: Азотная кислота  
Содержание
1. Азотная кислота стр. 3
2. Окислительные свойства азотной кислоты стр. 3
3. Нитраты стр. 6
4. Промышленное получение азотной кислоты стр. 7
5. Круговорот азоты в природе стр. 8
6. Библиография стр. 10
1. Азотная кислота. Чистая азотная кислота HNO
—бесцветная жидкость плотностью 1,51 г/см
при - 42 °С застывающая в прозрачную
кристаллическую массу. На воздухе она, подобно конце
нтрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары ее образуют с
'влагой воздуха мелкие капельки тумана,
Азотная кислота не отличается прочностью, Уже под
влиянием света она постепенно разлагается:
Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее и
дет разложение. Выделяющийся диоксид азота
растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.
Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных
растворах она полностью распадается на ионы Н
и- NO .
2. Окислительные свойства азотной кислоты. Характерным свойством
азотной кислоты является ее ярко выраженная
окислительная способность. Азотная кислота—один
из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляютс
я ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кип
ячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор — в
фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную
HNO, ярко
разгорается.
Азотная кислота действует почти на все металлы (за
исключением золота, платины, тантала, родия, ирид
ия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы—в
оксиды.
Концентрированная HNO
пассивирует некоторые металлы. Еще Ломоносов
открыл, что железо, легко растворяющееся
в разбавленной азотной кислоте, не растворяется
в холодной концентрированной HNO
. Позже было установлено, что аналогичное действие
азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под
действием концентрированной азотной кислоты в
пассивное состояние.
Степень окисленности азота в азотной кислоте равна
4-5. Выступая в качестве окислителя,
НNО может
восстанавливаться до различных продуктов:
Какое из этих веществ образуется, т. е. насколько
глубоко восстанавливается азотная кислота в том
или ином случае, зависит от природы восстановителя
и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше
концентрации HNO,
тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с
концентрированной кислотой чаще всего выделяется 
. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с
малоактивными металлами, например, с медью, выделяется NO. В случае
более активных металлов — железа, цинка, —
образуется . Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными
металлами—--цинком, магнием, алюминием -— с
образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно
одновременно образуются несколько продуктов.
Для иллюстрации приведем схемы реакций окисления некоторых металлов азотной
кислотой;
При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.
При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае
металлов, восстанавливается до  , например
Более разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например:
Приведенные схемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной
кислоты с металлами и неметаллами. Вообще же, окислительно-восстановительные
реакции, идущие с участием  , протекают сложно.
Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3—4 объемов
концентрированной соляной к
ислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет
некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной
кислотой, в том числе и «царя металлов»—золото. Действие ее объясняетс
я тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и
образованием хлороксида азота(III), или хлорида
нитрозила,  :
Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается:
Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и
обусловливает высокую окислительную способность царской водки
. Реакции окисления золота и платин
ы протекают в основном согласно следующим уравнениям.
С избытком соляной кислоты хлорид золота(III) и хлорид платины (IV) образуют
комплексные соединения 
На многие органические вещества азотная кислота действует так, что один или
несколько атомов водорода в молекуле
органического соединения замещаются нитрогруппами
. Этот процесс называется нитрованием и имеет
большое значение в органической химии.
Азотная кислота — одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она
расходуется в производстве,
азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических
красителей, служит окислителем во многих
химических процессах, используется в производстве
серной кислоты по нитрозному способу, применяется
для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.
3. Нитраты. Соли азотной кислоты называются нитратами. Все они хорошо
растворяются в воде, а при нагревании разлагаются с выделением кислорода. При
этом нитраты наиболее активных металлов переходят в нитриты:
Нитраты большинства остальных металлов при нагревании
распадаются на оксид металла, кислород и диоксид азота. Например:
Наконец, нитраты наименее активных металлов (например, се
ребра, золота) разлагаются при нагревании до своб
одного металла:
Легко отщепляя кислород, нитраты при высокой
температуре являются энергичными окислителями. Их водные раство
ры, напротив, почти не проявляют окислительных свойств.
Наиболее важное значение имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция,
которые на практике называются селитрами.
Нитрат натрия  или натриевая селитра, иног
да называемая также чилийской селитрой
, встречается в большом количестве в
природе только в Чили.
Нитрат калия
, или калийная селитра, в небольших количествах также встречается в
природе, но главным образом получается искусственно при взаимодействии нитрата
натрия с хлоридом калия.
Обе эти соли используются в качестве удобрений, причем нитрат калия содержит
два необходимых растениям элемента: азот и калий. Нит
раты натрия и калия применяются также при
стекловарении и в пищевой промышленности для консервирования про
дуктов.
Нитрат кальция 
или кальциевая селитра, получается в больших количествах нейтрализацией
азотной кислоты известью; применяется как удобрение.
4. Промышленное получение азотной кислоты. Современные промышленные
способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака
кислородом воздуха. При« описании свойств аммиака было указано, что он горит в
кислороде, причём продуктами реакции являются вода и свободный азот. Но в
присутствии катализаторов - окисление аммиака кислородом может протекать иначе.
Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750 °С и
определенном составе смеси происходит почти полное превращение
Образовавшийся 
легко переходит в,
который с водой в присутствии кислорода воздуха дает азотную кислоту.
В качестве катализаторов при окислении аммиака используют сплавы на основе
платины.
Получаемая окислением аммиака азотная кислота имеет концентрацию, не
превышающую 60%. При необходимости ее концентрируют,
Промышленностью выпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47
и 45%, а концентрированная—98 и 97%, Концентрированную кислоту перевозят в
алюминиевых цистернах, разбавленную — в цистернах из кислотоупорной стали.
5. Круговорот азота в природе. При гниении органически
х веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в
аммиак, который под влиянием живущих в почве нитрифицирующих бактерий
окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с
находящимися в почве карбонатами, например с
карбонатом кальция ,
образует нитраты:
Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в
атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ,
при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии,
которые при недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от
нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих
денитрифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для
зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот).
Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений,
возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном
виде.
Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы
привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не
существовали процессы, возмещающие потери азота. К таким процессам относятся
прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых
всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают
азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. 'Другим источником
пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых
азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих
бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая
образование характерных вздутий — «клубеньков», почему они и получили
название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые
бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь,
превращают последние в белки и другие сложные вещества.
Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако
ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части
растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения,
возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений.
Изучение вопросов питания растений и повышения урожайности последних путем
применения удобрений является предметом специальной отрасли химия, получившей
название агрохимии.
|
