3.4. Свойства азотистоводородной кислоты.

100%-ная азотистоводородная кислота представляет собой бесцветную жидкость (плотность 1,126 г/см³), которая кипит при 35.7 ⁰С и замерзает при минус 80 ⁰С. При контакте с нагретыми предметами или ударе разлагается со взрывом.

2 HN_{3 г.}  3 N₂ + H₂ H= - 600,51 кДж

Скорость детонации азотистоводородной кислоты по разным источникам находится в пределах 7000 – 7500 м/с. HN₃ чрезвычайно чувствительна к механическим воздействиям. Кроме того, HN₃ сорбируется стеклом, что также вносит определенные трудности в работу, так как адсорбированные пары азотистоводородной кислоты склонны к самопроизвольной детонации.

Энтальпия образования равна 300,25 кДж/моль для газообразной и 269,71 кДж/моль для жидкой HN₃.

HN₃ растворяется в воде и многих органических растворителях. При перегонке водных растворов азотистоводородной кислоты получают фракцию с высоким содержанием HN₃ , а вначале даже газообразный HN₃, но в интервале 90 – 100 ⁰С отгоняется фракция, содержащая 27% HN₃. Полученная после многоразовой перегонки 91%-ная HN₃ имеет температуру кипения 45 ⁰С. Разбавленные растворы азотистоводородной кислоты (~ 3%) устойчивы, а большей концентрации могут детонировать. Степень диссоциации HN₃ (0,1 н, 20 ⁰С) составляет около 1%, а константа диссоциации равна 1,2^.10^-5 (20 ⁰С). Энтальпия образования водных растворов HN₃ составляет 259,49 кДж/моль (для недиссоциированной формы) и 274,57 кДж/моль (для диссоциированной формы). Откуда энтальпия диссоциации составляет 15,08 кДж/моль.

H N₃(H₂O)_n H⁺(H₂O)_n + N₃^-(H₂O)_n H₂₉₈ = 15,08 кДж/моль

По другим данным энтальпия диссоциации HN₃ равна 24,73 кДж/моль. Теплота нейтрализации HN₃ раствором Ba(OH)₂ составляет 41,9 кДж/моль.

На практике широкое применение наряду с водными нашли эфирные и бензольные растворы HN₃.

УФ-облучение в присутствии серной кислоты вызывает распад водных растворов HN₃.

_h

H N₃(H₂O)_n NH₂OH + (n-1)H₂O + N₂

В отсутствие серной кислоты основным продуктом фотолиза является аммиак.

Термическое и фотохимическое медленное разложение 100 %-ной HN₃ происходит по реакции первого порядка и сопровождается образованием одних и тех же промежуточных продуктов. При облучении ультрафиолетовым светом происходит реакция

HN₃ + h  NH + H₂

NH + NH₃  H₂ + 2N₂

HN₃ + NH  N₂H₂ + N₂

N₂H₂ + HN₃  NH₃ + 2N₂

3NH  NH₃ + N₂

NH₃ + HN₃  NH₄N₃

Существование имида NH в качестве промежуточного продукта доказано спектрально.

Гидратированный азид-ион проявляет слабые нуклеофильные свойства по отношению к протону и ряду ионов тяжелых металлов. Водные растворы HN₃ окисляют некоторые металлы.

M + 3HN₃  M(N₃)₂ + NH₃ + N₂ (M = Zn, Mn, Fe, Ni)

В продуктах реакции содержится также гидразин. Смесь соляной кислоты с водным раствором HN₃ ведет себя аналогично “царской водке” и растворяет золото и платину.

Pt + 2HN₃ + 4HCl  PtCl₄ + 2NH₃ + 2N₂

Азотистоводородная кислота восстанавливает KMnO₄, причем в зависимости от концентрационных соотношений образуются соединения Mn (IV) или Mn (II).

Азотистоводородная кислота чрезвычайно токсична. HN₃ и азид-ион образуют прочные комплексы с ионами Fe (II), Fe (III), Cu (II), Co (II), Mn (II), входящими в состав важнейших белков, ферментов и витаминов. В результате, например, гемоглобин теряет способность переносить кислород, нарушаются процессы тканевого обмена веществ. То есть HN₃ является ядом крови. При вдыхании паров HN₃ и попадании в организм ее солей наступает спазм сосудов головного мозга. Работать с HN₃ и азидами следует только под тягой, а при наступившем отравлении принимать следующие меры – вынести пострадавшего на свежий воздух, давать молоко или небольшое количество этилового спирта.