Азотная кислота: применение в промышленности

1.4. Характеристика азотной кислоты, ее применение в промышленности

Азотная кислота в чистом виде – бесцветная, дымящаяся на воздухе жидкость, обладающая резким характерным запахом. В обычных условиях она чаще окрашена в желтый цвет из-за постоянной примеси двуокиси азота, являющейся продуктом разложения кислоты под воздействием света, пыли, незначительного нагревания и других внешних воздействий. Температура плавления азотной кислоты составляет - 41,2°, температура кипения при атмосферном давлении +86°, плотность при 15° - 1,52. Азотная кислота хорошо растворяется в воде. Она летуча: ее испарение отмечается уже при 20°; при температуре 256° распадается нацело. Продуктами разложения азотной кислоты, помимо упомянутой выше двуокиси азота, являются также кислород и вода.[7].

По своим химическим свойствам азотная кислота относится к сильнейшим окислителям: она энергично действует на металлы и многие неметаллы. Большинство органических веществ под воздействием азотной кислоты разрушается. А некоторые из них воспламеняются и взрываются.

Окислы азота (нитрогазы) содержат смесь нескольких химических соединений, состав и процентное соотношение которых в смеси заметным образом зависят от условий образования данных веществ, температуры и влажности внешней среды и некоторых других факторов. Окислы азота: закись азота N₂O, окись азота NO, двуокись азота NO_2, четырехокись азота N₂O₄, азотистый ангидрид N₂O₃, азотный ангидрид N₂O₅, шестиокись азота N₂O₆, семиокись азота N₂O₇. Основную часть нитрогазов, образующихся при работе с азотной кислотой, составляют двуокись азота и продукт ее полимеризации – четырехокись азота, или тетроксид.

В обычных условиях двуокись азота NO₂ – летучая жидкость красно-бурого цвета, с удельным весом 1,458 (при 15°C), температурой кипения +21,3°, плавления -11,3°. С изменением температуры характер окраски жидкости и паров меняется от почти бесцветного (в кристаллическом виде) до почти черного (в парообразном состоянии при 183°C). При низких температурах двуокись азота переходит в свой полимер – четырехокись азота.

Четырехокись азота - тетроксид N₂O₄ - представляет собой бесцветную жидкость со своеобразным сладковато-острым запахом. Температура кипения тетроксида +21,2°, плавления-10°, плотность 1,42. При температуре +10° N₂O₄ желтеет, при температуре около +20° окраска становится интенсивнее, и жидкость начинает выделять черные пары.

Окись азота NO - бесцветный газ с температурой плавления -163,6°C и температурой кипения -151,8°C. Она является нестойким соединением и уже через 30 секунд после выделения в атмосферу практически вся переходит в двуокись -91,77%. Однако скорость окисления окиси азота в двуокись зависит от многих причин: температуры и величины атмосферного давления окружающей среды, концентрации окиси азота и др.

Остальные окислы азота ввиду их малой стойкости (N₂O₃, N₂O₅, N₂O₆, N₂O₇) или практической безвредности (N₂O) не представляет интереса как химически опасные вещества. Примесь закиси азота к вдыхаемому воздуху в концентрации до 20% не вызывает отчетливых изменений функций организма. Закись азота в больших концентрациях применяется для газового наркоза и в этом плане изучается анестезиологами.

Азотная кислота имеет очень широкое применение. Она используется для приготовления азотных удобрений, взрывчатых веществ. Она также необходима в производстве ароматических соединений, красителей, лекарственных веществ, искусственного шелка, при синтезе ряда кислот. Ее применяют в полиграфической промышленности, в гальванопластике, при травлении металлов и т.д. Азотную кислоту и тетроксид используют в ракетной технике как высоко эффективные окислители горючего. Большие количества окислов азота образуются при взрывных работах, особенно в угольных шахтах, тоннелях и т.д. Отмечено образование данных соединений (за счет окисления азота воздуха) при горении вольтовой дуги, при кислородно-ацетиленовой сварке.[8].

Азотная кислота и окислы азота являются чрезвычайно ядовитыми продуктами. Необходимо отметить действие дозы азотной кислоты (таблица 2).

Таблица 2.

Действие окислов азота на человека

Токсический эффект	Концентрация (мг/л)
NO2	HNO3
Максимально переносимая концентрация при длительном воздействии	0,07	0,1
Раздражение зева	0,12	0,16
Кашлевое раздражение	0,2	0,25
Опасно даже при коротком воздействии	0,22-0,3	0,3-0,4
Вызывает быструю смерть даже при коротком воздействии	0,45-0,5	0,6-0,7

 

Поражения соединениями, как правило, возникают при аварийных ситуациях и при нарушении правил техники безопасности. В организм человека азотная кислота и четырехокись азота поступают: через дыхательные пути, кожные покровы, при приеме внутрь. Окислы азота (за исключением NO₂ и N₂O₄) проникают только ингаляционно. Концентрация ядовитого вещества и время его действия (экспозиция) влияют на степень поражения.

Помимо этого, степень поражения зависит от состояния организма, половых различий, возраста, индивидуальной чувствительности, особенностей взаимодействия организма с отравляющим веществом. Окислы азота, как вещества, которые быстро насыщают кровь и быстро элиминируются из организма, при прерывистом действии, как правило, вызывают более значительные нарушения, чем при непрерывном.

Ингаляционный путь поступления паров азотной кислоты и окислов азота в организм человека является основным. Также возможно проникновение яда через кожные покровы, желудочно-кишечный тракт, раневую и ожоговую поверхности. В этих случаях степень и характер поражения будут обусловливаться прежде всего количеством ядовитых веществ, попавших внутрь организма, т.е. их дозой - миллиграммы вещества на килограмм веса отравленного (мг/кг).