Азотна кислота

Зміст 1. Азотна кислота стор. 3 2. Окисні властивості азотної кислоти стор. 3 3. Нітрати стор. 6 4. Промислове отримання азотної кислоти стор. 7 5. Круговорот азоты у природі стор. 8.

6. Бібліографія стор. 10.

1. Азотна кислота. Чиста азотна кислота HNO[pic]—бесцветная рідина щільністю 1,51 г/см[pic] при — 42 °З застывающая в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, подібно концентрованої соляної кислоті, «димить», оскільки пари її утворюють з «вологою повітря дрібні крапельки туману, Азотна кислота не відрізняється міцністю, Вже під впливом світла вона поступово разлагается:

[pic] Що температура і що концентрированнее кислота, то швидше йде розкладання. Вирізняється діоксид азоту розчиняється в кислоті і надає їй буру забарвлення. Азотна кислота належить до найсильніших кислот; в розбавлених розчинах вона цілком розпадається на іони Н[pic] іNO[pic]. 2. Окисні властивості азотної кислоти. Характерним властивістю азотної кислоти є його яскраво виражена окислювальна здатність. Азотна кислота—один з энергичнейших окислювачів. Багато неметаллы легко окисляються нею, перетворюючись на відповідні кислоти. Так, сірка при кип’ятінні з азотної кислотою поступово окислюється в сірчану кислоту, фосфор — в фосфорну. Тліючий вугіллячко, занурений в концентровану HNO[pic], яскраво розгоряється. Азотна кислота діє на всі метали (крім золота, платини, танталу, родію, іридію), перетворюючи на нітрати, і деякі металлы—в оксиди. Концентрована HNO[pic] пассивирует деякі метали. Ще Ломоносов відкрив, що залізо, легко яка розчиняється в розведеною азотної кислоті, не розчиняється у холодній концентрованої HNO[pic]. Пізніше було встановлено, що ж дію азотна кислота надає на хром і алюміній. Ці метали переходять під впливом концентрованої азотної кислоти в пасивне состояние.

Ступінь окисленности азоту в азотної кислоті дорівнює 4−5. Виступаючи у ролі окислювача, НNО[pic] може відновлюватися до різних продуктов:

[pic].

Який з цих речовин утворюється, т. е. наскільки відновлюється азотна кислота у цьому чи іншому разі, залежить від природи відновлювача і зажадав від умов реакції, передовсім від концентрації кислоти. Що концентрації HNO[pic], проте глибоко вона відновлюється. При реакціях з концентрованої кислотою найчастіше виділяється [pic]. При взаємодії розведеною азотної кислоти з малоактивными металами, наприклад, з міддю, виділяється NO. Що стосується активнішого металів — заліза, цинку, — образуется[pic]. Дуже разбавленная азотна кислота взаємодіє зі активними металлами——цинком, на магній, алюмінієм -— з освітою іона амонію, що дає з кислотою нітрат амонію. Зазвичай одночасно утворюються кілька продуктів. Для ілюстрації наведемо схеми реакцій окислення деяких металів азотної кислотой;

[pic].

При дії азотної кислоти на метали водень, зазвичай, не выделяется.

При окислюванні неметаллов концентрована азотна кислота, як й у разі металів, відновлюється до [pic], например

[pic].

Більше разбавленная кислота зазвичай відновлюється до NO, например:

[pic].

Наведені схеми ілюструють найтиповіші випадки взаємодії азотної кислоти із металами і неметаллами. Взагалі ж, окислительновідбудовні реакції, які йдуть із участю [pic], протікають сложно.

Суміш, що складається з 1 обсягу азотної і 3—4 обсягів концентрованої соляної кислоти, називається царської горілкою. Царська горілка розчиняє деякі метали, не які з азотної кислотою, зокрема і «царя металлов"—золото. Дія її пояснюється лише тим, що азотна кислота окисляє соляну із вільного хлору й утворенням хлороксида азота (III), чи хлориду нитрозила, [pic]:

[pic] Хлорид нитрозила є проміжним продуктом реакції і разлагается:

[pic].

Хлор в останній момент виділення складається з атомів, як і зумовлює високий окислительную здатність царської горілки. Реакції окислення золота і платини протікають у основному відповідно до наступним уравнениям.

[pic].

З надлишком соляної кислоти хлорид золота (III) і хлорид платини (IV) утворюють комплексні сполуки [pic] Про багато які органічні речовини азотна кислота діє отже один чи кілька атомів водню в молекулі органічного сполуки заміщуються нитрогруппами [pic]. Цей процес відбувається називається нитрованием і має велике значення в органічної хімії. Азотна кислота — одне з найважливіших сполук азоту: у великих кількостях вона витрачається у виробництві, азотних добрив, вибухових речовин і органічних барвників, служить окислювачем у багатьох хімічних процесах, використовується у виробництві сірчаної кислоти по нитрозному способу, застосовується виготовлення целлюлозных лаків, кіноплівки. 3. Нітрати. Солі азотної кислоти називаються нітратами. Усі вони добре розчиняються у питній воді, а при нагріванні розкладаються із кисню. У цьому нітрати найактивніших металів переходить до нитриты:

[pic].

Нітрати більшості інших металів при нагріванні розпадаються на оксид металу, кисень і діоксид азоту. Например:

[pic] Нарешті, нітрати найменш активних металів (наприклад, срібла, золота) розкладаються при нагріванні до вільного металла:

[pic] Легко отщепляя кисень, нітрати за високої температури є енергійними окислювачами. Їх водні розчини, навпаки, майже виявляють окисних властивостей. Найбільш важливого значення мають нітрати натрію, калію, амонію і кальцію, котрі з практиці називаються селитрами. Нітрат натрію [pic]или натрієва селітра, іноді звана також чилійської селітрою, є у велику кількість у природі лише у Чили.

Нітрат калия[pic], чи калійна селітра, потроху також є у природі, але переважно виходить штучно при взаємодії нітрату натрію з хлоридом калію. Обидві ці солі використовують як добрив, причому нітрат калію містить два необхідних рослинам елемента: азот і калій. Нітрати натрію і калію застосовуються також за стекловарении й у харчової промисловості для консервування продуктів. Нітрат кальцію [pic]или кальцієва селітра, виходить у великих кількостях нейтралізацією азотної кислоти вапном; застосовується як добриво. 4. Промислове отримання азотної кислоти. Сучасні промислові засоби одержання азотної кислоти засновані на каталітичному окислюванні аміаку киснем повітря. При" описі властивостей аміаку було зазначено, що він горить в кисні, причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Однак у присутності каталізаторів — окислювання аміаку киснем може протікати інакше. Якщо пропускати суміш аміаку з повітрям над каталізатором, то, при 750 °З повагою та певному складі суміші відбувається повне превращение.

[pic] Виниклий [pic] легко переходить в[pic], що з водою в присутності кисню повітря дає азотну кислоту.

Як каталізаторів при окислюванні аміаку використовують сплави на основі платини. Одержуваний окисленням аміаку азотна кислота має концентрацію, не перевищує 60%. За необхідності її концентрируют,.

Промисловістю випускається разбавленная азотна кислота концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрированная—98 і 97%, Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах, розведену — в цистернах з кислотоупорной стали.

5. Круговорот азоту у природі. При гнитті органічних речовин значної частини що міститься у яких азоту перетворюється на аміак, який під впливом що у грунті нитрифицирующих бактерій окислюється потім у азотну кислоту. Остання, беручи реакцію з які у грунті карбонатами, приміром, із карбонатом кальция[pic], утворює нитраты:

[pic].

Деяка ж його частина азоту завжди виділяється при гнитті у вільному вигляді у атмосферу. Вільний азот виділяється також за горінні органічних речовин, під час спалювання дров, кам’яного вугілля, торфу. З іншого боку, існують бактерії, які за недостатньому доступі повітря можуть забирати кисень від нітратів, руйнуючи його з виділенням вільного азоту. Діяльність цих денитрифицирующих бактерій призводить до того, що коли частина азоту з доступною для зелених рослин форми (нітрати) перетворюється на недоступну (вільний азот). Отже, далеко ще не весь азот, який до складу загиблих рослин, повертається знову на грунт; частину його поступово виділяється в вільному виде.

Безперервна спад мінеральних азотних сполук давно мусила призвести до повного припинення життя Землі, щоб у природі не існували процеси, возмещающие втрати азоту. До таких процесам ставляться передусім які у атмосфері електричні розряди, при яких завжди утворюється певна кількість оксидів азоту; воно з водою дають азотну кислоту, превращающуюся у грунті в нітрати. «Іншим джерелом поповнення азотних сполук грунту є життєдіяльність про азотобактерий, здатних засвоювати атмосферне азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин з сімейства бобових, викликаючи освіту характерних здуттів — «клубеньков», чого вони й одержали назва клубеньковых бактерій. Опановуючи атмосферне азот, клубеньковые бактерії переробляють їх у азотні сполуки, а рослини, своєю чергою, перетворюють їх у білки, й інші складні речовини. Отже, у природі відбувається безперервний круговорот азоту. Проте що-річно з врожаєм з полів прибираються найбагатші білками частини рослин, наприклад зерно. Тож у грунт необхідно вносити добрива, возмещающие спад у ній найважливіших елементів харчування растений.

Вивчення питань живлення рослин та підвищення врожайності останніх шляхом застосування добрив предмет спеціальної галузі хімія, що отримала назву агрохимии.