Азотна кислота
Химия

Азотна кислота


Зміст

1. Азотна кислота стор 3

2. Окисні властивості азотної кислоти стор.

3. Нітрати стор. 6

4. Промислове одержання азотної кислоти стор.

5. Кругообіг азоти у природі стор.

6. Бібліографія стор.

1. Азотна кислота. Чиста азотна кислота HNOclip_image002-безбарвна рідина щільністю 1,51 г/смclip_image004 при — 42 ° С, що застигає в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, подібно до концентрованої соляної кислоти, «димить», так як пари її утворюють з вологою повітря дрібні крапельки туману,

Азотна кислота не відрізняється міцністю, Вже під впливом світла вона поступово розкладається:

clip_image006

Чим вище температура і що концентрованіша кислота, то швидше йде розкладання. Діоксид азоту, що виділяється, розчиняється в кислоті і надає їй бурого забарвлення.

Азотна кислота належить до найбільш сильних кислот; у розведених розчинах вона повністю розпадається на іони Нclip_image008 і- NOclip_image010.

2. Окисні властивості азотної кислоти. Характерною властивістю азотної кислоти є її яскраво виражена окислювальна здатність. Азотна кислота-один з найенергійніших окислювачів. Багато неметалів легко окислюються нею, перетворюючись на відповідні кислоти. Так, сірка при кип’ятінні з азотною кислотою поступово окислюється у сірчану кислоту, фосфор — у фосфорну. Тліючий куточок, занурений у концентровану HNOclip_image010[1], яскраво спалахує.

Азотна кислота діє майже на всі метали (за винятком золота, платини, танталу, родію, іридію), перетворюючи їх на нітрати, а деякі метали-в оксиди.

Концентрована HNOclip_image010[2] пасивує деякі метали. Ще Ломоносов відкрив, що залізо, що легко розчиняється в розведеній азотній кислоті, не розчиняється в холодній концентрованій HNOclip_image010[3]. Пізніше було встановлено, що аналогічну дію азотна кислота надає хром та алюміній. Ці метали переходять під дією концентрованої азотної кислоти пасивний стан.

Ступінь окиснення азоту в азотній кислоті дорівнює 4-5. Виступаючи як окислювач, НNОclip_image015 може відновлюватися до різних продуктів:

clip_image017

Яка з цих речовин утворюється, тобто наскільки глибоко відновлюється азотна кислота в тому чи іншому випадку, залежить від природи відновника та умов реакції, насамперед від концентрації кислоти. Чим вище концентрації HNOclip_image015[1], Тим не менш глибоко вона відновлюється. При реакціях із концентрованою кислотою найчастіше виділяється clip_image019. При взаємодії розведеної азотної кислоти з малоактивними металами, наприклад, з міддю, виділяється NO. У разі активніших металів — заліза, цинку, — утворюєтьсяclip_image021. Сильно розбавлена ​​азотна кислота взаємодіє з активними металами — цинком, магнієм, алюмінієм — з утворенням іону амонію, що дає з кислотою нітрат амонію. Зазвичай одночасно утворюються кілька продуктів.

Для ілюстрації наведемо схеми реакцій окиснення деяких металів азотною кислотою;

clip_image023

При дії азотної кислоти на метали водень зазвичай не виділяється.

При окисненні неметалів концентрована азотна кислота, як і у разі металів, відновлюється до clip_image025, наприклад

clip_image027

Більш розбавлена ​​кислота зазвичай відновлюється до NO, наприклад:

clip_image029

Наведені схеми ілюструють найбільш типові випадки взаємодії азотної кислоти з металами та неметалами. Взагалі ж, окиснювально-відновлювальні реакції, що йдуть за участю clip_image031, протікають складно.

Суміш, що складається з 1 об’єму азотної та 3-4 об’ємів концентрованої соляної кислоти, називається царською горілкою. Царська горілка розчиняє деякі метали, що не взаємодіють з азотною кислотою, у тому числі і «царя металів»-золото. Дія її пояснюється тим, що азотна кислота окислює соляну з виділенням вільного хлору та утворенням хлороксиду азота(III), або хлориду нітрозилу, clip_image033:

clip_image035

Хлорид нітрозил є проміжним продуктом реакції і розкладається:

clip_image037

Хлор у момент виділення складається з атомів, як і зумовлює високу окисну здатність царської горілки. Реакції окислення золота і платини протікають переважно відповідно до наступних рівнянь.

clip_image039

З надлишком соляної кислоти хлорид золота(III) та хлорид платини (IV) утворюють комплексні сполуки clip_image041

На багато органічних речовин азотна кислота діє так, що один або кілька атомів водню в молекулі органічної сполуки заміщуються нітрогрупами clip_image019[1]. Цей процес називається нітруванням і має велике значення в органічній хімії.

Азотна кислота — одна з найважливіших сполук азоту: у великих кількостях вона витрачається у виробництві, азотних добрив, вибухових речовин та органічних барвників, служить окислювачем у багатьох хімічних процесах, використовується у виробництві сірчаної кислоти за нітрозним способом, застосовується для виготовлення целюлозних лаків, кіноплівки.

3. Нітрати. Солі азотної кислоти називаються нітратами. Усі вони добре розчиняються у питній воді, а при нагріванні розкладаються із кисню. При цьому нітрати найбільш активних металів переходять у нітрити:

clip_image043

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

clip_image045

Нарешті нітрати найменш активних металів (наприклад, срібла, золота) розкладаються при нагріванні до вільного металу:

clip_image047

Легко відщеплюючи кисень, нітрати за високої температури є енергійними окислювачами. Їхні водні розчини, навпаки, майже не виявляють окисних властивостей.

Найбільш важливе значення мають нітрати натрію, калію, амонію та кальцію, які на практиці називаються селітрами.

Нітрат натрію clip_image049або натрієва селітра, іноді звана також чилійської селітрою, зустрічається в велику кількість у природі тільки в Чилі.

Нітрат каліюclip_image051, або калійна селітра, у невеликих кількостях також зустрічається у природі, але головним чином виходить штучно при взаємодії нітрату натрію з хлоридом калію.

Обидві ці солі використовуються як добрива, причому нітрат калію містить два необхідні рослини елемента: азот і калій. Нітрати натрію та калію застосовуються також при скловаренні та в харчовій промисловості для консервування продуктів.

Нітрат кальцію clip_image053або кальцієва селітра, виходить у великій кількості нейтралізацією азотної кислоти вапном; застосовується як добрива.

4. Промислове одержання азотної кислоти. Сучасні промислові засоби отримання азотної кислоти засновані на каталітичному окисленні аміаку киснем повітря. При описі властивостей аміаку було зазначено, що він горить у кисні, причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Але в присутності каталізаторів – окиснення аміаку киснем може протікати інакше. Якщо пропускати суміш аміаку з повітрям над каталізатором, то при 750 ° С і певному складі суміші відбувається майже повне перетворення

clip_image055

Утворений clip_image057 легко переходить уclip_image019[2], Що з водою у присутності кисню повітря дає азотну кислоту.

Як каталізатори при окисленні аміаку використовують сплави на основі платини.

Отримана окисненням аміаку азотна кислота має концентрацію, що не перевищує 60%. При необхідності її концентрують,

Промисловістю випускається розведена азотна кислота концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрована-98 і 97%, Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах, розведену — в цистернах із кислотостійкою сталі.

5. Кругообіг азоту у природі. При гниття органічних речовин значна частина азоту, що міститься в них, перетворюється на аміак, який під впливом живуть у грунті нітрифікуючих бактерій окислюється потім на азотну кислоту. Остання, вступаючи в реакцію з карбонатами, що знаходяться в грунті, наприклад з карбонатом кальціюclip_image060, утворює нітрати:

clip_image062

Деяка частина азоту завжди виділяється при гниття у вільному вигляді в атмосферу. Вільний азот виділяється також під час горіння органічних речовин, при спалюванні дров, кам’яного вугілля, торфу. Крім того, існують бактерії, які за недостатнього доступу повітря можуть віднімати кисень від нітратів, руйнуючи їх з виділенням вільного азоту. Діяльність цих денітрифікуючих бактерій призводить до того, що частина азоту з доступної для зелених рослин форми (нітрати) перетворюється на недоступну (вільний азот). Таким чином, далеко не весь азот, що входив до складу загиблих рослин, повертається назад у ґрунт; частина його поступово виділяється у вільному вигляді.

Безперервна спад мінеральних азотних сполук давно мала б призвести до повного припинення життя Землі, якби у природі не існували процеси, що відшкодовують втрати азоту. До таких процесів відносяться передусім електричні розряди, що відбуваються в атмосфері, при яких завжди утворюється деяка кількість оксидів азоту; останні з водою дають азотну кислоту, що перетворюється на ґрунті на нітрати. ‘Іншим джерелом поповнення азотних сполук грунту є життєдіяльність про азотобактерій, здатних засвоювати атмосферний азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин із сімейства бобових, викликаючи утворення характерних здуття — «клубеньків», чому вони й отримали назву бульбочкових бактерій. Засвоюючи атмосферний азот, бульбочкові бактерії переробляють їх у азотні сполуки, а рослини, своєю чергою, перетворюють останні на білки та інші складні речовини.

Таким чином, у природі відбувається безперервний кругообіг азоту. Однак щорічно з урожаєм з полів забираються найбагатші на білки частини рослин, наприклад зерно. Тому в ґрунт необхідно вносити добрива, що відшкодовують спад у ній найважливіших елементів живлення рослин.

Вивчення питань харчування рослин та підвищення врожайності останніх шляхом застосування добрив є предметом спеціальної галузі хімія, яка отримала назву агрохімії.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *