§ 27. Азотная кислота

Безводная азотная кислота - непрочное соединение. Она разлагается уже при обычных условиях с образованием двуокиси азота:

4HNО₃ 4NO₂ + O₂ + 2H₂O - Q

Выделяющаяся двуокись азота частично растворяется в азотной кислоте и окрашивает ее в желтый цвет.

С водой азотная кислота смешивается в любых отношениях. Водные растворы азотной кислоты более стойки к нагреванию, чем чистая кислота. В водных растворах азотная кислота диссоциирует на ионы:

HNO₃H⁺ + NO₃^-

Это сильная одноосновная кислота.

Подобно другим кислотам, она реагирует с окислами металлов и основаниями с образованием соли и воды, например !окисью меди с образованием нитрата меди:

или в сокращенном ионном виде ...?

Но с металлами азотная кислота реагирует иначе, чем другие кислоты. При взаимодействии азотной кислоты водород не выделяется. Восстанавливается в ней азот за счет понижения окислительного числа с 5 по низшего значения, вплоть до 3-. Если азотная кислота концентрированная, то, независимо от вoсстановителя, азот восстанавливается до того или иного низшего положительного по знаку значения окислительного числа, вместо водорода образуются двуокись или окись азота - N⁴⁺O₂^2- или N²⁺O^2-. Если же кислота сильно разбавленная, а металл химически активный, то азот восстанавливается до окислительного числа 0, т. е. выделяется свободный азот N₂, или 3-. В этом последнем случае азот переходит в аммиак N^3-H₃⁺, который с избытком кислоты образует нитрат аммония.

Поместим, в круглодонную колбу обрезки медной проволоки. Прильем немного концентрированной азотной кислоты и слегка нагреем. Мы наблюдаем образование газа - бурой двуокиси азота: азотная кислота восстанавливается до двуокиси азота, а медь окисляется до окиси меди. Эта реакция окислительно-восстановительная. Окись меди тотчас же реагирует с азотной кислотой, как указано выше, в колбе образуется водный раствор голубого цвета, характерного для гидратированных ионов меди.

Уравнение окислительно-восстановительной реакции таково:

Окись меди реагирует с избытком азотной кислоты:

Суммарное уравнение реакции:

Концентрированная азотная кислота реагирует таким образом и с металлами, которые в электрохимическом ряду напряжения расположены после водорода - с медью, ртутью, серебром. Только золото и платина не реагируют с ней. Однако концентрированную азотную кислоту (96-98-процентную) хранят и перевозят в алюминиевых цистернах. При обычной температуре такая кислота не взаимодействует и со сталью.

Как объяснить эти явления, противоречащие данным о сильном окислительном действии азотной кислоты на металлы?

На поверхности алюминия и железа образуется под действием концентрированной азотной кислоты тонкий слой окисла металла, не реагирующий с азотной кислотой высокой концентрации.

В зависимости от концентрации и от восстановителя азотная кислота при окислении ею других веществ может восстанавливаться до любого низшего значения валентности, или окислительного числа, вплоть до 3-. До какой степени будет восстанавливаться азот, зависит, в первую очередь, от концентрации азотной кислоты, а во вторую - при сильно разбавленных растворах - от химической активности восстановителя:

Если окислительное число сохраняет положительный знак, азот остается связанным с кислородом в окисел соответствующего состава, если оно становится равным нулю, азот выделяется в свободном виде, а если становится отрицательным, азот связывается с водородом в аммиак, который в свою очередь соединяется с избытком азотной кислоты в нитрат аммония.

Рис. 17. Горение лучинки в азотной кислоте

Азотная кислота, особенно концентрированная, окисляет и многие другие вещества, кроме металлов. Если погрузить в концентрированную азотную кислоту тлеющую лучину, то лучина разгорается ярким .пламенем (рис. 17). Скипидар при соприкосновении с концентрированной азотной кислотой воспламеняется (рис. 18). Опилки, стружки также воспламеняются при попадании на них концентрированной азотной кислоты.

РИс. 18. Воспламенение скипидара в азотной кислоте

Концентрированная азотная кислота взаимодействует с белковыми веществами, образуя соединения ярко-желтой окраски. Вследствие этого на коже под действием кислоты образуются желтые пятна. Кислота разрушает шерсть и натуральный шелк.

При работе с азотной кислотой необходимо соблюдать крайнюю осторожность, не проливать ее, не допускать попадания кислоты на кожу, на одежду.

1. Опишите: а) физические, б) химические свойства азотной кислоты. Приведите уравнения характерных реакций.
2. Как влияет изменение температуры и давления на равновесие реакции разложения азотной кислоты?
3. Как реагирует гидроокись меди с раствором азотной кислоты? Напишите полное и сокращенное уравнение этой реакции.
4. В трех склянках без надписей находятся соляная,серная и азотная кислоты. Какие химические реакции следует провести, чтобы обнаружить, в какой склянке какая кислота содержится? Напишите уравнения реакций.
5. Какой элемент выступает в качестве окислителя при взаимодействиях азотной кислоты с металлами?
6. ^* Назовите соль, состав которой может быть выражен формулой H₄O₃N₂.
7. Напишите уравнения реакций следующих превращений: N₂→NO→NO₂→HNO₃→Cu(NO₃)₂.
8. Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленное азотной кислоты с магнием, при которых азот восстанавливается до окислительного числа: а) 0, б) 3-.