Kyselina dusičná
Kyselina dusičná (HNO3) je kyslíkatá kyselina. Vlastnosti látky vyplývajú zo zloženia, väzieb, geometrie a z toho, ako sa častice správajú v čistom stave alebo v roztoku.
Základné údaje
Čo hovorí vzorec
Jedna vzorcová jednotka HNO3 obsahuje 1 × vodík (H), 1 × dusík (N), 3 × kyslík (O). Z relatívnych atómových hmotností vychádza molárna hmotnosť približne 63.012 g/mol. Indexy vo vzorci udávajú počet atómov; samy osebe nehovoria o nábojoch, geometrii ani stupňoch oxidácie.
Hmotnostné zastúpenie prvkov
Pri hmotnostnom pohľade prispieva najviac kyslík (O, 76.2 %). Hmotnostný podiel závisí od počtu atómov aj od ich relatívnych atómových hmotností, preto sa nedá odhadnúť iba z veľkosti indexov.
| Prvky vo vzorci | # | % m/m |
|---|---|---|
| vodík (H) | 1 | 1.6 % |
| dusík (N) | 1 | 22.2 % |
| kyslík (O) | 3 | 76.2 % |
Štruktúra a väzby
HNO₃ je molekulová kyslíkatá kyselina; nitrátový anión NO₃⁻ vznikajúci po odštiepení protónu je trigonálne planárny a jeho väzby N–O sú rezonančne delokalizované. Táto stabilizácia konjugovanej zásady prispieva k vysokej kyslosti vo vode.
Pri interpretácii vlastností treba vždy odlišovať čistú látku od vodného roztoku. Iónová disociácia, hydratácia, koncentrácia a pH môžu zmeniť pozorované správanie bez toho, aby sa zmenil elementárny vzorec. Chemická rovnica zase vyjadruje stechiometriu; sama neurčuje rýchlosť ani mechanizmus.
Vizualizácie R3
Chemické správanie
Vo vode sa HNO₃ správa ako silná jednoprotónová kyselina. Koncentrovaná kyselina je zároveň výrazné oxidačné činidlo a s niektorými kovmi vytvára oxidy dusíka namiesto H₂. V organickej chémii sa nitrácie často robia v zmesi s H₂SO₄, ktorá vytvára aktívnejšie elektrofilné častice.
Číselné údaje majú zmysel iba s podmienkami. Skupenstvo, hustota, rozpustnosť a zloženie roztoku závisia od teploty, tlaku a koncentrácie. Pri kyselinách a zásadách je navyše dôležité rozlišovať termodynamickú silu, koncentráciu, oxidačnú schopnosť a žieravosť — nejde o tú istú vlastnosť.
Roztoky, rovnováhy a podmienky
Vo vodnom prostredí treba sledovať, ktoré častice skutočne dominujú. Protónové prenosy, komplexácia alebo zrážanie môžu meniť chemické formy bez zmeny celkového množstva prvkov. Rovnovážny zápis preto dopĺňa, nie nahrádza, molekulový alebo iónový model.
Pri príprave roztoku je koncentrácia samostatná veličina: rovnaká zlúčenina môže byť v zriedenej a koncentrovanej forme chemicky aj bezpečnostne veľmi odlišná. Teplota navyše mení rozpustnosť, rýchlosť reakcií a niekedy aj dominantné rovnovážne formy.
Použitie a význam
Kyselina dusičná je základom výroby dusičnanov, hnojív a mnohých syntéz.
Priemyselné alebo každodenné použitie vychádza z konkrétnej reaktivity, rozpustnosti a dostupnosti látky. Rovnaká chemická vlastnosť môže byť výhodou v riadenom procese a rizikom pri nekontrolovanom kontakte.
Bezpečnosť a správny kontext
Je silne žieravá a oxidačná; kontakt s organickými látkami môže byť nebezpečný.
Bezpečnostný profil závisí od koncentrácie, skupenstva a spôsobu expozície. Laboratórny alebo technický názov preto nestačí: treba poznať aj podmienky, kompatibilitu materiálov a vhodné ochranné opatrenia.
Dôležité porovnanie
Oproti HCl obsahuje kyslík a jej oxidačné správanie je omnoho výraznejšie.
Porovnanie príbuzných zlúčenín ukazuje, že podobný vzorec alebo rovnaký prvok neznamená rovnakú kyslosť, zásaditosť, rozpustnosť ani oxidačné správanie. Rozhoduje celá štruktúra a prostredie.