ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Чистая азотная кислота HNO3— бесцветная жидкость плотностью 1,51 г/см3, при —42 °С застывающая в прозрачную кристаллическую массу. На воздухе она, подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары ее образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.

Азотная кислота не отличается прочностью. Уже под влиянием света она постепенно разлагается:

4HNO3=4NO2↑ + O2↑ + 2Н2O

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.

Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью распадается на ионы Н⁺ и NO3^-.

Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота— один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор — в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO3, ярко разгорается.

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы — в оксиды.

Концентрированная HNO3 пассивирует некоторые металлы, Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется в холодной концентрированной HN03. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние.

Степень окисленности азота в азотной кислоте равна +5. Выступая в качестве окислителя, HNO3 может восстанавливаться до различных продуктов:

NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH4NO3.

Какое из этих веществ образуется, т. е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрация HNO3, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется NO2. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется NO. В случае более активных металлов— железа, цинка — образуется N2O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами — цинком, магнием, алюминием — с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

Для иллюстрации приведем схемы реакций окисления некоторых металлов азотной кислотой:

Сu + HNO3 (конц) —> Cu(NO3)2 + N02↑ + Н2O

Сu + HNO3 (разбавл.) —> Сu(NO3)2 + NO↑ + Н2O

Mg + HNO3 (разбавл.) —> Mg(NO3)2 + N2O↑ + Н2O

Zn + HNO3 (очень разбавл.) —> Zn (NO3)2 + NH4NO3 + H2O

При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

При окислении неметаллов концентрированная азотная, кислота, как и в случае металлов, восстанавливается до NO2, например

S + 6HNO3 = H2S04 + 6N02↑ + 2Н2O

Более разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, Например:

ЗР + 5HNO3 + 2Н2O = ЗН3РO4 + 5NO↑

Приведенные схемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной кислоты с металлами и неметаллами. Вообще же, окислительно-восстановительные реакции, идущие с участием HNO3, протекают сложно.

Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3—4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов» — золото. Действие ее объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азо-та(III), или хлорида нитрозила, NOCI:

HNO3 + ЗНСl = Сl2 + 2Н2O +NOCl

Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается:

2NOCl = 2NO + Сl2

Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловливает высокую окислительную способность царской водки. Реакции окисления золота и платины протекают в основном согласно следующим уравнениям:

Au + HNO3 + ЗНСl = АuСl3 + NO↑ + 2Н2O

3Pt + 4HN03 + 12НСl = 3PtCl4 + 4NO↑ + 8H2O

С избытком соляной кислоты хлорид золота (III) и хлорид платины (IV) образуют комплексные соединения Н[АuСl4] и H2[PtCl6].

На многие органические.вещества азотная кислота действует так, что один или несколько атомов водорода в молекуле органического соединения замещаются нитрогруппами — NO2. Этот процесс называется нитрованием и имеет большое значение в органической химии.

Соли азотной кислоты называются нитратами. Все они хорошо растворяются в воде, а при нагревании разлагаются с выделением кислорода. При этом нитраты наиболее активных металлов переходят в нитриты:

2KNO3 = 2KNO2 + O2↑

Нитраты большинства остальных металлов при нагревании распадаются на оксид металла, кислород и диоксид азота. Например:

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑

Наконец, нитраты наименее активных металлов (например, серебра, золота) разлагаются при нагревании до свободного металла:

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2↑+ O2↑

Легко отщепляя кислород, нитраты при высокой температуре являются энергичными окислителями. Их водные растворы, напротив, почти не проявляют окислительных свойств.

Поиск по сайту: