Азотная кислота: свойства, применение, реакции

Азотная кислота — это сильная неорганическая гидроксид-кислота, которая востребована во всех сферах промышленности. Её используют в качестве реактива для получения взрывчатых веществ, аммонийных удобрений, лекарственных средств. Раствор азотной кислоты необходим для изготовления пластмасс, проявления фотографий, создания красящих составов, фунгицидов, промывки труб и теплообменников.

Что такое азотная кислота, формула, виды

Концентрированная азотная кислота представляет собой вещество, состоящее из водорода и кислотного остатка. Химическая формула – HNO₃. Чистая азотная кислота в естественных условиях не встречается, однако её находят в смеси с другими веществами (селитра). Первые способы синтеза раствора азотной кислоты возникли в 8 веке. В дальнейшем методика модифицировалась и усложнялась.

Различают два вида азотной кислоты, которые характеризуются разной степенью выраженности химических характеристик и зависят от насыщенности раствора кислотой:

• концентрированная азотная кислота – проявляет свойства сильнейшего окислителя;
• разбавленная азотная кислота – реагирует как типичная сильная кислота.

Концентрированная азотная кислота, как правило, имеет коричневатый цвет, т.к. в ней присутствует оксид азота. На рынке азотная кислота существует в двух разновидностях: марка «А» пригодна для обработки электротехники, радиотехники, металлов, а также для выпуска препаратов и пластмасс. Марка «Б» наиболее распространена как растворитель, в процессах нитрования, в гальванике.

Физические свойства, внешний вид

Структурная формула и молекула азотной кислоты

При нормальных условиях азотная кислота — это жидкость без цвета, которая дымится на воздухе. Эффект дымления вызван тем, что она постепенно испаряется и формирует с влагой из воздуха мелкие капли тумана. Соединение неустойчиво по отношению к перепаду температур, свету, повышенной влажности. Под действием яркого освещения постепенно разлагается. Температура плавления отрицательна, достигает -41,59 °С. Раствор азотной кислоты закипает при +82,6 °С. Термолиз начинается при повышении температурного режима до +260 °С.

Свойство азотной кислоты хорошо растворяться в воде обуславливает азеотропную смесь – смешение двух жидкостей, при кипячении не изменяющий своего состава. Вещество гигроскопично, способно образовывать кристаллогидраты с соответствующими формулами:

• HNO₃ ∙ H₂O;
• HNO₃ ∙ 3H₂O.

Концентрированная азотная кислота может существовать и в твёрдой форме: в виде мелких ромбических беловатых либо бесцветных кристаллов.

Химические свойства, реакции

Азотная кислота вступает в характерные для кислот реакции из-за определённых свойств. Так, с натриевым гидроксидом кислота азотная даёт нитрат и воду:

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Реакция кислоты азотной и окисления металлов демонтирует уравнение азотной кислоты с натрием:

HNO₃ + Na → 8NaNO₃ + N₂O↑ + 5H₂O

В реакции кислоты азотной с аммиаком происходит формирование аммонийной селитры:

HNO₃ + NH₃ → NH₄NO₃

Уравнение азотной кислоты показывает, как при попадании прямых солнечных лучей и подогревании запускается разложение:

4HNO₃ → 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

В ходе взаимодействия выделяется неприятный на запах бурый газ. Вступает раствор азотной кислоты в реакции с основными оксидами, которые протекают по схожему со щелочами механизму:

2HNO₃ + Na₂O → 2NaNO₃ + H₂O

Разбавленный раствор азотной кислоты проявляет себя по-другому в реакциях кислоты азотной с металлами, в результате выделяется молекулярный азот:

12HNO₃ + Na → 10NaNO₃ + N₂↑ + 6H₂O

С гидроксидом кислота азотная приводит к формированию азотнокислого алюминия:

3HNO₃ + Al(OH)₃ → Al(NO₃)₂ + 3H₂O

Раствор концентрированной азотной кислоты, в которой содержится оксид азота, окисляет сернистый газ:

HNO₃ + SO₂↑ → H₂SO₄ + 2NO↑

Уравнение азотной кислоты в реакции с сульфитом натрия в качестве продукта демонстрирует выделение сульфата и диоксид азота:

HNO₃ + Na₂SO₃ → Na₂SO₄ + 2NO₂↑ + H₂O

Производство и получение, уравнение

В лабораторных условиях получение азотной кислоты ведётся путём диспропорционирования в водной среде:

2NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂

Также в лаборатории синтез азотной кислоты производят путём внесения пероксида водорода к азотистой кислоте:

HNO₂ + H₂O₂ → HNO₃ + H₂O

В промышленности азотную кислоту добывают в процессе Оствальда, который включает несколько этапов. Они описываются экзотермическими реакциями (с выделением тепла) между нитрозными оксидами, которые завершаются выделением азотной кислоты:

1. Окисление аммиака:
   4NH₃ + 5O₂ → 4NO↑ + 6H₂O
2. Оксид азота (II) окисляется  до оксида азота (IV):
   2NO + O₂ → 2NO₂↑
3. Оксид азота (IV) поглощает вода при обилии O₂
   4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Применение азотной кислоты

Применение азотной кислоты распространено в различных областях. Наибольшее потребление всей производимой азотной кислоты приходится на сферу химии. Посредством реагента здесь добываются различные органические производные: сложные эфиры, ароматические амины. Вещество распространено как исходный продукт для применения средств сельского хозяйства для предпосевной обработки почвы и избавления от грибковых заболеваний. Как очиститель азотная кислота востребована в ювелирном деле, в пищевой отрасли.

Применение азотной кислоты в фармацевтике и садоводстве

Азотная кислота важна для фармацевтической промышленности, поскольку с её помощью получают нитроглицерин путём смешивания глицерина со смесью азотной и серной кислоты. Нитроглицерин —лекарственный препарат, необходимый для расслабления гладкой мускулатуры кровеносных сосудов. Этот вазодилататор назначают пациентам со стенокардией, он купирует острый приступ, уменьшая боль и вероятность возникновения инфаркта миокарда.

Актуально применение кислоты для создания азотных удобрений. Их вносят в почву при пониженном содержании азота. Растения азотном голодании желтеют, теряют тургор, страдает плодоношение и цветение. Внесение удобрения позволяет улучшить вкусовые качества плодов и повысить декоративность культур. Данная кислота является основой для противогрибковых средств, направленных на борьбу с серой и чёрной гнилью, фитофторозом, паршой.

Применение азотной кислоты в лакокрасочной промышленности и других сферах

Азотная кислота эффективна для создания органических красителей. Её применяют для получения взрывчатки, тротила, отравляющего вещества. Важна её дымящая функция и токсичность для человека, что используется при проектировании боевого оружия. Едкость азотной кислоты выгодно применима в травлении форм для станковой графики.

Азотная кислота – это реактив для получения многих соединений. Так, она требуется для выработки нитроалканов – качественных растворителей, топлива реактивных двигателей. Применение кислоты также распространяется на выпуск сырья для бездымного пороха – нитроцеллюлозы.

В фотографии сегодня азотная кислота используется реже, поскольку на смену плёнкам пришли цифровые изображения и из-за её агрессивных свойств. Ранее раствор азотной кислоты применялся для повышения кислотности во время тонировки.

С помощью азотной кислоты осуществляют проверку содержания золота в сплаве. Если при капании на поверхность выделяется газ, это означает, что изделие ниже 583 пробы. Чем обильнее образование пузырьков, тем ниже концентрация золота.

Опасность и меры предосторожности

Азотная кислота крайне токсична, относится к 3 классу опасности. Смертельно ядовита при вдыхании, повреждает слизистую дыхательных путей. При контакте с кожей провоцирует пожелтение кожного покрова и возникновение язв. При работе с реагентом следует соблюдать меры безопасности, надевать защитные перчатки, респиратор и очки.

Перевозка, хранение

Хранят азотную кислоту в тёмной непрозрачной таре в прохладном вместе вдали от света. Транспортировку осуществляют в герметично закрытых полиэтиленовыми пробками хромированных либо алюминиевых ёмкостях.

Где купить, цена и производители

Как концентрированную азотную кислоту, так и разбавленную можно приобрести в специализированных магазинах химических реактивов. Цена 1 литра – от 750 рублей. Оптом она продаётся заводами-производителями по стоимости от 45 руб/кг при минимальной закупке – 40 кг. Основные производители азотной кислоты:

• компания «Полимер»;
• КИТАЙХИМПРОМ;
• «Урал-ОЦМ»;
• НПК «ОборонМетХим».

Заключение

Азотная кислота – это ценное вещество, применяемая во всех областях деятельности человека. В основном её применение распространяется на цели промышленной органики и неорганики, апробации золотых сплавов, поставки взрывчатки, лекарств, фунгицидов. Раствор азотной кислоты и её пары вредны для здоровья, при эксплуатации соединения нужно работать в защитной одежде. Бывает концентрированная азотная кислота и разбавленная.

Читайте также:

• Оксид азота: свойства, применение, реакции
• Пищевая закись азота: вред, описание, свойства, применение
• Нитрат меди: свойства, реакции и применение
• Угольная кислота: описание, свойства и реакции, применение