Азотистая кислота

Характеристики и физические свойства азотистой кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В свободном виде азотистая кислота известна только в газовой фазе, но может существовать и в водном растворе (строение молекулы показано на рис. 1).

Она имеет две таутомерные формы: NO(OH) и N(H)O₂(преобладает при комнатной температуре в растворе). Концентрированные растворы – голубые, разбавленные растворы – бесцветные. В форме NO(OH) проявляет слабые кислотные свойства, в форме N(H)O₂ кислотой не является.

Рис. 1. Строение молекулы азотистой кислоты.

Таблица 1. Физические свойства азотистой кислоты.

Молекулярная формула	HNO₂
Молярная масса, г/моль	47
Плотность, г/см³	1, 685
Температура плавления, ^oС	42,35
Температура кипения, ^oС	158
Растворимость в воде, г/100мл	548

Получение азотистой кислоты

При действии разбавленной серной кислоты на раствор какого-нибудь нитрита происходит образование свободной азотистой кислоты:

2NaNO₂ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HNO₂.

Химические свойства азотистой кислоты

Азотистая кислота в водном растворе диссоциирует на ионы. Её соли носят название нитриты.

HNO₂↔H⁺ + NO₂^—.

Азотистая кислота нейтрализуется щелочами (1), гидратом аммиака (2):

HNO₂ + NaOH_dilute = NaNO₂ + H₂O (1);

HNO₂ + NH₃×H₂O_{conc., cold} = NH₄NO₂ + H₂O (2).

Реагирует с атомным водородом (3), кислородом (4), пероксидом водорода (5, 6):

HNO₂ + HCl_dilute + H⁰(Zn) = NH₄Cl + 2H₂O (3);

HNO₂ + O₂ = 2HNO₃ (4);

HNO₂ + H₂O_{2 (conc)}↔ HNO(O₂^2-) + H²O (t = 0^oC) (5);

HNO₂ + H₂O_{2 (conc)} = HNO₃ + H₂O (6).

Проявляет окислительно-восстановительные свойства (7 — 10):

HNO_{2 (}_conc₎ + N₂H₄ = HN₃ + 2H₂O (7);

HNO₂ + NH₂OH = H₂N₂O₂ + H₂O (87);

3HNO₂ + 3H₂SO₄ + 6FeSO_{4 (conc)} = N₂↑ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O (9);

5HNO_{2 (conc)} + HNO_{3 (dilute)} + 2KMnO₄ = 2Mn(NO₃)₂ + 2KNO₃ + 3H₂O (10).

Применение азотистой кислоты

Азотистая кислота нашла применение в органическом синтезе, в частности, для получения ароматических аминов и солей диазония.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Термодинамическая константа кислотности азотистой кислоты равна 6,2×10^-4. Рассчитайте реальную константу в растворе с ионной силой 0,01.

Решение

В таблицах находим значения коэффициентов активности ионов H⁺ и NO₂^— при ионной силе 0,01:

γ(H⁺) = γ(NO₂^—) = 0,89.

Коэффициент активности молекул азотной кислоты равен единице.

K⁰ = a(H⁺)×a(NO₂^—) / a(HNO₂) = [H⁺]×[NO₂^—] / [HNO₂] × γ(H⁺)× γ(NO₂^—).

Отсюда

K = [H⁺]×[NO₂^—] / [HNO₂] = K⁰ / γ(H⁺)×γ(NO₂^—);

K = 6,2×10^-4 / (0,89)² = 7,8×10^-4.

Ответ

Реальная константа кислотности азотистой кислоты равна 7,8×10^-4.

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите рН и рОН раствора азотистой кислоты, если концентрация ионов водорода H⁺ в растворе равна 10^-7М. Укажите реакцию среды.

Решение

Известно, что водородный показатель вычисляется по формуле

pH = -lg[H⁺].

Найдем рН раствора азотистой кислоты:

pH = -lg(10^-7) = 7,00.

Для расчета показателя основности раствора используют следующую формулу:

pOH = 14 – pH,

т.е.

pOH = 14 – 7,00 = 7,00.

Среда раствора – нейтральная.