Реми Г. Курс неорганической химии
Глава 14. Пятая группа периодической системы (Главная подгруппа)
АЗОТНАЯ КИСЛОТА
Азотная кислота HNO3 представляет собой в чистом состоянии бесцветную жидкость удельного веса 1,522, которая при -41,15° затвердевает и кипит при 84°. При этом она, однако, начинает медленно разлагаться. На свету это разложение происходит уже при обычной температуре. Выделяющаяся при разложении
2HNO3 = 2NO2 + H2O + 1/2O2
двуокись азота растворяется в азотной кислоте и окрашивает ее в желтый, а при значительных концентрациях — в красный цвет. С водой азотная кислота смешивается в любых отношениях. Удельные веса и температуры кипения ее водных растворов сопоставлены ниже.
| Удельный вес (d420) |
1.150 |
1.200 |
1.300 |
1.400 |
1.410 |
1.420 |
1.480 |
1.500 |
| Содержание HNO3, вес. % |
25.5 |
32.9 |
48.4 |
67.0 |
69.2 |
71.6 |
89.0 |
98.2 |
| Температура кипения, °С |
106.8 |
108.8 |
115.5 |
121.7 |
121.8 |
121.2 |
100.6 |
86.0 |
Максимум температуры кипения лежит при содержании 69,2% HNO3. Раствор этой концентрации получают, если исходят как из более слабых, так и из более крепких водных растворов HNO3 и нагревают их до постоянной температуры кипения. Поэтому растворы HNO3, называемые «концентрированной азотной кислотой», обычно имеют именно эту концентрацию. Более крепкие растворы HNO3 дымят на воздухе, выделяя пятиокись азота, которая образует с влагой воздуха туман.
Азотная кислота, особенно концентрированная, — сильный окислитель. Она окисляет серу до серной кислоты, фосфор — сначала до фосфористой, а затем до фосфорной кислот. Особенно энергично взаимодействует азотная кислота с металлами; только золото, платина и некоторые металлы платиновой группы не реагируют с ней. Большинство реакций, в которые вступает азотная кислота, сопровождается выделением окиси азота, например:
8HNO3 + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
Азотная кислота сначала действует на медь как окислитель, но затем следующая порция кислоты образует с окисью меди соль
2HNO3 + 3Cu = 3CuO + H2O + 2NO.
Замечательно, что некоторые металлы, на которые энергично действует разбавленная азотная кислота, устойчивы по отношению к высококонцентрированной HNO3; к ним относятся, например, железо, хром, алюминий и даже кальций. Это объясняется явлением пассивирования.
Органические соединения под действием концентрированной азотной кислоты или окисляются, или нитруются. В последнем случае остаток азотной кислоты — NO2, нитрогруппа, замещает в органических соединениях водород. Так, из бензола C6H6 получается нитробензол C6H5NO2. Этими реакциями нитрования и объясняется тот желтый цвет, который приобретают при соприкосновении с концентрированной азотной кислотой многие органические вещества, в том числе и кожа, так как большинство нитросоединений имеет желтый цвет. Особенно сильным нитрующим действием обладает смесь из концентрированных азотной и серной кислот, которую поэтому иногда называют нитрующей кислотой. Вследствие «пассивирующего» действия азотной кислоты эту смесь можно хранить в железных сосудах.
На обоих упомянутых выше свойствах азотной кислоты — ее окисляющей способности и нитрующем действии — главным образом и основано ее широкое применение в технике. В качестве окислителя, например, ее используют при получении фосфорной кислоты из фосфора, щавелевой кислоты — из углеводов, серной кислоты — при камерном способе ее приготовления. Нитрующее действие азотной кислоты используют преимущественно в производстве красок. При производстве большей части содержащих азот органических красителей применяют азотную кислоту. Далее, ею пользуются для приготовления нитроглицерина из глицерина, нитроцеллюлозы (бездымный порох и коллодий) — из клетчатки, пикриновой кислоты, а также вообще почти всех содержащих азот взрывчатых веществ. Кроме того, HNO3 применяют в производстве нитратов и используют в качестве химического растворителя для большинства металлов. Под названием разделительной жидкости ее применяют для отделения золота от серебра.
Золото и платина нерастворимы в азотной кислоте, но они растворяются в смеси концентрированных азотной и соляной кислот (царской водке). Обычно обе кислоты смешивают в отношении 1 : 3 (по объему). Царская водка выделяет нитрозилхлорид NOCl и свободный хлор
HNO3 + 3HCl = Cl2 + 2H2O + NOCl,
под действием которых металлы переходят в хлориды.
Получение азотной кислоты до начала текущего столетия проводили почти исключительно по способу, применявшемуся Глаубером еще в середине XVII в., а именно нагреванием нитратов щелочных металлов с умеренно концентрированной серной кислотой с последующей отгонкой образующейся азотной кислоты.
2MINO3 + H2SO4 = 2HNO3 + MI2SO4.
Глаубер использовал для этой реакции нитрат калия. В дальнейшем в большинстве случаев исходили из более дешевого и легче приготовляемого нитрата натрия.
В технике используют первую стадию реакции
MINO3 + H2SO4 = HNO3 + MIHSO4.
протекающую уже при умеренном нагревании (~150°), в то время как полное превращение происходит при таких температурах, при которых в значительной степени идет разложение азотной кислоты.
ДонНТУ
Портал магистров ДонНТУ
Реферат
Библиотека
Ссылки
Отчет о поиске
Индивидуальное задание