Азотная кислота - строение, характеристика и основные свойства

Общие сведения
В структурный состав любой кислоты обязательно входит один или несколько атомов водорода и кислотный остаток. Это относится и к веществу HNO3, название которого — азотная кислота (АК).
Такое неорганическое (минеральное) соединение в свободном виде не существует в природе, но может образовываться в атмосфере во время грозы. Под действием энергии, выделяемой при вспышке молний, атмосферный азот сначала вступает в реакцию с кислородом и окисляется до диоксида азота, или так называемого бурого газа — NO2. АК образуется в результате химического взаимодействия атмосферной влаги и бурого газа. Кислотный дождь при этом на землю не прольется, так как HNO3 получается такое малое количество, которое не может нанести вред ни экологии, ни живым организмам.
Это вещество было получено достаточно давно, одно из первых упоминаний о нем — записи VIII века арабского алхимика Гебера. С XVII века его начали синтезировать в больших количествах и до недавнего времени (середина XX века) называли крепкой водкой.
HNO3 представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, но в таком состоянии ее практически невозможно увидеть — это очень летучее соединение. Другие физические свойства:

- температура кипения 83 °C, увеличивается с увеличением давления;
- плотность 1,513 г/см3;
- температура плавления -41,59 °C;
- молярная масса 63 г/моль и равна молекулярной массе;
- в твердом состоянии находится в виде кристаллов белого цвета.
Над поверхностью АК даже при комнатной температуре постоянно образуется сначала оксид, затем окисляющийся до диоксида азота. Визуально эти реакции заметны в виде вьющегося над кислотой дымка. Это явление характерно для концентрированной кислоты, получившей название дымной. Когда массовая доля HNO3 0,85—0,95, цвет дымка белый, выше 0,96 — красный.
Характерные химические свойства
АК является сильной кислотой с высокими окислительными и электролитическими свойствами. По своему составу относится к кислородосодержащим, а по числу атомов водорода, которые могут быть замещены на металл — к одноосновным кислотам. Атом азота в ее составе имеет степень окисления +5 и проявляет валентность IV. Это вещество очень хорошо взаимодействует с водой, АК можно растворить в ней до любой концентрации, при этом происходит диссоциация молекул HNO3 на анионы H и катионы NO3.
При нагревании быстро распадается на диоксид азота, воду и свободный кислород. Из-за этого свойства соединение невозможно довести до кипения при обычном давлении — перегонка возможна только при пониженном. При попадании солнечного света происходит разложение на H2O и NO2, который окрашивает АК в желтоватый, иногда красный цвет. Растворы АК можно нейтрализовать щелочами или гидратом аммиака. Сильную кислотность подтверждает реакция индикаторов — они меняют свой цвет на красный.

HNO3 соответствует типичным для сильных кислот свойствам:
- Вступает в реакции с оксидами — основными и амфотерными, при этом образуется нитрат и вода. Например, при взаимодействии с оксидом меди CuO получается нитрат меди Cu (NO3)2.
- Взаимодействует с основаниями и амфотерными гидроксидами, вступая в реакцию нейтрализации, при этом образуется нитрат и вода. Например, продуктом реакции АК и гашеной извести Ca (OH)2 является нитрат кальция Ca (NO3)2 и вода.
- Реагирует с солями, замещая кислотные остатки слабых солей. При этом всегда образуется нитрат, а второе вещество зависит от состава соли.
При взаимодействии АК с солями угольной кислоты получаются нитрат, вода и оксид углерода (IV), а при ее реакции с солями кремниевой кислоты получается нитрат и кремниевая кислота.
Специфические реакции
Появление особых свойств АК обусловлено тем, что результат химических взаимодействий с ней может быть разным, даже если она вступает в реакцию с одним и тем же веществом, т. е. ее окислительные свойства зависят от концентрации. Окислителем в химических процессах с АК никогда не бывает водород, только азот.
АК любой концентрации является восстановителем, при этом азот восстанавливается до глубины, которая зависит от концентрации АК и природы вещества-восстановителя.

Если на металл, стоящий в ряду напряжений правее водорода, воздействовать концентрированной АК, азот восстановится до диоксида NO2, а в реакции с разбавленной — до оксида NO.
В реакциях с металлами из той части ряда напряжений, что находится левее водорода, концентрация АК очень сильно влияет на степень восстановления азота и преобладании в продуктах реакции тех или иных его соединений. Например:
- результатом реакции Zn с HNO3, разбавленной до 3%, кроме нитрата цинка и воды, будет нитрат аммония (аммиачная селитра) NH4NO3;
- для 10% — азот в газообразном состоянии;
- для 20% — закись азота N2O;
- для 30% — оксид, а для 60% — диоксид.
Можно сделать вывод о такой зависимости: чем сильнее разбавлена кислота, а металл активней, тем глубже восстанавливается азот, но не до оксида с кислотными свойствами. Формула ангидрида азотной кислоты — N2O5.

АК любой концентрации не взаимодействует с платиной, золотом и некоторыми другими металлами, расположенными в том же ряду таблицы Менделеева, что и золото. Однако смесь трех частей хлорида водорода (соляной кислоты) и одной части АК, так называемая царская водка, растворяет большинство металлов, в том числе и благородные. При производстве серной кислоты H2SO4 используется смесь H2SO4 с HNO3: она называется меланж.
Холодная АК высокой концентрации пассирует алюминий, железо и хром, т. е. окисляет поверхностный слой металла, образуя на нем защитную пленку, поэтому концентрированную АК можно транспортировать в железных или алюминиевых емкостях.
Реакции Fe с разбавленной HNO3 происходят так же, как с другими металлами, продуктами их могут быть как разные варианты восстановления N, так и разнообразные продукты окисления Fe. Взаимодействие Al с разбавленной HNO3 происходит аналогично.
Взаимодействие с органическими веществами
С АК вступают в реакцию только при нагревании такие классы углеводородов, как парафины (алканы) и ароматические углеводороды (арены), причем азотная кислота для них выступает не только как окислитель, но и как нитрирующий элемент. Очень хорошо такая реакция протекает с разбавленной АК при повышенной температуре и давлении. Ее называют реакцией нитрирования. В результате такого взаимодействия, например, с этаном, получается только нитроэтан, а при нитрировании пропана — смесь нескольких нитропарафинов.

С белками АК вступает в ксанопротеиновую реакцию. Именно из-за нее на коже при соприкосновении с АК появляются желтые пятна. Так происходит потому, что эта кислота имеет свойство окрашивать белки, в составе которых есть ароматические аминокислоты, в желто-оранжевый цвет. Появлением окрашивания можно определять наличие аминокислот в белке, проведя специальный опыт.
Соли азотной кислоты
Соли АК называются нитратами и чаще всего представляют собой кристаллические вещества белого цвета. Если взять и растворить в азотной кислоте некоторые металлы, например, щелочные или щёлочно-земельные, то получится нитрат этого металла. Также нитраты можно получить из оксидов (Cu2O, K2O) или солей слабых кислот, например, угольной H2CO3. Нитраты калия, натрия, кальция и аммония называют селитрами:

- KNO3 — индийская селитра;
- NаNО3 — чилийская селитра;
- Са (NО3)2 — норвежская селитра;
- NH4NO3 — аммиачная селитра, ее месторождений в природе нет.
Нитраты щелочных и щёлочно-земельных металлов, кроме лития, разлагаются до нитритов, например: 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2а, где NaNO2 — нитрит натрия или соль азотистой кислоты.
В твердом виде все нитраты входят в состав пиротехнических смесей, например, черный порох: 2KNO3 + S + 3C = 3CO2 + N2 + K2S.
Получение и применение
АК является одним из самых важных соединений для химической промышленности. Объемы ее производства уступают только серной кислоте. Большая ее часть, около 40%, используется в производстве минеральных удобрений. Остальные запасы находят применение в самых разных отраслях:

- в пищевой промышленности;
- при производстве синтетических красителей и нитролаков;
- взрывчатых веществ;
- лекарственных веществ;
- пластмасс;
- антикоррозийных покрытий.
Производят АК на специализированных химических предприятиях. В основу технологического процесса положен метод получения смеси оксидов азота при каталитическом окислении аммиака и дальнейшем поглощении водой. Катализаторы на производстве применяются платино-родиевые.
При работе с АК нужно проявлять большую осторожность и пользоваться защитными средствами, так как она ядовита и представляет опасность для здоровья человека при попадании на кожу или слизистые оболочки.
Еще тесты
- Анатомия
- Английский язык
- Астрономия
- Биология
- Литература
- История
- Педсовет
- Естествознание
- Финансы и кредит
- Правоведение
- Товароведение
- Экономика
- Социология
- Маркетинг
- Обществознание
- Культурология
- Математика
- Философия
- Русский язык
- Психология
- Политология
- Делопроизводство
- Бухгалтерия
- ОБЖ
- Орфография
- География
- Биографии
- Физика
- Пунктуация
- Краткие содержания
- Химия
- Менеджмент
- Тест на тему Тест по теме Дыхательная система человека 7 вопросов
- Тест на тему Строение человека - анатомия внутренних органов 7 вопросов
- Тест на тему Гормоны - определение, виды, функции, роль в организме человека 5 вопросов
- Тест на тему Лейкоциты в крови - строение, где образуются и разрушаются, норма содержания 5 вопросов
- Тест на тему Одноклеточные организмы - строение , формы и признаки представителей 8 вопросов
- Тест на тему Бесполое размножение - виды, формы и биологическое значение процесса 9 вопросов
- Тест на тему Синтез АТФ - структура, функции и пути образования аденозинтрифосфорной кислоты 7 вопросов
- Тест на тему Биогеоценоз - определение, структура и свойства 5 вопросов
- Тест на тему Символизм в литературе - основные черты и представители направления 6 вопросов
- Тест на тему "У Лукоморья дуб зеленый" - анализ стихотворения Александра Сергеевича Пушкина 8 вопросов
- Тест на тему Родион Раскольников и Соня Мармеладова - история взаимоотношений в романе Ф. М. Достоевского "Преступление и наказание" 6 вопросов
- Тест на тему Семья Мелеховых в романе М. Шолохова "Тихий дон" 7 вопросов
- Тест на тему Отечественная война 1812 года - причины, основные сражения, итоги 7 вопросов
- Тест на тему Правление Ивана Грозного - внутренняя и внешняя политика 7 вопросов
- Тест на тему Образование СССР - причины, этапы становления, состав, итоги 6 вопросов
- Тест на тему Крещение руси князем Владимиром - причины, история, значение принятия христианства 6 вопросов
- Тест на тему Пищевая цепочка в природе - звенья, схемы и примеры цепей 5 вопросов
- Тест на тему Экологические факторы - классификация, примеры, общие закономерности воздействия 5 вопросов
- Тест на тему Биосфера - определение, состав, свойства, границы 5 вопросов
- Тест на тему Возникновение жизни на земле 6 вопросов
- Тест на тему Права и свободы человека и гражданина 5 вопросов
- Тест на тему Унитарное предприятие - виды, признаки, участники, особенности 7 вопросов
- Тест на тему Формы собственности - типы и виды и их характеристика 7 вопросов
- Тест на тему Предпринимательское право - понятие, принципы, предмет и объект, функции 5 вопросов
- Тест на тему Ликвидность предприятия - определение, виды, формула расчета 7 вопросов
- Тест на тему Процентная ставка - понятие, виды, методы расчета и начисления 5 вопросов
- Тест на тему Финансы - определние, сущность, основные функции, виды 7 вопросов
- Тест на тему Коммерческая деятельность - сущность и содержание 7 вопросов
- Тест на тему Статистическое наблюдение - виды, способы, последовательность этапов 6 вопросов
- Тест на тему Социальный контроль - понятие и функции, формы и методы, значение 5 вопросов
- Тест на тему Анкетирование - правила составления и виды вопросов, оформление результатов 5 вопросов
- Тест на тему Социальная группа — понятие, типы, критерии выделения 8 вопросов
- Тест на тему Деятельность человека - основные виды и характеристики 7 вопросов
- Тест на тему Воздушно-десантные войска (ВДВ) - история создания, подразделения, оснащение 7 вопросов
- Тест на тему Субъекты РФ - количество, виды, правовой статус 7 вопросов
- Тест на тему Социальные нормы - понятие, виды и характеристка, функции, примеры 6 вопросов
- Тест на тему Что такое угол 5 вопросов
- Тест на тему Деление в столбик — подробное описание алгоритма решения задач, примеры 10 вопросов
- Тест на тему Вычитание дробей - правила и примеры с решениями 5 вопросов
- Тест на тему Модуль числа - свойства, действия, как решать уравнения и неравенства с модулем 10 вопросов
- Тест на тему Ислам - история возникновения религии, основные положения 7 вопросов
- Тест на тему Мышление - определение, виды, функции, свойства 5 вопросов
- Тест на тему Что такое мораль, ее категории и функции 6 вопросов
- Тест на тему Буддизм - кратко о религии (история возникновения, основные положения, священные книги) 6 вопросов
- Тест на тему Безличные предложения в русском языке 8 вопросов
- Тест на тему Ударение в словах в русском языке - правила и проверка постановки 5 вопросов
- Тест на тему Морфемный разбор слова - правила выполнения с примерами 5 вопросов
- Тест на тему Сложноподчиненные предложения в русском языке 6 вопросов
- Тест на тему Мотивация - определение, виды и типы в психологии, менеджменте 5 вопросов
- Тест на тему Интеллект - понятие, признаки, как развивать, оценка 5 вопросов
- Тест на тему Социализация личности - понятие и сущность, агенты, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Типы темперамента и их психологическая характеристика 5 вопросов
- Тест на тему Органы исполнительной власти РФ - понятие и правовой статус, структура и фунции 7 вопросов
- Тест на тему Европейский союз - история создания, цели, состав 5 вопросов
- Тест на тему Тоталитаризм - определение, характерные черты, плюсы и минусы идеологии 5 вопросов
- Тест на тему Политическая идеология - определение понятия, функции, классификация, особенности 5 вопросов
- Тест на тему Оборотные средства предприятия, их структура, учет и анализ 7 вопросов
- Тест на тему Бюджетная классификация - определение, структура 7 вопросов
- Тест на тему Калькуляция - основные понятия, примеры расчетов себестоимости 7 вопросов
- Тест на тему Бухгалтерский учет материально-производственных запасов на предприятии 8 вопросов
- Тест на тему Пистолет Макарова - шпаргалка по тактико-техническим характеристикам 9 вопросов
- Тест на тему Чрезвычайная ситуация - понятие, типы ЧС, причины возникновения, стадии развития 7 вопросов
- Тест на тему Вооруженные силы Российской Федерации — организационная структура и предназначение 7 вопросов
- Тест на тему ВМФ (Военно-Морской флот) России - структура, история, состав 7 вопросов
- Тест на тему Перу - географическое положение, климат и достопримечательности 9 вопросов
- Тест на тему Климатические пояса Земли - характеристика и особенности 8 вопросов
- Тест на тему Тайга - географическое положение, животный и растительный мир, особенности и характеристика природной зоны 7 вопросов
- Тест на тему Озеро - определение, классификация, признаки 6 вопросов
- Тест на тему Братья Гримм - биография, жизнь и творчество немецких писателей 10 вопросов
- Тест на тему Тамерлан (1336-1405) - биография, жизнь и завоевания великого полководца 10 вопросов
- Тест на тему Максим Горький (1868-1936) - биография, кратко самое важное, интересные факты из жизни писателя 9 вопросов
- Тест на тему Блок Александр Александрович (1880-1921) - биография, жизненный и творческий путь 11 вопросов
- Тест на тему "Ночь перед Рождеством" - краткое содержание повести Н. В. Гоголя 10 вопросов
- Тест на тему "Маленький Мук" - краткое содержание сказки Вильгельма Гауфа 10 вопросов
- Тест на тему "Дворянское гнездо" - краткое содержание романа И.С. Тургенева 8 вопросов
- Тест на тему "Бирюк" - краткое содержание рассказа И.С. Тургенева 10 вопросов
- Тест на тему Серная кислота - химические и физические свойства и реакции 8 вопросов
- Тест на тему Муравьиная кислота - формула, свойства, получение и применение 7 вопросов
- Тест на тему Сложные эфиры - характеристика, классификация и примеры соединений 8 вопросов
- Тест на тему Толуол - формула, свойства и применение химического вещества 8 вопросов
- Тест на тему Оценка персонала - виды, критерии и методы 7 вопросов
- Тест на тему Управление персоналом - задачи, функции, современные подходы 5 вопросов
- Тест на тему Менеджмент предприятий — сущность, виды, задачи и цели 7 вопросов
- Тест на тему Организационная структура предприятия — типы и предназначение 7 вопросов