§ 38. Азотная кислота
Химические свойства
HNO3 — сильная одноосновная кислота, проявляет общие свойства кислот, обусловленные ионом водорода, а окислительные свойства — за счёт атома азота в достаточно высокой степени окисления +5.
I. Общие химические свойства. К общим химическим свойствам азотной кислоты относятся её действие на индикаторы и образование солей. Изменение окраски индикаторов происходит за счёт ионов водорода Н+, образующихся при диссоциации кислоты:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mi»HNO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mo»+«/mo»«/msup»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msubsup»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«mo»-«/mo»«/msubsup»«/math».
Соли (нитраты) образуются при взаимодействии с основными и амфотерными оксидами (1), гидроксидами металлов (2), другими солями (3):
| «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«munder»«mrow»«mi»ZnO«/mi»«mo»+«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨bold¨»H«/mi»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«/mrow»«mpadded lspace=¨+4px¨ voffset=¨-4px¨»«mi»§#1086;§#1082;§#1089;§#1080;§#1076;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1072;§#1084;§#1092;§#1086;§#1090;§#1077;§#1088;§#1085;§#1099;§#1081;«/mi»«/mpadded»«/munder»«mo»=«/mo»«mi»Zn«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»+«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mn»2«/mn»«/mrow»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«/math» |
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«munder»«mrow»«mi»KOH«/mi»«mo»+«/mo»«mi mathvariant=¨bold¨»H«/mi»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»KNO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«/mrow»«mpadded lspace=¨-16px¨ voffset=¨-7px¨»«mi»§#1086;§#1089;§#1085;§#1086;§#1074;§#1072;§#1085;§#1080;§#1077;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»(«/mo»«mi»§#1097;§#1105;§#1083;§#1086;§#1095;§#1100;«/mi»«mo»)«/mo»«/mpadded»«/munder»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«/math» |
| «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«munder»«mrow»«mi»Al«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«mi»OH«/mi»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»+«/mo»«mn»3«/mn»«mi mathvariant=¨bold¨»H«/mi»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»=«/mo»«/mrow»«mpadded lspace=¨-3px¨ voffset=¨-4px¨»«mi»§#1075;§#1080;§#1076;§#1088;§#1086;§#1082;§#1089;§#1080;§#1076;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1072;§#1084;§#1092;§#1086;§#1090;§#1077;§#1088;§#1085;§#1099;§#1081;«/mi»«/mpadded»«/munder»«mi»Al«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»+«/mo»«mn»3«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«/math» |
II. Окислительные свойства азотной кислоты. Эти свойства HNO3 проявляет в реакциях с металлами, неметаллами, органическими веществами.
Она окисляет металлы, расположенные в ряду активности как до водорода, так и после водорода, кроме золота и платины. Так, при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью и другими малоактивными металлами (Ag, Hg и др.) продуктом восстановления является оксид азота(IV) — бурый газ:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»Cu«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»4«/mn»«mover»«mi»HN«/mi»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mn»5«/mn»«/mrow»«/mover»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mn»3«/mn»«mo»(«/mo»«mi»§#1082;§#1086;§#1085;§#1094;«/mi»«mo»)«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»Cu«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»N«/mi»«/mrow»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mn»4«/mn»«/mrow»«/mover»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo stretchy=¨false¨»§#8593;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«/math»,
а в разбавленной азотной кислоте — оксид азота(II):
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»3«/mn»«mi»Cu«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»8«/mn»«mover»«mi»HN«/mi»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mn»5«/mn»«/mrow»«/mover»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mrow»«mn»3«/mn»«mo»(«/mo»«mi»§#1088;§#1072;§#1079;§#1073;«/mi»«mo»)«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»3«/mn»«mi»Cu«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«msub»«mi»NO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»N«/mi»«/mrow»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mn»2«/mn»«/mrow»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo stretchy=¨false¨»§#8593;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»4«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«/math».
Состав образующихся продуктов зависит как от концентрации азотной кислоты, так и от активности металла. При этом чем ниже концентрация азотной кислоты и выше активность металла, тем сильнее восстанавливается азот.
С более активными металлами продуктами восстановления могут быть N2O, NO, NO2, N2, NH4NO3. В общем виде взаимодействие азотной кислоты с металлами можно представить схемой:
Как правило, в реакции образуется смесь продуктов восстановления с преобладанием отдельных из них.
Вспомним также (9 кл.), что концентрированная азотная кислота при низких температурах не взаимодействует с железом, хромом, алюминием, кобальтом — пассивирует их. Помимо металлов, азотная кислота окисляет многие неметаллы (C, S, P). Органические вещества в концентрированной кислоте могут воспламеняться (амины, скипидар).