Азотная кислота

Характеристики и физические свойства азотной кислоты

На воздухе она, подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары её образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.

Азотная кислота не отличается прочностью. Уже под влияние света она постепенно разлагается:

4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O.

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.

Рис. 1. Строение молекулы азотной кислоты.

Таблица 1. Физические свойства азотной кислоты.

Получение азотной кислоты

Азотная кислота образуется в результате действия окислителей на азотистую кислоту:

5HNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5HNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

Безводная азотная кислота может быть получена перегонкой при пониженном давлении концентрированного раствора азотной кислоты в присутствии P₄O₁₀ или H₂SO₄ в полностью стеклянном оборудовании без смазки в темноте.

Промышленный процесс производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака над нагретой платиной:

NH₃ + 2O₂ = HNO₃ + H₂O.

Химические свойства азотной кислоты

Азотная кислоты принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью диссоциирует на ионы. Её соли носят название нитраты.

HNO₃↔H⁺ + NO₃^—.

Характерным свойством азотной кислоты является её ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота – один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор – в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO₃, ярко разгорается.

S + 6HNO₃ = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O;

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO↑.

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы – в оксиды.

Концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы.

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется диоксид азота. В случае более активных металлов – железа, цинка – образуется оксид диазота. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами – цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

Cu + HNO_{3 (conc)} = Cu(NO₃)₂ + NO₂↑ + H₂O;

Cu + HNO_{3 (dilute)} = Cu(NO₃)₂ + NO↑ + H₂O;

Mg + HNO_{3 (dilute)} = Mg(NO₃)₂ + N₂O↑ + H₂O;

Zn + HNO_{3 (highly dilute)} = Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O.

При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

S + 6HNO₃ = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O;

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO↑.

Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3-4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов» — золото. Действие её объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила, NOCl:

HNO₃ + 3HCl = Cl₂ + 2H₂O + NOCl.

Применение азотной кислоты

Азотная кислота – одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она расходуется в производстве азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, служит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.

Примеры решения задач