HNO 2 ima slab karakter. Vrlo nestabilan, može se naći samo u razrijeđenim otopinama:

2 HNO 2 NO + NO 2 + H 2 O.

soli azotna kiselina su pozvani nitriti ili azotna kiselina. Nitriti su mnogo stabilniji od HNO2, svi su toksični.

2HNO 2 + 2HI = I 2 + 2NO + 2H 2 O,

HNO 2 + H 2 O 2 = HNO 3 + H 2 O,

5KNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O.

Struktura dušične kiseline.

U gasnoj fazi, planarna molekula dušične kiseline postoji u obliku dvije konfiguracije: cis- i trans-:

At sobnoj temperaturi trans izomer prevladava: ova struktura je stabilnija. Dakle, za cis - HNO2(G) DG° f= −42,59 kJ/mol, a za trans- HNO2(G) DG= −44,65 kJ/mol.

Hemijska svojstva dušične kiseline.

U vodenim rastvorima postoji ravnoteža:

Kada se zagrije, otopina dušične kiseline se raspada, oslobađajući se NO i stvaranje dušične kiseline:

HNO2 V vodeni rastvori odvaja ( K D=4,6 10 −4), nešto jače sirćetna kiselina. Lako se zamjenjuje za više jake kiseline od soli:

Dušična kiselina pokazuje oksidirajuća i redukcijska svojstva. Pod dejstvom jačih oksidacionih sredstava (vodikov peroksid, hlor, kalijum permanganat) dolazi do oksidacije u azotnu kiselinu:

Osim toga, može oksidirati tvari koje imaju redukcijska svojstva:

Priprema azotne kiseline.

Dušična kiselina se dobija otapanjem azot-oksida (III) N2O3 u vodi:

Osim toga, nastaje kada se dušikov oksid (IV) otopi u vodi. NE 2:

.

Primjena dušične kiseline.

Dušična kiselina se koristi za diazotizaciju primarnih aromatskih amina i formiranje diazonijumovih soli. Nitriti se koriste u organskoj sintezi u proizvodnji organskih boja.

Fiziološki učinak dušične kiseline.

Dušična kiselina je toksična i ima izraženo mutageno dejstvo, jer je deaminator.

Dušična kiselina postoji ili u rastvoru ili u gasnoj fazi. Nestabilan je i, kada se zagrije, raspada se u pare:

2HNO 2 “NO+NO 2 +H 2 O

Vodeni rastvori ove kiseline se raspadaju kada se zagreju:

3HNO 2 “HNO 3 +H 2 O+2NO

Ova reakcija je stoga reverzibilna, iako je otapanje NO 2 praćeno stvaranjem dvije kiseline: 2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3

Praktično, reakcijom NO 2 sa vodom, HNO 3 se dobija:

3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO

By kisela svojstva Dušična kiselina je tek nešto jača od sirćetne kiseline. Njegove soli se nazivaju nitriti i, za razliku od same kiseline, stabilne su. Od otopina njegovih soli, otopina HNO 2 može se dobiti dodavanjem sumporne kiseline:

Ba(NO 2) 2 +H 2 SO 4 =2HNO 2 +BaSO 4 ¯

Na osnovu podataka o njenim spojevima, predlažu se dvije vrste strukture dušične kiseline:

koji odgovaraju nitritima i nitro spojevima. Nitriti aktivni metali imaju strukturu tipa I, a niskoaktivni metali imaju strukturu tipa II. Gotovo sve soli ove kiseline su vrlo topljive, ali je srebrni nitrit najteži. Sve soli dušične kiseline su otrovne. Za hemijska tehnologija Važni su KNO 2 i NaNO 2 koji su neophodni za proizvodnju organskih boja. Obje soli se dobivaju iz dušikovih oksida:

NO+NO 2 +NaOH=2NaNO2 +H2O ili pri zagrijavanju njihovih nitrata:

KNO 3 +Pb=KNO 2 +PbO

Pb je neophodan da veže oslobođeni kiseonik.

Od hemijskih svojstava HNO 2 oksidativna svojstva su izraženija, dok se sam svodi na NO:

Međutim, može se navesti mnogo primjera takvih reakcija u kojima dušična kiselina pokazuje redukciona svojstva:

Prisustvo azotne kiseline i njenih soli u rastvoru može se odrediti dodavanjem rastvora kalijum jodida i škroba. Nitritni jon oksidira jodni anion. Ova reakcija zahtijeva prisustvo H+, tj. javlja se u kiseloj sredini.

Azotna kiselina

U laboratorijskim uslovima dušična kiselina se može dobiti djelovanjem koncentrirane sumporne kiseline na nitrate:

NaNO 3 +H 2 SO 4(k) =NaHSO 4 +HNO 3 Reakcija se odvija uz malo zagrijavanje.

Proizvodnja dušične kiseline u industrijskoj mjeri odvija se katalitičkom oksidacijom amonijaka atmosferskim kisikom:

1. Prvo, mješavina amonijaka i zraka se propušta preko platinastog katalizatora na 800°C. Amonijak se oksidira u dušikov oksid (II):

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

2. Nakon hlađenja dolazi do dalje oksidacije NO do NO 2: 2NO+O 2 =2NO 2

3. Rezultirajući dušikov oksid (IV) se otapa u vodi u prisustvu viška O 2 da bi formirao HNO 3: 4NO 2 +2H 2 O+O 2 =4HNO 3

Početni proizvodi - amonijak i zrak - se temeljito pročišćavaju štetne nečistoće, trovanje katalizatora (vodonik sulfid, prašina, ulja, itd.).

Rezultirajuća kiselina je razrijeđena (40-60% kiseline). Koncentrovana azotna kiselina (96-98% jačine) se dobija destilacijom razblažene kiseline u mešavini sa koncentrovanom sumpornom kiselinom. U ovom slučaju isparava samo dušična kiselina.

Fizička svojstva

Dušična kiselina je bezbojna tečnost oštrog mirisa. Veoma higroskopan, „dimni“ u vazduhu, jer njegove pare sa zračnom vlagom stvaraju kapi magle. Meša se sa vodom u bilo kom omjeru. Na -41,6°C prelazi u kristalno stanje. Vri na 82,6°C.

U HNO 3, valencija dušika je 4, oksidacijsko stanje je +5. Strukturna formula dušične kiseline je prikazana na sljedeći način:

Oba atoma kisika, povezana samo s dušikom, su ekvivalentna: na istoj su udaljenosti od atoma dušika i svaki nosi polovinu naboja elektrona, tj. četvrti dio dušika podijeljen je podjednako između dva atoma kisika.

Elektronska struktura azotna kiselina se može dobiti na sljedeći način:

1. Atom vodika se veže sa atomom kiseonika kovalentnom vezom:

2. Zbog nesparenog elektrona, atom kisika formira kovalentnu vezu s atomom dušika:

3. Nastaju dva nesparena elektrona atoma dušika kovalentna veza sa drugim atomom kiseonika:

4. Treći atom kiseonika, kada je pobuđen, formira slobodni 2p- orbitalni uparivanje elektrona. Interakcija usamljenog para dušika sa praznom orbitalom trećeg atoma kisika dovodi do stvaranja molekule dušične kiseline:

Hemijska svojstva

1. Razrijeđena dušična kiselina pokazuje sva svojstva kiselina. Spada u jake kiseline. Disocira u vodenim rastvorima:

HNO 3 “N + +NO - 3 Delimično se razlaže pod uticajem toplote i svetlosti:

4HNO 3 =4NO 2 +2H 2 O+O 2 Stoga ga čuvajte na hladnom i tamnom mjestu.

2. Dušičnu kiselinu karakterišu isključivo oksidaciona svojstva. Najvažniji hemijsko svojstvo je interakcija sa gotovo svim metalima. Vodonik se nikada ne oslobađa. Redukcija dušične kiseline ovisi o njenoj koncentraciji i prirodi redukcionog sredstva. Stupanj oksidacije dušika u redukcijskim proizvodima je u rasponu od +4 do -3:

HN +5 O 3 ®N +4 O 2 ®HN +3 O 2 ®N +2 O®N +1 2 O®N 0 2 ®N -3 H 4 NO 3

Redukcijski produkti interakcije dušične kiseline različitih koncentracija s metalima različite aktivnosti prikazani su na donjem dijagramu.

Koncentrovana azotna kiselina na uobičajenim temperaturama ne stupa u interakciju sa aluminijumom, hromom i gvožđem. To ih stavlja u pasivno stanje. Na površini se stvara film oksida koji je nepropustan za koncentriranu kiselinu.

3. Azotna kiselina ne reaguje sa Pt, Rh, Ir, Ta, Au. Platina i zlato se otapaju u "kraljevskoj votki" - mješavini od 3 zapremine koncentriranog hlorovodonične kiseline i 1 zapremina koncentrovane azotne kiseline:

Au+HNO 3 +3HCl= AuCl 3 +NO+2H 2 O HCl+AuCl 3 =H

3Pt+4HNO 3 +12HCl=3PtCl 4 +4NO+8H 2 O 2HCl+PtCl 4 =H 2

Efekat "regia votke" je da dušična kiselina oksidira hlorovodoničnu kiselinu u slobodni hlor:

HNO 3 +HCl=Cl 2 +2H 2 O+NOCl 2NOCl=2NO+Cl 2 Oslobođeni hlor se kombinuje sa metalima.

4. Nemetali se oksidiraju dušičnom kiselinom do odgovarajućih kiselina, a ovisno o koncentraciji redukuju se u NO ili NO 2:

S+bHNO 3(konc) =H 2 SO 4 +6NO 2 +2H 2 OP+5HNO 3(konc) =H 3 PO 4 +5NO 2 +H 2 O I 2 +10HNO 3(konc) =2HIO 3 +10NO 2 +4H 2 O 3P+5HNO 3(p asb) +2H 2 O= 3H 3 PO 4 +5NO

5. Takođe je u interakciji sa organskim jedinjenjima.

Soli dušične kiseline nazivaju se nitrati i jesu kristalne supstance, visoko rastvorljiv u vodi. Dobivaju se djelovanjem HNO 3 na metale, njihove okside i hidrokside. Kalijum, natrijum, amonijum i kalcijum nitrati se nazivaju nitrati. Nitrati se uglavnom koriste kao mineralna azotna đubriva. Osim toga, KNO 3 se koristi za pripremu crnog praha (mješavina 75% KNO 3, 15% C i 10% S). Eksplozivni amonal je napravljen od NH 4 NO 3, aluminijumskog praha i trinitrotoluena.

Soli dušične kiseline se raspadaju pri zagrijavanju, a produkti raspadanja zavise od položaja metala koji stvara soli u nizu standardnih potencijali elektrode:

Razgradnja pri zagrijavanju (termoliza) je važno svojstvo soli dušične kiseline.

2KNO 3 =2KNO 2 +O 2

2Cu(NO 3) 2 = 2CuO+NO 2 +O 2

Soli metala smještene u nizu lijevo od Mg formiraju nitrite i kisik, od Mg do Cu - metalni oksid, NO 2 i kisik, nakon Cu - bez metala, NO 2 i kisik.

Aplikacija

Dušična kiselina je najvažniji proizvod hemijske industrije. Velike količine se troše na pripremu azotnih đubriva, eksploziva, boje, plastika, umjetna vlakna i drugi materijali. Pušenje

Dušična kiselina se koristi u raketnoj tehnologiji kao oksidator raketnog goriva.

Amonijumove soli su veoma neobične. Svi se lako razlažu, neki spontano, na primjer amonijev karbonat:
(NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 (reakcija se ubrzava kada se zagrije).
Ostale soli, na primjer amonijev hlorid (amonijak), pri zagrevanju sublimiraju, tj. prvo se pod uticajem zagrevanja razlažu na amonijak i hlorid, a kada se temperatura snizi, na hladnim delovima posude ponovo nastaje amonijev hlorid:
grijanje
NH4Cl ⇄ NH3 + HCl
hlađenje
Kada se zagrije, amonijum nitrat se razlaže na dušikov oksid i vodu. Ova reakcija se može desiti eksplozivno:
NH4NO3 = N2O + H2O
Amonijum nitrit NH4NO2 se kada se zagreje razgrađuje i stvara azot i vodu, pa se koristi u laboratoriji za dobijanje azota.
Kada su amonijeve soli izložene alkalijama, amonijak se oslobađa:
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O
Oslobađanje amonijaka - karakteristična karakteristika za prepoznavanje amonijumovih soli. Sve amonijeve soli su kompleksna jedinjenja.

Amonijak i amonijeve soli se široko koriste. Amonijak se koristi kao sirovina za proizvodnju azotne kiseline i njenih soli, kao i amonijevih soli, koje služe kao dobro azotno đubrivo. Takva đubriva su amonijum sulfat (NH4)2SO4 i posebno amonijum nitrat NH4NO3 ili amonijum nitrat, čija molekula sadrži dva atoma azota: jedan amonijum, drugi nitrat. Biljke prvo apsorbuju amonijak, a zatim nitrat. Ovaj zaključak pripada osnivaču ruske agrohemije, akad. D. N. Pryanishnikov, koji je svoje radove posvetio fiziologiji biljaka i potkrepio značaj mineralnih đubriva u poljoprivredi.
Amonijak u obliku amonijaka se koristi u medicini. Tečni amonijak se koristi u rashladnim uređajima. Amonijum hlorid se koristi za pravljenje suhe galvanske ćelije Leclanché. Mešavina amonijum nitrata sa aluminijumom i ugljem, nazvana amonal, je snažan eksploziv.
Amonijum karbonat se koristi u konditorskoj industriji kao sredstvo za dizanje.

■ 25. Na kom svojstvu amonijum karbonata se zasniva njegova upotreba za rahljenje testa?
26. Kako detektovati amonijum jon u soli?
27. Kako izvršiti niz transformacija:
N2 ⇄ NH3 → NO
↓
NH4N03

Kiseonička jedinjenja azota

S kisikom stvara nekoliko spojeva u kojima pokazuje različita oksidacijska stanja.
Postoji dušikov oksid N2O, ili, kako ga nazivaju, "gas za smijeh". Pokazuje stanje oksidacije od +1. U dušikovom oksidu NO, dušik pokazuje oksidacijsko stanje od +2, u dušikovom anhidridu N2O3 - + 3, u dušikovom dioksidu NO2 - +4, u dušikovom pentoksidu ili dušiku
anhidrid, N2O5 - +5.
Dušikov oksid N2O je oksid koji ne stvara soli. Ovo je gas koji je prilično rastvorljiv u vodi, ali ne reaguje sa vodom. Dušikov oksid pomešan sa kiseonikom (80% N2O i 20% O2) proizvodi narkotičko dejstvo i koristi se za takozvanu gasnu anesteziju, čija je prednost što nema dugotrajno dejstvo.
Ostatak azota je veoma otrovan. Njihov toksični učinak obično se javlja u roku od nekoliko sati nakon udisanja. Prva pomoć se sastoji od gutanja velike količine mlijeka, udisanja čistog kisika i mirovanja žrtve.

■ 28. Navedite moguća oksidaciona stanja azota i koja odgovaraju ovim oksidacionim stanjima.
29. Koje mjere prve pomoći treba poduzeti kod trovanja azotnim oksidima?

Najzanimljiviji i najvažniji dušikovi oksidi su dušikov oksid i dušikov dioksid, koje ćemo proučavati.
Dušikov oksid NO nastaje iz azota i kiseonika tokom jakih električnih pražnjenja. Formiranje dušikovog oksida se ponekad uočava u zraku tokom grmljavine, ali u vrlo malim količinama. Dušikov oksid je gas bez boje i mirisa. Dušikov oksid je nerastvorljiv u vodi, pa se može sakupljati iznad vode u slučajevima kada se priprema vrši u laboratoriji. U laboratoriji se dušikov oksid dobiva iz umjereno koncentrirane dušične kiseline djelovanjem na:
HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Sami uredite koeficijente u ovoj jednadžbi.
Dušikov oksid se može proizvesti i na druge načine, na primjer u plamenu električnog luka:
N2 + O2 ⇄ 2NO.
U proizvodnji azotne kiseline, azotni oksid se dobija katalitičkom oksidacijom amonijaka, o čemu je bilo reči u § 68, strana 235.
Dušikov oksid je oksid koji ne stvara soli. Lako se oksidira atmosferskim kisikom i pretvara se u dušikov dioksid NO2. Ako se oksidacija vrši u staklenoj posudi, bezbojni dušikov oksid se pretvara u smeđi plin - dušikov dioksid.

■ 30. Kada bakar stupi u interakciju sa azotnom kiselinom, oslobađa se 5,6 litara azotnog oksida. Izračunajte koliko je bakra reagiralo, a koliko soli je nastalo.

Dušikov dioksid NO2 je smeđi gas karakterističnog mirisa. Vrlo je rastvorljiv u vodi, jer reaguje sa vodom prema jednačini:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
U prisustvu kiseonika može se dobiti samo azotna kiselina:
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
Molekule dušikovog dioksida NO2 prilično se lako spajaju u parove i formiraju dušikov tetroksid N2O4 - bezbojnu tekućinu, strukturnu formulu koji

Ovaj proces se odvija na hladnoći. Kada se zagrije, dušikov tetroksid se ponovo pretvara u dušikov dioksid.
Dušikov dioksid je kiseli oksid jer može reagovati sa alkalijama i formirati so i vodu. Međutim, zbog činjenice da atomi dušika u modifikaciji N2O4 imaju različit broj valentnih veza, kada dušikov dioksid reagira s alkalijom, nastaju dvije soli - nitrat i nitrit:
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
Dušikov dioksid se dobija, kao što je gore pomenuto, oksidacijom oksida:
2NO + O2 = 2NO2
Osim toga, dušikov dioksid nastaje djelovanjem koncentrirane dušične kiseline na:
Su + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
(konc.)
ili bolje kalciniranjem olovnog nitrata:
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2

■ 31. Navedite metode za proizvodnju azot-dioksida, dajući jednačine za odgovarajuće reakcije.

32. Nacrtajte dijagram strukture atoma dušika u +4 oksidacijskom stanju i objasnite kakvo bi njegovo ponašanje trebalo biti u redoks reakcijama.
33. 32 g mješavine bakra i bakrovog oksida stavljeno je u koncentrovanu azotnu kiselinu. Sadržaj bakra u smeši je 20%. Koja zapremina kog gasa će se osloboditi? Koliko grama molekula soli ovo proizvodi?

Dušična kiselina i nitriti

Dušična kiselina HNO2 je vrlo slaba nestabilna kiselina. Postoji samo u razblaženim rastvorima (a = 6,3% u 0,1 N rastvoru). Dušična kiselina se lako razgrađuje i formira dušikov oksid i dušikov dioksid
2HNO2 = NO + NO2 + H2O.
Oksidacijsko stanje dušika u dušičnoj kiselini je +3. Sa ovim stepenom oksidacije, možemo konvencionalno pretpostaviti da su 3 elektrona ostavljena iz vanjskog sloja atoma dušika i da su ostala 2 valentna elektrona. S tim u vezi, postoje dvije mogućnosti za N+3 u redoks reakcijama: može pokazivati ​​i oksidirajuća i redukcijska svojstva, ovisno o tome u koju sredinu – oksidacijsku ili redukcijsku – ulazi.
Soli dušične kiseline nazivaju se nitriti. Tretiranjem nitrita sumpornom kiselinom možete dobiti azotnu kiselinu:
2NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2.
Nitriti su soli koje su prilično rastvorljive u vodi. Kao i sama dušična kiselina, nitriti mogu pokazati oksidirajuća svojstva kada reagiraju s redukcijskim agensima, na primjer:
NaNO2 + KI + H2SO4 → I2 + NO…

Pokušajte sami pronaći finalne proizvode i urediti koeficijente na osnovu elektronske ravnoteže.

Budući da je oslobađanje lako otkriti korištenjem škroba, ova reakcija može poslužiti kao način da se otkriju čak i male količine nitrita u pije vodu, čije je prisustvo nepoželjno zbog toksičnosti. S druge strane, nitritni dušik može se oksidirati do N +5 pod utjecajem jakog oksidacijskog sredstva.
NaNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → NaNO3 + Cr2(SO4)3 + …

Ostatak produkta reakcije pronađite sami, sastavite elektronski balans i postavite koeficijente.

■ 34. Dopunite jednačinu.
HNO2 + KMnO4 + H2SO4 → … (N +5, Mn +2).
35. Navedite svojstva dušične kiseline i nitrita.

Azotna kiselina

HNO3 je jak elektrolit. Ovo je isparljiva tečnost. Čisto ključa na temperaturi od 86°, nema boju; njegova gustina je 1,53. Laboratorije obično primaju 65% HNO3 sa gustinom od 1,40.
dimi u vazduhu, jer njegove pare, dižući se u vazduh i spajajući se sa vodenom parom, formiraju kapljice magle. Dušična kiselina se miješa s vodom u bilo kojem omjeru. Ima oštar miris i lako isparava, pa se koncentriranu azotnu kiselinu treba sipati samo pod pritiskom. Ako dođe u dodir s kožom, dušična kiselina može uzrokovati teške opekotine. Mala opekotina postaje poznata kao karakteristična žuta mrlja na koži. Teške opekotine mogu uzrokovati čireve. Ako dušična kiselina dođe u dodir s kožom, treba je brzo isprati s puno vode, a zatim neutralizirati slabom otopinom sode.

Koncentrovana 96-98% azotna kiselina retko ulazi u laboratoriju i tokom skladištenja prilično lako, posebno na svetlosti, razlaže se po jednačini:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
Trajno je obojen dušikovim dioksidom žuta. Višak dušikovog dioksida postepeno isparava iz otopine, akumulira se u otopini, a kiselina nastavlja da se razgrađuje. S tim u vezi, koncentracija dušične kiseline postupno se smanjuje. U koncentraciji od 65% dušična kiselina može se dugo čuvati.
Dušična kiselina je jedan od najjačih oksidansa. Reaguje sa skoro svim metalima, ali bez oslobađanja vodonika. Izražena oksidaciona svojstva azotne kiseline imaju takozvani pasivirajući efekat na neka (,) jedinjenja. Ovo se posebno odnosi na koncentrovane kiseline. Kada je izložen, na površini metala stvara se vrlo gust oksidni film netopiv u kiselini, koji štiti metal od daljeg izlaganja kiselini. Metal postaje "pasivan". .
Međutim, dušična kiselina reagira s većinom metala. U svim reakcijama s metalima dušik se reducira u dušičnu kiselinu, i što je potpunije, to je kiselina razrijeđena i metal je aktivniji.

Koncentrirana kiselina se reducira u dušikov dioksid. Primjer za to je gore navedena reakcija sa bakrom (vidi § 70). Razređena azotna kiselina sa bakrom se redukuje u azot oksid (vidi § 70). Oni aktivniji, na primjer, redukuju razrijeđenu dušičnu kiselinu u dušikov oksid.
Sn + HNO3 → Sn(NO3)2 + N2O
S vrlo jakim razrjeđivanjem aktivnim metalom, na primjer cinkom, reakcija dolazi do stvaranja amonijeve soli:
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3

U svim datim shemama reakcija, uredite koeficijente tako što ćete sami kreirati elektronsku ravnotežu.

■ 36. Zašto se koncentracija azotne kiseline smanjuje kada se čuva u laboratoriji, čak iu dobro zatvorenim posudama?
37. Zašto koncentrovana azotna kiselina ima žućkasto-braon boju?
38. Napišite jednačinu za reakciju razrijeđene dušične kiseline sa željezom. Produkti reakcije su gvožđe(III) nitrat i oslobađa se smeđi gas.
39. Zapišite u svoju bilježnicu sve jednačine reakcija koje karakteriziraju interakciju dušične kiseline s metalima. Navedite koji metali, osim metalnih nitrata, nastaju u ovim reakcijama.

Mnogi mogu izgorjeti u dušičnoj kiselini, kao što su ugalj i:
C + HNO3 → NO + CO2
P + HNO3 → NO + H3PO4

Slobodni se oksidira u fosforna kiselina. kada se prokuva u azotnoj kiselini, prelazi u S+6 i iz slobodnog sumpora nastaje:
HNO3 + S → NO + H2SO4

Sami ispunite jednadžbe reakcije.

Složeni mogu sagorjeti i u dušičnoj kiselini. Na primjer, terpentin i zagrijana piljevina izgaraju u dušičnoj kiselini.
Dušična kiselina takođe može oksidirati hlorovodoničnu kiselinu. Mješavina tri dijela hlorovodonične kiseline i jednog dijela dušične kiseline naziva se carska voda. Ovo ime je dato jer ova mješavina oksidira i platinu, na koju ne djeluju nikakve kiseline. Reakcija se odvija u sljedećim fazama: u samoj smjesi ion klora se oksidira u slobodni i dušik se reducira u nitrozil hlorid:
HNO3 + 3HCl ⇄ Cl2 + 2H2O + NOCl
nitrozil hlorid carske vode
Potonji se lako razlaže u dušikov oksid i slobodan je prema jednadžbi:
2NOCl = 2NO + Cl2
Metal stavljen u aqua regia lako se oksidira nitrozil hloridom:
Au + 3NOCl = AuCl3 + 3NO
Dušična kiselina može reagovati sa nitracijom sa organskim supstancama. U ovom slučaju mora biti prisutan koncentriran. Smjesa koncentrisane dušične i sumporne kiseline naziva se smjesa za nitraciju. Koristeći takvu mješavinu, nitroglicerin se može dobiti iz glicerina, nitrobenzen iz benzena, nitroceluloza iz vlakana itd. U jako razrijeđenom stanju dušična kiselina pokazuje karakteristična svojstva kiselina.

■ 40. Navedite vlastite primjere tipičnih svojstava kiselina u odnosu na dušičnu kiselinu. Napišite jednadžbe u molekularnom i. jonske forme.
41. Zašto je zabranjeno transportirati boce koncentrovane azotne kiseline upakovane u strugotine?
42. Kada se koncentrovana azotna kiselina testira sa fenolftaleinom, fenolftalein dobija narandžastu boju umesto da ostane bezbojan. Šta ovo objašnjava?

U laboratoriji je vrlo lako dobiti dušičnu kiselinu. Obično se dobiva zamjenom njegovih soli sumpornom kiselinom, na primjer:
2KNO3 + H2SO4 = K2SO4 + 2HNO3
Na sl. 61 prikazana je laboratorijska instalacija za proizvodnju dušične kiseline.
U industriji se amonijak koristi kao sirovina za proizvodnju dušične kiseline. Kao rezultat oksidacije amonijaka u prisustvu platinskog katalizatora, nastaje dušikov oksid:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
Kao što je gore navedeno, dušikov oksid se lako oksidira atmosferskim kisikom u dušikov dioksid:
2NO + O2 = 2NO2
a dušikov dioksid, spajajući se s vodom, formira dušičnu kiselinu i opet dušikov oksid prema jednadžbi:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO.
Zatim se dušikov oksid ponovo dovodi za oksidaciju:
Prva faza procesa - oksidacija amonijaka u dušikov oksid - provodi se u kontaktnom aparatu na temperaturi od 820°. Katalizator je mreža od platine sa dodatkom rodijuma, koja se zagreva pre pokretanja aparata. Budući da je reakcija egzotermna, rešetke se naknadno zagrijavaju zbog topline same reakcije. Dušikov oksid koji se oslobađa iz kontaktnog aparata hladi se na temperaturu od oko 40°, budući da se proces oksidacije dušikovog oksida odvija brže na nižoj temperaturi. Na temperaturi od 140°, nastali dušikov dioksid se ponovo razlaže na okside dušika i kisika.

Oksidacija dušikovog oksida u dioksid se vrši u stubovima zvanim apsorberi, obično pod pritiskom od 8-10 atm. Oni istovremeno apsorbiraju (apsorbiraju) nastali dušikov dioksid s vodom. Da bi se bolje apsorbirao dušikov dioksid, otopina se hladi. Rezultat je 50-60% dušične kiseline.
Koncentracija azotne kiseline se vrši u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline u destilacionim kolonama. formira hidrate sa dostupnom vodom sa tačkom ključanja višom od one azotne kiseline, tako da se pare azotne kiseline prilično lako oslobađaju iz smeše. Kondenzacijom ovih para može se dobiti 98-99% azotne kiseline. Obično se rijetko koristi koncentrirana kiselina.

■ 43. Zapišite u svoju svesku sve jednačine reakcija koje se javljaju pri proizvodnji azotne kiseline laboratorijskim i industrijskim metodama.
44. Kako izvršiti niz transformacija:

45. Koliko se 10% rastvora može pripremiti od azotne kiseline dobijene reakcijom 2,02 kg kalijum nitrata sa viškom sumporne kiseline?
46. ​​Odredite molarnost 63% azotne kiseline.
47. Koliko se azotne kiseline može dobiti iz 1 tone amonijaka sa prinosom od 70%?
48. Cilindar je napunjen dušičnim oksidom istiskivanjem vode. Zatim je, bez vađenja iz vode, ispod njega stavljena cijev iz gasometra.
(vidi sl. 34) i počeo da preskače. Opišite što treba obratiti pažnju na cilindar ako višak kisika nije dopušten. Svoj odgovor obrazložite jednadžbama reakcija.

Rice. 62. Sagorijevanje uglja u rastopljenoj salitri. 1 - rastopljena salitra; 2 - ugalj; 3 - pijesak.

Soli dušične kiseline

Soli dušične kiseline nazivaju se nitrati. Nitrati alkalni metali, kao i kalcijum i amonijum se nazivaju nitrati. Na primjer, KNO3 je kalijev nitrat, NH4NO3 je amonijum nitrat. Prirodne naslage natrijum nitrata nalaze se u ogromnim količinama u Čileu, zbog čega se ova sol naziva čileanskim nitratom.

Rice. 62. Spaljivanje uglja u rastopljenoj salitri. 1 - rastopljena salitra; 2 - ugalj; 3 - pijesak.

Soli dušične kiseline, kao i sama, jaki su oksidanti. Na primjer, soli alkalnih metala se odvajaju tokom topljenja prema jednačini:

2KNO3 = 2KNO2+ O2

Zahvaljujući tome, ugalj i druge zapaljive materije sagorevaju u rastopljenoj salitri (Sl. 62).
soli teški metali također se razgrađuju oslobađanjem kisika, ali prema drugačijem obrascu.
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2

Rice. 63. Kruženje dušika u prirodi

Kalijum nitrat se koristi za pravljenje crnog baruta. Da biste to učinili, pomiješa se s ugljem i sumporom. Ne koristi se u tu svrhu jer je higroskopan. Kada se zapali, crni barut intenzivno gori prema jednačini:
2KNO3 + 3S + S = N2 + 3CO2 + K2S
Kalcijum i amonijum nitrati su veoma dobra azotna đubriva. Nedavno je kalijum nitrat postao široko rasprostranjen i kao đubrivo.
Dušična kiselina se široko koristi u proizvodnji hemijskih farmaceutskih proizvoda (streptocida), organskih boja, celuloida, filmova i fotografskih filmova. Soli dušične kiseline se široko koriste u pirotehnici.
U prirodi postoji ciklus dušika u kojem biljke, kada umru, vraćaju dušik koji su primile natrag u tlo. Životinje, hraneći se biljkama, vraćaju dušik u tlo u obliku izmeta, a nakon uginuća njihovi leševi trunu i time također vraćaju u tlo azot primljen iz njega (Sl. 63). Čovek ubiranjem useva ometa ovaj ciklus, remeti ga i time iscrpljuje zemljište azotom, pa je potrebno azot na njive unositi u obliku mineralnih đubriva.

■ 49. Kako izvršiti niz transformacija

Dušična kiselina

Ako zagrijete kalijev ili natrijev nitrat, oni gube dio kisika i pretvaraju se u soli dušične kiseline HNO2. Razgradnja je lakša u prisustvu olova, koje vezuje oslobođeni kiseonik:

Soli azotne kiseline - nitriti - formiraju kristale koji su visoko rastvorljivi u vodi (sa izuzetkom srebrovog nitrita). Natrijum nitrit NaNO 2 koristi se u proizvodnji raznih boja.

Kada se otopina nekog nitrita izloži razrijeđenoj sumpornoj kiselini, dobije se slobodna dušična kiselina:

To je jedna od slabih kiselina (K=A- 10~ 4) i poznat je samo u visoko razblaženim vodenim rastvorima. Kada se otopina koncentrira ili zagrije, dušična kiselina se razlaže:

Stepen oksidacije azota u azotnoj kiselini je +3, tj. je srednji između najniže i najveće moguće vrijednosti stupnja oksidacije dušika. Stoga, HNO 2 pokazuje redoks dualnost. Pod uticajem redukcionih sredstava redukuje se (obično u NO), a u reakcijama sa oksidacionim agensima oksidira u HNO 3. Primjeri uključuju sljedeće reakcije:

Azotna kiselina

Čista azotna kiselina HNO3 je bezbojna tečnost gustine 1,51 g/cm3, koja se stvrdnjava u prozirnu kristalnu masu na -42 0C. U vazduhu se „dimi“, poput koncentrisane hlorovodonične kiseline, jer njene pare sa vlagom u vazduhu stvaraju male kapljice magle.

Dušična kiselina nije jaka. Već pod uticajem svetlosti postepeno se razgrađuje:

Što je viša temperatura i što je kiselina više koncentrisana, raspadanje dolazi brže. Oslobođeni dušikov dioksid otapa se u kiselini i daje joj smeđu boju.

Dušična kiselina je jedna od najmoćnijih kiselina; u razrijeđenim otopinama potpuno se raspada na ione H+ i NO3.

Karakteristično svojstvo azotna kiselina je njena izražena oksidaciona sposobnost. Dušična kiselina je jedan od najsnažnijih oksidacionih agenasa. Mnogi nemetali se njime lako oksidiraju, pretvarajući se u odgovarajuće kiseline. Dakle, sumpor, kada se prokuva sa dušičnom kiselinom, postepeno oksidira u sumporna kiselina, fosfor - u fosfor. Tinjajući ugalj uronjen u koncentrovani HNO 3 blješti sjajno.

Dušična kiselina djeluje na gotovo sve metale (osim zlata, platine, tantala, rodija, iridija), pretvarajući ih u nitrate, a neke metale u okside.

Koncentrovani HNO 3 pasivira neke metale. Lomonosov je također otkrio da se željezo, koje se lako otapa u razrijeđenoj dušičnoj kiselini, ne otapa u hladnom koncentrovanom HNO 3. Kasnije je otkriveno da dušična kiselina ima sličan učinak na krom i aluminij. Ovi metali prelaze pod uticajem koncentrovane azotne kiseline u pasivno stanje (videti § 100).

Stepen oksidacije dušika u dušičnoj kiselini je +5. Djelujući kao oksidacijsko sredstvo, HNO 3 se može reducirati na različite proizvode:

Koja od ovih supstanci nastaje, tj. koliko duboko se dušična kiselina reducira u svakom datom slučaju zavisi od prirode redukcionog agensa i uslova reakcije, prvenstveno od koncentracije kiseline. Što je veća koncentracija HNO 3, to je manje duboko smanjena. U reakcijama sa koncentrovane kiseline NO 2 se najčešće oslobađa. Kada razrijeđena dušična kiselina reagira sa nisko aktivnim metalima, kao što je bakar, oslobađa se NO. U slučaju aktivnijih metala - gvožđa, cinka - nastaje N 2 O. Jako razblažena azotna kiselina reaguje sa aktivnim metalima - cinkom, magnezijumom, aluminijumom - da nastane amonijum jon koji sa kiselinom daje amonijum nitrat. Obično se nekoliko proizvoda formira istovremeno.

Za ilustraciju, evo šeme reakcije za oksidaciju nekih metala dušičnom kiselinom:

Kada dušična kiselina djeluje na metale, vodik se po pravilu ne oslobađa.

Kada se nemetali oksidiraju, koncentrirana dušična kiselina, kao u slučaju metala, reducira se u NO 2, na primjer:

Razrijeđena kiselina se obično reducira u NO, na primjer:

Dati dijagrami ilustruju najtipičnije slučajeve interakcije azotne kiseline sa metalima i nemetalima. Generalno, redoks reakcije koje uključuju HNO 3 su složene.

Smjesa koja se sastoji od 1 zapremine azotne i 3-4 zapremine koncentrovane hlorovodonične kiseline naziva se kraljevska votka. Aqua regia otapa neke metale koji ne reagiraju s dušičnom kiselinom, uključujući i "kralja metala" - zlato. Njegovo djelovanje se objašnjava činjenicom da dušična kiselina oksidira klorovodičnu kiselinu, oslobađajući slobodni klor i formirajući dušikov hloroksid(III), ili nitrozil hlorid, NOCl:

Nitrozil hlorid je međuprodukt reakcije i razlaže se:

Klor se u trenutku oslobađanja sastoji od atoma, što određuje visoku oksidacijsku sposobnost carske vode. Reakcije oksidacije zlata i platine teku uglavnom prema sljedećim jednadžbama:

Sa viškom hlorovodonične kiseline nastaju zlatni (III) hlorid i platina (IV) hlorid kompleksna jedinjenja H[AuC1 4 ] i H 2 .

Za mnoge organska materija dušična kiselina djeluje tako da jedan ili više atoma vodika u molekuli organsko jedinjenje su zamijenjene nitro grupama - NO 2. Ovaj proces se zove nitriranje i ima veliki značaj u organskoj hemiji.

Elektronska struktura molekula HNO 3 razmatrana je u § 44.

Azotna kiselina je jedna od najvažnije veze dušik: koristi se u velikim količinama u proizvodnji dušičnih gnojiva, eksploziva i organskih boja, služi kao oksidant u mnogim kemijskim procesima, koristi se u proizvodnji sumporne kiseline metodom azota i koristi se za proizvodnju celulozni lakovi i film.

Zovu se soli dušične kiseline nitrati. Svi se dobro otapaju u vodi, a kada se zagriju, razgrađuju se oslobađajući kisik. U ovom slučaju, nitrati najaktivnijih metala pretvaraju se u nitrite:

Nitrati većine drugih metala se razlažu kada se zagrijavaju u metalni oksid, kisik i dušikov dioksid. Na primjer:

Konačno, nitrati najmanje aktivnih metala (na primjer, srebra, zlata) se razlažu kada se zagrijavaju do slobodnog metala:

Lako odvajajući kiseonik, nitrati su energetski oksidanti na visokim temperaturama. Njihovi vodeni rastvori, naprotiv, ne pokazuju gotovo nikakva oksidaciona svojstva.

Najvažniji su natrijum, kalijum, amonijum i kalcijum nitrati, koji se u praksi nazivaju salitra.

Natrijum nitrat NaNO3, ili natrijum nitrat, koji se ponekad naziva i čileanska salitra, nalazi se u velike količine nalazi se u prirodi samo u Čileu.

Kalijev nitrat KNO3, ili kalijev nitrat, se također nalazi u prirodi u malim količinama, ali se uglavnom dobiva umjetno reakcijom natrijum nitrata sa kalijum hloridom.

Obje ove soli se koriste kao gnojiva, a kalijum nitrat sadrži dva elementa neophodna biljkama: dušik i kalij. Natrijum i kalijum nitrati se takođe koriste u topljenju stakla i Prehrambena industrija za konzerviranje hrane.

Kalcijum nitrat Ca(NO 3) 2, ili kalcijum nitrat, dobiven u velikim količinama neutralizacijom dušične kiseline s vapnom; koristi se kao đubrivo.

Amonijum nitrat NH4NO3.

• Učenik se potiče da sam kreira potpune jednačine za ove reakcije.

HNO2 Fizička svojstva Država teško Molarna masa 47,0134 g/mol Gustina 1.685 (tečnost) Termička svojstva T. float. 42,35 °C T. kip. 158 °C Hemijska svojstva pK a 3.4 Rastvorljivost u vodi 548 g/100 ml Klasifikacija Reg. CAS broj Podaci su zasnovani na standardnim uslovima (25 °C, 100 kPa) osim ako nije drugačije navedeno.

Dušična kiselina HNO 2 je slaba jednobazna kiselina koja postoji samo u razrijeđenim vodenim otopinama, obojena je blijedo plavo, iu plinovitoj fazi. Soli dušične kiseline nazivaju se nitriti ili dušične kiseline. Nitriti su mnogo stabilniji od HNO 2, a svi su toksični.

Struktura

U gasnoj fazi, planarni molekul azotne kiseline postoji u dve konfiguracije cis- I trans-.

cis izomer	trans izomer

Na sobnoj temperaturi prevladava trans izomer: ova struktura je stabilnija. Dakle, za cis-HNO 2 (g) DG° f = −42,59 kJ/mol, a za trans-HNO 2 (g) DG = −44,65 kJ/mol.

Hemijska svojstva

U vodenim rastvorima postoji ravnoteža:

$\backslash mathsf(2HNO\_2\; \backslash rightleftarrows\; N\_2O\_3\; +\; H\_2O\; \backslash rightleftarrows\; NE\; \backslash uparrow\; +\; NO\_2\; \backslash uparrow\; +\; H\_2O)$

Kada se otopina zagrije, dušična kiselina se raspada da bi se oslobodila i formirala dušičnu kiselinu:

$\backslash mathsf(3HNO\_2\; \backslash rightleftarrows\; HNO\_3\; +\; 2NO\; \backslash uparrow\; +\; H\_2O)$

HNO 2 je slaba kiselina. Disocira u vodenim rastvorima (K D =4,6·10−4), nešto jače od sirćetne kiseline. Lako se zamjenjuje jačim kiselinama iz soli:

$\backslash mathsf(H\_2SO\_4\; +\; 2NaNO\_2\; \backslash rightarrow\; Na\_2SO\_4\; +\; 2HNO\_2)$

Dušična kiselina pokazuje i oksidirajuća i redukcijska svojstva. Pod dejstvom jačih oksidacionih sredstava (vodikov peroksid, hlor, kalijum permanganat) oksidira se u azotnu kiselinu:

$\backslash mathsf(HNO\_2\; +\; H\_2O\_2\; \backslash rightarrow\; HNO\_3\; +\; H\_2O)$ $\backslash mathsf(HNO\_2\; +\; Cl\_2\; +\; H\_2O\backslash rightarrow\; HNO\_3\; +\; 2HCl)$ $\backslash mathsf(5HNO\_2\; +\; 2KMnO\_4\; +\; HNO\_3\; \backslash rightarrow\; 2Mn(NO\_3)\_2\; +\; 2KNO\_3\; +\; 3H\_2O)$

Istovremeno, sposoban je oksidirati tvari s redukcijskim svojstvima:

\mathsf(2HNO_2 + 2HI \rightarrow 2NO\uparrow + I_2 +2H_2O)

Potvrda

Dušična kiselina se može dobiti otapanjem dušikovog oksida (III) N 2 O 3 u vodi:

$\backslash mathsf(N\_2O\_3\; +\; H\_2O\; \backslash rightarrow\; 2HNO\_2)$ $\backslash mathsf(2NO\_2\; +\; H\_2O\; \backslash rightarrow\; HNO\_3\; +\; HNO\_2)$

Aplikacija

Dušična kiselina se koristi za diazotizaciju primarnih aromatskih amina i formiranje diazonijumovih soli. Nitriti se koriste u organskoj sintezi u proizvodnji organskih boja.

Fiziološko djelovanje

Dušična kiselina je toksična i ima izraženo mutageno dejstvo, jer je deaminator.

Izvori

• Karapetyants M. Kh., Drakin S. I. General and neorganska hemija. M.: Khimiya1994

Napišite recenziju o članku "Dušična kiselina"

Linkovi

• // Enciklopedijski rječnik Brockhausa i Efrona: u 86 svezaka (82 sveska i 4 dodatna). - St. Petersburg. , 1890-1907.

Ovo je nacrt članka o neorganskim materijama. Možete pomoći projektu dodavanjem.

Izvod koji karakteriše azotičnu kiselinu

Sonya je, kao da nije vjerovala svojim ušima, svim očima pogledala Natašu.
- A Bolkonski? - ona je rekla.
- O, Sonja, o, kad bi samo znala koliko sam srećan! - rekla je Nataša. -Ne znaš šta je ljubav...
– Ali, Nataša, je li zaista sve gotovo?
Nataša je gledala Sonju velikim, otvorenim očima, kao da ne razume njeno pitanje.
- Pa, odbijate li princa Andreja? - rekla je Sonja.
„Oh, ti ništa ne razumeš, ne pričaj gluposti, samo slušaj“, rekla je Nataša sa trenutnom ozlojeđenošću.
„Ne, ne mogu da verujem“, ponovila je Sonja. - Ne razumem. Kako ste voljeli jednu osobu cijelu godinu i odjednom... Uostalom, vidjeli ste je samo tri puta. Nataša, ne verujem ti, nevaljala si. Za tri dana zaboravi sve i tako...
„Tri dana“, rekla je Nataša. “Čini mi se da ga volim stotinu godina.” Čini mi se da nikada prije njega nisam voljela nikoga. Ne možeš ovo da razumeš. Sonya, čekaj, sjedi ovdje. – Nataša ju je zagrlila i poljubila.
“Rekli su mi da se to dešava i dobro ste čuli, ali sada sam samo iskusio ovu ljubav.” Nije ono što je nekad bilo. Čim sam ga ugledao, osjetio sam da je on moj gospodar, a ja njegov rob i da ga ne mogu ne voljeti. Da, robe! Šta god mi kaže, uradiću. Ti ne razumiješ ovo. Sta da radim? Šta da radim, Sonya? - rekla je Nataša srećnog i uplašenog lica.
"Ali razmisli o tome šta radiš", rekla je Sonya, "ne mogu to ostaviti tako." Ova tajna pisma... Kako si mogao da mu dopustiš ovo? - rekla je sa užasom i gađenjem, koje je jedva mogla sakriti.
„Rekla sam ti“, odgovorila je Nataša, „da nemam volje, kako da ne razumeš ovo: ja ga volim!“
"Onda neću dozvoliti da se ovo dogodi, reći ću ti", vrisnula je Sonja dok su joj suze navirale.
„Šta radiš, za ime Boga... Ako mi kažeš, ti si mi neprijatelj“, rekla je Nataša. - Hoćeš moju nesreću, hoćeš da se razdvojimo...
Vidjevši taj Natašin strah, Sonja je plakala suze stida i sažaljenja prema svojoj prijateljici.
- Ali šta se dogodilo između vas? - ona je pitala. -Šta ti je rekao? Zašto ne ode u kuću?
Nataša nije odgovorila na njeno pitanje.
„Zaboga, Sonja, ne govori nikome, nemoj me mučiti“, molila je Nataša. – Sećate se da se ne možete mešati u takve stvari. otvorio sam ti...
– Ali čemu ove tajne! Zašto ne ode u kuću? – upitala je Sonja. - Zašto direktno ne traži tvoju ruku? Uostalom, princ Andrej vam je dao potpunu slobodu, ako je tako; ali ne vjerujem. Nataša, da li ste razmišljali o tome koji bi tajni razlozi mogli biti?
Nataša je pogledala Sonju iznenađenim očima. Očigledno je ovo bilo prvi put da je postavila ovo pitanje i nije znala kako da odgovori.
– Ne znam koji su razlozi. Ali postoje razlozi!
Sonya je uzdahnula i u nevjerici odmahnula glavom.
“Kad bi postojali razlozi...” počela je. Ali Nataša ju je, pogodivši njenu sumnju, uplašeno prekinula.
- Sonja, ne možeš da sumnjaš u njega, ne možeš, ne možeš, razumeš li? – vikala je.
– Da li te voli?
- Da li te voli? – ponovila je Nataša sa osmehom žaljenja zbog nerazumevanja njene prijateljice. – Pročitali ste pismo, jeste li ga vidjeli?
- Ali šta ako je on neplemenita osoba?
– Je li!... neplemenita osoba? Kad bi samo znao! - rekla je Nataša.