Каталог статей /

Азотная кислота :: Химические свойства

Азотная кислота · Физические и физико-химические свойства · Химические свойства · Исторические сведения · Промышленное производство, применение и действие на организм · Близкие статьи · Примечания · Литература · Официальный сайт ·


Высококонцентрированная HNO3 имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения:

\mathsf{4HNO_3 \longrightarrow 4 NO_2 \uparrow + 2 H_2O + O_2 \uparrow}

При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции. Азотную кислоту можно перегонять (без разложения) только при пониженном давлении (указанная температура кипения при атмосферном давлении найдена экстраполяцией).

Золото, некоторые металлы платиновой группы и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции помимо этого определяется её концентрацией.

HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

~\mathsf{CuO + 2HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + H_2O}
~\mathsf{ZnO + 2HNO_3 = Zn(NO_3)_2 + H_2O}

б) с основаниями:

~\mathsf{KOH + HNO_3 = KNO_3 + H_2O}

в) вытесняет слабые кислоты из их солей:

\mathsf{CaCO_3 + 2HNO_3 = Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow}

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается:

\mathsf{4HNO_3 = 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow + 2H_2O}

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, помимо этого азот восстанавливается до степени окисления от +4 до 3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. Как кислота-окислитель, HNO3 взаимодействует:

а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:

Концентрированная HNO3

\mathsf{Cu + 4HNO_3 (60%) = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}

Разбавленная HNO3

\mathsf{3Cu + 8HNO_3 ( 30%)= 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}

б) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

\mathsf{Zn + 4HNO_3 (60%)= Zn(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}
\mathsf{3Zn + 8HNO_3 (30%)= 3Zn(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}
\mathsf{4Zn + 10HNO_3 (20%)= 4Zn(NO_3)_2 + N_2O\uparrow + 5H_2O}
\mathsf{5Zn + 12HNO_3 (10%)= 5Zn(NO_3)_2 + N_2\uparrow + 6H_2O}
~\mathsf{4Zn + 10HNO_3 (3%)= 4Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O}

Все приведенные выше уравнения отражают только доминирующий ход реакции. Это означает, что в данных условиях продуктов данной реакции больше, чем продуктов других реакций, к примеру, при взаимодействии цинка с азотной кислотой (массовая доля азотной кислоты в растворе 0,3) в продуктах будет содержаться больше всего NO, но также будут содержаться (только в меньших количествах) и NO2, N2O, N2 и NH4NO3.

Единственная общая закономерность при взаимодействии азотной кислоты с металлами: чем более разбавленная кислота и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот:

увеличение концентрации кислоты \mathsf{\Leftarrow NO_2, NO, N_2O, N_2,  NH_4NO_3 \Rightarrow} увеличение активности металла
Продукты взаимодействия железа с HNO 3  разной концентрации
Продукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации

С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная не взаимодействует. Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются. С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причем исходя из концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:

\mathsf{Fe + 4HNO_3(25%) = Fe(NO_3)_3 + NO\uparrow + 2H_2O}
~\mathsf{4Fe + 10HNO_3(2%) = 4Fe(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O}

Азотная кислота окисляет неметаллы, при этом азот обычно восстанавливается до NO или NO2:

\mathsf{S + 6HNO_3(60%) = H_2SO_4 + 6NO_2\uparrow + 2H_2O}
\mathsf{S + 2HNO_3(40%) = H_2SO_4 + 2NO\uparrow}
\mathsf{P + 5HNO_3 (60%) = H_3PO_4 + 5NO_2\uparrow + H_2O}
\mathsf{3P + 5HNO_3 (30%) + 2H_2O = 3H_3PO_4 + 5NO\uparrow}

и сложные вещества, к примеру:

~\mathsf{FeS + 4HNO_3(30%) = Fe(NO_3)_3 + S + NO + 2H_2O}

Некоторые органические соединения (например амины, скипидар) самовоспламеняются при контакте с концентрированной азотной кислотой.

Азотная кислота
Азотная кислота

Некоторые металлы (железо, хром, алюминий, кобальт, никель, марганец, бериллий), реагирующие с разбавленной азотной кислотой, пассивируются концентрированной азотной кислотой и устойчивы к её воздействию.

Смесь азотной и серной кислот носит название «меланж».

Азотная кислота широко используется для получения нитросоединений.

Смесь трех объёмов соляной кислоты и одного объёма азотной называется «царской водкой». Царская водка растворяет большая часть металлов, в том числе Золото и платину. Её сильные окислительные способности обусловлены образующимся атомарным хлором и хлоридом нитрозила:

\mathsf{3HCl + HNO_3 \longrightarrow NOCl + 2[Cl] \uparrow + 2 H_2O}
\mathsf{Au + HNO_3 + 4HCl = HAuCl_4+ NO\uparrow + 2H_2O}
\mathsf{3Pt + 4HNO_3 + 18HCl = 3H_2PtCl_6 + 4NO\uparrow + 8H_2O}

Нитраты

Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в воде не гидролизуется.

Соли азотной кислоты при нагревании необратимо разлагаются, причём состав продуктов разложения определяется катионом:

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

\mathsf{2NaNO_3 \rightarrow 2NaNO_2 + O_2}

б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

\mathsf{4Al(NO_3)_3 \rightarrow 2Al_2O_3 + 12NO_2 + 3O_2}

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

\mathsf{2AgNO_3 \rightarrow 2Ag + 2NO_2 + O_2}

г) нитрат аммония:

\mathsf{NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + 2H_2O}

Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твердом состоянии являются сильными окислителями, например, при сплавлении твердых веществ:

\mathsf{Fe + 3KNO_3 + 2KOH \rightarrow K_2FeO_4 + 3KNO_2 + H_2O}

Цинк и алюминий в щелочном растворе восстанавливают нитраты до NH3:

\mathsf{3KNO_3 + 8Al + 5KOH + 18H_2O \rightarrow 3NH_3 \uparrow + 8K[Al(OH)_4]}

Соли азотной кислоты — нитраты — широко используются как удобрения. Помимо этого практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большая часть нитратов получают искусственно.

С азотной кислотой не реагируют стекло, фторопласт-4.

Часть информации на сайте получена из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу! |