Азотна кислота

1.Азотна кислота. Чиста азотна кислота HNO-безколірна рідина з густиною 1,51 г/см. що при — 42 °C загусає в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, як і концентрована соляна кислота, «димить», так як пари її утворюють з вологой дрібні крапельки туману.

Азотна кислота не є стійкою. Уже під впливом світла вона поступово розкладається.

Чим вище температура і чим концентрованіше кислота, тим швидше вона розкладається. При цьому виділяється диоксид азоту, який розчиняється у кислоті і надає їй буроо забарвлення.

Азотна кислота належить до ряду найбільш сильних кислот; в розведених розчинах вона повністю дисоціює на іони Н иNO.

2. Окислювальні властивості азотної кислоти. Характерною властивістю азотної кислоти є її яскраво виражена окислювальна здатність. Азотна кислота — один з найбільш енергійних окисників. Більшість неметалів легко окислюются нею, перетворюючись у відповідні кислоти. Так, сірка при кип «ятінні з азотною кислотою поступово окислюється в сірчану кислоту, фосфор — в фосфорну. Жаринка, поміщена в концентровану HNO, яскраво розгоряється.

Азотная кислота діє майже на всі метали (за винятком золота, платини, танталу, родію, іридію), перетворюючи їх у нітрати, а деякі металии — в оксиди.

Концентрована HNO пасивує деякі метали. Ще Ломоносов відкрив, що залізо, яке легко розчиняється у розбавленій азотній кислоті, не розчиняється в холодній концентрованій HNO. Пізніше было встановлено, що азотна кислота аналогічно діє на хром і алюміній. Ці метали переходять під дією концентрованої азотної кислоти у пасивний стан.

Ступінь окислення азоту в азотній кислоті дорівнює 4−5. Виступаючи як окисника, НNО може відновлюватись до різних продуктів.

Яка з цих речовин утвориться, тобто як глибоко відновиться азотна кислота в тому чи іншому випадку, залежить від природи відновлення і від умов реакції, і перш за все від концентрації кислоти. Чим вище концентрація HNO, тим менш глибоко вона відновлюється. При взаємодії разбавленної азотної кислоти з малоактивними металами, наприклад, з міддю, виділяється NO. Сильно разбавлена азотна кислота взаємодіє з активними металамицинком, магнієм, алюмінієм — з утворенням іона амонія, який дає з кислотою нітрат амонія. Звичайно одночасно утворюються декілька продуктів.

Для іллюсторації наведемо схеми реакцій окиснення деяких металів азотною кислотою;

При дії азотної кислоти на метали, водень, як правило, не виділяється.

Більш розбавлена кислота, як правило, відновлюється до NO.

В загальному, окислювально-відновлювальні реакції, які проходять за участі HNO3, протікают важко.

Суміш, що складається з 1 об «єма азотної і 3−4 об «ємів концентрованої соляної кислоти, називається царською водкою. Царська водка розчиняє деякі метали, що не взаємодіють з азотною кислотою, в тому числі і «царя металів"-золото. Дія її пояснюється тим, що азотна кислота окислює соляну з виділенням вільного хлору і утворенням хлороксида азоту (III), або хлорида нітрозилу.

Хлорид нітрозилу є проміжним продуктом реакції і розкладається.

Хлор в момент виділення складається з атомів, що і зумовлює високу окислювальну здатність царської водки. Реакції окислення золота і платини протікают в основному згідно певниим рівнянням.

З надлишком соляної кислоти хлорид золота (III) і хлорид платини (IV) утворюють комплексні сполуки .

На ряд органічних речовин азотна кислота діє так, що один чи декілька атомів водню в молекулі органічної сполуки заміщуються нітрогрупами. Цей процес називається нітруванням і має велике значення в органічній хімії.

Азотна кислота — це одно з найважливіших сполук азоту. У великих кількостях вона використовується у виробництві азотних добрив, вибухових речовин і органічних фарбників, служить окисником у багатьох хімічних процесах, використовується у виробництві сірчаної кислоти по нітрозному способу, застосовується для виготовлення целюлозних лаків, кіноплівки.

3. Добування азотної кислоти у промисловості. Сучасні промислові способи отримання азотної кислоти грунтуються на каталітиному окисленні аміака киснем повітря. Властивістю аміака є те, що він горить у кисні, причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Але в присутності каталізаторів окислення аміака киснем може протікати інакше. Якщо пропускати суміш аміака з повітрям над каталізатором, то при 750 °C і певному складі суміші проходить майже повне перетворення.

Те, що утворилося легко переходить в азот, який з водою в присутності кисню з повітря дає азотну кислоту.

В якості каталізаторів при окисленні аміака використовують сплави на основі платини.

Азотна кислота, що її отримують методом окислення аміака має концентрацію, що не превищує 60%. При необхідності її концентрують.

Промисловістю выпускається розбавлена азотна кислота з концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрована-98 і 97%, Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах, разбавлену — в цистернах з кислостійкої сталі.

4. Кругообіг азота в природі. В процесі гниття органічних речовин значна частина азота, що є в них, перетворюються в аміак, який під впливом нітрофіціюючих бактерій, що живуть у грунті, окислюється в азотну кислоту. Остання, вступаючи в реакцію з карбонатами, що знаходятся в грунті, наприклад з карбонатом кальція, утворює нітрати.

Деяка ж частина азоту завжди виділяється в процесі гниття в вільному виді в атмосферу. Вільний азот виділяється також при горінні органічних речовин, при спалюванні дров, кам «яного вугілля, торфу. Крім того, існують бактерії, котрі при недостатньому доступі повітря можуть відділяти кисень від нітратів, розкладаючи їх з виділенням вільного азоту. Діяльність цих денітрофуючих бактерій призводить до того, що частина азоту з доступної для зелених рослин форми (нітрати) переходить в недоступну (вільний азот). Таким чином, далеко не весь азот, який входив до складу загинувших рослин повертається назад до грунту: частина його поступово виділяється в вільному вигляді у атмосферу .

Постійне зменшення мінеральних азотних сполук давно мусила б призвести до повного знищення життя на Землі, якби в природі не існували процеси, які поповнюють запаси азоту. До таких процесів належать перш за все електричні розряди, які відбуваються в атмосфері, і під час яких завжди утворюється деяка кількість оксидів азоту; останні з водою дають азотну кислоту, що перетворюється у грунті в нітрати. Іншим джерелом поповнення запасів азотних сполук у грунті є життєдіяльність так званих азотобактерій, здатних засвоювати атмосферний азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин із сімейства бобових, викликаючи утворення характерних потовщень — «клубеньків». Тому вони і отримали назву клубенькових бактерій. Засвоюючи атмосферний азот, клубенькові бактерії перетворюють його в азотні сполуки, а рослини, в свою чергу, перетворюють їх в білки та інші складні речовини.

Таким чином, в природі відбувається безперервний кругообіг азоту. Проте, щорічно з урожаєм з полів збирають найбільш багаті білками частини рослин, наприклад зерно. Тому в грунт необхідно вносити добрива, відшкодовують в ній важливіші елементи живлення рослин .

Вивчення питань живлення рослин і підвищення їх врожайності шляхом внесення добрив є предметом вивчення спеціальної галузі хімії, отримавшої назву агрохімії.