Азотная кислота
Содержание
1. Азотная кислота стр.
3
2. Окислительные свойства
азотной кислоты стр. 3
3. Нитраты стр.
6
4. Промышленное получение
азотной кислоты стр. 7
5. Круговорот азоты в природе стр. 8
6. Библиография стр.
10
1. Азотная кислота. Чистая азотная кислота HNO—бесцветная жидкость плотностью 1,51 г/см 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:
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- NO.
2. Окислительные свойства азотной кислоты. 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 HNO, 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
HNO пассивирует некоторые
металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко
растворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется в
холодной концентрированной HNO. 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 4-5. Выступая в качестве
окислителя, НNО может восстанавливаться до
различных продуктов:
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 концентрации
HNO, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях
с концентрированной кислотой чаще всего выделяется . При взаимодействии
разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью,
выделяется NO. В случае более
активных металлов — железа, цинка, — образуется. 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;
При действии
азотной кислоты на металлы водород, как правило,
не выделяется.
При окислении
неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае металлов,
восстанавливается до , например
Более
разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например:
Приведенные
схемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной кислоты с
металлами и неметаллами. Вообще же, окислительно-восстановительные реакции,
идущие с участием , 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 азота(III),
или хлорида нитрозила, :
Хлорид
нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается:
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.
С избытком
соляной кислоты хлорид золота(III) и хлорид платины (IV) образуют комплексные соединения
На многие органические
вещества азотная кислота действует так, что один или несколько атомов водорода в молекуле органического
соединения замещаются нитрогруппами . Этот процесс называется нитрованием
и имеет большое значение в органической химии.
Азотная кислота
одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она расходуется в
производстве, азотных
удобрений, взрывчатых веществ и органических
красителей, служит окислителем во многих
химических процессах, используется в производстве
серной кислоты по нитрозному способу, применяется
для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.
3. Нитраты. 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:
Нитраты
большинства остальных металлов при нагревании распадаются
на оксид металла, кислород и диоксид азота. Например:
Наконец,
нитраты наименее активных металлов (например, серебра,
золота) разлагаются при нагревании до свободного металла:
Легко отщепляя кислород,
нитраты при высокой температуре являются энергичными окислителями. Их водные
растворы, напротив, почти не проявляют
окислительных свойств.
Наиболее важное значение
имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция, которые на практике называются
селитрами.
Нитрат натрия
или натриевая
селитра, иногда называемая также чилийской
селитрой, встречается в
большом количестве в природе только в Чили.
Нитрат калия, или калийная селитра, в небольших количествах также встречается в
природе, но главным образом получается искусственно при взаимодействии нитрата
натрия с хлоридом
калия.
Обе
эти соли используются в качестве удобрений, причем нитрат калия содержит два
необходимых растениям элемента: азот и калий. Нитраты
натрия и калия применяются также при стекловарении
и в пищевой промышленности для консервирования продуктов.
Нитрат кальция или кальциевая
селитра, получается в больших количествах нейтрализацией азотной кислоты
известью; применяется как удобрение.
4. Промышленное получение азотной кислоты. Современные промышленные
способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака
кислородом воздуха. При« описании свойств аммиака было указано, что он горит в
кислороде, причём продуктами реакции являются вода и свободный азот. Но в
присутствии катализаторов - окисление аммиака кислородом может протекать иначе.
Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750 °С и
определенном составе смеси происходит почти полное превращение
Образовавшийся
легко переходит
в, который с водой в присутствии кислорода воздуха дает
азотную кислоту.
В качестве
катализаторов при окислении аммиака используют сплавы на основе платины.
Получаемая
окислением аммиака азотная кислота имеет концентрацию, не превышающую 60%. При
необходимости ее концентрируют,
Промышленностью
выпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47 и 45%, а
концентрированная—98 и 97%, Концентрированную кислоту перевозят в алюминиевых
цистернах, разбавленную — в цистернах из кислотоупорной стали.
5. Круговорот азота в
природе.
При гниении органических веществ значительная часть
содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих
в почве нитрифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту.
Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция, образует нитраты:
Некоторая
же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу.
Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании
дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при недостаточном
доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением
свободного азота. Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому,
что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в
недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в
состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно
выделяется в свободном виде.
Непрерывная
убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному
прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы,
возмещающие потери азота. К таким процессам относятся прежде всего происходящие
в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое
количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту,
превращающуюся в почве в нитраты. 'Другим источником пополнения азотных
соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных
усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях
растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий —
«клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный
азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а
растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные
вещества.
Таким образом, в
природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно с урожаем с
полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно.
Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших
элементов питания растений.
Изучение
вопросов питания растений и повышения урожайности последних путем применения
удобрений является предметом специальной отрасли химия, получившей название
агрохимии.
Азотная к та Строение молекулы Действие на металлы и неметаллы азотной к ты и смесей кис. Металл при реакции которого с концентрированной азотной кислотой выделяется не водород а. Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия. Какая реакция происходит при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью. Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы. Взаимодействие азотной кислоты с нерганическими и органическими веществами. Какие металлы не вступают в реакцию с концентрированной азотной кислотой. Уксусная кислота проявляет окислительные свойства при взаимодействии с. С какими веществами взаимодействует концентрированная азотная кислота. Реакции иллюстрирующие окислительные свойства азотной к ты и нитратов. Отношение металлов и неметаллов к концентрированнои азотной кислоты. Взаимодействие с разбавленной и концентрированной азотной кислотой. Реакция взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой. Взаимодействие разбавленной и концентрированной азотной кислотой. Взаимодействие концентрированной и разбавленной азотной кислоты.
|
