Азотная кислота

28 Май

 

Опытным путём доказано, что в молекуле азотной кислоты между двумя атомами кислорода и атомом азота две химические связи абсолютно одинаковые – полуторные связи. Степень окисления азота +5, а валентность равна IV.

Физические свойства

Азотная кислота HNO3 в чистом виде — бесцветная жид­кость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде; t°пл.= -41°C; t°кип.= 82,6°С, r = 1,52 г/см3. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.

Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО2 и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:

N2 + O2 грозовые эл.разряды→ 2NO

2NO + O2 → 2NO2

NО3 свет→ 4NО2(бурый газ) + 2Н2О + О2

Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько  дней  при  кратком  контакте.  Пожелтение кожи свидетельствует о разрушении белка и выделении серы (качественная реакция на концентрированную азотную кислоту – жёлтое окрашивание из-за выделения элементной серы при действии кислоты на белок – ксантопротеиновая реакция). То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.

 Получение

1.      Лабораторный способ 

KNO3 + H2SO4(конц) KHSO4 + HNO3­ (при нагревании) 

2.      Промышленный способ

Осуществляется в три этапа:

a)           Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO

4NH3 + 5O2  → 4NO + 6H2O (Условия: катализатор – Pt, t = 500˚С)

б)     Окисление кислородом воздуха NO до NO2

2NO + O2 → 2NO2

в)      Поглощение NO2 водой в присутствии избытка кислорода

4NO2 + О2 + 2H2O ↔ 4HNO3

или  3NO2 + H2O ↔ 2HNO3+NO (без избытка кислорода)

Применение

  • в производстве минеральных удобрений;
  • в военной промышленности;
  • в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;
  • в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).
  • в производстве взрывчатых и отравляющих веществ

Химические свойства азотной кислоты

Для азотной кислоты характерны свойства: общие с другими кислотами и специфические:

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЩИЕ С ДРУГИМИ КИСЛОТАМИ

1. Очень сильная кислота.  Индикаторы в её растворе изменяют цвет на красный.

Диссоциирует в водном растворе практически нацело:

HNO3 → H+ + NO3

2. Реагирует с основными оксидами

K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O

K2O + 2H+ + 2NO3 → 2K+ + 2NO3 + H2O

K2O + 2H+ → 2K+ + H2O

3. Реагирует с основаниями

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

H+ + NO3 + Na+ + OH → Na+ + NO3 + H2O

H+ + OHH2O

4. Реагирует с солями, вытесняет слабые кислоты из их солей

 2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2­

2H+ + 2NO3 + 2Na+ + СO32- → 2Na+ + 2NO3 + H2O + CO2­

2H+ + СO32-H2O + CO2­

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Азотная кислота — сильный окислитель

N+5 N+4N+2N+1NoN-3

N+5 + 8eN-3 окислитель, восстанавливается.

1.      Разлагается на свету и при нагревании

 4HNO3  t˚C→ 2H2O + 4NO2­ + O2­

 Образуется бурый газ

2.      Окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (при попадании на кожу рук — «ксантопротеиновая реакция»)

 3.      Реагирует с металлами.

В зависимости от концентрации кислоты и положения металла в электрохимическом ряду напряжений  могут образовываться разные азотсодержащие продукты.

 

При взаимодействии с металлами никогда не выделяется водород

HNO3 + Me = соль + H2O + Х

Щелочные и щелочноземельные Fe, Cr,  Al,   Ni,  Co Металлы до водорода Металлы после водорода

(Cu и др)

Благородные

Au, Pt, Os, Ir, Ta

HNO3 (конц.ω>60%) N2O пассивация (при обычных условиях);

NO2 (при нагревании)

NO2 NO2 Нет реакции
HNO3 (разбавл.) NH3, NH4NO3 Основной NO, но в зависимости от разбавления могут образовываться N2, N2O, NH3, NH4NO3. Чем больше разбавлена кислота, тем ниже степень окисления азота. NO

Таблица. Продукты реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами

Упрощенная схема «Продукты реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами»

Царская водка:  V(HNO3) : V(HCl) = 1 : 3 растворяет благородные металлы.

HNO3 + 4HCl + Au = H[AuCl4] + NO + 2H2O

4HNO3 + 18HCl + 3Pt = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O

4. Реагирует с неметаллами.

Азотная кислота превращается в NO (или в NO2); неметаллы окисляются до соответствующих кислот:

S0 + 6HNO3(конц) → H2S+6O4 + 6NO2 + 2H2O

B0 + 3HNO3 → H3B+3O3 + 3NO2

3P0 + 5HNO3 + 2H2O → 5NO + 3H3P+5O4

HNO3  (конц.) + неметалл = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO2 + вода

HNO3 (разбав.) + неметалл + вода = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: