Азотна кислота

Азотна кислота HNO3 – сильний електроліт. Це летюча рідина. Чиста азотна кислота кипить при температурі 86 °, не має кольору; щільність її 1,53. У лабораторії зазвичай надходить 65% HNO3 з щільністю 1,40.
Азотна кислота димить на повітрі, так як її пари, піднімаючись у повітря і з’єднуючись з парами води, утворюють крапельки туману. Азотна кислота змішується з водою в будь-яких співвідношеннях. Вона має різкий запах, легко випаровується, тому переливати концентровану азотну кислоту слід лише під тягою. При попаданні на шкіру азотна кислота може заподіяти сильні опіки. Невеликий опік дає про себе знати характерним жовтою плямою на шкірі. Сильні опіки можуть викликати утворення виразок. При попаданні на шкіру азотної кислоти її слід швидко змити великою кількістю води, а потім нейтралізувати слабким розчином соди.

Концентрована 96-98% азотна кислота надходить в лабораторію рідко і при зберіганні досить легко, особливо на світлі розкладається по рівнянню:
4HNO3 = 2Н2O + 4NO2 + O2
Вона постійно забарвлена ​​двоокисом азоту в жовтий колір. Надлишок двоокису азоту і кисень поступово випаровуються з розчину, в розчині накопичується вода, а кислота продовжує розкладатися. У зв’язку з цим концентрація азотної кислоти поступово зменшується. При концентрації 65% азотна кислота може зберігатися тривалий час.
Азотна кислота є одним з найсильніших окислювачів. Вона реагує майже з усіма металами, але без виділення водню. Яскраво виражені окисні властивості азотної кислоти надають на деякі метали (залізо, алюміній) так зване Пасивуючі дію. Це особливо характерно для концентрованої кислоти. При її впливі на поверхні металу утворюється дуже щільна не розчинний у кислотах оксидна плівка, що захищає метал від подальшого впливу кислоти. Метал стає «пасивним». .
Однак з більшістю металів азотна кислота реагує. У всіх реакціях з металами в азотній кислоті відновлюється азот і тим повніше, ніж розбавлений-неї кислота і чим активніше метал.

Концентрована кислота відновлюється до двоокису азоту. Прикладом цього може служити реакція з міддю, наведена вище (див. § 70). Розбавлена ​​азотна кислота з міддю відновлюється до окису азоту (див. § 70). Більш активні метали, наприклад олово, відновлюють розбавлену азотну кислоту до закису азоту.
Sn + HNO3 → Sn (NO3) 2 + N2O
При дуже сильному розведенні з активним металом, наприклад з цинком, реакція доходить до освіти солі амонію:
Zn + HNO3 → Zn (NO3) 2 + NH4NO3

• В усіх наведених схемах реакцій розставте коефіцієнти, склавши електронний баланс самостійно.

■ 36. Чому при зберіганні в лабораторії навіть у добре закупореній посуді концентрація азотної кислоти знижується? (Див. Відповідь)
37. Чому концентрована азотна кислота має жовтувато-бурого забарвлення?
38. Напишіть рівняння реакції розведеною азотної кислоти з залізом. Продуктами реакції є нітрат заліза (III), і виділяється газ бурого кольору.
39. Випишіть в зошит всі рівняння реакцій, що характеризують взаємодію азотної кислоти з металами. Перерахуйте, які сполуки азоту, крім нітратів металів, утворюються в цих реакціях. (Див. Відповідь)

Багато речовин можуть горіти в азотній кислоті, наприклад вугілля і фосфор:
С + HNO3 → NO + СО2
Р + HNO3 → NO + H3PO4

• Закінчите рівняння реакцій самостійно.

Вільний фосфор при цьому окислюється до фосфорної кислоти. Сірка при кип’ятінні в азотній кислоті перетворюється на S + 6 і з вільної сірки утворюється сірчана кислота:
HNO3 + S → NO + H2SO4

• Закінчите рівняння реакцій самостійно.

Складні речовини також можуть горіти в азотній кислоті. Наприклад, в азотній кислоті горять скипидар, нагріті деревна тирса.
Азотна кислота може також окисляти соляну кислоту. Суміш трьох частин соляної і однієї частини азотної кислоти називається «царською горілкою». Таку назву дано тому, що ця суміш окисляє золото і платину,, на які ніякі кислоти не діють. Реакція протікає за такими стадіями: в самої суміші відбувається окислення іона хлору у вільний хлор і відновлення азоту до утворення хлористого нитрозила:
HNO3 + 3НСl ⇄ Сl2 + 2Н2O + NOCl
царська горілка хлористий нітрозил
Останній легко розкладається на окис азоту і вільний хлор з рівняння:
2NOCl = 2NO + Сl2
Поміщене в «царську горілку» металеве золото легко окислюється хлористим нітрозілом:
Au + 3NOCl = АuСl3 + 3NO
Азотна кислота може вступати в реакцію нітрування з органічними речовинами. При цьому обов’язково має бути присутня концентрована сірчана кислота. Суміш концентрованих азотної та сірчаної кислот, називається нітруючою сумішшю. За допомогою такої суміші можна отримати з гліцерину нітрогліцерин, з бензолу – нітробензол, з клітковини – нітроклітковини і т. Д. У сильно розбавленому стані азотна кислота проявляє характерні властивості кислот.

■ 40. Приклади типових властивостей кислот стосовно азотній кислоті приведіть самостійно. Рівняння напишіть в молекулярній і. іонної формах. (Див. Відповідь)
41. Чому склянки з концентрованою азотною кислотою забороняється перевозити упакованими в деревні стружки?
42. При випробуванні фенолфталеїном концентрованої азотної кислоти фенолфталеїн набуває помаранчеве забарвлення, а не залишається безбарвним. Чим це пояснюється? (Див. Відповідь)

Отримати азотну кислоту в лабораторії дуже легко. Зазвичай її отримують шляхом витіснення з її солей сірчаної кислотою, наприклад:
2KNО3 + H2SО4 = K2SО4 + 2HNО3
На рис. 61 зображена лабораторна установка для отримання азотної кислоти.
У промисловості сировиною для отримання азотної кислоти служить аміак. В результаті окислення аміаку в присутності платинового каталізатора утворюється окис азоту:
4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О
Як було зазначено вище, окис азоту легко окислюється киснем повітря в двоокис азоту:
2NO + О2 = 2NO2
а двоокис азоту, з’єднуючись з водою, утворює азотну кислоту і знову окис азоту з рівняння:

3NО2 + Н2О = 2HNО3 + NO.
Потім окис азоту знову подається на окислення:
Перша стадія процесу – окислення аміаку в окис азоту – здійснюється в контактному апараті при температурі 820 °. Каталізатором служать сітки з платини з домішкою родію, які нагрівають перед запуском апарату. Так як реакція екзотермічна, то надалі сітки нагріваються за рахунок тепла самої реакції. Вийшла з контактного апарату окис азоту охолоджують до температури близько 40 °, оскільки процес окислення окису азоту йде швидше при більш низькій температурі. При температурі 140 ° утворюється двоокис азоту розкладається знову на окис азоту і кисню.

Окислення окису азоту в двоокис здійснюється в баштах, званих абсорберами, зазвичай під тиском 8-10 атм. У них одночасно відбувається і поглинання (абсорбція) утворюється двоокису азоту водою. Для кращого поглинання двоокису азоту розчин охолоджують. Виходить 50-60% азотна кислота.
Концентрування азотної кислоти проводять у присутності концентрованої ^ сірчаної кислоти в ректифікаційних колонах. Сірчана кислота утворює з наявною водою гідрати з температурою кипіння більш високою, ніж у азотної кислоти, тому з суміші досить легко виділяються пари азотної кислоти. При конденсації цих парів можна отримати 98-99% азотну кислоту. Зазвичай більш концентрована кислота застосовується рідко.

Посилання на основну публікацію