Азо́тная кислота́ (HNO3) — сильная одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.
Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 68,4 % и tкип120 °C при нормальном атмосферном давлении. Известны два твёрдых гидрата: моногидрат (HNO3·H2O) и тригидрат (HNO3·3H2O).
Процесс производства разбавленной азотной кислоты складывается из трех стадий:
конверсия аммиака с целью получения оксида азота
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
окисление оксида азота до диоксида
2NO + O2 =2NO
абсорбция оксидов азота водой
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3.
Химические свойства азотной кислоты
Азотная кислота проявляет различные химические свойства в зависимости от концентрации и вещества, с которым она реагирует. Рассмотрим эти варианты
- если азотная кислота концентрированная:
С металлами железом (Fe), хромом (Cr), алюминием (Al), золотом (Au), платиной (Pt), иридием (Ir), натрием (Na) - не взаимодействует по причине образования на их поверхности защитной плёнки, которая не позволяет дальше окисляться металлу.
Со всеми остальными металлами при химической реакции выделяется бурый газ (NO2). Например, при химической реакции с медью (Cu):
4HNO3 конц. + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
С неметаллами, например с фосфором:
5HNO3 конц. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O
- если азотная кислота разбавленная:
При взаимодействии с щелочно-земельными металлами, а также цинком (Zn), железом (Fe), она окисляется до аммиака (NH3) или же до аммиачной селитры (NH4NO3). Например при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разб + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Но может также и образовываться закись азота (N2O), например , при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разбавл. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 3H2O
С остальными металлами реагирует с образованием оксида азота (NO), например, растворяет серебро (Ag):
2HNO3 разбавл. + Ag = AgNO3 + NO + H2O
Аналогично реагирует с неметаллами, например с серой:
2HNO3 разбавл. + S = H2SO4 + 2NO - окисление серы до образования серной кислоты и выделения газа оксида азота.
- химическая реакция с оксидами металлов, например, оксид кальция:
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O - образуется соль (нитрат кальция)
И вода
- химическая реакция с гидроксидами (или основаниями), например, с гашеной известью
2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O - образуется соль (нитрат кальция) и вода - реакция нейтрализации
- химическая реакция с солями, например с мелом:
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2 - образуется соль (нитрат кальция) и другая кислота (в данном случае - угольная, которая распадается на воду и углекислый газ) Концентрированная азотная кислота пассивирует (создает защитную оксидную пленку на поверхности) металлы: железо (Fe), хром (Cr), алюминий (Al).
В химических реакциях азотная кислота может восстанавливаться до продуктов с различной степенью окисления:
NO2 N2O3 NO N2O N2 NH4NO3
В реальных химических реакциях, как правило образуется несколько продуктов с различной степенью окисления. Насколько восстановится азотная кислота при взаимодействии с тем или иным металлом зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем более концентрированной является азотная кислота в реакции тем меньше она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой как правило образуется NO2. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами (Cu, Ag, Hg) выделяется NO. В случае более активных металлов (Fe, Ni, Zn) образуется N2O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами (Zn, Mg, Al) с образованием иона аммония.
При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.
При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, восстанавливается до NO2:
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
Разбавленная кислота восстанавливается до NO:
3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5 NO
