Азотная кислота
Полный доступ

Новости

24.05.2019 210

Азотная кислота

Азотная кислота (HNO3) — одноосновная неорганическая кислота, представляющая собой прозрачную жидкость с неприятным удушливым запахом.
Кристаллизуется при температуре -420С, закипает при 830С. Образует с водой азеотропную смесь с процентным содержанием  компонентов: H2O — 32% и HNO3 — 68%.
Эта смесь кипит при +120,50С.  Находясь на воздухе способна «дымиться», что приводит к образованию тумана.
HNO3 является сильным электролитом.
Безводная азотная кислота неустойчива, при солнечном свете происходит её разложение:

4HNO3 = 4NO2↑ + O2↑+ 2H2O

Чем выше температура и концентрация раствора, тем быстрее происходит реакция разложения.
Интересным и немаловажным фактом является то, что степень окисления (СО) азота в кислоте и его валентность не совпадают. Азот в данном соединении проявляет СО, равную пяти H+1N+5O-23.
Однако максимальная допустимая валентность азота равна четырём, так как у него есть всего 4 электронных облака, на которых и расположены валентные электроны.

История открытия

Азотная кислота прошла долгий исторический путь, прежде чем стала узнаваема. Первым получил и описал её арабский алхимик Гебер (Джабир) на рубеже VIII-IX веков. Интересно то, что азотная кислота высоких концентраций была впервые получена только в XVII веке немецким алхимиком И.Глаубером. При этом молекулярный состав вещества был неизвестен.
В 20-х годах XIX века Ж. Гей-Люссак вывел формулу, которая закрепилась и используется при обозначении азотной кислоты по сей день.

Химические свойства

Азотная кислота обладает сильными окислительными свойствами. Реагирует со многими неметаллами, при этом образуя соответствующие кислоты. Например, если к концентрированной азотной кислоте добавить серу и прокипятить эту смесь, то произойдёт образование серной кислоты.

Азотная кислота оказывает действие на многие металлы, в ходе реакции образуется соль, вода и газ. На то, какой именно газ выделится, влияет концентрация кислоты и активность металла. С повышением концентрации азотной кислоты восстановление будет происходить хуже. Эта зависимость выражается следующим образом:

NO2 → NO → N2O → N2 → NH4NO3
←                                                            →
Повышение концентрации кислоты            Повышение активности металла

Так, при взаимодействии HNO3(конц.) с металлом, который стоит правее водорода в ряду напряжений, образуется NO2↑:

Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

Разбавленная кислота реагирует с таким металлом с выделением NO↑:

3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

С активными металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода реакция выглядит следующим образом:

8Li + 10HNO3(разб.) = 8LiNO3+ NH4NO3↑ + 3H2O

С такими металлами, как золото, платина, палладий, тантал азотная кислота не взаимодействует, какой бы высокой ни была её концентрация. HNO3(конц.) на холоде пассивирует такие элементы, как: Fe, Al, Cr, Be, Co, Ni. Они покрываются оксидной плёнкой, из-за чего становятся неактивными.

Но существует смесь азотной и соляной кислот в пропорции 1:3, которая носит интересное название “царская водка”. Это сильнейшее вещество способно растворить те металлы, которые  в принципе не вступают в реакцию с азотной кислотой, одним из примеров является золото. Кстати, от этого и происходит название, ведь золото называют “царём металлов”. Действие этого необычного вещества обуславливается выделением таких газов, как хлор и хлорид нитрозила (NOCl) в результате взаимодействия:

HNO3 + 3HCl = Cl2 + NOCl + 2H2O

Азотная кислота способна вытеснить слабые кислоты из их солей:

CaCO3 + HNO3 = Ca(NO3) + CO2↑ + H2O

Вступает в реакцию с оксидами (амфотерными и основными), в результате образуется соль и вода:

Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O

Также соль и вода образуются в результате реакции с щелочами и гидроксидами амфотерных металлов:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O

Взаимодействие с органическими веществами. Азотную кислоту используют в процессе получения нитросоединений. В области органического синтеза нашла применение смесь концентрированной азотной и серной кислот. Она получила название нитрующей.

Такие органические вещества, как амины, скипидар, контактируя с азотной кислотой способны самовоспламеняться.

Реакция взаимодействия какого-либо белка с азотной кислотой сопровождается появлением ярко-жёлтой окраски – ксантопротеиновая реакция. Это происходит из-за нитрования ароматических систем.

Получение

Схема, по которой получают азотную кислоту в промышленных условиях, выглядит следующим образом: NH3 → NO → NO2 → HNO3.

1.      Аммиак окисляют до оксида азота (II) в присутствии платинового катализатора:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

2.      Полученный оксид азота (II) окисляют до оксида азота (IV):

2NO + O2 = 2NO2

3.    Оксид азота (IV) абсорбируют водой в избытке О2:

4NO2↑ + O2↑+ 2H2O = 4HNO3

Концентрация азотной кислоты, полученной этим способом, не превышает 60%. При необходимости её концентрируют. В промышленных условиях выпускают разбавленную HNO3 с концентрацией 45, 47 и 55% и концентрированную 96-98%.
Транспортировку концентрированной HNO3  выполняют в алюминиевых цистернах, а разбавленной – в цистернах, изготовленных из кислотоупорной стали.
Если азотную кислоту необходимо получить в лабораторных условиях, то проводится следующая реакция:

        NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

Применение

Азотная кислота является одним из основных азотных соединений. Её используют при производстве минеральных удобрений (различные селитры), взрывчатых веществ (тринитротолуол), также она входит в состав некоторых органических красителей. Является важным компонентом ракетного топлива, который играет роль окислителя. С её помощью повышается количество выделенного тепла и эффективность сгорания.
Ювелиры с помощью азотной кислоты определяют содержание золота в сплаве. В металлургии азотной кислотой растворяют и травят металлы.

Еще по этой теме:

Спасибо!

Ваше обращение успешно отправлено.
ok