Азотна кислота
Відео: Азотна кислота. Хімічні властивості. Взаємодія з металами
Одноосновная сильна кислота, що представляє собою в стандартних умовах безбарвною рідиною, яка при зберіганні жовтіє, може перебувати в твердому стані, що характеризується двома кристалічними модифікаціями (моноклінна або ромбічна решітки), при температурах нижче мінус 41,6 ° С. Ця речовина з хімічною формулою - HNO3 - називається азотна кислота. Має молярну масу 63,0 г / моль, а її щільність відповідає 1,51 г / см³-. Температура кипіння кислоти дорівнює 82,6 оС, процес супроводжується розкладанням (частковим): 4HNO3 2H2O + 4NO2 + O2. Розчин кислоти з масовою часткою основної речовини, що дорівнює 68% кипить при температурі 121 ° С. Показник заломлення чистого речовини відповідає 1,397. Кислота здатна змішуватися з водою в будь-яких співвідношеннях і, будучи сильним електролітом, майже повністю розпадатися на іони H + і NO3-. Тверді форми - тригідрат і моногідрат мають формули: HNO3 • 3H2O і HNO3 • H2O відповідно.
Азотна кислота - корозійно активну, токсичну речовину і сильний окислювач. З доби середньовіччя відомо таку назву, як «сильна вода» (Aqua fortis). Алхіміки, що відкрили кислоту в 13 столітті, дали таку назву, переконавшись в її надзвичайні властивості (роз`їдала все метали, крім золота), що перевершують в мільйон разів силу оцтової кислоти, яку в ті часи вважали найактивнішою. Але ще через три століття було встановлено, що роз`їдати, навіть золото, може суміш таких кислот, як азотна і соляна в об`ємному співвідношенні 1: 3, яку з цієї причини і назвали «царська горілка». Поява жовтого відтінку при зберіганні пояснюється накопиченням в ній оксидів азоту. У продажу кислота частіше буває з концентрацією 68%, а при утриманні основної речовини більше 89% її називають «димить».
Відео: З цвяхів азотна кислота отримання будинку HNO3
Хімічні властивості азотної кислоти відрізняють її від розведеної сірчаної або соляної кислот тим, що HNO3 сильніший окислювач, тому ніколи не виділяється водень в реакціях з металами. Завдяки окислювальним властивостям вона реагує також з багатьма неметалами. І в тому, і в іншому випадку завжди утворюється діоксид азоту NO2. В окисно-відновних реакціях відновлення азоту відбувається до різного ступеня: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, що визначається концентрацією кислоти і активністю металу. У молекулах сполук, що утворюються міститься азот зі ступенем окислення: +5, +4, +3, +2, +1, 0, +3 відповідно. Наприклад, мідь окислюється концентрованою кислотою до нітрату міді (II): Cu + 4HNO3 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O, а фосфор - до метафосфорной кислоти: P + 5HNO3 5NO2 + HPO3 + 2H2O.
Відео: Отримання азотної кислоти
Інакше взаємодіє розбавлена азотна кислота з неметалами. На прикладі реакції з фосфором: 3P + 5HNO3 + 2H2O 3H3PO4 + 5NO видно, що азот відновлюється до двовалентного стану. В результаті утворюється монооксид азоту, а фосфор окислюється до кислоти фосфорної. Концентрована азотна кислота в суміші з соляною кислотою розчиняє золото: Au + 4HCl + HNO3 NO + H [AuCl4] + 2H2O і платину: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. У цих реакціях на початковому етапі соляна кислота окислюється азотною з виділенням хлору, а потім метали утворюють комплексні хлориди.
Азотна кислота в промислових масштабах виходить трьома основними способами:
Відео: Аміачна селітра + Сірчана кислота = Азотна кислота
- Перший - взаємодією солей з сірчаною кислотою: H2SO4 + NaNO3 HNO3 + NaHSO4. Раніше це спосіб був єдиним, але, з появою інших технологій, в даний час його використовують в лабораторних умовах для отримання димить кислоти.
- Другий - це дугового спосіб. При продуванні повітря через електричну дугу з температурою от 3000 до 3500 оС, частина азоту повітря реагує з киснем, при цьому утворюється монооксид азоту: N2 + O2 2NO, який після охолодження окислюється до діоксиду азоту (при високій температурі монооксид з киснем не взаємодіє): O2 + 2NO 2NO2 . Потім, практично, весь діоксид азоту, при надлишку кисню, розчиняється в воді: 2H2O + 4NO2 + O2 4HNO3.
- Третій - це аміачний спосіб. Аміак окислюється на платиновому каталізаторі до монооксиду азоту: 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O. Утворилися нітрозні гази охолоджуються, і утворюється діоксид азоту, який поглинається водою. Цим способом отримують кислоту з концентрацією від 60 до 62%.
Азотна кислота в промисловості широко застосовується для отримання ліків, барвників, вибухових речовин, азотних добрив і солей азотної кислоти. Крім того, вона використовується для розчинення металів (наприклад, мідь, свинець, срібло), які не реагують з іншими кислотами. У ювелірній справі використовується для визначення золота в сплаві (це спосіб є основним).
