З якими речовинами реагує концентрована азотна кислота? Взаємодія металів із азотною кислотою

Вступ

Ви захоплюєтеся квітникарством і прийшли до магазину, щоб купити добрива для своїх квітів. Переглядаючи різні назви та склади, ви помітили сулію з написом "Азотне добриво". Читаємо його склад: "Фосфор, кальцій, те... Азотна кислота? А це ще що за звір?!". Зазвичай з азотною кислотою знайомляться саме в такій обстановці. І багатьом тоді ж захочеться дізнатися про неї більше. Сьогодні я постараюся задовольнити вашу цікавість.

Визначення

Азотна кислота (формула HNO3) є сильною одноосновною кислотою. У неокисленому стані вона виглядає так, як на фото 1. У звичайних умовах це рідина, але її можна перевести у тверде агрегатний стан. І в ньому вона нагадує кристали, що мають моноклінну або ромбічну решітку.

Хімічні властивості азотної кислоти

Має здатність добре змішуватись з водою, де відбувається майже повна дисоціація цієї кислоти на іони. Концентрована азотна кислота має коричневий колір (фото). Його забезпечує розкладання на діоксид азоту, воду та кисень, що відбувається через сонячного світла, що падає на неї. Якщо її нагріти, станеться таке саме розкладання. З нею реагують усі метали, за винятком танталу, золота та платиноїдів (рутенія, родію, паладію, іридію, осмію та платини). Однак її з'єднання із соляною кислотою може навіть розчиняти деякі з них (це так звана "царська горілка"). Азотна кислота, що має будь-яку концентрацію, може проявлятися як окислювач. Багато органічних речовин при взаємодії з нею можуть самозаймистись. А деякі метали в цій кислоті пасивуватимуться. При дії на них (а також при реакції з оксидами, карбонатами та гідроксидами) азотна кислота утворює свої солі, що мають назву нітратів. Останні добре розчиняються у воді. Але нітрат-іони у ній не гідролізуються. Якщо нагріти солі цієї кислоти, то станеться їх незворотне розкладання.

Отримання

Для отримання азотної кислоти синтетичний аміак окислюють за допомогою платино-родієвих каталізаторів до появи суміші нітрозних газів, які надалі поглинаються водою. Також вона утворюється, коли змішують і нагрівають калієву селітру та залізний купорос.

Застосування

За допомогою азотної кислоти виробляють мінеральні добрива, вибухові та деякі отруйні речовини. Нею труять друковані форми (офортні дошки, магнієві кліше і т.д.), а також підкислюють тонуючі розчини для фото. З азотної кислоти виробляють барвники та ліки, а також з її допомогою визначають наявність золота у золотих сплавах.

Фізіологічний вплив

З огляду на ступінь впливу азотної кислоти на організм її відносять до 3-го класу небезпеки (помірно небезпечна). Вдихання її парів призводить до подразнення дихальних шляхів. При попаданні на шкіру азотна кислота залишає безліч виразок, що довго гояться. Ділянки шкіри, куди вона потрапила, стають характерними. жовтого кольору(Фото). Говорячи науковою мовою, відбувається ксантопротеїнова реакція. Діоксид азоту, який виходить при нагріванні азотної кислоти або її розкладанні на світлі, дуже токсичний і може спричинити набряк легень.

Висновок

Азотна кислота приносить користь людині як у розведеному, і у чистому стані. Але найчастіше вона зустрічається у складі речовин, багато з яких вам напевно знайомі (наприклад, нітрогліцерин).

Азотна кислота відноситься до основних сполук азоту. Хімічна формула – HNO 3 . Тож якими ж фізичними та хімічними властивостями володіє ця речовина?

Фізичні властивості

Чиста азотна кислота не має кольору, має різкий запах, а на повітрі має особливість "димитися". Молярна маса становить 63 г/моль. При температурі -42 градуси перетворюється на жорсткий агрегатний стан і перетворюється на білу масу. Безводна азотна кислота закипає за 86 градусів. У процесі змішування з водою утворює відмінні розчини один від одного по концентрації.

Ця речовина є одноосновною, тобто має одну карбоксильну групу. Серед кислот, що належать до потужних окислювачів, азотна кислота є однією з найсильніших. Вона вступає в реакцію з багатьма металами та неметалами, органічними сполуками за рахунок відновлення азоту

Нітрати – солі азотної кислоти. Найчастіше їх використовують як добрива у сільському господарстві.

Хімічні властивості

Електронну та структурну формулу азотної кислоти зображують наступним чином:

Рис. 1. Електронна формула азотної кислоти.

Концентрована азотна кислота схильна до впливу світла і під його дією здатна розкладатися на оксиди азоту. Оксиди, у свою чергу, взаємодіючи з кислотою, розчиняються в ній і надають рідині жовтуватий відтінок:

4HNO 3 =4NO 2 +O 2 +2H 2 O

Зберігати речовину слід у прохолодному та темному місці. При підвищенні її температури та концентрації процес розпаду відбувається значно швидше. Азот в молекулі азотної кислоти має валентність IV, ступінь окислення +5, координаційне число 3.

Оскільки азотна кислота є дуже сильною кислотою, у розчинах вона повністю розкладається на іони. Вона реагує з основними оксидами, з основами, з солями слабших і летких кислот.

Рис. 2. Азотна кислота.

Ця одноосновна кислота – найсильніший окисник. Азотна кислота діє на багато металів. Залежно від концентрації, активності металу та умов проведення реакції може відновлюватись з одночасним утворенням солі азотної кислоти (нітрату) до сполук.

Коли азотна кислота взаємодіє з малоактивними металами, утворюється NO 2:

Cu+4HNO 3 (конц.) = Су(NO 3) 2 +2NO 2 +2H 2 O

Розведена азотна кислота у такій ситуації відновлюється до NO:

3Cu+8HNO 3 (розб.)=3Сu(NO 3) 2 +2NO+4H 2 O

Якщо реакцію з розведеної азотної кислотою вступають активніші метали, то виділяється NO 2:

4Mg+10HNO 3 (розб.)=4Mg(NO 3) 2 +N 2 O+5H 2 O

Дуже розбавлена ​​азотна кислота при взаємодії з активними металами відновлюється до солей амонію:

4Zn+10HNO 3 (дуже розб.)=4Zn(NO 3) 2 +NH 4 NO 3 +3H 2 O

У концентрованій азотній кислоті стійкі Au, Pt, Rh, Ir, Ta, Ti. Метали Al, Fe, Cr вона пасивує в результаті утворення на поверхні металів оксидних плівок.

Суміш, утворена з одного обсягу концентрованої азотної та трьох обсягів концентрованої хлороводневої (соляної) кислоти називається «царською горілкою».

Рис. 3. Царська горілка.

Неметали окислюються азотною кислотою до відповідних кислот, а азотна кислота в залежності від концентрації відновлюється до NO або NO2:

С+4HNO 3 (конц.) = CO 2 +4NO 2 +2H 2 O

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

Азотна кислота здатна окислювати деякі катіони та аніони, а також неорганічні ковалентні з'єднання, наприклад, сірководень.

3H 2 S+8HNO 3 (розб.)= 3H 2 SO 4 +8NO+4H 2 O

Азотна кислота взаємодіє з багатьма органічними речовинами, причому один або кілька атомів водню в молекулі органічної речовинизамінюються нітрогрупами - NO 2 . Цей процес називається нітруванням.

Один з найважливіших продуктів, що використовуються людиною, - це нітратна кислота. Формула речовини - HNO 3 , вона ж має і різноманітні фізичні та хімічними характеристиками, що відрізняють його від інших неорганічних кислот У нашій статті ми вивчимо властивості азотної кислоти, ознайомимося з методами її одержання, а також розглянемо сфери застосування речовини у різних галузях промисловості, медицини та сільського господарства.

Особливості фізичних властивостей

Отримана в лабораторії азотна кислота, структурна формула якої наведена нижче, є безбарвною рідиною з неприємним запахом, більш важку, ніж вода. Вона швидко випаровується і має невисоку температуру кипіння, що дорівнює +83 °С. З'єднання легко поєднується з водою в будь-яких пропорціях, утворюючи розчини різної концентрації. Більше того, нітратна кислота може поглинати вологу з повітря, тобто є гігроскопічною речовиною. Структурна формула азотної кислоти неоднозначна і може мати дві форми.

У молекулярному вигляді нітратна кислота немає. У водних розчинах різної концентрації речовина має вигляд наступних частинок: H 3 O + - іонів гідроксонію та аніонів кислотного залишку- NO 3 -.

Кислотно-основна взаємодія

Азотна кислота, що є однією з найсильніших кислот, вступає в обмін, нейтралізація. Так, з основними оксидами з'єднання бере участь в обмінних процесах, в результаті яких виходить сіль та вода. Реакція нейтралізації – основна хімічна властивість усіх кислот. Продуктами взаємодії основ та кислот завжди будуть відповідні солі та вода:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Реакції із металами

У молекулі азотної кислоти, формула якої HNO 3 азот проявляє саму високий ступіньокислення, рівну +5, тому речовина має яскраво виражені окислювальні властивості. Як сильна кислота воно здатне взаємодіяти з металами, що стоять у ряді активності металів до водню. Однак вона, на відміну від інших кислот, може реагувати і з металевими пасивними елементами, наприклад, з міддю або сріблом. Реагенти та продукти взаємодії визначаються як концентрацією самої кислоти, так і активністю металу.

Розведена азотна кислота та її властивості

Якщо масова частка HNO 3 становить 0,4-0,6, з'єднання проявляє всі властивості сильної кислоти. Наприклад, дисоціює на катіони водню та аніони кислотного залишку. Індикатори в кислому середовищі, наприклад, фіолетовий лакмус, у присутності надлишку іонів H+ змінює своє забарвлення на червоне. Найважливіша особливість реакцій нітратної кислоти з металами – це неможливість виділення водню, що окислюється до води. Замість нього утворюються різні сполуки – оксиди азоту. Наприклад, у процесі взаємодії срібла з молекулами азотної кислоти, формула якої HNO 3 виявляється монооксид азоту, вода і сіль - нітрат срібла. Ступінь окислення азоту у складному аніоні знижується, оскільки відбувається приєднання трьох електронів.

З активними металевими елементами, такими як магній, цинк, кальцій, нітратна кислота реагує з утворенням окису азоту, валентність якого найменша, вона дорівнює 1. Також утворюються сіль і вода:

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

Якщо ж азотна кислота, хімічна формула якої HNO 3 дуже розбавлена, в цьому випадку, продукти її взаємодії з активними металами будуть різними. Це може бути аміак, вільний азот чи оксид азоту (І). Все залежить від зовнішніх факторів, До яких можна віднести ступінь подрібнення металу та температуру реакційної суміші. Наприклад, рівняння її взаємодії з цинком матиме такий вигляд:

Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Концентрована HNO 3 (96-98%) кислота в реакціях з металами відновлюється до діоксиду азоту, причому це зазвичай не залежить від положення металу в ряду Н. Бекетова. Так відбувається в більшості при взаємодії зі сріблом.

Запам'ятаємо виняток із правила: концентрована азотна кислота у звичайних умовах не реагує із залізом, алюмінієм та хромом, а пасивує їх. Це означає, що на поверхні металів утворюється захисна оксидна плівка, що перешкоджає їх подальшому контакту з молекулами кислоти. Суміш речовини з концентрованою хлоридною кислотою у співвідношенні 3:1 називається царською горілкою. Вона має здатність розчиняти золото.

Як нітратна кислота реагує з неметалами

Сильні окислювальні властивості речовини призводять до того, що в його реакціях з неметалевими елементами останні переходять у форму відповідних кислот. Наприклад, сірка окислюється до сульфатної, бор – до борної, а фосфор – до фосфатних кислот. Наведені нижче рівняння реакцій підтверджують:

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

Одержання азотної кислоти

Найбільш зручний лабораторний спосіб отримання речовини - взаємодія нітратів з концентрованою Її проводять при слабкому нагріванні, не допускаючи підвищення температури, так як в цьому випадку продукт розкладається.

У промисловості азотну кислоту можна видобути кількома способами. Наприклад, отриманим з азоту повітря та водню. Виробництво кислоти відбувається у кілька стадій. Проміжними продуктами будуть оксиди азоту. Спочатку утворюється монооксид азоту NO, потім киснем повітря його окислюють до двоокису азоту. Нарешті, реакції з водою і надлишком кисню з NO 2 добувають розведену (40-60%) нітратну кислоту. Якщо її переганяти з концентрованою сульфатною кислотою, можна підвищити масову частку HNO 3 розчині до 98.

Вищеописаний метод виробництва нітратної кислоти вперше був запропонований засновником азотної промисловості в Росії І. Андрєєвим ще на початку 20 століття.

Застосування

Як пам'ятаємо, хімічна формула азотної кислоти HNO 3 . Яка особливість хімічних властивостейобумовлює її застосування, якщо нітратна кислота є багатотоннажним продуктом хімічного виробництва? Це висока окисна здатність речовини. Його застосовують у фармацевтичній промисловості для одержання лікарських препаратів. Речовина є вихідною сировиною для синтезу вибухових сполук, пластичних мас, барвників. Нітратна кислота застосовується у військовій техніці як окислювач для ракетного палива. Великий її обсяг застосовують у виробництві найважливіших видів азотних добрив – селітр. Вони сприяють підвищенню врожайності найважливіших сільськогосподарських культур та підвищують вміст у плодах та зеленій масі білка.

Області застосування нітратів

Розглянувши основні властивості, одержання та застосування азотної кислоти, зупинимося на використанні найважливіших її сполук – солей. Вони є не тільки мінеральними добривами, деякі мають велике значенняу військовій промисловості. Наприклад, суміш, що складається з 75% нітрату калію, 15% дрібнодисперсного вугілля та 5% сірки називається чорним порохом. З нітрату амонію, а також порошку вугілля та алюмінію отримують амонал – вибухову речовину. Цікава властивість солей нітратної кислоти - це їхня здатність розкладатися при нагріванні.

Причому продукти реакції залежатимуть від того, іон якого металу входить до складу солі. Якщо металевий елемент знаходиться в ряду активності лівіше магнію, то в продуктах виявляються нітрити і вільний кисень. Якщо метал, що входить до складу нітрату, розташований від магнію до міді включно, при нагріванні солі відбувається утворення діоксиду азоту, кисню і оксиду металевого елемента. Солі срібла, золота або платини за високої температури утворюють вільний метал, кисень і двоокис азоту.

У нашій статті ми з'ясували, яка хімічна формула азотної кислоти в хімії та які особливості її окисних властивостеймають найважливіше значення.

Азотна кислота

Азотна кислота(HNO 3) - сильна одноосновна кислота. Тверда азотна кислота утворює дві кристалічні модифікації смоноклінної та ромбічної гратами.

Азотна кислота поєднується з водою в будь-яких співвідношеннях. У водяних розчинах вона практично повністю дисоціює на іони. Утворює з водою азеотропну суміш з концентрацією 68,4 % та t кип 120 °C при атмосферному тиску. Відомі два тверді гідрати: моногідрат (HNO 3 ·H 2 O) і тригідрат (HNO 3 ·3H 2 O).

Хімічні властивості

Висококонцентрована HNO 3 має зазвичай буре забарвлення внаслідок процесу розкладання, що відбувається на світлі:

При нагріванні азотна кислота розпадається з тієї ж реакції. Азотну кислоту можна переганяти (без розкладання) лише за зниженого тиску (вказана температура кипіння при атмосферному тиску знайдена екстраполяцією).

Золото, деякі метали платинової групи і тантал інертні до азотної кислоти у всьому діапазоні концентрацій, інші метали реагують із нею, хід реакції у своїй визначається її концентрацією.

HNO 3 як сильна одноосновна кислота взаємодіє:

а) з основними та амфотерними оксидами:

б) з основами:

в) витісняє слабкі кислоти з їх солей:

При кипінні або під дією світла азотна кислота частково розкладається:

Азотна кислота у будь-якій концентрації виявляє властивості кислоти-окислювача, при цьому азот відновлюється до ступеня окиснення від +4 до -3. Глибина відновлення залежить насамперед від природи відновника та від концентрації азотної кислоти. Як кислота-окислювач, HNO 3 взаємодіє:

а) з металами, що стоять у ряді напруг правіше водню:

Концентрована HNO 3

Розведена HNO 3

б) з металами, що стоять у ряді напруг лівіше водню:

Усі наведені вище рівняння відбивають лише домінуючий перебіг реакції. Це означає, що в цих умовах продуктів даної реакції більше, ніж продуктів інших реакцій, наприклад, при взаємодії цинку з азотною кислотою (масова частка азотної кислоти в розчині 0,3) у продуктах буде міститися найбільше NO, але також містяться (тільки у менших кількостях) і NO 2 , N 2 O, N 2 і NH 4 NO 3 .

Єдина загальна закономірність при взаємодії азотної кислоти з металами: чим розбавленіша кислота і чим активніший метал, тим глибше відновлюється азот:

Збільшення концентрації кислоти; збільшення активності металу

Продукти взаємодії заліза з HNO 3 різної концентрації

Із золотом і платиною азотна кислота, навіть концентрована, не взаємодіє. Залізо, алюміній, хром холодною концентрованою азотною кислотою пасивуються. З розведеною азотною кислотою залізо взаємодіє, причому залежно від концентрації кислоти утворюються як різні продукти відновлення азоту, а й різні продукти окислення заліза:

Азотна кислота окислює неметали, при цьому азот зазвичай відновлюється до NO або NO2:

та складні речовини, наприклад:

Деякі органічні сполуки (наприклад, аміни та гідразин, скипидар) займаються самозаймом при контакті з концентрованою азотною кислотою.

Азотна кислота

Деякі метали (залізо, хром, алюміній, кобальт, нікель, марганець, берилій), що реагують з розведеною азотною кислотою, пасивуються концентрованою азотною кислотою та стійкі до її впливу.

Суміш азотної та сірчаної кислот зветься «меланж». Завдяки наявності амілу досягається концентрація в 104% [ джерело не вказано 150 днів] (тобто при додаванні до 100 частин меланжу 4 частин дистиляту концентрація залишається на рівні 100%, внаслідок поглинання води амілом [ джерело не вказано 150 днів]).

Азотна кислота широко використовується для отримання нітросполук.

Суміш трьох об'ємів соляної кислотита одного обсягу азотної називається «царською горілкою». Царська горілка розчиняє більшість металів, у тому числі золото та платину. Її сильні окислювальні здібності обумовлені атомарним хлором і хлоридом нітрозилу, що утворюється:

Нітрати

HNO 3 – сильна кислота. Її солі - нітрати - одержують дією HNO 3 на метали, оксиди, гідроксиди або карбонати. Всі нітрати добре розчиняються у воді.

Солі азотної кислоти - нітрати - при нагріванні необоротно розкладаються, продукти розкладання визначаються катіоном:

а) нітрати металів, що стоять у ряді напруг лівіше магнію:

2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2

б) нітрати металів, розташованих у ряді напруг між магнієм та міддю:

4Al(NO 3) 3 = 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

в) нітрати металів, розташованих у ряді напруг правіше ртуті:

2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2

г) нітрат амонію:

NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O

Нітрати у водних розчинах практично не виявляють окисних властивостей, але за високої температури у твердому стані нітрати — сильні окислювачі, наприклад:

Fe + 3KNO 3 + 2KOH = K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + H 2 O - при сплавленні твердих речовин.

Цинк та алюміній у лужному розчині відновлюють нітрати до NH 3:

Солі азотної кислоти – нітрати – широко використовуються як добрива. При цьому практично всі нітрати добре розчиняються у воді, тому у вигляді мінералів їх у природі надзвичайно мало; виняток становлять чилійська (натрієва) селітра та індійська селітра (нітрат калію). Більшість нітратів одержують штучно.

З азотною кислотою не реагують скло, фторопласт-4.

Історичні відомості

Методика отримання розведеної азотної кислоти шляхом сухої перегонки селітри з галуном і мідним купоросом була, очевидно, вперше описана трактатах Джабіра(Гебера в латинізованих перекладах) у VIII столітті. Цей метод з тими чи іншими модифікаціями, найбільш суттєвою з яких була заміна мідного купоросажолізного, застосовувався в європейській та арабській алхімії аж до XVII століття.

У XVII столітті Глаубер запропонував метод отримання летких кислот реакцією їх солей з концентрованою сірчаною кислотою, у тому числі азотної кислоти з калійної селітри, що дозволило ввести в хімічну практику концентровану азотну кислоту та вивчити її властивості. Метод Глаубера застосовувався на початок XX століття, причому єдиною істотною модифікацією його виявилася заміна калійної селітри більш дешеву натрієву (чілійську) селітру.

За часів М. В. Ломоносова, азотну кислоту називали міцною горілкою.

Промислове виробництво, застосування та дія на організм

Азотна кислота є одним із найбільш великотоннажних продуктів хімічної промисловості.

Виробництво азотної кислоти

Сучасний спосіб її виробництва заснований на каталітичному окисленні синтетичного аміаку на платино-родієвих каталізаторах (процес Оствальда) до суміші оксидів азоту (нітрозних газів), з подальшим поглинанням їх водою

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

Концентрація отриманої в такий спосіб азотної кислоти коливається залежно від технологічного оформлення процесу від 45 до 58 %. Вперше азотну кислоту отримали алхіміки, нагріваючи суміш селітри та залізного купоросу:

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

Чисту азотну кислоту отримав вперше Йоганн Рудольф Глаубер, діючи на селітру концентрованою сірчаною кислотою:

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

Подальшою дистиляцією можна отримати т. зв. «димна азотна кислота», що практично не містить води.

Один з найважливіших продуктів, що використовуються людиною, - це нітратна кислота. Формула речовини - HNO 3 , вона ж має і різноманітні фізичні та хімічні характеристики, що відрізняють його від інших неорганічних кислот. У нашій статті ми вивчимо властивості азотної кислоти, ознайомимося з методами її одержання, а також розглянемо сфери застосування речовини у різних галузях промисловості, медицини та сільського господарства.

Особливості фізичних властивостей

Отримана в лабораторії азотна кислота, структурна формула якої наведена нижче, є безбарвною рідиною з неприємним запахом, більш важку, ніж вода. Вона швидко випаровується і має невисоку температуру кипіння, що дорівнює +83 °С. З'єднання легко поєднується з водою в будь-яких пропорціях, утворюючи розчини різної концентрації. Більше того, нітратна кислота може поглинати вологу з повітря, тобто є гігроскопічною речовиною. Структурна формула азотної кислоти неоднозначна і може мати дві форми.

У молекулярному вигляді нітратна кислота немає. У водних розчинах різної концентрації речовина має вигляд наступних частинок: H 3 O + - іонів гідроксонію та аніонів кислотного залишку - NO 3 - .

Кислотно-основна взаємодія

Азотна кислота, що є однією з найсильніших кислот, входить у реакції заміщення, обміну, нейтралізації. Так, з основними оксидами з'єднання бере участь в обмінних процесах, в результаті яких виходить сіль та вода. Реакція нейтралізації – основна хімічна властивість усіх кислот. Продуктами взаємодії основ та кислот завжди будуть відповідні солі та вода:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Відео на тему

Реакції із металами

У молекулі азотної кислоти, формула якої HNO 3 азот проявляє найвищий ступінь окислення, рівну +5, тому речовина має яскраво виражені окислювальні властивості. Як сильна кислота воно здатне взаємодіяти з металами, що стоять у ряді активності металів до водню. Однак вона, на відміну від інших кислот, може реагувати і з металевими пасивними елементами, наприклад, з міддю або сріблом. Реагенти та продукти взаємодії визначаються як концентрацією самої кислоти, так і активністю металу.

Розведена азотна кислота та її властивості

Якщо масова частка HNO 3 становить 0,4-0,6, з'єднання проявляє всі властивості сильної кислоти. Наприклад, дисоціює на катіони водню та аніони кислотного залишку. Індикатори в кислому середовищі, наприклад, фіолетовий лакмус, у присутності надлишку іонів H+ змінює своє забарвлення на червоне. Найважливіша особливість реакцій нітратної кислоти з металами – це неможливість виділення водню, що окислюється до води. Замість нього утворюються різні сполуки – оксиди азоту. Наприклад, у процесі взаємодії срібла з молекулами азотної кислоти, формула якої HNO 3 виявляється монооксид азоту, вода і сіль - нітрат срібла. Ступінь окислення азоту у складному аніоні знижується, оскільки відбувається приєднання трьох електронів.

З активними металевими елементами, такими як магній, цинк, кальцій, нітратна кислота реагує з утворенням окису азоту, валентність якого найменша, вона дорівнює 1. Також утворюються сіль і вода:

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

Якщо ж азотна кислота, хімічна формула якої HNO 3 дуже розбавлена, в цьому випадку, продукти її взаємодії з активними металами будуть різними. Це може бути аміак, вільний азот чи оксид азоту (І). Все залежить від зовнішніх факторів, до яких можна віднести ступінь подрібнення металу та температуру реакційної суміші. Наприклад, рівняння її взаємодії з цинком матиме такий вигляд:

Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Концентрована HNO 3 (96-98%) кислота в реакціях з металами відновлюється до діоксиду азоту, причому це зазвичай не залежить від положення металу в ряду Н. Бекетова. Так відбувається в більшості випадків, наприклад, при взаємодії зі сріблом.

Запам'ятаємо виняток із правила: концентрована азотна кислота у звичайних умовах не реагує із залізом, алюмінієм та хромом, а пасивує їх. Це означає, що на поверхні металів утворюється захисна оксидна плівка, що перешкоджає їх подальшому контакту з молекулами кислоти. Суміш речовини з концентрованою хлоридною кислотою у співвідношенні 3:1 називається царською горілкою. Вона має здатність розчиняти золото.

Як нітратна кислота реагує з неметалами

Сильні окислювальні властивості речовини призводять до того, що в його реакціях з неметалевими елементами останні переходять у форму відповідних кислот. Наприклад, сірка окислюється до сульфатної, бор – до борної, а фосфор – до фосфатних кислот. Наведені нижче рівняння реакцій підтверджують:

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

Одержання азотної кислоти

Найбільш зручний лабораторний спосіб одержання речовини - взаємодія нітратів із концентрованою сульфатною кислотою. Її проводять при слабкому нагріванні, не допускаючи підвищення температури, так як в цьому випадку продукт, що вийшов, розкладається.

У промисловості азотну кислоту можна видобути кількома способами. Наприклад, окисленням аміаку, отриманим з азоту повітря та водню. Виробництво кислоти відбувається у кілька стадій. Проміжними продуктами будуть оксиди азоту. Спочатку утворюється монооксид азоту NO, потім киснем повітря його окислюють до двоокису азоту. Нарешті, реакції з водою і надлишком кисню з NO 2 добувають розведену (40-60%) нітратну кислоту. Якщо її переганяти з концентрованою сульфатною кислотою, можна підвищити масову частку HNO 3 розчині до 98.

Вищеописаний метод виробництва нітратної кислоти вперше був запропонований засновником азотної промисловості в Росії І. Андрєєвим ще на початку 20 століття.

Застосування

Як пам'ятаємо, хімічна формула азотної кислоти HNO 3 . Яка особливість хімічних властивостей спричиняє її застосування, якщо нітратна кислота є багатотоннажним продуктом хімічного виробництва? Це висока окисна здатність речовини. Його застосовують у фармацевтичній промисловості для одержання лікарських препаратів. Речовина є вихідною сировиною для синтезу вибухових сполук, пластичних мас, барвників. Нітратна кислота застосовується у військовій техніці як окислювач для ракетного палива. Великий її обсяг застосовують у виробництві найважливіших видів азотних добрив – селітр. Вони сприяють підвищенню врожайності найважливіших сільськогосподарських культур та підвищують вміст у плодах та зеленій масі білка.

Області застосування нітратів

Розглянувши основні властивості, одержання та застосування азотної кислоти, зупинимося на використанні найважливіших її сполук – солей. Вони є не тільки мінеральними добривами, деякі з них мають велике значення у військовій промисловості. Наприклад, суміш, що складається з 75% нітрату калію, 15% дрібнодисперсного вугілля та 5% сірки називається чорним порохом. З нітрату амонію, а також порошку вугілля та алюмінію отримують амонал – вибухову речовину. Цікава властивість солей нітратної кислоти - це їхня здатність розкладатися при нагріванні.

Причому продукти реакції залежатимуть від того, іон якого металу входить до складу солі. Якщо металевий елемент знаходиться в ряду активності лівіше магнію, то в продуктах виявляються нітрити і вільний кисень. Якщо метал, що входить до складу нітрату, розташований від магнію до міді включно, при нагріванні солі відбувається утворення діоксиду азоту, кисню і оксиду металевого елемента. Солі срібла, золота або платини за високої температури утворюють вільний метал, кисень і двоокис азоту.

У нашій статті ми з'ясували, яка хімічна формула азотної кислоти в хімії та які особливості її окисних властивостей мають найважливіше значення.