Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 10. ПОДГРУППА АЗОТА

§ 10.7. Азотная кислота

Добывания. В лабораторных условиях нитратную (азотную) кислоту добывают из ее солей действием концентрированной серной кислоты:

KNO₃ + H₂SO₄ = HNO₃ + KHSO₄.

Реакция происходит при слабом нагревании (сильное нагревание разлагает HNO₃).

В промышленности нитратную кислоту добывают каталитическим окисненням аммиака, который, в свою очередь, образуется при соединении водорода и азота воздуха. Открытие промышленного способа окисления аммиака до азотной кислоты принадлежит инженеру-химику И. И. Андрееву - основателю азотной промышленности в России. Он предложил применять при окислении аммиака кислородом воздуха катализатор - платиновую сетку - и реализовал этот способ сначала на опытной установке в Макеевке (1916), а затем на заводе в Донецке (бывший Юзовці) (1917).

Весь процесс добывания азотной кислоты можно разделить на три этапа:

1) окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6Н₂О;

2) окисление кислородом воздуха NO к NO₂:

2NO + O₂ = 2NO₂;

3) поглощение NO2 водой при избытке кислорода:

4NO₂ + 2Н₂O + O₂ = 4HNO₃.

Исходные продукты - аммиак и воздух - старательно очищают от вредных примесей, отравляющих катализатор (сероводород, пыль, масла и т.д).

По этому способу образуется разведенная (40-60 %-ная) кислота. Концентрированную нитратную кислоту (96-98 %-ную) добывают перегонкой разбавленной кислоты в смеси с концентрированной сульфатной кислотой. При этом испаряется только азотная кислота.

Разведенную нитратную кислоту хранят и перевозят в таре из хромистой стали, концентрированную - в алюминиевой таре. Небольшое количество ее хранят в стеклянных бутылях.

Физические свойства. Нитратная кислота - бесцветная жидкость с едким запахом. Очень гигроскопична, “дымит” на воздухе, поскольку ее пара с влагой воздуха образует капли тумана. Смешивается с водой в любых соотношениях. Кипит при 86 °С.

Химические свойства. Структурные формулы азотной кислоты и их объяснение см. § 3.10.

В HNO₃ валентность азота равна 4, степень окисления +5, координационное число азота 3.

Разбавленная азотная кислота имеет все свойства кислот. Она относится к сильным кислотам. В водных растворах диссоциирует:

HNO₃ ⇆ Н⁺ +NO^3-.

Под действием теплоты и света частично разлагается:

4HNO₃ = 4NO₂ + 2Н₂О + O₂.

Поэтому хранят ее в прохладном и темном месте. Важнейшее химическое свойство азотной кислоты заключается в потому, что она является сильным окисником и взаимодействует почти со всеми металлами.

Применение. Азотная кислота - один из важнейших продуктов основной химической промышленности. Большое количество ее расходуется на производство азотных удобрений, взрывчатых веществ, лекарственных веществ, красителей, пластических масс, искусственных волокон и других материалов. Дымящая азотная кислота применяется в ракетной технике как окислитель ракетного топлива.