Азотная кислота

АЗОТНАЯ КИСЛОТА

Гидратным соединением оксида азота (V) N305 является  азотная  кислота  HNO3— важнейшее соединение азота.
В лаборатории азотную кислоту получают , действуя на ее соли концентрированной серной кислотой при нагревании:
 
NaNO3 + H2SO4 = HNO3 + NaHSO4
 
Ранее этот единственный метод использовался и в промышленности для получения азотной кислоты из чилийской селитры NaNO3. Но 1898 г. на заседании Британской ассоциации ученых Крукс сформулировал важную проблему для технологов: «Фиксации атмосферного азота есть одно из величайших открытий, которых надо ожидать от изобретательности химиков». И уже в 1904 г. был предложен цианамидный метод связывания атмосферного азота с получением аммиака . В 1905 г. был разработан дуговой метод «сжигания воздуха», основанный на пропускании воздуха через электрическую дугу, в результате чего получается оксид азота (II), окисляющийся кислородом воздуха до оксида азота (IV), который растворяют в поде и получают азотную кислоту. В дальнейшем эти способы уступили место методу синтеза и переработки аммиака как более экономичному и пригодному для многотоннажного производства. Промышленное получение азотной кислоты основано на каталитическом окислении синтетического аммиака.
В одном цехе синтезируют аммиак из азота воздуха и водорода природных газов. В другом цехе окисляют аммиак кислородом воздуха в присутствии катализатора до оксида азота (II):
 
4NH3+ 5O2 = 4NO + 6Н2O
 
превращающегося на воздухе в оксид азота (IV). Последний взаимодействует с водой (в присутствии кислорода воздуха) и получат и азотная кислота:
 
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
 
В качестве катализатора при окислении аммиака используют металлическую сетку из сплава платины с родием.
 
На азотно-туковых комбинатах азотную кислоту перерабатывают на азотные удобрения. Однако, несмотря на дешевизну исходною сырья (азота и водорода), синтетические азотные удобрения остаются самыми дорогими из всех минеральных удобрений вследствие технологической сложности производства. В целом они гораздо дороже фосфорных и тем более калийных минеральных удобрений, получаемых переработкой природных солей.
 

Химически чистая азотная кислота

Бесцветная жидкость плотностью 1,53 г/см³, кипит при +86° С, кристаллизуется при —    41° С .
Она гигроскопична, «дымит» на воздухе, так как пары ее образуют с влагой воздуха капли тумана. Азотная кислота смешивается с водой в любых отношениях.
Промышленность выпускает 68%-ную азотную кислоту (плотность 1,4 г/см³). В продажу поступает «дымящая» азотная кислота, содержащая 96—98% HN03, окрашенная в красно-бурый цвет растворенной двуокисью азота . Выпускается азотная кислота и в других концентрациях .
Азотная кислота относится к сильным кислотам, в разбавленных водных растворах она полностью диссоциирована на ионы:
 
HNO H + NOˉ3           
 
Азотная кислота непрочна, разлагается под действием теплоты и света на оксид азота (IV), кислород и воду, поэтому хранят ее в прохладном и темном месте. Oна — один из сильнейших окислителей, в ее молекуле азот имеет степень окисления +5 и электроны может только присоединять. Поэтому азотная кислота во всех реакциях играет роль окислителя. При этом она может последовательно восстанавливаться до следующих соединений:
 
  +5          +4         +3          +2        +          0         -3
НNO3 NO2 HNO2 NO N2O N2 NH3( NH4NO3 )
 
Реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами:
 
2HNO3 + Ag = NO2 + AgNO3 + H2O
   Конц.
 
4HNO3 + 3Ag = NO + 3AgNO3+ 2Н2O
   Разб.
 
4HNO3 + Cu = 2NO2+Cu(NO3)2 + 2H2O
   Конц.
 
8HNO3 + 3Cu = 2NO + 3Cu( NO3 )2 + 4H2O
   Разб.
 
10HNO3 + 4Ca = N2O + 4Ca( NO3 )2 + 5H2O
      Конц.
 
10HNO3 + 4Ca = NH4NO3 + 4Ca( NO3 )2 + 3H2O
      Разб.
 
Достаточно активный металл цинк в зависимости от концентрации азотной кислоты может восстанавливать ее до оксида азота (I) N2O, свободного азота N, и даже до аммиака NH3, который с избытком азотной кислоты дает нитрат аммония NH4NO3. Как правило, при взаимодействии азотной кислоты с металлами не происходит выделения водорода.
Концентрированная азотная кислота не действует на железо, хром и алюминий (без нагревания). Более того, она «пассивирует» эти металлы .
Но наиболее сильным окислительным действием отличается смесь одного объема концентрированной азотной с тремя объемами концентрированной соляной кислоты, называемая «царской водкой». Она растворяет «царя металлов»— золото и другие металлы, окислительное действие ее обусловлено выделением при взаимодействии кислот атомарного хлора:
 
НNO3 + 3HCI = 2Сl + NOCI + 2Н20
 
NOCI = NO + Cl
 
HNO3 + 3HCl = 3Cl + NO + 2H2O
 
Золото растворяется с образованием золотохлористоводородной кислоты:
 
Au + 3CI + HCl = H[AuCI4]
 
Суммарное уравнение окисления золота царской водкой имеет вид
 
Au + 4HCI + HNO3 = Н[AuCl4] + NO + 2H2O
 
Некоторые неметаллы (сера, фосфор, уголь) также окисляются азотной кислотой. При этом концентрированная азотная кислота восстанавливается до оксида (IV), а разбавленная — до оксида азота (II):
 
6HNO3 + S = 6NO2 + H2SO4 + 2H2O
   Конц.
5HNO3 + 3P = 5NO + 3H3PO4
   Разб.
4HNO3 + 3C = 4NO + 3CO2 + 2H2O
   Разб.
 
Азотная кислота окисляет многие органические вещества, обесцвечивает красители. Часто при этом выделяется много теплоты и вещество воспламеняется. Например, если прилить каплю скипидар к азотной кислоте, происходит яркая вспышка. Подобно этому нагретые древесные опилки, вата или бумага воспламеняются от действии дымящей азотной кислоты.
Лабораторная работа с концентрированной азотной кислотой требует особой осторожности.
Азотную кислоту производит основная химическая промышленность. Эта кислота необходима для получения азотных удобрений, пластических масс, искусственного волокна, органических красителей и лаков, лекарственных и взрывчатых веществ, серной кислоты по нитрозному способу .
Вы читаете, статья на тему азотная кислота

Добавить комментарий

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>