Азотна киселина

Синовата киселина, която е безцветна течност при стандартни условия, която при съхранение става жълта, може да бъде в твърдо състояние, характеризираща се с две кристални модификации (моноклинова или ромбична решетка) при температури под минус 41,6 ° С Това вещество с химична формула - HNO3 - се нарича азотна киселина. Той има моларна маса от 63,0 g / mol и неговата плътност отговаря на 1,51 g / cm3. Точката на кипене на киселината е 82,6 ° С, процесът е последван от разпадане (частично): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + 02. Разтвор на киселина с масова фракция от основното вещество, равен на 68%, кипи при температура 121 ° С. Индексът на пречупване на чисто вещество отговаря на 1,397. Киселината е способна да се смесва с вода в каквото и да е съотношение и като силен електролит почти изцяло се разпада на йони Н + и NO3-. Твърдите форми - трихидрат и монохидрат имат формули: HNO3 • 3H2O и HNO3 • H2O, съответно.

Азотната киселина е корозивно, токсично вещество и силен окислител. От Средновековието името "силна вода" (Aqua fortis) е известно. Алхимистите, открили киселината през 13 век, дават такова име, като се уверяват в изключителните си свойства (корозират всички метали, освен златото), надвишаващи с милион пъти силата на оцетната киселина, която в онези дни се смяташе за най-активна. Но три столетия по-късно се установява, че смес от киселини като азотна и солна киселина в обемно съотношение 1: 3, която поради тази причина се нарича "царска водка", може да бъде ерозирана, дори и златна. Появата на жълт цвят по време на съхранение се обяснява с натрупването на азотни оксиди в него. При продажба киселината е по-често с концентрация 68%, а когато съдържанието на основното вещество е повече от 89%, то се нарича "димяща".

Химичните свойства на азотната киселина я отличават от разредени сярна или солна киселина, тъй като HNO3 е по-силен окислител, така че никога не се отделя водород при реакции с метали. Благодарение на своите окислителни свойства, той също реагира с много неметали. И в двата случая се образува NO2. В редукционните реакции редукцията на азота се извършва в различни степени: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, което се определя от киселинната концентрация и металната активност. Молекулите на образуваните съединения съдържат азот с окислително състояние съответно от +5, +4, +3, +2, +1, 0, +3. Например медта се окислява с концентрирана киселина до меден (II) нитрат: Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O и фосфор към метафосфорна киселина: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

В противен случай, разредената азотна киселина реагира с неметалните. Като се използва примерът на реакцията с фосфор: 3Р + 5ННОз + 2Н20 -> ЗНЗРО4 + 5NO, може да се види, че азотът се редуцира до двувалентно състояние. В резултат на това се образува азотен оксид и фосфорът се окислява до фосфорна киселина. Концентрирана азотна киселина в смес със солна киселина разтваря злато: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O и платина: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. При тези реакции в началния етап солната киселина се окислява с азот и хлорът се освобождава и след това металите образуват комплексни хлориди.

Азотната киселина в промишлен мащаб се получава по три основни начина:

1. Първото е взаимодействието на солите със сярна киселина: H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. Преди това този метод беше единственият, но с появата на други технологии той се използва в лабораторията за производство на димяща киселина.
2. Вторият е дъговият метод. Когато въздухът се издухва през електрическа дъга с температура от 3000 до 3500 ° C, част от азота на въздуха реагира с кислород, при образуването на азотен окис: N2 + O2 → 2NO, който след охлаждане се окислява до азотен диоксид (при високи температури моноксидът не реагира с кислорода) : 02 + 2NO-2NO2. След това, на практика, целият азотен диоксид, с излишък от кислород, се разтваря във вода: 2H2O + 4NO2 + 02 - 4HNO3.
3. Третият е амонячният метод. Амонякът се окислява върху платинен катализатор до азотен монооксид: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Образуваните нитрози се охлаждат и се образува азотен диоксид, който се абсорбира от водата. Този метод произвежда киселина с концентрация от 60 до 62%.

Азотната киселина в промишлеността се използва широко за производството на лекарства, бои, взривни вещества, азотни торове и соли на азотна киселина. В допълнение, тя се използва за разтваряне на метали (например мед, олово, сребро), които не реагират с други киселини. В бижутата бизнесът се използва за определяне на златото в сплавта (този метод е основният).