Politechnika Krakowska WIiTCh	Ćwiczenie numer 2: „Badanie właściwości kwasu azotowego oraz korozja stopów wywołana działaniem kwasu azotowego (V)”	Data wykonania ćwiczenia: 05.05.2014
		Ocena:

Wstęp teoretyczny:

Kwas azotowy (V) jest bezbarwną cieczą, której gęstość to 1,52 g/cm³, a temperatura wrzenia to 84 ºC. Pod wpływem światła i/lub temperatury rozpada się zgodnie z równaniem:

, którą to reakcje możemy rozpoznać po żółtym zabarwieniu tlenku azotu.

Kwas azotowy (V) jest substancją silnie żrącą i utleniającą, roztwarza wszystkie metale prócz złota i platynowców. Niektóre metale, jak na przykład żelazo, chrom czy glin w stężonym kwasie azotowym ulegają pasywacji, czyli wytwarza się na nich okrągła warstwa tlenku. Kwas azotowy utlenia również niemetale takie jak fosfor i siarka.

Znalazł zastosowanie w reakcji nitrowania, w syntezie materiałów wybuchowych, paliwa rakietowego i barwników, jest używany w farmacji oraz do produkcji nawozów sztucznych.

Otrzymuje się go metodą Ostwalda: amoniak spala się na siatce platynowej, która pełni funkcję katalizatora; powstały tlenek azotu (II) utlenia się tlenem do tlenku azotu (IV), który następnie jest wiązany z wodą.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Przygotowanie różno molowych roztworów kwasu azotowego (V)

Do otrzymania 0,3 i 0,9 molowy roztwór kwasu azotowego, z wyjściowego kwasu o stężeniu 65% i gęstości 1,4 kg/dm³.

Obliczenia dla roztworu 0,3 molowego:

Obliczenia dla roztworu 0,9 molowego:

1. Oznaczenia zawartości kwasu azotowego (V)- metoda pomiaru gęstości roztworów

Jest to szybka, ale mało dokładna metoda na oznaczanie zawartości kwasu azotowego w roztworze, wykorzystująca zależność gęstości od zawartości kwasu.

Dla 0,3 molowego roztworu odczytałyśmy wartość gęstości równą 1,010 g/cm³, co odpowiada roztworowi 2%, a dla 0,9 molowego odczytałyśmy gęstość równą 1,031  g/cm³, co odpowiada roztworowi 6%.

Obliczenia dla roztworu 0,3 molowego:

Obliczenia dla roztworu 0,9 molowego:

1. Oznaczanie zawartości kwasu azotowego (V) metodą acydymetryczną

Metoda pozwala nam na określenie stężenia kwasu poprzez miareczkowanie roztworu roztworem wodorotlenku sodu wobec wskaźnika: błękitu bromotymolowego.

0,3 molowy roztwór miareczkowano 0,1 molowym roztworem wodorotlenku sodu, a średnia objętość NaOH zużyta na zmiareczkowanie kwasu to 15,4 cm³.

0,9 molowy roztwór miareczkowano 1 molowym roztworem wodorotlenku sodu, a średnia objętość NaOH zużyta na zmiareczkowanie kwasu to 4,7 cm³.

Obliczenia dla roztworu 0,3 molowego:

Obliczenia dla roztworu 0,9 molowego:

Obliczenie błędu z jakim dokonano obliczenia stężenia molowego na podstawie metody pomiaru gęstości w stosunku do stężenia obliczonego metodą acydymetryczną:

Błąd dla 0,3 molowego roztworu:

Błąd dla 0,9 molowego roztworu:

Wnioski:

Oznaczanie stężenia kwasu poprzez miareczkowanie go zasadą jest bardziej precyzyjne, niż ustalanie stężenia na podstawie gęstości roztworu. Wynika to z tego, że do odczytania stężenia procentowego nie bierzemy faktycznie odczytanej wartości gęstości, tylko przybliżoną, odpowiadającą stężeniu procentowemu zaokrąglonemu do jedności. Błąd pomiędzy metodami nie jest jednak duży, więc gdy potrzebujemy szybko poznać stężenie roztworu, lub gdy nie dysponujemy niezbędnymi odczynnikami, metoda pomiaru gęstości jest dobra. Z wykonanych pomiarów wynika także, że przy sporządzaniu 0,9 molowego niedokładnie pobrano roztwór wzorcowy.

1. Zapoznawanie się z analizą stopów technice

Stop A:

Na stop zadziałano 25% roztworem NaOH. Stop roztworzył się z wydzieleniem wodoru, więc przebadano stop na obecność glinu, poprzez dodanie aluminonu. Powstanie czerwonego osadu potwierdziło obecność glinu w stopie.

Stop D:

Na stop podziałano stężonym HCl, a po chwili dodano kroplę HNO₃. Stop roztwarza się z wytworzeniem wodoru. By potwierdzić obecność żelaza do roztworu dodano NH₄SCN, a krwistoczerwone zabarwienie potwierdziło obecność żelaza w stopie.

W stopie A wykryto glin, a w stopie D żelazo.

Wnioski:

Stopu glinu nie roztwarzaliśmy kwasem azotowym, ze względu na zjawisko pasywacji. Za to badanie stopu żelaza potwierdziło silne właściwości utleniające kwasu azotowego (V). Jony Fe²⁺ (które powstały po zadziałaniu na stop HCl) utleniły się po zastosowaniu kwasu azotowego do jonów Fe³⁺ i dały krwistoczerwone zabarwienie po dodaniu NH₄SCN.

Literatura:

• http://grupaazoty.com/pl/oferta/chemikalia/27/41

• http://elf2.pk.edu.pl/mod/lesson/view.php?id=16646