Физические свойства азотной кислоты

В за­ви­си­мо­сти от сте­пе­ни раз­бав­ле­ния водой, т. е. от кон­цен­тра­ции, фи­зи­че­ские свой­ства азот­ной кис­ло­ты будут раз­лич­ны.

Без­вод­ная све­же­по­лу­чен­ная азот­ная кис­ло­та – бес­цвет­ная, по­хо­жая на воду жид­кость с едким за­па­хом, сме­ши­ва­ю­ща­я­ся с водой в любых со­от­но­ше­ни­ях. При хра­не­нии под воз­дей­стви­ем света или тем­пе­ра­ту­ры азот­ная кис­ло­та ча­стич­но раз­ла­га­ет­ся с вы­де­ле­ни­ем ок­си­да азота (IV) – бу­ро­го газа:

4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

Из-за вы­де­ля­ю­ще­го­ся кис­ло­ро­да тле­ю­щая лу­чин­ка над на­гре­той азот­ной кис­ло­той вспы­хи­ва­ет. Бурый газ рас­тво­ря­ет­ся в кис­ло­те и окра­ши­ва­ет ее в жел­тый цвет. Ве­ще­ства, со­дер­жа­щие белок, при по­па­да­нии на них кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­ты окра­ши­ва­ют­ся в жел­тый цвет. По­это­му на коже рук азот­ная кис­ло­та остав­ля­ет жел­тые пятна. Чтобы этого из­бе­жать, сле­ду­ет ра­бо­тать с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той в ре­зи­но­вых пер­чат­ках.

Взаимодействие азотной кислоты с металлами

Азот­ная кис­ло­та от­но­сит­ся к силь­ным неор­га­ни­че­ским кис­ло­там. По­это­му для нее ха­рак­тер­ны все общие свой­ства кис­лот: из­ме­не­ние окрас­ки ин­ди­ка­то­ров, вза­и­мо­дей­ствие с ос­нов­ны­ми и ам­фо­тер­ны­ми ок­си­да­ми, ос­но­ва­ни­я­ми и со­ля­ми. Но азот­ная кис­ло­та – еще очень силь­ный окис­ли­тель, по­это­му по-осо­бо­му ре­а­ги­ру­ет с ме­тал­ла­ми.

Ха­рак­тер вза­и­мо­дей­ствия азот­ной кис­ло­ты с ме­тал­ла­ми до­ста­точ­но сло­жен. Эти окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ные ре­ак­ции не от­но­сят­ся к типу за­ме­ще­ния, и со­став про­дук­тов таких ре­ак­ций очень раз­но­об­ра­зен. При­чем, азот­ная кис­ло­та, даже раз­бав­лен­ная, спо­соб­на вза­и­мо­дей­ство­вать с ме­тал­ла­ми, сто­я­щи­ми в ряду ак­тив­но­сти левее во­до­ро­да.

Толь­ко зо­ло­то, пла­ти­на, осмий, ири­дий и тан­тал не вза­и­мо­дей­ству­ют с азот­ной кис­ло­той ни при каких усло­ви­ях.

Неко­то­рые ак­тив­ные ме­тал­лы, на­при­мер алю­ми­ний, не ре­а­ги­ру­ют с азот­ной кис­ло­той из-за плот­ной ок­сид­ной плен­ки, об­ра­зу­ю­щей­ся на по­верх­но­сти ме­тал­ла. Для того чтобы по­ка­зать ак­тив­ность алю­ми­ния, опу­стим алю­ми­ни­е­вую про­во­ло­ку в рас­твор со­ля­ной кис­ло­ты. Алю­ми­ний энер­гич­но вза­и­мо­дей­ству­ет с со­ля­ной кис­ло­той с вы­де­ле­ни­ем во­до­ро­да.

2Al + 6HCl = 3H₂↑ + 2AlCl₃

Затем эту же про­во­ло­ку опус­ка­ем в кон­цен­три­ро­ван­ную азот­ную кис­ло­ту. Тот­час же на по­верх­но­сти алю­ми­ния об­ра­зу­ет­ся тон­чай­шая ок­сид­ная плен­ка, ко­то­рая пре­пят­ству­ет вза­и­мо­дей­ствию ме­тал­ла с кис­ло­той.

В боль­шин­стве ре­ак­ций кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­ты с ме­тал­ла­ми про­дук­том вос­ста­нов­ле­ния азот­ной кис­ло­ты будет оксид азота (IV). На­при­мер, при вза­и­мо­дей­ствии же­ле­за с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той при на­гре­ва­нии об­ра­зу­ют­ся нит­рат же­ле­за (III), оксид азота (IV) и вода:

Fe + 6HNO₃ (конц.) = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O

Ко­эф­фи­ци­ен­ты в по­доб­ных ре­ак­ци­ях рас­став­ля­ют с по­мо­щью ме­то­да элек­трон­но­го ба­лан­са.

Про­ве­дем экс­пе­ри­мент. Про­на­блю­да­ем, как ре­а­ги­ру­ет раз­бав­лен­ная и кон­цен­три­ро­ван­ная азот­ная кис­ло­та с ме­тал­ла­ми. При­го­то­вим две про­бир­ки с рас­тво­ром азот­ной кис­ло­ты. По­ло­жим в первую цинк, во вто­рую – медь.

Цинк ре­а­ги­ру­ет с силь­но раз­бав­лен­ной азот­ной кис­ло­той с вы­де­ле­ни­ем ам­ми­а­ка.

4Zn + 9HNO₃ = NH₃ ↑ + 4Zn(NO₃)₂ + 3H₂O

Влаж­ная лак­му­со­вая бу­маж­ка си­не­ет у гор­лыш­ка про­бир­ки, ука­зы­вая на при­сут­ствие ам­ми­а­ка. Медь ре­а­ги­ру­ет с рас­тво­ром азот­ной кис­ло­ты с вы­де­ле­ни­ем мо­но­ок­си­да азота.

3Cu + 8HNO₃ = NO ↑ + 3Cu(NO₃)₂+ 4H₂O

Кон­цен­три­ро­ван­ная азот­ная кис­ло­та – еще более силь­ный  окис­ли­тель. В про­бир­ки с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той по­ме­стим цинк и медь. Цинк и медь бурно ре­а­ги­ру­ют с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той с об­ра­зо­ва­ни­ем рас­тво­ри­мых солей и вы­де­ле­ни­ем бу­ро­го газа – ди­ок­си­да азота (рис. 1).

Zn + 4HNO₃ = 2NO₂↑ + 2H₂O + Zn(NO₃)₂

Cu + 4HNO₃ = 2NO₂↑ + 2H₂O + Cu(NO₃)₂

Рис. 1. Вза­и­мо­дей­ствие меди (слева) и цинка (спра­ва) с кон­цен­три­ро­ван­ной азот­ной кис­ло­той

При вза­и­мо­дей­ствии с боль­шин­ством ме­тал­лов кон­цен­три­ро­ван­ная азот­ная кис­ло­та вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся до ди­ок­си­да азота.

Нитраты

Соли азот­ной кис­ло­ты на­зы­ва­ют­ся нит­ра­та­ми. Кроме того, соли азот­ной кис­ло­ты со ще­лоч­ны­ми ме­тал­ла­ми, каль­ци­ем и ионом ам­мо­ния на­зы­ва­ют­ся се­лит­ра­ми. На­при­мер, NH₄NO₃ – ам­ми­ач­ная се­лит­ра.

Все нит­ра­ты хо­ро­шо рас­тво­ри­мы в воде и тер­ми­че­ски неустой­чи­вы. Все они раз­ла­га­ют­ся при на­гре­ва­нии с вы­де­ле­ни­ем кис­ло­ро­да. При­чем, в за­ви­си­мо­сти от ка­ти­о­на, про­дук­ты раз­ло­же­ния могут раз­ли­чать­ся.

При тер­ми­че­ском раз­ло­же­нии нит­ра­та калия пре­иму­ще­ствен­но об­ра­зу­ют­ся нит­рит калия и кис­ло­род:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂↑

При тер­мо­ли­зе нит­ра­та меди (II) об­ра­зу­ют­ся оксид меди (II), ди­ок­сид азота и кис­ло­род:

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂↑

Применение азотной кислоты

Азот­ная кис­ло­та – мно­го­тон­наж­ный про­дукт хи­ми­че­ской про­мыш­лен­но­сти. Она на­хо­дит ши­ро­кое при­ме­не­ние для по­лу­че­ния кра­си­те­лей, взрыв­ча­тых ве­ществ, азот­ных удоб­ре­ний и ле­карств.

В ла­бо­ра­тор­ной прак­ти­ке азот­ная кис­ло­та и осо­бен­но ее смесь с со­ля­ной (так на­зы­ва­е­мая цар­ская водка) ис­поль­зу­ют­ся для пе­ре­во­да в рас­тво­ри­мое со­сто­я­ние ме­тал­лов, не рас­тво­ри­мых в дру­гих кис­ло­тах.