Нитрат натрия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Нитра́т на́трия (азотноки́слый на́трий, натриевая селитра, чилийская селитра, натронная селитра) — натриевая соль азотной кислоты с формулой Шаблон:Химическая формула. Бесцветные прозрачные гигроскопичные кристаллы с ромбоэдрической или тригональной кристаллической решеткой без запаха. Вкус — резкий солёный. Применяется очень широко и является незаменимым в промышленности соединением.

Физические свойства

Молекулярная масса — 84,9938 г/моль. Это бесцветные длинные кристаллы, плотностью 2,257 г/см³. t_пл 308 °C, при t выше 380 °С разлагается.

Растворимость (г в 100 г) в:

• воде — 72,7 (0°С), 87,6 (20°С), 91,6 (25 °С), 114,1 (50 °C), 124,7 (60 °C), 149 (80 °C), 176 (100 °C)
• жидком аммиаке — 127 (0 °С)
• гидразине — 100 (25 °С)
• этаноле — 0,036 (25 °С)
• метаноле — 0,41 (25 °С)
• пиридине — 0,35 (25 °С).

Натриевая селитра обладает высокой гигроскопичностью.

Химические свойства

Сильный электролит. В воде диссоциирует на ионы натрия Na⁺ и нитрат ионы NO3^-.

При нагревании более 380°С разлагается с выделением кислорода и нитрита натрия:

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Может вступать в реакции обмена с солями щелочных металлов. Благодаря меньшей (по сравнению с нитратом натрия) растворимости образующихся нитратов, равновесие указанных реакций смещено вправо:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown }\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{R}\mathrm{b}\mathrm{I}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown }\mathrm{R}\mathrm{b}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}$

Концентрированные сильные нелетучие кислоты могут вытеснить азотную из нитрата натрия (реакция идёт полностью при нагревании):

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\mathrm{t}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\uparrow +\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\mathrm{t}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\uparrow +\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

Проявляет сильные окислительные свойства в твердом агрегатном состоянии и в расплавах. Например, его расплав крайне активно реагирует углеродом (в форме угля), серой.

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{S}\stackrel{\mathrm{t}}{\to }2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{Q}$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\stackrel{\mathrm{t}}{\to }2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{Q}$

На основе данного взаимодействия, нитрат натрия может быть использован для создания чёрного пороха, который, однако, будет иметь малый срок годности ввиду высокой гигроскопичности нитрата натрия. В целом, его окислительные свойства близки к свойствам нитрата калия, поэтому он может использоваться аналогично в некоторых направлениях, например в пиротехнике.

Файл:Sodium nitrate and saccharose.webm Также активно реагирует со многими углеводами (например, сахарозой, глюкозой и иными), окисляя их до углекислого газа, и в меньшей степени, до угарного газа. Смесь нитрата натрия и сахарозы при поджигании горит самостоятельно.

Помимо этого, может быть восстановлен металлами (свинцом) или сульфитом кальция до нитрита натрия:

$\mathrm{P}\mathrm{b}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{t}}{\to }\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}\downarrow +\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{t}}{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

Побочные продукты реакции нерастворимы в воде, потому, нитрит натрия может быть легко отделён фильтрацией и очищен перекристаллизацией.

Может окислять диоксид марганца до манганата(V) натрия в щелочной среде, многие металлы до высших степеней окисления:

$\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{t}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{\mathrm{t}}{\to }2\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

В водных растворах в кислой и щелочной средах проявляет окислительные свойства:

Окисляет концентрированные HI, HBr и HCl до свободных галогенов:

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+8\mathrm{H}\mathrm{I}⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}+3\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\downarrow +2\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow +4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+8\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}+3\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow +4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+8\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\uparrow +2\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}\uparrow +4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+8\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{\mathrm{t}}{\to }2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+3\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\uparrow +2\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow +4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

В растворе нитрата натрия в разбавленной серной кислоте растворяется медь, ввиду окислительных свойств нитрат-иона:

$3\mathrm{C}\mathrm{u}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶3\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow$

Смесь нитрата натрия в присутствии хлорид ионов в сильнокислой среде (например, в растворе соляной или серной кислоты) может растворять золото, платину и иные драгоценные металлы, и даже частично серебро, ввиду комплексообразования с хлоридом серебра:

$3\mathrm{P}\mathrm{t}+22\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+4\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2[\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_6]+4\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow +4\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+8\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{A}\mathrm{u}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}+4\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶[\mathrm{A}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow +2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}$

Окисляет алюминий и цинк в щелочной среде:

$8\mathrm{A}\mathrm{l}+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+5\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+18\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶8\mathrm{N}\mathrm{a}[\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]+3\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$

Получение

Долгое время натриевую селитру получали путем переработки природных залежей методами кристаллизации и выщелачивания. Большие залежи были обнаружены в Чили. В настоящее время получают преимущественно взаимодействием азотной кислоты или оксидов азота и карбоната или гидрокарбоната натрия или обменными реакциями, указанными ниже.

В лаборатории нитрат натрия можно получить следующими способами:

• Взаимодействием металлического натрия или его оксида с азотной кислотой:

$21\mathrm{N}\mathrm{a}+26\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶21\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{O}\uparrow +\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\uparrow +\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow +13\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

• Гидроксида натрия или солей натрия, образованных слабыми летучими кислотами с азотной кислотой:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

• Вместо азотной кислоты можно использовать нитрат аммония:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\uparrow +\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

• Взаимодействием натрия, оксида натрия, гидроксида натрия с оксидом азота(V):

$\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

• Может быть получен в ходе обменных реакций:

$\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}\downarrow$

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\downarrow$

Применение

Применяется как азотное удобрение; в пищевой, стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей для придания огню жёлтого цвета ввиду наличия ионов Na⁺. абсорбцией раствором соды окислов азота; обменным разложением кальциевой или аммиачной селитры с сульфатом, хлоридом или карбонатом натрия.

Ссылки

1. Производство нитрата натрия в Корее Шаблон:Wayback