Нітратна кислота Азо́тна кислота́, нітра́тна кислота (HNO3) — сильна одноосновна кислота. Отримується при окисленні аміаку або реакції сірчаної кислоти з нітратом калію. Висококорозійна кислота, реагує з більшістю металів, сильний окислюючий агент. Використовується для нітрації та одержання ефірів органічних сполук, при виробництві сірчаної кислоти, нітратів, вибухових речовин, пластмас, барвників.
Фізичні властивості
Нітратна кислота являє собою безбарвну димучу рідину з їдким запахом, легко розкладається, забарвлюючись у жовтий колір. Густина 1,53 г/см³. Кипить при 86°С, замерзає при — 41°С. На повітрі HNO3 «димить» внаслідок притягання її парами вологого повітря і утворення дрібненьких крапельок туману.
Нітратна кислота нестійка і вже під впливом сонячного світла поступово розкладається: 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O
При нагріванні розклад її значно прискорюється. Утворюваний діоксид азоту розчиняється в HNO3 і надає їй жовтуватого кольору. У водних розчинах нітратна кислота значно стійкіша. З водою HNO3 змішується в будь-яких співвідношеннях.
Нітратна кислота належить до сильних кислот, у водних розчинах вона практично повністю дисоціює:
У продаж нітратна кислота звичайно поступає у вигляді 68%-ного розчину з густиною 1,4 г/см³. Хімічні властивості
Нітратна кислота — дуже сильний окисник. Окислює сірку (до H2SO4), фосфор (до фосфорної кислоти), руйнує органічні речовини. Ступінь відновлення HNO3 залежить від її концентрації і активності відновника. Концентрована HNO3 відновлюється до NO2, а розведена — звичайно до NO. Нітратна кислота взаємодіє майже зі всіма металами, за винятком золота, платини і деяких інших, утворюючи солі — нітрати. Так, при дії концентрованої нітратної кислоти на мідь утворюється нітрат міді, діоксид азоту і вода: Cu + 2HNO3 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
При дії ж розведеної нітратної кислоти на мідь утворюється нітрат міді, монооксид азоту (а не діоксид; як при дії концентрованої HNO3) і вода: 3CuO + 2HNO3 + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO ^| + 4H2O
При взаємодії нітратної кислоти з металами водень не виділяється, як, наприклад, при взаємодії з металами хлоридної і розведеної сульфатної кислот. Водень не виділяється з HNO3 навіть активними металами. Так, при дії розведеної HNO3 на магній вона відновлюється до геміоксиду азоту: 4Mg + 2HNO3 + 8HNO3 = 4Mg(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O
При взаємодії нітратної кислоти з ще активнішими металами вона може відновлюватися навіть до аміаку.
Розведена нітратна кислота легко реагує з алюмінієм і залізом, а концентрована без нагрівання з ними не реагує. Це пояснюється тим, що під дією концентрованої HNO3 на поверхні цих металів утворюється міцний, нерозчинний в HNO3 шар оксиду, який ізолює метал від кислоти і тим запобігає його руйнуванню. Завдяки цьому концентровану нітратну кислоту можна зберігати і транспортувати в алюмінієвій і залізній тарі.
Нітратна кислота легко окиснює не тільки метали, а й неметали. Наприклад, вона легко при нагріванні окиснює сірку і фосфор до сульфатної і фосфатної кислот: S + 2HNO3 = H2SO4 + 2NO 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
Деякі речовини можуть запалюватись нітратною кислотою і горіти в ній. Так, коли кусочок розжареного вугілля вкинути в концентровану HNO3, він буде горіти у ній яскравим полум'ям, а скипідар спалахує при дотику з нею. Тому концентрована кислота в пожежному відношенні дуже небезпечна.
Азотна кислота взаємодіє з багатьма органічними сполуками, утворюючи нітросполуки (азотування).
Одержання
У сучасній хімічній промисловості нітратну кислоту добувають шляхом каталітичного окиснення аміаку до монооксиду азоту з наступним окисненням NO киснем [повітря] (метод І. І. Андрєєва) при 700—900 °C до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту і поглинанням останнього водою. Каталізатор — платинова сітка.
Хімічні процеси, що відбуваються при виробництві нітратної кислоти, можна представити рядом реакцій: Суміш аміаку з повітрям у певному співвідношенні спалюють у спеціальному приладі на платиновій сітці, яка служить каталізатором (без каталізатора аміак окиснюється до вільного азоту): 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
Одержуваний монооксид азоту охолоджують і окиснюють киснем повітря до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту: 2NO + O2 = 2NO2(N2O4)
Суміш діоксиду і гемітетраоксиду поглинають водою і одержують розчин суміші нітратної і нітритної кислот: N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2
Нітритна кислота нестійка, особливо при деякому нагріванні, і легко розкладається на монооксид і діоксид азоту і воду: 2HNO2 = NO + NO2 + H2O
Процес поглинання оксидів азоту водою проводять при надлишку кисню. Тому утворюваний за останньою реакцією монооксид азоту відразу перетворюється в діоксид азоту і знову вступає в процес утворення нітратної кислоти. В результаті утворюється лише нітратна кислота.
У лабораторних умовах нітратну кислоту можна одержати взаємодією нітратів з концентрованою сульфатною кислотою при легкому нагріванні, наприклад: NaNO3 + H2SO4 = HNO3↑ +NaHSO4
Застосування
Нітратна кислота є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості. Вона виробляється у дуже великих кількостях, використовується для виробництва азотних добрив, у кольоровій металургії для розділення металів, а також хімічній промисловості для виробництва пластмас, вибухових речовин, целулоїду і фотокіноплівки, штучного волокна, органічних барвників, лікувальних речовин тощо.
