Азотная кислота

Как получается азотная кислота (V)

Азотная кислота (HNO3) – сильная, неорганическая. Атом азота вышей степени окисления (V). В промышленности получают из реакции диоксида азота (NO2) с водой (H2O). Метод получил название процесса Оствальда. Сначала аммиак (NH3) подвергается каталитическому окислению. Получается диоксид азота (NO2), который затем направляется в абсорбционные колонны. В них он соединяется с водой (H2O). На заводах получают концентрацию 65-80%.

Получение азотистой кислоты

Азотистая кислота (HNO2) – обладает атомом азота со степенью III. В производстве используется оксид азота (NO). Дальше его окисляют до формы со степенью IV. Дальше оксид азота (NO2) попадает в реакцию диспропорционирования с водой. Получается азотная (HNO3) и азотистая (HNO2) кислоты.

Применение азотной кислоты

Азотная известна в агротехнических отраслях. Используется для изготовления удобрений. Из нее делают лакокрасочные материалы. Азотная кислота – основное сырье для взрывчаток и ядов.

Строение

Азотная кислота. Степень окисления азота (N) равна 5. К нему подсоединяется гидроксильная группировка (-OH) и два атома кислорода (O). Между азотом и двумя атомами кислорода распределено три ковалентных полярных связи. Две из них образованы по обменному механизму, а третья по донорно-акцепторному.

Фото: Work5

Азотистая кислота. Неустойчивая и имеет азот (N) в степени окисления (III). К нему также подсоединен гидроксильный радикал (-OH). Но один атом кислорода (O). Между азотом и кислородом две полярные связи.

Фото: Work5

Перейдем к свойствам азотной кислоты.

Физические свойства

Бесцветная жидкость. Хорошо растворяется в воде. Обладает резким запахом. Очень летучая. Из открытой склянки сразу вырывается коричневатый дым. Это оксид азота (NO2). Если хранить кислоту на свету, то она также приобретает коричневую окраску. 

Химические свойства

Азотная обладает высокой химической активностью. Все из-за высокой степени окисления азота. Она реагирует практически со всеми металлами и окисляет все подряд.

Восстановительные свойства йодоводородов и йода

Йодоводород (HI) вступает в реакцию с азотной кислотой (HNO3) в качестве восстановителя. При этом кислота восстанавливается до оксида азота (NO). Йодоводород переходит в кристаллы йода (I2).

6HI + 2HNO3 = 3I2 + 2NO + 4H2O

В реакции с йодом азотная кислота становится оксидом азота (NO2). Йод переходит в йодноватую кислоту (HIO3). 

Фото: Work5

Окисление перманганатом в кислой среде

Реакция происходит в присутствии восстановителя. Им может послужить нитрит натрия или калия (NaNO2/KNO2). Нитрит окисляется до нитрата (NaNO3). Перманганат окисляется до соли марганца (Mn(NO3)2).

Фото: Work5

Разложение неустойчивых минеральных кислот

Азотная и азотистая кислоты распадаются на свои газы. Азотная переходит в оксид азота (NO2) и кислород (O2).

Фото: Work5

Азотистая кислота диспропорционирует до двух оксидов азота (NO, NO2).

Фото: Work5

При термическом разложении кислоты получаются те же продукты, что и без подогрева.

Окисление сложных веществ галогенами

Хлор и фтор не могут реагировать с азотной кислотой. Они слишком сильные окислители. Но напомним, что азотная спокойно прореагирует с йодом или бромом. 

Окисление перекисью водорода

С перекисью (H2O2) реагирует азотистая кислота (HNO2) до образования азотной (HNO3).

H2O2 + HNO2 = HNO3 + H2O

Конпропорционирование двух оксидов в воде

Два разных оксида азота способны вступать в реакцию друг с другом. При этом образуется азотная кислота или ее соль.

NO + NO2 + H2O = 2HNO2

2NaOH + NO + NO2 =2NaNO2 + H2ONO2 + NO = N2O3

Гидролиз галогенгидридов минеральных кислот

Реакция происходит с восстановлением кислоты. В реакцию вступают оксихлорид фосфора, тионилхлорид и фосген. 

Фото: Work5

Реакции с металлам

Азотная кислота реагирует почти со всеми металлами. В реакциях образуются соли и газ. Рассмотрим реакции на разбавленную кислоту (10-40%). При написании уравнения обратимся к ряду напряжения.

• Металлы от лития до алюминия образуют соль и газ-азот. С очень разбавленным раствором получается нитрат аммония (менее 5%).
• Металлы от марганца до свинца превращаются в соль и веселящий газ. Напомним, что это оксид азота (I). С очень разбавленной получается молекулярный азот.
• От висмута до палладия формируют соль и оксид азота (II). С очень разбавленной такие металлы не реагируют.

Отметим, что металлы с концентрированной кислотой (выше 45%) почти всегда образуют бурый газ оксида азота (IV). Благородные металлы такие, как золото или платина, не реагируют.

Кислотные свойства

Кислота реагирует с основаниями и основными оксидами. При этом образуется соль и вода.

CaO + HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O;

HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O;

Na2CO3 + HNO3 = NaNO3 + H2O + CO2.

Как азотная кислота (V) влияет на окружающую среду?

Азотная кислота – едкое, горючее вещество. Утечка может вызвать возгорание. Находясь в открытой склянке, она распадается на токсичный газ и воду. Необходимо плотно закрывать колбы и проводить опыты в вентилируемых помещениях.

Сильные окислительные способности работают и на коже человека. Попадание небольшого концентрата способен разъесть и растворить кожные покровы. Высоко концентрированный раствор и вовсе способен добраться до костей. Необходимо помнить про технику безопасности.

Концентрированная азотная кислота и меры ее предосторожности

Напомним, что необходимо работать с ней в специально оборудованном помещении. Закрывать колбы или склянки с кислотой. Переливать с особой осторожностью. При попадании капли на кожу необходимо немедленно промыть участок водой. Затем нанести на ранение пищевую соду или другую слабую щелочь. Таким образом, попавшая кислота будет нейтрализована.

Заключение

Подведем итог. Азотная кислота – едкое и токсичное вещество средней опасности. Она легко разъедает ткани и поджигает материалы. Неустойчивая, улетучивается в виде бурого газа из открытой банки. Нельзя путать азотную с азотистой. Они обладают разными строением и областями применения. Азотная кислота служит сырьем для изготовления удобрений, взрывчаток и лаков.