Азотна кислота

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Азо́тна кислота́ (Нітра́тна кислота), НNО3, отримується при окисленні амоніака або реакції сірчаної кислоти з нітратом калію. Висококорозійна кислота, реагує з більшістю металів, сильний окислюючий агент. Використовується для нітрації та одержання ефірів органічних сполук, при виробництві сірчаної кислоти, нітратів, вибухових речовин, пластмас, барвників.

Зміст

[ред.] Фізичні властивості

Нітратна кислота являє собою безбарвну рідину з їдким запахом. Густина її 1,53 г/см3. Кипить при 86°С, замерзає при — 41°С. На повітрі HNO3 «димить» внаслідок притягання її парами вологого повітря і утворення дрібненьких крапельок туману. Нітратна кислота нестійка і вже під впливом сонячного світла поступово розкладається:

  • 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O

При нагріванні розклад її значно прискорюється. Утворюваний діоксид азоту розчиняється в HNO3 і надає їй жовтуватого кольору. У водних розчинах нітратна кислота значно стійкіша. З водою HNO3 змішується в будь-яких співвідношеннях. Нітратна кислота належить до сильних кислот, у водних розчинах вона практично повністю дисоціює:

  • HNO_3 \;\overrightarrow{\leftarrow} H^+ + NO_3^-

У продаж нітратна кислота звичайно поступає у вигляді 68%-ного розчину з густиною 1,4 г/см3.

[ред.] Хімічні властивості

Нітратна кислота — дуже сильний окисник. Ступінь відновлення HNO3 залежить від її концентрації і активності відновника. Концентрована HNO3 відновлюється до NO2, а розведена — звичайно до NO. Нітратна кислота взаємодіє майже зі всіма металами, за винятком золота, платини і деяких інших. Так, при дії концентрованої нітратної кислоти на мідь утворюється нітрат міді, діоксид азоту і вода:

  • Cu + 2HNO3 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

При дії ж розведеної нітратної кислоти на мідь утворюється нітрат міді, монооксид азоту (а не діоксид; як при дії концентрованої HNO3) і вода:

  • 3CuO + 2HNO3 + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO ^| + 4H2O

При взаємодії нітратної кислоти з металами водень не виділяється, як, наприклад, при взаємодії з металами хлоридної і розведеної сульфатної кислот. Водень не виділяється з HNO3 навіть активними металами. Так, при дії розведеної HNO3 на магній вона відновлюється до геміоксиду азоту:

  • 4Mg + 2HNO3 + 8HNO3 = 4Mg(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

При взаємодії нітратної кислоти з ще активнішими металами вона може відновлюватися навіть до амоніаку.

Розведена нітратна кислота легко реагує з алюмінієм і залізом, а концентрована без нагрівання з ними не реагує. Це пояснюється тим, що під дією концентрованої HNO3 на поверхні цих металів утворюється міцний, нерозчинний в HNO3 шар оксиду, який ізолює метал від кислоти і тим запобігає його руйнуванню. Завдяки цьому концентровану нітратну кислоту можна зберігати і транспортувати в алюмінієвій і залізній тарі.

Нітратна кислота легко окиснює не тільки метали, а й неметали. Наприклад, вона легко при нагріванні окиснює сірку і фосфор до сульфатної і фосфатної кислот:

  • S + 2HNO3 = H2SO4 + 2NO
  • 3P° + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO

Деякі речовини можуть запалюватись нітратною кислотою і горіти в ній. Так, коли кусочок розжареного вугілля вкинути в концентровану HNO3, він буде горіти у ній яскравим полум'ям, а скипідар спалахує при дотику з нею. Тому концентрована кислота в пожежному відношенні дуже небезпечна.

[ред.] Одержання

У сучасній хімічній промисловості нітратну кислоту добувають шляхом каталітичного окиснення амоніаку до монооксиду азоту з наступним окисненням NO киснем повітря до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту і поглинанням останнього водою.

Хімічні процеси, що відбуваються при виробництві нітратної кислоти, можна представити рядом реакцій:

  1. Суміш амоніаку з повітрям у певному співвідношенні спалюють у спеціальному приладі на платиновій сітці, яка служить каталізатором (без каталізатора амоніак окиснюється до вільного азоту): 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
  2. Одержуваний монооксид азоту охолоджують і окиснюють киснем повітря до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту:

2NO + O2 = 2NO2(N2O4)

  1. Суміш діоксиду і гемітетраоксиду поглинають водою і одержують розчин суміші нітратної і нітритної кислот:

N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2

Нітритна кислота нестійка, особливо при деякому нагріванні, і легко розкладається на монооксид і діоксид азоту і воду:

  • 2HNO2 = NO + NO2 + H2O

Процес поглинання оксидів азоту водою проводять при надлишку кисню. Тому утворюваний за останньою реакцією монооксид азоту відразу перетворюється в діоксид азоту і знову вступає в процес утворення нітратної кислоти. В результаті утворюється лише нітратна кислота.

У лабораторних умовах нітратну кислоту можна одержати взаємодією нітратів з концентрованою сульфатною кислотою при легкому нагріванні, наприклад:

  • 2NaNO3 + H2SO4 = 2HNO3↑ +Na2SO4

[ред.] Застосування

Нітратна кислота є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості. Вона виробляється у дуже великих кількостях, використовується для виробництва азотних добрив, у кольоровій металургії для розділення металів, а також хімічній промисловості для виробництва пластмас, штучного волокна, органічних барвників, лікувальних речовин тощо.

[ред.] Дивись також


УРЕ: Азотна кислота (нітратна к-та) HNO3 — сильна одноосновна кислота. Безколірна димуча рідина з характерним запахом; 1° кип. 86°, пит. в. 1,5129, легко розкладається, забарвлюючись у жовтий колір. Розчиняється у воді в усіх співвідношеннях, утворюючи азеотропну суміш. Концентрована А. к. — сильний окислювач: окислює сірку (до H2SO4), фосфор (до фосфорної к-ти), руйнує органічні речовини. Взаємодіючи з металами (крім золота та деяких інших), А. к. утворює солі — нітрати. Алюміній, залізо, хром реагують з розбавленою А. к. і не взаємодіють з концентрованою внаслідок утворення окисної плівки на їх поверхні. А. к. взаємодіє з багатьма органіч. сполуками, утворюючи нітросполуки (азотування). В промисловості А. к. виготовляють каталітичним окисленням аміаку киснем повітря (метод І. І. Андрєєва) при 700—900°, каталізатор — платинова сітка. А. к. використовують у виробн. добрив, вибухових речовин, целулоїду і фотокіноплівки, штучного шовку, органіч. барвників, лікувальних препарати).


[ред.] Література