Нітратна кислота

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Нітратна кислота (азотна кислота), НNО₃, отримується при окисленні амоніака або реакції сірчаної кислоти з нітратом калію. Висококорозійна кислота, реагує з більшістю металів, сильний окислюючий агент. Використовується для нітрації та одержання ефірів органічних сполук, при виробництві сірчаної кислоти, нітратів, вибухових речовин, пластмас, барвників.

[ред.] Фізичні властивості

Нітратна кислота являє собою безбарвну рідину з їдким запахом. Густина її 1,53 г/см³. Кипить при 86°С, замерзає при — 41°С. На повітрі HNO₃ «димить» внаслідок притягання її парами вологого повітря і утворення дрібненьких крапельок туману. Нітратна кислота нестійка і вже під впливом сонячного світла поступово розкладається:

4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

При нагріванні розклад її значно прискорюється. Утворюваний діоксид азоту розчиняється в HNO₃ і надає їй жовтуватого кольору. У водних розчинах нітратна кислота значно стійкіша. З водою HNO₃ змішується в будь-яких співвідношеннях. Нітратна кислота належить до сильних кислот, у водних розчинах вона практично повністю дисоціює:

$HNO_3 \;\overrightarrow{\leftarrow} H^+ + NO_3^-$

У продаж нітратна кислота звичайно поступає у вигляді 68%-ного розчину з густиною 1,4 г/см³.

[ред.] Хімічні властивості

Нітратна кислота — дуже сильний окисник. Ступінь відновлення HNO₃ залежить від її концентрації і активності відновника. Концентрована HNO₃ відновлюється до NO₂, а розведена — звичайно до NO. Нітратна кислота взаємодіє майже зі всіма металами, за винятком золота, платини і деяких інших. Так, при дії концентрованої нітратної кислоти на мідь утворюється нітрат міді, діоксид азоту і вода:

Cu + 2HNO₃ + 2HNO₃ = Cu(NO₃)2 + 2NO₂↑ + 2H₂O

При дії ж розведеної нітратної кислоти на мідь утворюється нітрат міді, монооксид азоту (а не діоксид; як при дії концентрованої HNO₃) і вода:

3CuO + 2HNO₃ + 6HNO₃ = 3Cu(NO₃)2 + 2NO ^| + 4H₂O

При взаємодії нітратної кислоти з металами водень не виділяється, як, наприклад, при взаємодії з металами хлоридної і розведеної сульфатної кислот. Водень не виділяється з HNO₃ навіть активними металами. Так, при дії розведеної HNO₃ на магній вона відновлюється до геміоксиду азоту:

4Mg + 2HNO₃ + 8HNO₃ = 4Mg(NO₃)₂ + N₂O↑ + 5H₂O

При взаємодії нітратної кислоти з ще активнішими металами вона може відновлюватися навіть до амоніаку.

Розведена нітратна кислота легко реагує з алюмінієм і залізом, а концентрована без нагрівання з ними не реагує. Це пояснюється тим, що під дією концентрованої HNO₃ на поверхні цих металів утворюється міцний, нерозчинний в HNO₃ шар оксиду, який ізолює метал від кислоти і тим запобігає його руйнуванню. Завдяки цьому концентровану нітратну кислоту можна зберігати і транспортувати в алюмінієвій і залізній тарі.

Нітратна кислота легко окиснює не тільки метали, а й неметали. Наприклад, вона легко при нагріванні окиснює сірку і фосфор до сульфатної і фосфатної кислот:

S + 2HNO₃ = H₂SO₄ + 2NO
3P° + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO

Деякі речовини можуть запалюватись нітратною кислотою і горіти в ній. Так, коли кусочок розжареного вугілля вкинути в концентровану HNO₃, він буде горіти у ній яскравим полум'ям, а скипідар спалахує при дотику з нею. Тому концентрована кислота в пожежному відношенні дуже небезпечна.

[ред.] Одержання

У сучасній хімічній промисловості нітратну кислоту добувають шляхом каталітичного окиснення амоніаку до монооксиду азоту з наступним окисненням NO киснем повітря до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту і поглинанням останнього водою.

Хімічні процеси, що відбуваються при виробництві нітратної кислоти, можна представити рядом реакцій:

Суміш амоніаку з повітрям у певному співвідношенні спалюють у спеціальному приладі на платиновій сітці, яка служить каталізатором (без каталізатора амоніак окиснюється до вільного азоту): 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O
Одержуваний монооксид азоту охолоджують і окиснюють киснем повітря до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту:

2NO + O₂ = 2NO₂(N₂O₄)

Суміш діоксиду і гемітетраоксиду поглинають водою і одержують розчин суміші нітратної і нітритної кислот:

N₂O₄ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

Нітритна кислота нестійка, особливо при деякому нагріванні, і легко розкладається на монооксид і діоксид азоту і воду:

2HNO₂ = NO + NO₂ + H₂O

Процес поглинання оксидів азоту водою проводять при надлишку кисню. Тому утворюваний за останньою реакцією монооксид азоту відразу перетворюється в діоксид азоту і знову вступає в процес утворення нітратної кислоти. В результаті утворюється лише нітратна кислота.

У лабораторних умовах нітратну кислоту можна одержати взаємодією нітратів з концентрованою сульфатною кислотою при легкому нагріванні, наприклад:

2NaNO₃ + H₂SO₄ = 2HNO₃↑ +Na₂SO₄

[ред.] Застосування

Нітратна кислота є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості. Вона виробляється у дуже великих кількостях, використовується для виробництва азотних добрив, у кольоровій металургії для розділення металів, а також хімічній промисловості для виробництва пластмас, штучного волокна, органічних барвників, лікувальних речовин тощо.