Азотная кислота (HNO3) является одним из наиболее востребованных и важных неорганических соединений, играющих ключевую роль в химической промышленности и научных исследованиях. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, находит широкое применение в производстве множества других химических веществ, а также выступает в качестве ключевого реагента и катализатора во многих технологических процессах.
Структура и свойства
Представляет собой плотную, бесцветную или слегка окрашенную жидкость с резким, удушливым запахом. Ее молекулярная формула — HNO3, где один атом водорода (H) связан с одним атомом азота (N) и тремя атомами кислорода (O).
Основные физико-химические характеристики
- Плотность: 1,51 г/см3 (при 20°C).
- Температура кипения: 83°C.
- Температура замерзания: -42°C.
- pH: 0-1 (высокая степень кислотности).
- Сильный одноосновный электролит, полностью диссоциирующий в воде.
- Обладает сильными окислительными свойствами.
- Хорошо растворяет многие металлы, оксиды, гидроксиды и соли.
- Проводит электрический ток.
Получение
Существует несколько основных способов получения азотной кислоты:
1. Окисление аммиака. Каталитическое окисление аммиака (NH3) кислородом воздуха с образованием оксидов азота, которые затем абсорбируются в воде.
2. Окисление воздуха электрической дугой. Прямое окисление воздуха под действием высокотемпературной электрической дуги.
3. Нитрование органических соединений. Реакция нитрования органических молекул с участием азотной кислоты:
RH + HNO3 → RNO2 + H2O
Промышленное производство азотной кислоты чаще всего основано на окислении аммиака.
Химические свойства и реакции
Основные химические реакции с участием азотной кислоты:
1. Взаимодействие с металлами: 3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 4H2O + 2NO.
2. Реакции с оксидами и гидроксидами: 2HNO3 + CaO → Ca(NO3)2 + H2O.
3. Реакции нитрования органических соединений: C6H6 + 3HNO3 → C6H3(NO2)3 + 3H2O.
4. Реакции с галогенами: 3HNO3 + 3HCl → 3NO2 + 3H2O + Cl2.
5. Окислительно-восстановительные реакции: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
Области применения
Рассматриваемая кислота используется в производстве удобрений, в частности аммиачной селитры и нитрата аммония, которые являются важными источниками азота для сельского хозяйства. Применяется в производстве тротила и нитроглицерина, в качестве реагента при синтезе красителей и пигментов.
Кроме того, азотная кислота находит применение в металлургии для травления и обработки поверхностей металлов, а также в процессах производства серной кислоты, где она выступает в качестве окислителя. В нефтехимической промышленности азотная кислота используется при алкилировании и других органических синтезах.
Часто реакция азотной кислоты и натра едкого (о нем можно прочитать тут: https://proms.kz/products/gidroksid-natriya-soda-kausticheskaya-cheshuirovannaya-natr-edkij) широко используется в химическом анализе для определения концентрации кислот и оснований, а также в промышленности при производстве различных солей.
Таким образом, азотная кислота занимает одно из ведущих мест среди неорганических соединений, имеющих колоссальное значение для развития современной химической промышленности и многих смежных областей. Ее высокая кислотность, сильные окислительные свойства и способность к нитрованию органических молекул позволяют использовать этот реагент во множестве технологических процессов, обеспечивая производство широкого спектра важных химических веществ.
Статья представлена: https://proms.kz/
