Физические свойства

Безводная азотная кислота при обычной температуре – бесцветная летучая жидкость со специфическим запахом.

Концентрированная «дымящая» азотная кислота имеет красный или желтый цвет, так как разлагается с выделением NO₂. Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях.

Промышленное получение азотной кислоты.

Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750⁰ С и определенном составе смеси происходит почти полное превращение аммиака в NO:

4 NH₃ + 5 O₂ = 4 NO + 6 H₂O

Образовавшийся NO легко переходит в NO₂, который с водой в присутствии кислорода воздуха дает азотную кислоту.

2NO + O₂ = 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

В качестве катализаторов при окислении аммиака используются сплавы на основе платины.

Получаемая окислением аммиака азотная кислота имеет концентрацию, не превышающую 60%. При необходимости ее концентрируют.

Промышленностью выпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47, 45%, а концентрированная – 98 и 97%.

Лабораторные способы получения

В лаборатории азотную кислоту получают при длительном нагревании селитры с концентрированной серной кислотой:

2NaNO₃ + H₂SO₄(к) 2HNO₃ + Na₂SO₄

Химические свойства

Азотная кислота – очень реакционноспособное вещество.

Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью распадается на ионы Н⁺ и NO₃⁻.

Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота – один из энергичнейших окислителей.

1. Азотная кислота как сильная кислота проявляет все общие свойства кислот

1. с оксидами металлов

2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O

2. c основаниями и амфотерными гидроксидами

2HNO₃ + Cu(OH)₂ = Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

3. c cолями более слабых кислот

2HNO₃ + CaCO₃ = Ca(NO₃)₂ + CO₂↑ + H₂O

4. с аммиаком

HNO₃ + NH₃ = NH₄NO₃

2. Отличие азотной кислоты от других кислот

1. При взаимодействии HNO₃ с металлами практически никогда не выделяется H₂, так как ионы Н⁺ кислоты не участвуют в окислении металлов.

2. Вместо ионов Н⁺ окисляющее действие оказывают анионы NO₃^-

3. HNO₃ способна растворять не только металлы, расположенные в ряду активности левее водорода, но и малоактивные металлы – Cu, Ag, Hg. В смеси с HCl растворяет также Au, Pt.

3. HNO₃ – очень сильный окислитель.

Степень окисленности азота в азотной кислоте равна +5. Выступая в качестве окислителя, НNO₃ может восстанавливаться до различных продуктов:

+4 +3 +2 +1 0 -3

NO₂ N₂O₃ NO N₂O N₂ NH₄NO₃

Какое из этих веществ образуется, т.е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрации НNO₃, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется NO₂. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например с медью, выделяется NO. В случае более активных металлов – железа, цинка, - образуется N₂O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами – цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония, дающего нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

1. Окисление металлов

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия и иридия), превращая их в нитраты:

Cu + НNO₃(концентр.) → Cu(NO₃)₂ + NO₂↑ + H₂O

Cu + НNO₃(разбавл.) → Cu(NO₃)₂ + NO↑ + H₂O

Mg + НNO₃(разбавл.) → Mg(NO₃)₂ + N₂O↑ + H₂O

Zn + НNO₃(очень разбавл.) → Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

2. Окисление неметаллов

Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор – в фосфорную.

S + 6 НNO₃ = H₂SO₄ + 6 NO₂ ↑ + 2 H₂O

3 P + 5 НNO₃ + 2 H₂O = 3 H₃PO₄ + 5 NO↑

3. Окисление сложных веществ

Особенно важными являются реакции окисления сульфидов некоторых металлов, которые не растворяются в других кислотах. Примеры:

8HNO₃ + PbS = 8NO₂↑ + PbSO₄ + 4H₂O

22HNO₃ + 3Cu₂S = 10NO↑ + 6Cu(NO₃)₂ + 3H₂SO₄ + 8H₂O

4. Пассивация металлов

Концентрированная НNO₃ пассивирует металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте , не растворяется в холодной концентрированной НNO₃. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние.

5. Разложение азотной кислоты

При хранении на свету, и особенно при нагревании, молекулы HNO₃ разлагаются за счет внутримолекулярного окисления-восстановления:

4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

Выделяется красно-бурый ядовитый газ NO₂, который усиливает агрессивно-окислительные свойства азотной кислоты.