей крови от токсинов, которые в дальнейшем удаляются вместе с мочой.
Качество работы почек влияет на здоровье других важных органов. Таким образом, наше общее здоровье и качество жизни напрямую зависят от того, в каком состоянии находятся наши почки.
Основная проблема состоит в том, что зачастую большое количество токсинов и обезвоживание приводят к нарушениям в работе почек и вызывают развитие заболеваний.
Из-за этого почкам становится труднее очищаться от минералов и белков, задерживающихся в их тканях. Со временем из таких отложений формируются камни.
Камни в почках представляют собой небольшие твёрдые кристаллы, которые из-за своего размера способны закупоривать мочевыводящие пути и вызывать неприятные симптомы.
Своевременно назначенное лечение играет решающую роль в профилактике осложнений, поэтому при подозрении наличия камней в почках необходимо как можно скорее обратиться к медицинскому специалисту для обследования.
Хорошая новость состоит в том, что существуют натуральные средства, целебные свойства которых помогают растворять камни в почках. Это позволяет нам избегать приёма агрессивных медицинских препаратов.
5 лучших натуральных средствах при лечении почечнокаменной болезни
1. Лимон и яблочный уксус
Сочетание лимона и яблочного уксуса позволяет получить ощелачивающее средство, которое не только очищает кровь, но и помогает растворять имеющиеся в почках камни.
Это средство содержит антиоксиданты и обладает противовоспалительными свойствами, благодаря которым нам удаётся наладить работу почек и улучшить выработку мочи. Все это способствует очищению мочевыводящих путей.
Ингредиенты:
сок половинки лимона
1 стакан тёплой воды (200 мл.)
1 столовая ложка органически чистого яблочного уксуса (10 мл.)
Приготовление:
Добавь в стакан воды лимонный сок и яблочный уксус. Хорошо перемешай ингредиенты.Как его принимать?
Пить такой напиток необходимо натощак на протяжении как минимум 3 недель подряд.
2. Отвар семян сельдерея
Семена сельдерея хорошо известны своими мочегонными свойствами. Это означает, что их можно использовать для очищения почек и удаления камней.
Они содержат питательные вещества, которые укрепляют здоровье почек, способствуют выведению токсинов и минеральных солей.
Ингредиенты:
1 стакан воды (200 мл.)1 чайная ложка семян сельдерея (5 г.)
Приготовление:
Доведи до кипения воду. Как только она закипит, добавь семена сельдерея.
Накрой кастрюлю крышкой и дай напитку настояться 15 минут. После этого его необходимо процедить.
Как его пить?
Пей отвар семян сельдерея каждое утро натощак. Курс лечения составляет 1 месяц.При желании можешь пить его до 2-3 раз в день.
3. Настой листьев авокадо
Листья авокадо являются прекрасным источником антиоксидантов и отличаются противовоспалительными свойствами.
Это средство стимулирует выведение токсинов, делая таким образом лечение камней в почках более эффективным.
Ингредиенты:
3 листа авокадо
1 стакан воды (200 мл.)
Приготовление:
Залей листья авокадо стаканом кипящей воды и дай напитку настояться 15-20 минут.
Когда настой слегка остынет, процеди его и выпей.
Как его пить?
Рекомендуется пить такой напиток поздним утром на протяжении трёх недель подряд.
4. Сок из яблока и огурца
Сок из яблока и огурца не только благотворно воздействует на наше пищеварение, но и способствует расщеплению камней в почках.
Такой сок содержит большое количество диетической клетчатки и антиоксидантов. Благодаря им нам удаётся очистить мочевыводящие пути от минеральных солей и шлаков, а вместе с этим и растворить камни.
Ингредиенты:
5 яблок
1/2 огурца
Приготовление:
Приготовь свежевыжатый сок из яблок и огурца. Выпей его сразу же после получения.
Как его пить?
Пей сок каждое утро натощак в течение одного месяца.
5. Чай из кукурузных рылец
Хотя многие из нас выбрасывают кукурузные рыльца, очищая от них початки кукурузы, они очень полезны для нашего здоровья.
Так, кукурузные волоски отличаются мочегонными и противовоспалительными свойствами, благодаря которым нам быстрее удаётся очистить почки от камней.
Ингредиенты:
рыльца 7 початков кукурузы
2 стакана воды (400 мл.)
Приготовление:
Положи кукурузные рыльца в кастрюлю, добавь два стакана воды и готовь отвар на медленном огне в течение 10 минут.
После этого необходимо дать чаю настояться.
Как его пить?
Рекомендуется выпивать первый стакан напитка натощак, в второй — во второй половине дня.
Продолжительность курса составляет 3-4 недели.
Предложенные натуральные средства рассчитаны на лечение камней небольшого размера.
Если камни в почках продолжают тебя беспокоить и вызывают другие проблемы со здоровьем, необходимо незамедлительно обратиться к врачу.
Источник: budtezdorovy.net
Три кристалла для хранения данных
Новый подход к информационному обеспечению суперкомпьютеров
Российские ученые описали структуру и физические свойства трех кристаллов, обладающих нетривиальными магнитными свойствами. Все исследованные соединения оставались стабильными при сильном нагреве и охлаждении, благодаря чему их можно использовать в качестве элементов памяти в суперкомпьютерах, которые очень чувствительны к внешним воздействиям. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
Фото: Olga Thelavart / unsplash.com
В сибирских месторождениях мрамора и магнийсодержащих пород можно обнаружить оксобораты — природные минералы, представляющие собой соединения бора, кислорода и различных металлов, таких как железо, магний и титан. Некоторые из них считаются весьма перспективными в качестве прототипов материалов для микроэлектроники благодаря хорошо управляемым магнитным и термическим свойствам. На их основе потенциально можно будет создавать элементы памяти и микропроцессоры, работающие в разы быстрее существующих и при этом потребляющие гораздо меньше энергии.
Некоторые оксобораты имеют настолько нетривиальный состав и структуру, что до сих пор не удается воспроизвести их в лабораторных условиях. Среди таких систем известны три соединения — вонсенит, халсит и азопроит, которые различаются составом, соотношением входящих в них металлов и кристаллической структурой. Однако их строение и физические свойства до сих пор оставались малоизученными.
Ранее исследователи из Института химии силикатов имени И. В. Гребенщикова РАН (Санкт-Петербург), Казанского федерального университета (Казань), Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) описали кристаллическую структуру и поведение при нагревании двух оксоборатов — вонсенита и халсита. Авторы выяснили, что атомы в этих кристаллах уложены в виде геометрических фигур — треугольников (так соединяются атомы бора с кислородом) и октаэдров, то есть восьмигранников, образованных кислородом и металлами. Оба вещества остаются стабильными при нагревании до 400 °С. При более высоких температурах железо в их составе окисляется, что приводит к деформациям их структуры и последующему разложению.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
«От минералов к перспективным материалам» на примере вонсенита, халсита и азопроита
Фото: пресс-служба РНФ
В новой работе та же исследовательская группа изучила третий минерал — азопроит. Ученые описали его состав и строение, используя рентгеновскую спектроскопию и рентгеноструктурный анализ.
Первым методом можно определить химический состав соединений качественно (какие элементы присутствуют) и количественно (сколько этих элементов), чтобы впоследствии рассчитать их истинную формулу. Суть второго метода сводится к тому, что через образец либо в виде целого кристалла, либо же растертый до состояния порошка, пропускают рентгеновские лучи, благодаря чему получается уникальный для каждого кристалла снимок, то есть рентгенограмма. Этот процесс имеет некоторую аналогию со снимком грудной клетки, получаемым при флюорографии. Затем по получаемому изображению физики воссоздают взаимное расположение атомов в кристалле.
Оказалось, что структура азопроита довольно схожа с другими оксоборатами — атомы в кристалле также образуют октаэдры и треугольники, соединенные между собой вершинами. Кроме того, авторы исследовали, как изменяются магнитные и термические свойства соединения при различных температурах: комнатной, при нагреве и охлаждении.
Это важно для того, чтобы определить, в каких температурных пределах можно потенциально использовать устройства на основе азопроита. Эксперименты показали, что при охлаждении вплоть до температур около –250 °С в азопроите, в отличие от его «родственников» вонсенита и халсита, атомы не выстраивались в одинаковом направлении относительно магнитного поля, то есть не наблюдалось их магнитное упорядочение. При этом азопроит оказался более устойчивым к нагреванию, чем вонсенит и халсит,— его структура оставалась стабильной при нагреве до 800 °С, а плавление происходило при температурах выше 1300 °С. Это можно объяснить тем, что в азопроите содержится меньше атомов железа, которые подвергаются окислению при нагревании. Их доля в оксидной форме составляет всего 4%, тогда как в вонсените и халсите — 53% и 50% соответственно.
«Наши исследования оксоборатов позволили подробнее описать взаимосвязь между их составом, структурой и свойствами, что поможет определить области потенциального применения, а также условия, в которых синтетические аналоги на их основе можно будет использовать в качестве элементов микроэлектроники. Мы планируем и далее изучать подобные соединения, в том числе искусственные, чтобы расширить спектр материалов для элементов памяти нового поколения»,— рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ярослав Бирюков, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИХС РАН.
Использованы материалы статьи.
Источник: www.kommersant.ru