Концентрированная и разбавленная азотная кислота hno3

Окислителем в азотной кислоте любой концентрации являются нитрат-ионы NO₃^- (или входящий в их состав атом N⁺⁵ ). Ион Н⁺ не может конкурировать с таким сильным окислителем, поэтому водород Н₂, практически не выделяется. Азотная кислота окисляет все металлы, кроме благородных (Au и металлы платиновой группы), такие металлы окисляются смесью концентрированных кислот, например, царской водкой (HNO₃к+HClк) . Схематично реакцию можно представить следующим образом:

Me + HNO₃ р, к =Me(NO₃)_n +H₂O + (NO₂, NO, N₂O, N_2, NH₄NO₃)

Смещение вправо в ряду продуктов восстановления нитрат-иона происходит при увеличении активности восстановителя (металла) и разбавлении кислоты. Причем для одного и тот же металла, например, железа можно обнаружить любой из продуктов указанного ряда в качестве преобладающего от NO₂ до NH₄NO₃ (NH₃) при разбавлении азотной кислоты от концентрированной до 3-5%.

Условная схема превращений имеет вид:

наиболее активные металлы + HNO_{3 очень р.}→NH₃(NH₄NO₃)

+ HNO_{3 р}→ N₂O

Активные металлы до Zn + соль + Н₂О

+ HNO_3к → NO

+HNO_3р → NO

Металлы, стоящие после Zn + соль + Н₂О

(исключение Au и Pt гр.) +HNO_3к ®NO₂

Из схемы следует, что при взаимодействии азотной кислоты с металлами (и неметаллами тоже) чаще всего выделяются газы NO и NO₂. При этом азотная кислота (аналогично Н₂SO_4к) может окислять многие металлы до более высоких степеней окисления, чем такие мягкие окислители, как HCl, H₂SO_4р, а именно: Fe→ Fe⁺³, Cr→Cr⁺³, Sn→Sn⁺⁴ и т.д. При подборе коэффициентов воспользуемся сначала методом электронного баланса (необходимо последовательно выполнить все четыре пункта приведенного выше правила):

8Al + 30HNO₃р = 8Al(NO₃)₃ + 3N₂0 (с оч. разб.NH₄NO₃) +15Н₂О (2) 8 /Al^о → Al³⁺ +3e ∑ N = 30

3 / 2N⁺⁵ +8e → 2N⁺¹

8Al^о + 6N⁺⁵ → 8Al³⁺ +6N⁺¹

кислота

Можно получить коэффициенты уравнения (2) методом ионно-электронного баланса, используя одну из электрохимических систем из ряда стандартных потенциалов, отражающих превращение нитрат-иона NO₃^- в кислой среде (H⁺) в один из возможных продуктов:

NO₃^- +2H⁺ + e ↔ NO₂ + H₂O

NO₃^- +4H⁺ +3e ↔ NO + 2H₂O

2NO₃^- +12H⁺ +10e ↔N₂ +6H₂O

2NO₃^- +10H⁺ +8e ↔N₂O +5H₂O

NO₃^- +10H⁺ +8e ↔ NH₄⁺ +3H₂O

Тогда для реакции (2) можно записать:

8/ Al^о → Al³⁺ +3е

3/ 2NO₃^- +10H⁺ +8e → N₂O +5H₂O

8Al^о + 6NO₃^- + 30H⁺ → 8Al³⁺ +3N₂O +15H₂О

Суммарное ионное уравнение позволяет получить все коэффициенты реакции (2) и отражает все реально существующие в ней ионы и молекулы.

Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые р и многие d -металлы (Al, Fe, Cо Ni, Cr и другие) аналогично серной кислоте. Это позволяет транспортировать кислоты в железных цистернах предварительно подвергнутых пассивации. Реакция пассивации имеет вид:

Fe+ 4HNO₃к ≠ Fe₂O₃¯ +NO₂ +2H₂O

холодная

Следует отметить, что концентрированные кислоты не встречаются в окружающей среде. Они используются, в основном, в процессах синтеза, а также для химической пассивации металлов и их обработки.