С какви вещества реагира концентрираната азотна киселина? Взаимодействие на метали с азотна киселина

Въведение

Вие сте любители на цветарството и сте дошли в магазина, за да купите тор за вашите цветя. Преглеждайки различните имена и формулировки, забелязвате бутилка с надпис „Азотен тор“. Четем състава му: "Фосфор, калций, така, така ... Азотна киселина? И що за животно е това?!" Обикновено хората се запознават с азотната киселина в такава среда. И тогава мнозина ще искат да научат повече за нея. Днес ще се опитам да задоволя любопитството ви.

Определение

Азотната киселина (формула HNO 3) е силна едноосновна киселина. В неокислено състояние изглежда като на снимка 1. При нормални условия е течност, но може да се превърне в твърдо вещество агрегатно състояние. И в него той прилича на кристали с моноклинна или ромбична решетка.

Химични свойства на азотната киселина

Има способността да се смесва добре с вода, където се получава почти пълна дисоциация на тази киселина в йони. Концентрираната азотна киселина има кафяв цвят (снимка). Осигурява се чрез разлагане на азотен диоксид, вода и кислород, което се дължи на слънчева светлинакоето пада върху нея. Ако се нагрее, ще настъпи същото разлагане. Всички метали реагират с него, с изключение на тантал, злато и платиноиди (рутений, родий, паладий, иридий, осмий и платина). Комбинацията му със солна киселина обаче може дори да разтвори някои от тях (това е т. нар. „царска водка“). Азотната киселина с всякаква концентрация може да се появи като окислител. Много органични вещества, когато взаимодействат с него, могат да се запалят спонтанно. И някои метали в тази киселина ще бъдат пасивирани. При въздействие върху тях (както и при взаимодействие с оксиди, карбонати и хидроксиди) азотната киселина образува своите соли, които се наричат ​​нитрати. Последните са силно разтворими във вода. Но нитратните йони не се хидролизират в него. Ако солите на тази киселина се нагреят, ще настъпи тяхното необратимо разлагане.

Касова бележка

За да се получи азотна киселина, синтетичният амоняк се окислява с помощта на платиново-родиеви катализатори, докато се появи смес от азотни газове, които впоследствие се абсорбират от водата. Образува се и при смесване и нагряване на калиев нитрат и железен сулфат.

Приложение

С помощта на азотна киселина се произвеждат минерални торове, експлозиви и някои отровни вещества. Отравя се с печатни форми (плочи за офорт, магнезиеви клишета и др.), а също така подкиселява тониращи разтвори за снимки. От азотна киселина се произвеждат бои и лекарства, а също така се използва за определяне на наличието на злато в златни сплави.

Физиологично въздействие

Като се има предвид степента на въздействие на азотната киселина върху тялото, тя се класифицира като 3-ти клас на опасност (умерено опасен). Вдишването на неговите пари води до дразнене на дихателните пътища. При контакт с кожата азотната киселина оставя много дълготрайни язви. Участъците от кожата, където е попаднала, стават характерни жълт цвят(снимка). Научно казано, възниква ксантопротеинова реакция. Азотният диоксид, който се получава при нагряване или разлагане на азотна киселина в присъствието на светлина, е силно токсичен и може да причини белодробен оток.

Заключение

Азотната киселина е полезна за човек както в разредено, така и в чисто състояние. Но най-често се намира в състава на вещества, много от които вероятно сте запознати (например нитроглицерин).

Азотната киселина е едно от основните азотни съединения. Химична формула - HNO 3. И така, какви са физичните и химичните свойства на това вещество?

Физични свойства

Чистата азотна киселина е безцветна, има остра миризма и във въздуха има особеността на "пушене". Моларната маса е 63 g/mol. При температура от -42 градуса преминава в твърдо агрегатно състояние и се превръща в снежнобяла маса. Безводната азотна киселина кипи при 86 градуса. В процеса на смесване с вода образува разтвори, които се различават един от друг по концентрация.

Това вещество е едноосновно, тоест винаги има една карбоксилна група. Сред киселините, които са мощни окислители, азотната киселина е една от най-силните. Реагира с много метали и неметали, органични съединения поради редукция на азота

Нитратите са соли на азотната киселина. Най-често се използват като торове в селското стопанство.

Химични свойства

Електронната и структурна формула на азотната киселина е изобразена, както следва:

Ориз. 1. Електронна формула на азотна киселина.

Концентрираната азотна киселина се излага на светлина и под нейното действие може да се разложи на азотни оксиди. Оксидите от своя страна, взаимодействайки с киселината, се разтварят в нея и придават на течността жълтеникав оттенък:

4HNO 3 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

Съхранявайте веществото на хладно и тъмно място. С повишаване на температурата и концентрацията му процесът на разлагане протича много по-бързо. Азотът в молекулата на азотната киселина винаги има валентност IV, степен на окисление +5, координационно число 3.

Тъй като азотната киселина е много силна киселина, в разтвори тя напълно се разлага на йони. Реагира с основни оксиди, с основи, със соли на по-слаби и по-летливи киселини.

Ориз. 2. Азотна киселина.

Тази едноосновна киселина е най-силният окислител. Азотната киселина действа върху много метали. В зависимост от концентрацията, активността на метала и условията на реакцията, той може да се редуцира с едновременното образуване на сол на азотна киселина (нитрат) до съединения.

Когато азотната киселина взаимодейства с неактивни метали, се образува NO 2:

Cu + 4HNO 3 (конц.) \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Разредената азотна киселина в тази ситуация се редуцира до NO:

3Cu + 8HNO 3 (разб.) \u003d 3Сu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

Ако по-активни метали реагират с разредена азотна киселина, тогава се освобождава NO 2:

4Mg + 10HNO 3 (разб.) \u003d 4Mg (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

Много разредената азотна киселина при взаимодействие с активни метали се редуцира до амониеви соли:

4Zn + 10HNO 3 (много разреден) \u003d 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Au, Pt, Rh, Ir, Ta, Ti са стабилни в концентрирана азотна киселина. Той "пасивира" металите Al, Fe, Cr в резултат на образуването на оксидни филми върху повърхността на металите.

Смес, образувана от един обем концентрирана азотна киселина и три обема концентрирана солна (солна) киселина, се нарича царска вода.

Ориз. 3. Царска водка.

Неметалите се окисляват от азотна киселина до съответните киселини, а азотната киселина, в зависимост от концентрацията, се редуцира до NO или NO 2:

C + 4HNO 3 (конц.) \u003d CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (конц.) \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Азотната киселина е способна да окислява някои катиони и аниони, както и неорганични ковалентни съединениякато сероводород.

3H 2 S + 8HNO 3 (разб.) \u003d 3H 2 SO 4 + 8NO + 4H 2 O

Азотната киселина взаимодейства с много органични вещества, с един или повече водородни атоми в молекулата органична материясе заместват с нитро групи - NO 2. Този процес се нарича нитриране.

Един от най-важните продукти, използвани от човека, е нитратната киселина. Формулата на веществото е HNO 3, има и различни физически и химични характеристикикоето го отличава от другите неорганични киселини. В нашата статия ще проучим свойствата на азотната киселина, ще се запознаем с методите за нейното производство и ще разгледаме обхвата на веществото в различни индустрии, медицина и селско стопанство.

Характеристики на физичните свойства

Азотната киселина, получена в лаборатория, чиято структурна формула е дадена по-долу, е безцветна течност с неприятна миризма, по-тежка от водата. Изпарява се бързо и има ниска точка на кипене от +83 °C. Съединението лесно се смесва с вода във всякакви пропорции, образувайки разтвори с различни концентрации. Освен това нитратната киселина може да абсорбира влагата от въздуха, тоест тя е хигроскопично вещество. Структурната формула на азотната киселина е двусмислена и може да има две форми.

В молекулярна форма нитратната киселина не съществува. Във водни разтвори с различни концентрации веществото има формата на следните частици: H 3 O + - хидрониеви йони и аниони киселинен остатък- НЕ 3 - .

Киселинно-алкално взаимодействие

Азотната киселина, която е една от най-силните киселини, влиза в обмен, неутрализиране. И така, с основните оксиди съединението участва в метаболитни процеси, в резултат на което се получават сол и вода. Реакцията на неутрализация е основното химично свойство на всички киселини. Продуктите от взаимодействието на основи и киселини винаги ще бъдат съответните соли и вода:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Реакции с метали

В молекула на азотна киселина, чиято формула е HNO3, азотът проявява най-много висока степенокисление, равно на +5, така че веществото има изразени окислителни свойства. Като силна киселина, тя е в състояние да взаимодейства с метали в серията активност на метали до водород. Въпреки това, за разлика от други киселини, той може да реагира и с пасивни метални елементи, като мед или сребро. Реагентите и продуктите на взаимодействие се определят както от концентрацията на самата киселина, така и от активността на метала.

Разредена азотна киселина и нейните свойства

Ако масовата част на HNO 3 е 0,4-0,6, тогава съединението проявява всички свойства на силна киселина. Например, той се дисоциира на водородни катиони и аниони на киселинни остатъци. Индикатори в кисела среда, например лилав лакмус, в присъствието на излишък от H + йони, променя цвета си на червен. Най-важната характеристика на реакциите на нитратна киселина с метали е невъзможността за освобождаване на водород, който се окислява до вода. Вместо това се образуват различни съединения – азотни оксиди. Например, в процеса на взаимодействие на сребро с молекули на азотна киселина, чиято формула е HNO 3, се откриват азотен оксид, вода и сол - сребърен нитрат. Степента на окисление на азота в комплексния анион намалява, тъй като се добавят три електрона.

С активни метални елементи като магнезий, цинк, калций, нитратната киселина реагира, за да образува азотен оксид, чиято валентност е най-малка, тя е 1. Образуват се също сол и вода:

4Mg + 10HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 + 4Mg (NO 3) 2 + 3H 2 O

Ако азотната киселина, чиято химична формула е HNO 3, е много разредена, в този случай продуктите от нейното взаимодействие с активните метали ще бъдат различни. Може да бъде амоняк, свободен азот или азотен оксид (I). Всичко зависи от външни фактори, които включват степента на смилане на метала и температурата на реакционната смес. Например, уравнението за взаимодействието му с цинка ще изглежда така:

Zn + 4HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Концентрираната HNO 3 (96-98%) киселина при реакции с метали се редуцира до азотен диоксид и това обикновено не зависи от позицията на метала в серията на Н. Бекетов. Това се случва в повечето случаи при взаимодействие със сребро.

Нека си припомним изключението от правилото: при нормални условия концентрираната азотна киселина не реагира с желязо, алуминий и хром, а ги пасивира. Това означава, че върху металната повърхност се образува защитен оксиден филм, предотвратяващ по-нататъшен контакт с киселинните молекули. Смес от вещество с концентрирана солна киселина в съотношение 3: 1 се нарича царска вода. Тя има способността да разтваря златото.

Как нитратната киселина реагира с неметали

Силните окислителни свойства на веществото водят до факта, че при реакциите му с неметални елементи, последните преминават под формата на съответните киселини. Например сярата се окислява до сулфат, борът - до борна, а фосфорът - до фосфатни киселини. Реакционните уравнения по-долу потвърждават това:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

Получаване на азотна киселина

Най-удобният лабораторен метод за получаване на вещество е взаимодействието на нитрати с концентриран. Извършва се при слабо нагряване, като се избягва повишаване на температурата, тъй като в този случай полученият продукт се разлага.

В промишлеността азотната киселина може да се получи по няколко начина. Например, получени от въздуха азот и водород. Производството на киселина протича на няколко етапа. Азотните оксиди ще бъдат междинни продукти. Първо се образува азотен оксид NO, след което се окислява с атмосферен кислород до азотен диоксид. Накрая, при реакция с вода и излишък на кислород, от NO 2 се получава разредена (40-60%) нитратна киселина. Ако се дестилира с концентрирана сулфатна киселина, масовата част на HNO 3 в разтвора може да се увеличи до 98.

Горният метод за производство на нитратна киселина е предложен за първи път от основателя на азотната индустрия в Русия И. Андреев в началото на 20 век.

Приложение

Както си спомняме, химичната формула на азотната киселина е HNO3. Каква функция химични свойстваопределя употребата му, ако нитратната киселина е голям тонажен продукт на химическото производство? Това е висока окислителна способност на веществото. Използва се във фармацевтичната индустрия за производство на лекарства. Веществото служи като суровина за синтеза на експлозивни съединения, пластмаси, багрила. Нитратната киселина се използва във военната техника като окислител за ракетно гориво. Големият му обем се използва при производството на най-важните видове азотни торове - селитра. Те спомагат за повишаване на добива на най-важните култури и увеличаване на съдържанието на протеин в плодовете и зелената маса.

Приложения на нитрати

След като разгледахме основните свойства, производството и употребата на азотната киселина, ще се съсредоточим върху използването на най-важните й съединения - соли. Те не са само минерални торове, някои от тях имат голямо значениевъв военната индустрия. Например смес от 75% калиев нитрат, 15% фини въглища и 5% сяра се нарича черен прах. Амонал, експлозив, се получава от амониев нитрат, както и от въглища и алуминиев прах. Интересно свойство на солите на нитратната киселина е способността им да се разлагат при нагряване.

Освен това реакционните продукти ще зависят от това кой метален йон е част от солта. Ако металният елемент е в серията активност вляво от магнезия, в продуктите се откриват нитрити и свободен кислород. Ако металът, който е част от нитрата, е разположен от магнезий до мед включително, тогава при нагряване на солта се образуват азотен диоксид, кислород и оксид на металния елемент. Солите на среброто, златото или платината при висока температура образуват свободен метал, кислород и азотен диоксид.

В нашата статия разбрахме каква е химичната формула на азотната киселина в химията и какви характеристики има окислителни свойстваса от най-голямо значение.

Азотна киселина

Азотна киселина(HNO 3), е силна едноосновна киселина. Твърдата азотна киселина образува две кристални модификации с моноклинни и ромбични решетки.

Азотната киселина се смесва с вода във всяко съотношение. Във водни разтвори той почти напълно се дисоциира на йони. Образува азеотропна смес с вода с концентрация 68,4% и температура на кипене 120 °C при атмосферно налягане. Известни са два твърди хидрата: монохидрат (HNO 3 ·H 2 O) и трихидрат (HNO 3 ·3H 2 O).

Химични свойства

Силно концентрираният HNO 3 обикновено има кафяв цвят поради процеса на разлагане, протичащ на светлина:

При нагряване азотната киселина се разлага по същата реакция. Азотната киселина може да се дестилира (без разлагане) само при понижено налягане (посочената точка на кипене при атмосферно налягане се намира чрез екстраполация).

Златото, някои метали от платиновата група и танталът са инертни към азотната киселина в целия диапазон от концентрации, останалите метали реагират с него, ходът на реакцията се определя от неговата концентрация.

HNO 3 като силна едноосновна киселина взаимодейства:

а) с основни и амфотерни оксиди:

б) с основание:

в) измества слабите киселини от техните соли:

При кипене или излагане на светлина азотната киселина се разлага частично:

Азотната киселина във всяка концентрация проявява свойствата на окислителна киселина, докато азотът се редуцира до степен на окисление от +4 до -3. Дълбочината на редукция зависи преди всичко от природата на редуциращия агент и от концентрацията на азотна киселина. Като окислителна киселина HNO3 взаимодейства:

а) с метали, стоящи в поредица от напрежения вдясно от водорода:

Концентрирана HNO 3

Разреден HNO 3

б) с метали, стоящи в поредицата от напрежения вляво от водорода:

Всички горни уравнения отразяват само доминиращия ход на реакцията. Това означава, че при тези условия продуктите от тази реакция са повече от продуктите от други реакции, например по време на взаимодействието на цинк с азотна киселина (масова част на азотна киселина в разтвор от 0,3), продуктите ще съдържат най-много NO, но също така ще съдържа (само в по-малки количества) и NO 2 , N 2 O, N 2 и NH 4 NO 3 .

Единственият общ модел при взаимодействието на азотна киселина с метали: колкото по-разредена е киселината и колкото по-активен е металът, толкова по-дълбоко се редуцира азотът:

Увеличаването на концентрацията на киселината повишава активността на метала

Продукти от взаимодействието на желязо с HNO 3 с различни концентрации

Азотната киселина, дори концентрирана, не взаимодейства със златото и платината. Желязото, алуминият, хромът се пасивират със студена концентрирана азотна киселина. Желязото взаимодейства с разредена азотна киселина и в зависимост от концентрацията на киселината се образуват не само различни продукти на редукция на азота, но и различни продукти на окисление на желязото:

Азотната киселина окислява неметалите, докато азотът обикновено се редуцира до NO или NO 2:

и сложни вещества, например:

Някои органични съединения (например амини и хидразин, терпентин) се запалват спонтанно при контакт с концентрирана азотна киселина.

Азотна киселина

Някои метали (желязо, хром, алуминий, кобалт, никел, манган, берилий), които реагират с разредена азотна киселина, се пасивират от концентрирана азотна киселина и са устойчиви на нейното въздействие.

Смес от азотна и сярна киселина се нарича меланж. Поради наличието на амил се постига концентрация от 104% [ източникът не е посочен 150 дни] (тоест, когато 4 части дестилат се добавят към 100 части меланж, концентрацията остава 100%, поради абсорбцията на вода от амил [ източникът не е посочен 150 дни]).

Азотната киселина се използва широко за получаване на нитро съединения.

Смес от три обема на солна киселинаи един обем азот се нарича "царска водка". Aqua regia разтваря повечето метали, включително злато и платина. Неговите силни окислителни способности се дължат на получените атомен хлор и нитрозил хлорид:

Нитрати

HNO3 е силна киселина. Неговите соли - нитрати - се получават чрез действието на HNO 3 върху метали, оксиди, хидроксиди или карбонати. Всички нитрати са силно разтворими във вода.

Солите на азотната киселина - нитратите - се разлагат необратимо при нагряване, продуктите на разлагане се определят от катиона:

а) нитрати на метали, стоящи в поредицата от напрежения вляво от магнезия:

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

б) нитрати на метали, разположени в поредица от напрежения между магнезий и мед:

4Al(NO 3) 3 \u003d 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

в) нитрати на метали, разположени в поредица от напрежения вдясно от живака:

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2

г) амониев нитрат:

NH4NO3 \u003d N2O + 2H2O

Нитратите във водни разтвори практически не показват окислителни свойства, но при високи температури в твърдо състояние нитратите са силни окислители, например:

Fe + 3KNO 3 + 2KOH = K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + H 2 O - когато твърдите вещества се слеят.

Цинкът и алуминият в алкален разтвор редуцират нитратите до NH3:

Солите на азотната киселина - нитратите - се използват широко като торове. В същото време почти всички нитрати са силно разтворими във вода, следователно под формата на минерали те са изключително малки по природа; изключения са чилийският (натриев) нитрат и индийският нитрат (калиев нитрат). Повечето нитрати се получават по изкуствен път.

Стъкло, флуоропласт-4 не реагират с азотна киселина.

Историческа информация

Методът за получаване на разредена азотна киселина чрез суха дестилация на селитра със стипца и син витриол очевидно е описан за първи път в трактатите на Джабир (Гебер в латински преводи) през 8 век. Този метод с различни модификации, най-значимата от които е замяната на медта с витриол, се използва в европейската и арабската алхимия до 17 век.

През 17 век Глаубер предлага метод за получаване на летливи киселини чрез взаимодействие на техните соли с концентрирана сярна киселина, включително азотна киселина от калиев нитрат, което позволява въвеждането на концентрирана азотна киселина в химическата практика и изучаването на нейните свойства. Методът на Глаубер се използва до началото на 20 век, като единствената съществена модификация е замяната на калиевия нитрат с по-евтин натриев (чилийски) нитрат.

По времето на М. В. Ломоносов азотната киселина се нарича силна водка.

Промишлено производство, приложение и въздействие върху организма

Азотната киселина е един от най-големите продукти в химическата промишленост.

Производство на азотна киселина

Съвременният метод за производството му се основава на каталитично окисление на синтетичен амоняк върху платиново-родиеви катализатори (процес на Оствалд) до смес от азотни оксиди (азотни газове), с последващото им абсорбиране от вода.

4NH 3 + 5O 2 (Pt) → 4NO + 6H 2 O 2NO + O 2 → 2NO 2 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3.

Концентрацията на азотна киселина, получена по този метод, варира от 45 до 58% в зависимост от технологичния дизайн на процеса. За първи път азотната киселина е получена от алхимици чрез нагряване на смес от селитра и железен сулфат:

4KNO 3 + 2(FeSO 4 7H 2 O) (t°) → Fe 2 O 3 + 2K 2 SO 4 + 2HNO 3 + NO 2 + 13H 2 O

Чистата азотна киселина е получена за първи път от Йохан Рудолф Глаубер, действайки върху селитра с концентрирана сярна киселина:

KNO 3 + H 2 SO 4 (конц.) (t°) → KHSO 4 + HNO 3

Допълнителна дестилация може да се получи т.нар. "димяща азотна киселина", несъдържаща на практика вода.

Един от най-важните продукти, използвани от човека, е нитратната киселина. Формулата на веществото е HNO3, също така има различни физични и химични характеристики, които го отличават от другите неорганични киселини. В нашата статия ще проучим свойствата на азотната киселина, ще се запознаем с методите за нейното производство и ще разгледаме обхвата на веществото в различни индустрии, медицина и селско стопанство.

Характеристики на физичните свойства

Азотната киселина, получена в лаборатория, чиято структурна формула е дадена по-долу, е безцветна течност с неприятна миризма, по-тежка от водата. Изпарява се бързо и има ниска точка на кипене от +83 °C. Съединението лесно се смесва с вода във всякакви пропорции, образувайки разтвори с различни концентрации. Освен това нитратната киселина може да абсорбира влагата от въздуха, тоест тя е хигроскопично вещество. Структурната формула на азотната киселина е двусмислена и може да има две форми.

В молекулярна форма нитратната киселина не съществува. Във водни разтвори с различни концентрации веществото има формата на следните частици: H 3 O + - хидрониеви йони и аниони на киселинния остатък - NO 3 -.

Киселинно-алкално взаимодействие

Азотната киселина, която е една от най-силните киселини, влиза в реакции на заместване, обмен и неутрализация. И така, с основните оксиди съединението участва в метаболитни процеси, в резултат на което се получават сол и вода. Реакцията на неутрализация е основното химично свойство на всички киселини. Продуктите от взаимодействието на основи и киселини винаги ще бъдат съответните соли и вода:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Подобни видеа

Реакции с метали

В молекулата на азотната киселина, чиято формула е HNO3, азотът проявява най-високата степен на окисление, равна на +5, следователно веществото има изразени окислителни свойства. Като силна киселина, тя е в състояние да взаимодейства с метали в серията активност на метали до водород. Въпреки това, за разлика от други киселини, той може да реагира и с пасивни метални елементи, като мед или сребро. Реагентите и продуктите на взаимодействие се определят както от концентрацията на самата киселина, така и от активността на метала.

Разредена азотна киселина и нейните свойства

Ако масовата част на HNO 3 е 0,4-0,6, тогава съединението проявява всички свойства на силна киселина. Например, той се дисоциира на водородни катиони и аниони на киселинни остатъци. Индикатори в кисела среда, например лилав лакмус, в присъствието на излишък от H + йони, променя цвета си на червен. Най-важната характеристика на реакциите на нитратна киселина с метали е невъзможността за освобождаване на водород, който се окислява до вода. Вместо това се образуват различни съединения – азотни оксиди. Например, в процеса на взаимодействие на сребро с молекули на азотна киселина, чиято формула е HNO 3, се откриват азотен оксид, вода и сол - сребърен нитрат. Степента на окисление на азота в комплексния анион намалява, тъй като се добавят три електрона.

С активни метални елементи като магнезий, цинк, калций, нитратната киселина реагира, за да образува азотен оксид, чиято валентност е най-малка, тя е 1. Образуват се също сол и вода:

4Mg + 10HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 + 4Mg (NO 3) 2 + 3H 2 O

Ако азотната киселина, чиято химична формула е HNO 3, е много разредена, в този случай продуктите от нейното взаимодействие с активните метали ще бъдат различни. Може да бъде амоняк, свободен азот или азотен оксид (I). Всичко зависи от външни фактори, които включват степента на смилане на метала и температурата на реакционната смес. Например, уравнението за взаимодействието му с цинка ще изглежда така:

Zn + 4HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Концентрираната HNO 3 (96-98%) киселина при реакции с метали се редуцира до азотен диоксид и това обикновено не зависи от позицията на метала в серията на Н. Бекетов. Това се случва в повечето случаи, например при взаимодействие със сребро.

Нека си припомним изключението от правилото: при нормални условия концентрираната азотна киселина не реагира с желязо, алуминий и хром, а ги пасивира. Това означава, че върху металната повърхност се образува защитен оксиден филм, предотвратяващ по-нататъшен контакт с киселинните молекули. Смес от вещество с концентрирана солна киселина в съотношение 3: 1 се нарича царска вода. Тя има способността да разтваря златото.

Как нитратната киселина реагира с неметали

Силните окислителни свойства на веществото водят до факта, че при реакциите му с неметални елементи, последните преминават под формата на съответните киселини. Например сярата се окислява до сулфат, борът - до борна, а фосфорът - до фосфатни киселини. Реакционните уравнения по-долу потвърждават това:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

Получаване на азотна киселина

Най-удобният лабораторен метод за получаване на вещество е взаимодействието на нитрати с концентрирана сулфатна киселина. Извършва се при слабо нагряване, като не се допуска повишаване на температурата, тъй като в този случай полученият продукт се разлага.

В промишлеността азотната киселина може да се получи по няколко начина. Например окислението на амоняк, получен от атмосферен азот и водород. Производството на киселина протича на няколко етапа. Азотните оксиди ще бъдат междинни продукти. Първо се образува азотен оксид NO, след което се окислява с атмосферен кислород до азотен диоксид. Накрая, при реакция с вода и излишък на кислород, от NO 2 се получава разредена (40-60%) нитратна киселина. Ако се дестилира с концентрирана сулфатна киселина, масовата част на HNO 3 в разтвора може да се увеличи до 98.

Горният метод за производство на нитратна киселина е предложен за първи път от основателя на азотната индустрия в Русия И. Андреев в началото на 20 век.

Приложение

Както си спомняме, химичната формула на азотната киселина е HNO3. Каква характеристика на химичните свойства определя използването му, ако нитратната киселина е голям тонажен продукт на химическото производство? Това е висока окислителна способност на веществото. Използва се във фармацевтичната индустрия за производство на лекарства. Веществото служи като суровина за синтеза на експлозивни съединения, пластмаси, багрила. Нитратната киселина се използва във военната техника като окислител за ракетно гориво. Големият му обем се използва при производството на най-важните видове азотни торове - селитра. Те спомагат за повишаване на добива на най-важните култури и увеличаване на съдържанието на протеин в плодовете и зелената маса.

Приложения на нитрати

След като разгледахме основните свойства, производството и употребата на азотната киселина, ще се съсредоточим върху използването на най-важните й съединения - соли. Те не са само минерални торове, някои от тях са от голямо значение във военната индустрия. Например смес от 75% калиев нитрат, 15% фини въглища и 5% сяра се нарича черен прах. Амонал, експлозив, се получава от амониев нитрат, както и от въглища и алуминиев прах. Интересно свойство на солите на нитратната киселина е способността им да се разлагат при нагряване.

Освен това реакционните продукти ще зависят от това кой метален йон е част от солта. Ако металният елемент е в серията активност вляво от магнезия, в продуктите се откриват нитрити и свободен кислород. Ако металът, който е част от нитрата, е разположен от магнезий до мед включително, тогава при нагряване на солта се образуват азотен диоксид, кислород и оксид на металния елемент. Солите на среброто, златото или платината при висока температура образуват свободен метал, кислород и азотен диоксид.

В нашата статия разбрахме каква е химичната формула на азотната киселина в химията и какви характеристики на нейните окислителни свойства са най-важни.