Склад азотної кислоти. Азотна кислота: формула хімічна, властивості, отримання та застосування

Досвідченим шляхом доведено, що в молекулі азотної кислоти між двома атомами кисню та атомом азоту два хімічні зв'язки абсолютно однакові – полуторні зв'язки. Ступінь окиснення азоту +5, а валентність дорівнює IV.

Фізичні властивості

Азотна кислота HNO 3 у чистому вигляді – безбарвна рідина з різким задушливим запахом, необмежено розчинна у воді; t°пл.= -41°C; t ° кип. = 82,6 ° С, r = 1,52 г/см 3 . У невеликих кількостях вона утворюється при грозових розрядах та присутня у дощовій воді.

Під дією світла азотна кислота частково розкладається із виділенням N Про 2 і за cЧет цього набуває світло-бурого кольору:

N 2 + O 2 грозові ел. розряди → 2NO

2NO + O 2 → 2NO 2

4Н N Про 3 світло → 4 N Про 2 (Бурий газ)+ 2Н 2 Про + Про 2

Азотна кислота високої концентрації виділяє повітря гази, які у закритій пляшці виявляються як коричневих парів (оксиди азоту). Ці гази дуже отруйні, тому потрібно остерігатися їх вдихання. Азотна кислота окислює багато органічних речовин. Папір і тканини руйнуються внаслідок окислення речовин, що утворюють ці матеріали. Концентрована азотна кислота викликає сильні опіки при тривалому контакті та пожовтіння шкіри на кілька днів при короткому контакті. Пожовтіння шкіри свідчить про руйнування білка та виділення сірки (якісна реакція на концентровану азотну кислоту – жовте забарвлення через виділення елементної сірки при дії кислоти на білок – ксантопротеїнова реакція). Тобто – це опік шкіри. Щоб запобігти опіку, слід працювати з концентрованою азотною кислотою у гумових рукавичках.

Отримання

1. Лабораторний метод

KNO 3 + H 2 SO 4 (кінець) → KHSO 4 + HNO 3 (при нагріванні)

2. Промисловий метод

Здійснюється у три етапи:

a) Окислення аміаку на платиновому каталізаторі до NO

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Умови: каталізатор – Pt , t = 500?

б) Окислення киснем повітря NO до NO 2

2NO + O 2 → 2NO 2

в) Поглинання NO 2 водою у присутності надлишку кисню

4NO 2 + Про 2 + 2H 2 O ↔ 4HNO 3

або3 NO 2 + H 2 O ↔ 2 HNO 3 + NO (без надлишку кисню)

Тренажер "Отримання азотної кислоти"

Застосування

у виробництві мінеральних добрив;
у військовій промисловості;
у фотографії - підкислення деяких тонуючих розчинів;
у станковій графіці – для травлення друкарських форм (офортних дощок, цинкографічних друкарських форм та магнієвих кліше).
у виробництві вибухових та отруйних речовин

Питання для контролю:

№1. Ступінь окислення атома азоту в молекулі азотної кислоти

a. +4

b. +3

c. +5

d. +2

№2. Атом азоту в молекулі азотної кислоти має валентність рівну -

a. II

b. V

c. IV

d. III

№3. Якими фізичними властивостями характеризують чисту азотну кислоту?

a. без кольору

b. не має запаху

c. має різкий дратівливий запах

d. димна рідина

e. пофарбована у жовтий колір

№4. Встановіть відповідність між вихідними речовинами та продуктами реакції:

a) NH 3 + O 2	1) NO 2
b) KNO 3 + H 2 SO 4	2) NO 2 + О 2 + H 2 O
c) HNO 3	3) NO + H 2 O
d) NO + O 2	4) KHSO 4 + HNO 3

№5. Розставте коефіцієнти методом електронного балансу, покажіть перехід електронів, вкажіть процеси окиснення (відновлення; окисник (відновник)):

NO 2 + О 2 + H 2 O ↔ HNO 3

: моногідрат (HNO 3 ·H 2 O) та тригідрат (HNO 3 ·3H 2 O).

Фізичні та фізико-хімічні властивості

Фазова діаграма водяного розчину азотної кислоти.

Азот в азотній кислоті чотиривалентний, ступінь окислення +5. Азотна кислота — безбарвна рідина, що димить на повітрі, температура плавлення −41,59 °C, кипіння +82,6 °C з частковим розкладанням. Розчинність азотної кислоти у воді не обмежена. Водні розчини HNO 3 з масовою часткою 0,95-0,98 називають «димною азотною кислотою», з масовою часткою 0,6-0,7 - концентрованою азотною кислотою. З водою утворює азеотропну суміш (масова частка 68,4%, d 20 = 1,41 г/см, T кип = 120,7 ° C)

При кристалізації з водних розчинів азотна кислота утворює кристалогідрати:

моногідрат HNO 3 ·H 2 O, T пл = −37,62 °C
тригідрат HNO 3 ·3H 2 O, T пл = −18,47 °C

Тверда азотна кислота утворює дві кристалічні модифікації:

моноклінна, просторова група P 2 1 /a, a= 1,623 нм, b= 0,857 нм, c= 0,631, β = 90 °, Z = 16;

Моногідрат утворює кристали ромбічної сингонії. P na2, a= 0,631 нм, b= 0,869 нм, c= 0,544, Z = 4;

Щільність водяних розчинів азотної кислоти як функція її концентрації описується рівнянням

де d – щільність у г/см³, с – масова частка кислоти. Ця формула погано описує поведінку щільності при концентрації понад 97%.

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).

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:

Нітрати

Азотна кислота є сильною кислотою. Її солі - нітрати - отримують дією HNO 3 на метали, оксиди, гідроксиди або карбонати. Всі нітрати добре розчиняються у воді. Нітрат-іон у воді не гідролізується.

Солі азотної кислоти при нагріванні незворотно розкладаються, причому склад продуктів розкладання визначається катіоном:

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

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

в) нітрати металів, розташованих у ряді напруг правіше:

Нітрати у водних розчинах практично не виявляють окисних властивостей, але за високої температури у твердому стані є сильними окислювачами, наприклад, при сплавленні твердих речовин:

Історичні відомості

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

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 і вивчити її властивості. Метод

Структурна формула

Справжня, емпірична або брутто-формула: HNO 3

Хімічний склад Азотної кислоти

Молекулярна маса: 63,012

Азотна кислота ( HNO 3) - сильна одноосновна кислота. Тверда азотна кислота утворює дві кристалічні модифікації з моноклінною та ромбічною 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 нормальному атмосферному тиску. Відомі два тверді гідрати: моногідрат (HNO 3 ·H 2 O) і тригідрат (HNO 3 ·3H 2 O).

Азот в азотній кислоті чотирихвалентний, ступінь окислення +5. Азотна кислота - безбарвна рідина, що димить на повітрі, температура плавлення −41,59 °C, кипіння +82,6 °C (при нормальному атмосферному тиску) з частковим розкладанням. Азотна кислота поєднується з водою у всіх співвідношеннях. Водні розчини HNO 3 з масовою часткою 0,95-0,98 називають «димною азотною кислотою», з масовою часткою 0,6-0,7 - концентрованою азотною кислотою. З водою утворює азеотропну суміш (масова частка 68,4 %, d20 = 1,41 г/см, T кіп = 120,7 °C)

Висококонцентрована HNO 3 має зазвичай буре забарвлення внаслідок процесу розкладання, що відбувається на світлі. При нагріванні азотна кислота розпадається за тією ж реакцією. 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.

Азотна кислота у будь-якій концентрації виявляє властивості кислоти-окислювача, при цьому азот відновлюється до ступеня окиснення від +5 до -3. Глибина відновлення залежить насамперед від природи відновника та від концентрації азотної кислоти.

Суміш азотної та сірчаної кислот зветься «меланж».

Азотна кислота широко використовується для отримання нітросполук.

Суміш трьох об'ємів соляної кислоти та одного об'єму 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.

Азотна кислота є сильною кислотою. Її солі - нітрати - одержують дією HNO 3 на метали, оксиди, гідроксиди або карбонати. Всі нітрати добре розчиняються у воді. Нітрат-іон у воді не гідролізується. 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.

Азотна кислота за рівнем на організм належить до речовин 3-го класу небезпеки. Її пари дуже шкідливі: пари викликають подразнення дихальних шляхів, а сама кислота залишає на шкірі виразки, що довгозагоюються. При дії на шкіру виникає характерне жовте забарвлення шкіри, зумовлене ксантопротеїновою реакцією. При нагріванні або під дією світла кислота розкладається із утворенням високотоксичного діоксиду азоту NO 2 (газ бурого кольору). ГДК для азотної кислоти в повітрі робочої зони NO 2 2 мг/м 3 .

· Промислове виробництво, застосування та дія на організм · Близькі статті · Примітки · Література · Офіційний сайт ·

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

HNO 3 як сильна одноосновна кислота взаємодіє:

а) з основними та амфотерними оксидами:

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, крім цього азот відновлюється до ступеня окислення 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 умовах продуктів цієї реакції більше, ніж продуктів інших реакцій, наприклад, при взаємодії цинку з азотною кислотою (масова частка азотної кислоти в розчині 0,3) в продуктах буде міститися найбільше NO, але також будуть міститися ( тільки в 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

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 з 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:

і складні речовини, наприклад:

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

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».

Азотна кислота широко використовується для отримання нітросполук.

Суміш трьох об'ємів соляної кислоти та одного об'єму азотної називається «царською горілкою». Царська горілка розчиняє більшість металів, зокрема Золото і платину. Її сильні окислювальні здібності обумовлені атомарним хлором і хлоридом нітрозилу, що утворюється:

Нітрати

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

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

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

г) нітрат амонію:

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

Солі азотної кислоти – нітрати – широко використовуються як добрива. Крім цього 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 отримують штучно.

З азотною кислотою не реагують скло, фторопласт-4.

Азотна кислота(HNO 3) - одна з сильних одноосновних кислот з різким задушливим запахом, чутлива до світла і при яскравому освітленні розкладається на один із оксидів азоту (який називається бурим газом - NO 2) та воду. Тому її бажано зберігати у темних ємностях. У концентрованому стані вона не розчиняє алюміній та залізо, тому можна зберігати у відповідних металевих ємностях.

Азотна кислота – є сильними електролітом (як багато кислот) і дуже сильний окислювач. Її часто використовують під час реакцій з органічними речовинами.

Безводна азотна кислота- безбарвна летюча рідина (t кип = 83 ° С; через леткість безводну азотну кислоту називають «димаючий») з різким запахом.

Азотна кислота, як і озон, може утворюватися в атмосфері при спалахах блискавки. Азот, що становить 78% складу атмосферного повітря, реагує з атмосферним киснем, утворюючи оксид азоту NO. При подальшому окисленні повітря цей оксид перетворюється на діоксид азоту (бурий газ NO2), який реагує з атмосферної вологою (хмарами і туманом), утворюючи азотну кислоту. Але така мала кількість абсолютно нешкідлива для екології землі та живих організмів.

Один об'єм азотної та три об'єми соляної кислоти утворюють сполуку, яка називається "царською горілкою". Вона здатна розчиняти метали (платину та золото), нерозчинні у звичайних кислотах. При внесенні в цю суміш паперу, соломи, бавовни відбудеться енергійне окислення, навіть займання.

При кип'ятінні вона розкладається на складові компоненти (хімічна реакція розкладання):

HNO 3 = 2NO 2 +O 2 + 2H 2 O - виділяється бурий газ (NO 2), кисень та вода.

Азотна кислота
(При нагріванні виділяється бурий газ)

Властивості азотної кислоти

Властивості азотної кислотиможуть бути різноманітними навіть при реакціях з однією тією ж речовиною. Вони безпосередньо залежать від концентрації азотної кислоти. Розглянемо варіанти хімічних реакцій.

- азотна кислота концентрована:

З металами залізом (Fe), хромом (Cr), алюмінієм (Al), золотом (Au), платиною (Pt), іридієм (Ir), натрієм (Na) - не взаємодіє через утворення на їх поверхні захисної плівки, яка не дозволяє далі окислюватись металу.

З усіма іншими металамиза хімічної реакції виділяється бурий газ (NO 2). Наприклад, при хімічній реакції з міддю (Cu):
4HNO 3 конц. + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O
З неметалами, наприклад з фосфором:
5HNO 3 конц. + P = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

- розкладання солей азотної кислоти

Залежно від розчиненого металу, розкладання солі при температурі відбувається таким чином:
Будь-який метал (позначений як Me) до магнію (Mg):
MeNO 3 = MeNO 2 + O 2
Будь-який метал від магнію (Mg) до міді (Cu):
MeNO 3 = MeO + NO 2 + O 2
Будь-який метал після міді (Cu):
MeNO 3 = Me + NO 2 + O 2

- азотна кислота розведена:

При взаємодії з лужноземельними металами, а також цинком (Zn), залізом (Fe), вона окислюється до аміаку (NH 3) або до аміачної селітри (NH 4 NO 3). Наприклад, при реакції з магнієм (Mg):
10HNO 3 розбав. + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Але може також утворюватися закис азоту (N 2 O), наприклад, при реакції з магнієм (Mg):
10HNO 3 розбав. + 4Mg = 4Mg(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
З рештою металів реагує з утворенням оксиду азоту (NO), наприклад, розчиняє срібло (Ag):
2HNO 3 розбав. + Ag = AgNO 3 + NO + H 2 O
Аналогічно реагує з неметалами, наприклад із сіркою:
2HNO 3 розбав. + S = H 2 SO 4 + 2NO - окислення сірки до утворення сірчаної кислоти та виділення газу оксиду азоту.

Хімічна реакція з оксидами металів, наприклад, оксид кальцію:

2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - утворюється сіль (нітрат кальцію) та вода

Хімічна реакція з гідроксидами (або основами), наприклад, з гашеним вапном

2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - утворюється сіль (нітрат кальцію) та вода - реакція нейтралізації

Хімічна реакція із солями, наприклад з крейдою:

2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 - утворюється сіль (нітрат кальцію) та інша кислота (у даному випадку утворюється вугільна кислота, яка розпадається на воду та вуглекислий газ).