Acid azotic. Proprietăți, extracție, aplicare și prețul acidului azotic

Proprietățile oxidative ale acidului azotic.

OVR în articol sunt evidențiate în mod specialculoare . Fii atent la ei Atentie speciala. Aceste ecuații pot apărea la examenul de stat unificat.

– sub orice formă (atât diluată, cât și concentrată) este un agent oxidant puternic.

Mai mult, cel diluat este restaurat mai profund decât cel concentrat.

Proprietățile oxidante sunt asigurate de azotul în cea mai mare stare de oxidare +5

Care este valența azotului în acest compus? Întrebarea este foarte complicată, mulți îi răspund corect. Azotul din acidul azotic are o valență de IV.

Atomul de azot nu se mai poate forma legaturi covalente, uita-te la schema electronica:

Trei legături cu fiecare atom de oxigen, iar al patrulea pare să fie distribuit, formând o legătură de una și jumătate. Astfel, valența azotului este IV, iar starea de oxidare este +5

Chiar primul proprietate interesantă: interacţiunea cu metalele.

Hidrogenul nu este niciodată eliberat atunci când interacționează cu metalele

Schema reacției acidului azotic (atât diluat, cât și concentrat) cu metalele:

HNO 3 + Me → nitrat + H 2 O + produs cu azot redus

Două nuanțe:

1. , și cu acid azotic concentrat în conditii normale nu reacționează din cauza pasivării. Trebuie încălzit.

2. C platinăȘi aur acidul azotic concentrat nu reacționează deloc.

Pentru a înțelege în ce măsură azotul poate fi redus, să ne uităm la diagrama stărilor sale de oxidare:

Azotul +5 este un agent de oxidare, acesta va fi redus, adică va reduce gradul de oxidare.

Toți produsele posibile de reducere a azotului sunt încercuite cu roșu în diagramă.

(Nu toate, desigur, astfel de reacții pot da orice, dar la examenul de stat unificat se formează doar acestea).

Puteți determina ce produs va fi format pur logic:

la astfel de stări de oxidare scăzute precum -3 sau +1, cu formarea produselor NH 4 NO 3 sau respectiv N 2 O, azotul este redus numai de metale active suficient de puternice: alcalii - grupa 1 subgrupul principal, alcalino-pământos, precum și Al și Zn. După cum sa menționat anterior, un acid diluat este redus mai profund, prin urmare, atunci când metalele active interacționează cu conc. acidul azotic produce N 2 O, iar când interacționează cu dil. acid azotic NH4NO3.

4Ba + 10HNO 3( conc. .) → 4Ba(NR 3 ) 2 +5H 2 O+N 2 O

4Ba + 10HNO 3( razb .) → 4Ba(NR 3 ) 2 + 3 ore 2 O+NH 4 NU 3

8Li + 10HNO 3( conc. .) → 8LiNO 3 +5H 2 O+N 2 O

8Li + 10HNO 3( razb .) → 8LiNO 3 + 3 ore 2 O+NH 4 NU 3

8Al + 30HNO 3( conc. .) (t) → 8Al(NO 3 ) 3 +15 ore 2 O+3N 2 O

8Al + 30HNO 3( razb .) → 8Al(NR 3 ) 3 +9H 2 O+3NH 4 NU 3

Metalele rămase reduc acidul azotic la +2 sau +4, cu formarea de produse, respectiv: NO sau O 2.

Acidul diluat este redus mai profund

atunci când metalele care nu sunt deosebit de active interacționează cu acesta, se va forma NO. Ei bine, în sfârșit. azot NO 2:

Cu + 4HNO 3( conc. .) → Cu (NR 3 ) 2 + 2 ore 2 O+2NO 2

3Cu + 8HNO 3( razb .) → 3Cu (NR 3 ) 2 + 4 ore 2 O+2NO

Fe + 6HNO 3( conc. .) (t)→Fe(NO 3 ) 3 + 3 ore 2 O+3NO 2

Fe + 4HNO 3( razb .) → Fe (NR 3 ) 3 + 2 ore 2 O+NU

(rețineți că fierul se oxidează la cea mai înaltă stare de oxidare)

Ag + 2HNO 3( conc. .) → AgNO 3 +H 2 O+NU 2

3Ag + 4HNO 3( razb .) → 3AgNO 3 + 2 ore 2 O+NU

Dacă este greu de înțeles imediat logica alegerii, iată tabelul:

Și acidul azotic se oxidează nemetale la oxizi superiori.

Deoarece nemetalele nu sunt agenți reducători la fel de puternici ca metalele active, azotul poate fi redus doar la +4, formând NO2 sau, respectiv, NO.

Când nemetalele sunt oxidate cu acid azotic concentrat, se formează gaz brun (NO 2), iar dacă acidul este diluat, se formează NO. Schemele de reacție sunt următoarele:

metaloid+ HNO 3 (dil.) → + NR

metaloid+ HNO 3 (conc.) → compus nemetalic în cea mai mare stare de oxidare+ NU 2

4 HNO 3(conc.) → CO 2 + 2 H 2 O + 4 NU 2

3C + 4HNO 3( razb .) → 3CO 2 + 2 ore 2 O+4NO

(acidul carbonic nu se formează deoarece nu este stabil)

5HNO 3( conc. .) → H 3 P.O. 4 +H 2 O+5 NU 2

3P+5HNO 3( razb .) + 2 ore 2 O → 3H 3 P.O. 4 + 5 NR

+ 3 HNO 3( conc. .) → H 3 B.O. 3 +3NU 2

B+HNO 3( razb .) +H 2 O → H 3 B.O. 3 + NU

6HNO 3( conc. .) → H 2 ASA DE 4 + 2 ore 2 O+6NO 2

S+2HNO 3( razb .) → H 2 ASA DE 4 + 2 NU

concentrat acidul azotic oxidează hidrogenul sulfurat. Oxidarea merge mai adânc când este încălzită:

2HNO 3( conc. .) +H 2 S → S↓ + 2NO 2 + 2 ore 2 O

H 2 S+8HNO 3(conc.) → H 2 ASA DE 4 + 8 NU 2 + 4 H 2 O

concentrat acidul azotic oxidează sulfurile la sulfați:

CuS + 8HNO 3(conc.) → CuSO 4 + 4 H 2 O + 8 NU 2

acidul azotic este atât de dur încât se poate oxida chiar. Doar unul - iod. Diluat este restabilit mai profund: până la +2, concentrat până la +4. Dar iodul este oxidat nu la cea mai mare stare de oxidare de +7 (prea abruptă), ci la +5, formând acid iod HIO 3:

10 HNO 3(conc.) +I 2 (t)→ 2HIO 3 +10NU 2 + 4 ore 2 O

10 HNO 3(divizat) + 3 eu 2 (t)→ 6HIO 3 + 10NO + 2H 2 O

concentrat acidul azotic reacţionează cu clorurile şi fluorurile. Înțelegeți doar că, cu fluoruri și cloruri, are loc o reacție normală de schimb ionic cu deplasarea halogenurilor de hidrogen și formarea nitratului:

NaCl (solid) + HNO3 (conc.) → HCl + NaNO3

NaF (solid) + HNO3 (conc.) → HF + NaNO3

Dar cu bromuri și ioduri (și cu bromură de hidrogen și iodură de hidrogen) apare ORR. În ambele cazuri, se formează halogen liber, iar azotul este redus la NO2:

8HNO 3( conc. .) + 6KBr ( televizor .) → 3Br 2 + 4 ore 2 O+6KNO 3 +2NU 2

4HNO 3( conc. .) + 2NaI ( televizor .) → 2NaNO 3 +2NU 2 + 2 ore 2 O+I 2 ↓

7HNO 3( conc. .) + NaI → NaNO 3 +6NU 2 + 3 ore 2 O+HIO 3

Același lucru se întâmplă atunci când interacționați cu iodul și bromura de hidrogen:

2HNO 3( conc. .) + 2HBr → Br 2 +2NU 2 + 2 ore 2 O

6HNO 3( conc. .) + SALUT → HIO 3 +6NU 2 + 3 ore 2 O

Reacții cu aur, magneziu, cupru și argint

Acid azotic (HNO 3) este unul dintre acizii monobazici puternici, cu un miros ascuțit sufocant, este sensibil la lumină și, la lumină puternică, se descompune în unul dintre oxizii de azot (numit și gaz brun - NO 2) și apă. Prin urmare, este indicat să-l depozitați în recipiente întunecate. În stare concentrată, nu dizolvă aluminiul și fierul, astfel încât poate fi depozitat în recipiente metalice adecvate.

Acidul azotic este un electrolit puternic (ca mulți acizi) și un agent oxidant foarte puternic. Este adesea folosit în reacții cu substanțe organice.

Acid azotic anhidru- un lichid volatil incolor (punct de fierbere = 83 °C; datorită volatilității sale, acidul azotic anhidru se numește „fuming”) cu miros înțepător.

Acidul azotic, ca și ozonul, se poate forma în atmosferă în timpul fulgerelor. Azotul, care reprezintă 78% din compoziția aerului atmosferic, reacționează cu oxigenul atmosferic pentru a forma oxid nitric NO. Odată cu oxidarea ulterioară în aer, acest oxid se transformă în dioxid de azot (gaz brun NO2), care reacționează cu umiditatea atmosferică (nori și ceață), formând acid azotic. Dar o cantitate atât de mică este complet inofensivă pentru ecologia pământului și a organismelor vii.

Un volum de acid azotic și trei volume de acid clorhidric formează un compus numit "vodca regala". Este capabil să dizolve metale (platină și aur) care sunt insolubile în acizi obișnuiți. Când se adaugă hârtie, paie sau bumbac la acest amestec, va avea loc o oxidare puternică și chiar ardere.

Când este fiert, se descompune în componentele sale constitutive (reacție chimică de descompunere):

HNO 3 = 2NO 2 + O 2 + 2H 2 O - gaz brun (NO 2), se eliberează oxigen și apă.

Acid azotic
(gazul maro este eliberat atunci când este încălzit)

Proprietățile acidului azotic

Proprietățile acidului azotic pot fi diverse chiar și în reacții cu aceeași substanță. Ele depind direct de concentrare acid azotic. Să luăm în considerare opțiunile pentru reacții chimice.

- acid azotic concentrat:

Nu interacționează cu metalele fier (Fe), crom (Cr), aluminiu (Al), aur (Au), platină (Pt), iridiu (Ir), sodiu (Na) datorită formării unei pelicule protectoare pe acestea. suprafață, care nu permite metalului să se oxideze în continuare.

Cu toți ceilalți metaleÎn timpul reacției chimice, se eliberează gaz brun (NO2). De exemplu, într-o reacție chimică cu cuprul (Cu):
4HNO 3 conc. + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
Cu nemetale, cum ar fi fosforul:
5HNO 3 conc. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O

- descompunerea sărurilor acidului azotic

În funcție de metalul dizolvat, descompunerea sării la temperatură are loc după cum urmează:
Orice metal (etichetat Me) la magneziu (Mg):
MeNO 3 = MeNO 2 + O 2
Orice metal de la magneziu (Mg) la cupru (Cu):
MeNO 3 = MeO + NO 2 + O 2
Orice metal după cupru (Cu):
MeNO 3 = Me + NO 2 + O 2

- acid azotic diluat:

Atunci când interacționează cu metale alcalino-pământoase, precum și cu zinc (Zn), fier (Fe), acesta este oxidat la amoniac (NH 3) sau la nitrat de amoniu(NH4NO3). De exemplu, când reacţionează cu magneziu (Mg):
10HNO 3 dil. + 4Zn = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Dar protoxidul de azot (N 2 O) se poate forma, de exemplu, la reacția cu magneziu (Mg):
10HNO 3 dil. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
Reacționează cu alte metale pentru a forma oxid de azot (NO), de exemplu, dizolvă argintul (Ag):
2HNO 3 dil. + Ag = AgNO3 + NO + H2O
Reacționează similar cu nemetale, cum ar fi sulful:
2HNO 3 dil. + S = H 2 SO 4 + 2NO - oxidarea sulfului la formarea acidului sulfuric și eliberarea de oxid de azot gazos.

Reactie chimica cu oxizi metalici, de exemplu oxid de calciu:

2HNO 3 + CaO = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - se formează sare (nitrat de calciu) și apă

Reacție chimică cu hidroxizi (sau baze), de ex. var stins

2HNO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O - se formează sare (nitrat de calciu) și apă - reacție de neutralizare

Reacție chimică cu săruri, de exemplu cu cretă:

2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 - se formează o sare (nitrat de calciu) și un alt acid (în acest caz se formează acidul carbonic, care se descompune în apă și dioxid de carbon) .

Formula structurala

Formula adevărată, empirică sau brută: HNO3

Compoziția chimică a acidului azotic

Greutate moleculară: 63,012

Acid azotic ( HNO3) este un acid monobazic puternic. Acidul azotic solid formează două modificări cristaline cu rețele monoclinice și ortorombice.

Acidul azotic se amestecă cu apa în orice raport. În soluții apoase, se disociază aproape complet în ioni. Formează un amestec azeotrop cu apă cu o concentrație de 68,4% și punctul de fierbere 120 °C la presiunea atmosferică normală. Sunt cunoscuți doi hidrați solizi: monohidrat (HNO3·H2O) și trihidrat (HNO3·3H2O).

Azotul din acidul azotic este tetravalent, starea de oxidare +5. Acidul azotic este un lichid incolor care emană fum în aer, punct de topire -41,59 °C, punct de fierbere +82,6 °C (la presiunea atmosferică normală) cu descompunere parțială. Acidul azotic se amestecă cu apa în toate proporțiile. Soluțiile apoase de HNO3 cu o fracție de masă de 0,95-0,98 sunt numite „acid azotic fumant”, cu o fracțiune de masă de 0,6-0,7 - acid azotic concentrat. Formează un amestec azeotrop cu apa (fracție de masă 68,4%, d20 = 1,41 g/cm, T bp = 120,7 °C)

HNO 3 foarte concentrat are de obicei o culoare maro datorită procesului de descompunere care are loc în lumină. Când este încălzit, acidul azotic se descompune conform aceleiași reacții. Acidul azotic poate fi distilat fără descompunere numai sub presiune redusă (punctul de fierbere indicat la presiunea atmosferică a fost găsit prin extrapolare).

Aurul, unele metale din grupa platinei si tantalul sunt inerte la acidul azotic pe intregul interval de concentratie, alte metale reactioneaza cu acesta, cursul reactiei fiind determinat de concentratia acestuia.

Acidul azotic la orice concentrație prezintă proprietățile unui acid oxidant, azotul fiind redus la o stare de oxidare de +5 până la -3. Adâncimea reducerii depinde în primul rând de natura agentului reducător și de concentrația acidului azotic.

Un amestec de acizi azotic și sulfuric se numește „melange”.

Acidul azotic este utilizat pe scară largă pentru a obține compuși nitro.

Un amestec de trei volume de acid clorhidric și un volum de acid azotic se numește „aqua regia”. Aqua regia dizolvă majoritatea metalelor, inclusiv aurul și platina. Abilitățile sale puternice de oxidare se datorează clorului atomic și clorurii de nitrozil rezultate.

Acidul azotic este un acid puternic. Sărurile sale - nitrații - se obțin prin acțiunea HNO 3 asupra metalelor, oxizilor, hidroxizilor sau carbonaților. Toți nitrații sunt foarte solubili în apă. Ionii de nitrat nu se hidrolizează în apă. Nitrații sunt folosiți pe scară largă ca îngrășăminte. Mai mult, aproape toți nitrații sunt foarte solubili în apă, așa că există extrem de puțini dintre ei în natură sub formă de minerale; excepțiile sunt azotatul chilian (sodiu) și nitratul indian (nitratul de potasiu). Majoritatea nitraților sunt obținuți artificial.

În ceea ce privește gradul de impact asupra organismului, acidul azotic aparține substanțelor din clasa a 3-a de pericol. Aburii săi sunt foarte nocivi: fumurile provoacă iritații tractului respirator, iar acidul în sine lasă pe piele ulcere cu vindecare lungă. Când este expus la piele, apare o colorare galbenă caracteristică a pielii din cauza reacției xantoproteice. Când este încălzit sau expus la lumină, acidul se descompune pentru a forma dioxid de azot NO 2 (un gaz maro) foarte toxic. MPC pentru acid azotic în aer zonă de muncă pentru NO2 2 mg/m3.

Monobază acid puternic, care este un lichid incolor in conditii standard, care se ingalbeneste in timpul depozitarii, poate fi in stare solida, caracterizata prin doua modificari cristaline (retea monoclinica sau rombica), la temperaturi sub minus 41,6 °C. Această substanță cu formula chimica— HNO3 — se numește acid azotic. Are Masă molară 63,0 g/mol, iar densitatea acestuia corespunde la 1,51 g/cm³. Punctul de fierbere al acidului este de 82,6 °C, procesul este însoțit de descompunere (parțială): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2. O soluție acidă cu o fracțiune de masă a substanței principale egală cu 68% fierbe la o temperatură de 121 °C. substanță pură corespunde cu 1.397. Acidul poate fi amestecat cu apă în orice raport și, fiind un electrolit puternic, se descompune aproape complet în ioni H+ și NO3-. Formele solide - trihidrat și monohidrat au formula: HNO3. 3H2O și HNO3. respectiv H2O.

Acidul azotic este o substanță corozivă, toxică și un agent oxidant puternic. Încă din Evul Mediu, un nume precum „ apă tare„(Aqua fortis). Alchimiștii care au descoperit acidul în secolul al XIII-lea i-au dat acest nume, convinși de proprietățile sale extraordinare (a corodat toate metalele cu excepția aurului), care erau de un milion de ori mai mare decât puterea acidului acetic, care în acele vremuri era considerat cel mai activ. . Dar trei secole mai târziu s-a descoperit că chiar și aurul poate fi corodat de un amestec de acizi precum nitric și clorhidric într-un raport de volum de 1:3, care din acest motiv a fost numit „acva regia”. Aspect nuanță galbenăîn timpul depozitării se explică prin acumularea de oxizi de azot în acesta. La vânzare, acidul se găsește adesea cu o concentrație de 68%, iar atunci când conținutul de substanță principală este mai mare de 89%, se numește „fuming”.

Proprietățile chimice ale acidului azotic îl deosebesc de acizii sulfuric sau clorhidric diluați prin faptul că HNO3 este un agent oxidant mai puternic, astfel încât hidrogenul nu este niciodată eliberat în reacțiile cu metalele. Datorită proprietăților sale oxidante, reacționează și cu multe nemetale. În ambele cazuri, se formează întotdeauna dioxid de azot NO2. În reacțiile redox, reducerea azotului are loc în grade diferite: HNO3, NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3, care este determinată de concentrația acidă și de activitatea metalului. Moleculele compușilor rezultați conțin azot cu starea de oxidare: +5, +4, +3, +2, +1, 0, respectiv +3. De exemplu, cuprul este oxidat cu acid concentrat în azotat de cupru (II): Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O, iar fosfor în acid metafosforic: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

În caz contrar, acidul azotic diluat interacționează cu nemetale. Folosind exemplul reacției cu fosforul: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO, se poate observa că azotul este redus la starea divalentă. Ca urmare, se formează monoxid de azot, iar fosforul este oxidat la Acid azotic concentrat amestecat cu acid clorhidric dizolvă aurul: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H + 2H2O și platină: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO +3H2 + 8H2O. În aceste reacţii la stadiul inițial acidul clorhidric este oxidat de acidul azotic, eliberând clor, iar apoi metalele formează cloruri complexe.

Acid azotic în scara industriala obținut în trei moduri principale:

Prima este interacțiunea sărurilor cu acidul sulfuric: H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. Anterior, aceasta era singura metodă, dar odată cu apariția altor tehnologii, acum este folosită în condiții de laborator pentru a obține acid fumant.
A doua este metoda arcului. Când aerul este suflat la o temperatură de 3000 până la 3500 °C, o parte din azotul din aer reacționează cu oxigenul, rezultând formarea de monoxid de azot: N2 + O2 → 2NO, care, după răcire, este oxidat în dioxid de azot. (la temperatura ridicata monoxidul nu interacționează cu oxigenul): O2 + 2NO → 2NO2. Apoi, practic tot dioxidul de azot, cu un exces de oxigen, se dizolvă în apă: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3.
A treia este metoda amoniacului. Amoniacul este oxidat pe un catalizator de platină la monoxid de azot: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Gazele azotate rezultate se răcesc și formează dioxid de azot, care este absorbit de apă. Această metodă produce acid cu o concentrație de 60 până la 62%.

Acidul azotic este utilizat pe scară largă în industrie pentru a produce medicamente, coloranți, îngrășăminte cu azotși săruri ale acidului azotic. În plus, este folosit pentru dizolvarea metalelor (de exemplu, cuprul, plumbul, argintul) care nu reacţionează cu alţi acizi. În bijuterii este folosit pentru a determina aurul într-un aliaj (aceasta este metoda principală).