Азотная кислота

Пространственная формула азотной кислоты. Трехмерная модель молекулы азотной кислоты. Азотная кислота, нитратная кислота (HNO 3) – сильная одноосновная кислота. Получается при окислении аммиака или реакции серной кислоты с нитратом калия. Висококорозийна кислота, реагирует с большинством металлов, сильный окисляя агент. Используется для нитрации и получения эфиров органических соединений, при производстве серной кислоты, нитратов, взрывчатых веществ, пластмасс, красителей.
Азотная кислота представляет собой бесцветную дымящаяся жидкость с едким запахом, легко разлагается, окрашиваясь в желтый цвет. Плотность 1,53 г / см. Кипит при 86 ° С, замерзает при – 41 ° С. На воздухе HNO 3 «дымит» вследствие притяжения ее парами влажного воздуха и образования мелких капелек тумана.
Азотная кислота неустойчива и уже под воздействием солнечного света постепенно разлагается:
При нагревании расписание ее значительно ускоряется. Создаваемый диоксид азота растворяется в HNO 3 и придает ей желтоватый цвет. В водных растворах нитратная кислота значительно устойчивее. С водой HNO 3 смешивается в любых соотношениях.
Азотная кислота принадлежит к сильным кислотам, в водных растворах она практически полностью диссоциирует:
В продажу нитратная кислота обычно поступает в виде 68%-ного раствора с плотностью 1,4 г / см.
Азотная кислота – очень сильный окислитель. Окисляет серу (до H 2 SO 4), фосфор (до фосфорной кислоты), разрушает органические вещества. Степень восстановления HNO 3 зависит от ее концентрации и активности восстановителя. Концентрированная HNO 3 восстанавливается до NO 2, а разведенная – обычно до NO. Азотная кислота взаимодействует почти со всеми металлами, за исключением золота, платины и некоторых других, образуя соли – нитраты. Так, при действии концентрированной азотной кислоты на медь образуется нитрат меди, диоксид азота и вода:
При действии же разведенной азотной кислоты на медь образуется нитрат меди, монооксид азота (а не диоксид как при действии концентрированной HNO 3) и вода:
При взаимодействии азотной кислоты с металлами водород не выделяется, как, например, при взаимодействии с металлами соляной и разбавленной серной кислот. Водород не выделяется из HNO 3 даже активными металлами. Так, при действии разбавленной HNO 3 магнием она восстанавливается до гемиоксиду азота:
При взаимодействии азотной кислоты с еще более активными металлами она может восстанавливаться даже до аммиака.
Разведенная нитратная кислота легко реагирует с алюминием и железом, а концентрированная без нагревания с ними не реагирует. Это объясняется тем, что под действием концентрированной HNO 3 на поверхности этих металлов образуется прочный, нерастворимый в HNO 3 слой оксида, который изолирует металл от кислоты и тем предотвращает его разрушение. Благодаря этому концентрированную нитратную кислоту можно хранить и транспортировать в алюминиевой и железной таре.
Азотная кислота легко окисляет не только металлы, но и неметаллы. Например, она легко при нагревании окисляет серу и фосфор к сульфатной и фосфатной кислот:
Некоторые вещества могут воспламеняться нитратной кислотой и гореть в ней. Так, когда кусочек раскаленного угля вбросить в концентрированную HNO 3, он будет гореть в ней ярким пламенем, а скипидар загорается при прикосновении с ней. Поэтому концентрированная кислота в пожарном отношении очень опасна.
Азотная кислота взаимодействует со многими органическими соединениями, образуя нитросоединения (азотирование).
В современной химической промышленности нитратную кислоту добывают путем каталитического окисления аммиака до монооксида азота с последующим окислением NO кислородом [воздуха] (метод И. И. Андреева) при 700-900 ° C до диоксида (гемитетраоксиду) азота и поглощением последнего водой. Катализатор – платиновая сетка.
Химические процессы, происходящие при производстве азотной кислоты, можно представить рядом реакций: Смесь аммиака с воздухом в определенном соотношении сжигают в специальном приборе на платиновой сетке, которая служит катализатором (без катализатора аммиак окисляется до свободного азота):
Получаемый монооксид азота охлаждают и окисляют кислородом воздуха до диоксида (гемитетраоксиду) азота:
Смесь диоксида и гемитетраоксиду поглощают водой и получают раствор смеси азотной и азотистой кислот:
Нитритные кислота неустойчива, особенно при некотором нагревании, и легко разлагается на монооксид и диоксид азота и воду:
Процесс поглощения оксидов азота водой проводят при избытке кислорода. Поэтому создаваемый по последней реакцией монооксид азота сразу превращается в диоксид азота и снова вступает в процесс образования азотной кислоты. В результате образуется только нитратная кислота.
В лабораторных условиях нитратную кислоту можно получить взаимодействием нитратов с концентрированной серной кислотой при легком нагревании, например:
Азотная кислота является одним из важнейших продуктов химической промышленности. Она производится в очень больших количествах, используется для производства азотных удобрений, в цветной металлургии для разделения металлов, а также химической промышленности для производства пластмасс, взрывчатых веществ, целлулоида и фотокинопливкы, искусственного волокна, органических красителей, лечебных веществ.