Азотная кіслата

Одноосновная моцная кіслата, якая прадстаўляе сабой у стандартных умовах бескаляровую вадкасць, якая пры захоўванні жоўкне, можа знаходзіцца ў цвёрдым стане, характарызуецца двума крышталічнымі мадыфікацыямі (моноклинная або ромбічных рашоткі), пры тэмпературах ніжэй мінус 41,6 оС. Гэта рэчыва з хімічнай формулай - HNO3 - называецца азотная кіслата. Мае малярная маса 63,0 г / моль, а яе шчыльнасць адпавядае 1,51 г / см³. Тэмпература кіпення кіслаты складае 82,6 оС, працэс суправаджаецца раскладаннем (частковым): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2. Раствор кіслаты з масавай доляй асноўнага рэчыва, роўнай 68% кіпіць пры тэмпературы 121 вос. Паказчык праламлення чыстага рэчывы адпавядае 1,397. Кіслата здольная змешвацца з вадой у любых суадносінах і, з'яўляючыся моцным электралітам, амаль цалкам распадацца на іёны H + і NO3-. Цвёрдыя формы - тригидрат і моногідрат маюць формулы: HNO3 • 3H2O і HNO3 • H2O адпаведна.

Азотная кіслата - каразійна актыўны, таксічнае рэчыва і моцны акісляльнік. Са сярэдніх стагоддзяў вядома такую назву, як «моцная вада» (Aqua fortis). Алхімікі, якія адкрылі кіслату ў 13 стагоддзі, далі такую назву, пераканаўшыся ў яе незвычайных уласцівасцях (раз'ядала ўсе металы, акрамя золата), праўзыходных ў мільён разоў сілу воцатнай кіслаты, якую ў тыя часы лічылі самай актыўнай. Але яшчэ праз тры стагоддзі было ўстаноўлена, што раз'ядаць, нават золата, можа сумесь такіх кіслот, як азотная і саляная у аб'ёмным суадносінах 1: 3, якую па гэтай прычыне і назвалі «царская гарэлка». З'яўленне жоўтага адцення пры захоўванні тлумачыцца назапашваннем у ёй вокіслаў азоту. У продажы кіслата часцей бывае з канцэнтрацыяй 68%, а пры змесце асноўнага рэчыва больш за 89% яе называюць «дымяшчай».

Хімічныя ўласцівасці азотнай кіслаты адрозніваюць яе ад разведзенай сернай або салянай кіслот тым, што HNO3 больш моцны акісляльнік, таму ніколі не вылучаецца вадарод ў рэакцыях з металамі. Дзякуючы акісляльным уласцівасцях яна рэагуе таксама з многімі неметаламі. І ў тым, і іншым выпадку заўсёды ўтворыцца дыяксід азоту NO2. У акісляльна-аднаўленчых рэакцыях аднаўленне азоту адбываецца да рознай ступені: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, што вызначаецца канцэнтрацыяй кіслаты і актыўнасцю металу. У малекулах ўтвараюцца злучэнняў змяшчаецца азот са ступенню акіслення: +5, 4, +3, +2, +1, 0, +3 адпаведна. Напрыклад, медзь акісляецца канцэнтраванай кіслатой да нітрату медзі (II): Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O, а фосфар - да метафосфорной кіслаты: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

Інакш узаемадзейнічае разведзеная азотная кіслата з неметаламі. На прыкладзе рэакцыі з фосфарам: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO відаць, што азот аднаўляецца да двухвалентнага стану. У выніку ўтворыцца монааксід азоту, а фосфар акісляецца да кіслаты фосфарнай. Канцэнтраваная азотная кіслата ў сумесі з салянай кіслатой растварае золата: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O і плаціну: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. У гэтых рэакцыях на пачатковым этапе саляная кіслата акісляецца азотнай з вылучэннем хлору, а затым металы ўтвараюць комплексныя хларыды.

Азотная кіслата ў прамысловых маштабах атрымліваецца трыма асноўнымі спосабамі:

1. Першы - узаемадзеяннем соляў з сернай кіслатой: H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. Раней гэта спосаб быў адзіным, але, са з'яўленнем іншых тэхналогій, у цяперашні час яго выкарыстоўваюць у лабараторных умовах для атрымання дымяшчай кіслаты.
2. Другі - гэта дуговой спосаб. Пры прадзьмухванне паветра праз электрычную дугу з тэмпературай ад 3000 да 3500 оС, частка азоту паветра рэагуе з кіслародам, пры гэтым утворыцца монааксід азоту: N2 + O2 → 2NO, які пасля астуджэння акісляецца да дыяксіду азоту (пры высокай тэмпературы монааксід з кіслародам не ўзаемадзейнічае) : O2 + 2NO → 2NO2. Затым, практычна, ўвесь дыяксід азоту, пры лішку кіслароду, раствараецца ў вадзе: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3.
3. Трэці - гэта аміячны спосаб. Аміяк акісляецца на плацінавым каталізатары да монааксіду азоту: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Якія ўтварыліся нитрозные газы астуджаюцца, і ўтворыцца дыяксід азоту, які паглынаецца вадой. Гэтым спосабам атрымліваюць кіслату з канцэнтрацыяй ад 60 да 62%.

Азотная кіслата ў прамысловасці шырока ўжываецца для атрымання лекаў, фарбавальнікаў, выбуховых рэчываў, азотных угнаенняў і соляў азотнай кіслаты. Акрамя таго, яна выкарыстоўваецца для растварэння металаў (напрыклад, медзь, свінец, срэбра), якія не рэагуюць з іншымі кіслотамі. У ювелірнай справе выкарыстоўваецца для вызначэння золата ў сплаве (гэта спосаб з'яўляецца асноўным).