질산과 황산의 연결은 무엇입니까?
질산과 황산은 가장 중요한 산업 화학 물질 중 하나이며 대량으로 생산됩니다. 그들은 제조 및 사용 측면에서 여러 가지 방식으로 연결됩니다. 두 산은 비료 및 폭발물 산업에 필수적이며 가장 널리 사용되는 실험실 시약 중 하나입니다. 그들은 또한 심각한 오염 물질이며 산성비에 기여합니다.
황산을 제조하는 초기 방법은 염수 (NaNO 3 ) 및 황을 증기로 가열하는 것이었다. 질산 (HNO 3 )은 먼저 초석을 진한 황산 (H 2 SO 4 )으로 증류하여 생성되었습니다. 두 화학 물질은 질산과 황산 수소 나트륨을 생성하기 위해 반응합니다 : H 2 SO 4 + NaNO 3 → NaHSO 4 + HNO 3 . 혼합물을 가열하고 181.4 ℉ (83 ℃)에서 비등하는 질산은 리시버에서 응축되는 증기로 생성된다.
이러한 제조 방법은 산업적 맥락에서 대체되었지만, 황산으로 금속 질산염의 증류는 여전히 실험실에서 소량의 질산을 생성하는 데 사용될 수있다. 뜨거운 질산 증기는 부분적으로 이산화질소, 물 및 산소로 분해되어 불순한 산을 생성합니다. 순수한 산을 수득하기 위해, 증류가 감압하에 수행되므로, 적은 열이 요구된다. 질산은 고무, 코르크 및 대부분의 플라스틱을 빠르게 파괴하므로 사용 된 장치는 모든 유리이어야합니다.
오늘날 질산은 암모니아의 촉매 산화에 의해 상업적으로 제조되어 물에 용해되어 산을 생성하는 이산화질소를 형성합니다. 원료 산을 증류하여 최대 68.5 %의 농도를 생성 할 수 있으며, 이때 물과 공비를 형성합니다. 이것은 대부분의 응용 분야 및 실험실 시약으로 사용되는 상업용 질산입니다. 간단한 증류로는 더 높은 농도를 얻을 수 없습니다. 종종 "발연 질산"이라 불리는 무수 또는 매우 농축 된 질산이 필요한 경우, 농축 황산으로 감압 증류하여 물을 제거함으로써 생성 될 수있다.
질산과 황산 모두 가장 많이 사용되는 것은 비료 산업입니다. 질산은 식물에 쉽게 흡수 될 수있는 형태로 필수 질소를 방출하는 질산염 비료의 생산에 사용됩니다. 질산 암모늄은 가장 널리 사용되는 비료 중 하나입니다. 황산은 인산염 또는 뼈 가루와 반응하여 식물의 또 다른 필수 요소 인 인을 제공하는 "과인산 염"을 생성합니다. 이 산은 또한 일반적인 비료 인 황산 암모늄의 생산에도 사용됩니다.
질산과 황산의 또 다른 주요 산업 응용 분야는 폭발물 생산입니다. 군용 및 상업용으로 사용되는 폭발물의 대부분은 유기 화합물을 질화하여 합성합니다. 이 공정에서, 니트로 늄 (NO 2 + ) 이온은 하이드 록실 (OH) 그룹을 니트로 (NO 2 ) 그룹으로 대체하는 데 사용됩니다. NO 2 + 이온은 질산과 황산을 결합함으로써 제공되며, 이는 다음과 같이 반응한다 : HNO 3 + 2H 2 SO 4 → H 3 O + + NO 2 + + 2HSO 4- .
트리니트로 톨루엔 (TNT)과 같은 일부 폭발물의 경우 혼합물에 물이 없어야합니다. 이것은 무수 또는 "발연"질산을 사용하여 보장 할 수 있습니다. 대안 적으로, 상업적 질산은 농축 황산에 삼산화황 (SO 3 )을 용해시켜 만든 올레 움과 함께 사용될 수 있으므로, 물은 SO 3 와 조합하여 제거되어 더 많은 황산을 생성한다. 후자의 방법은 올레 움이 대부분의 황산을 생성하는 동일한 공정에 의해 쉽게 제조되므로 일반적으로 바람직하다. 발연 질산은 냉장 보관하지 않으면 생산 비용이 상대적으로 많이 들고 운송하기에 위험하며 분해되기 쉽다.
산업적 응용 외에도 질산과 황산은 가장 일반적으로 사용되는 실험실 시약 중 하나입니다. 둘 다 강산이 필요한 절차에 유용합니다. 황산은 새로 탈진 된 가스를 건조하고 화합물에서 물을 제거하는 반응에 사용할 수있는 강력한 탈수제입니다. 또한 염에서 다른 산을 방출하는 데 사용할 수 있습니다. 질산은 산화제, 질산염으로 유용하며 화학 분석, 특히 토양 및 광물 시료에 존재하는 금속을 식별하는 데 널리 사용됩니다.
황산과 질산은 또한 주요 오염 물질이며 산성비에 기여합니다. 질산은 차량 배기 가스에서 발견되고 번개 작용에 의해 자연적으로 생성 된 이산화질소 가스가 물에 용해 될 때 형성됩니다. 황산은 화석 연료의 연소에 의해 그리고 자연적으로 화산에 의해 생성 된 이산화황이 산소와 반응하여 삼산화황을 형성 할 때 형성되며, 이는 물에 용해되어 황산을 생성합니다. 이러한 화합물의 자연 생산에도 불구하고 인공 소스는 대부분의 산성비를 차지합니다. 이산화황이 이산화질소보다 더 일반적인 오염 물질이기 때문에 황산이 더 큰 기여를합니다.