Азотная кислота. 
Химия. В 2 ч. Часть 1. Общая и неорганическая химия

I. Общая характеристика.

Эмпирическая формула HN0₃. Графические формулы можно записать в четырех вариантах (1)—(4), при этом формула (4) является резонансной (средней) между формулами (1)—(3). Она показывает, что четыре электрона образуют общее электронное облако, распределенное между атомом азота и двумя атомами кислорода:

Электронная формула азотной кислоты (5). A/(HN0₃) = 63 г/моль.

В молекуле азотной кислоты между атомами водорода и кислорода связь ковалентная полярная, образуется по обменному механизму, сигма-связь, s—р, общие электронные пары смещены к атому кислорода. Между атомами азота и кислорода возникает пять химических связей. Одна из них ионная — атом кислорода (один из трех) заряжен отрицательно, а атом азота — положительно. Остальные четыре связи — полярные ковалентные, общие электронные пары смещены к атомам кислорода; из этих четырех связей одна связь пии три — сигма-связи, р—q, так как в атоме азота реализуется 5д²-гибридизация; все связи образованы по обменному механизму [рассмотрены химические связи для крайних форм молекулы, выраженных формулами (2) или (3)].

II. Физические свойства.

Азотная кислота — бесцветная жидкость кислого вкуса с едким запахом. Однако концентрированная кислота имеет желтоватый цвет и резкий запах, что связано с частичным ее разложением и образованием диоксида азота; дымит на воздухе, гигроскопична. Для кислоты 63%-й концентрации р =1,43. Смешивается с водой в любых отношениях.

III. Химические свойства.

Это типичная кислота. Она диссоциирует, взаимодействует с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами, с солями (напишите соответствующие уравнения реакций в трех формах). Азотная кислота имеет и свои особенности.

1. Является окислительной кислотой, т. е. взаимодействуя с металлами, не образует водорода (подробнее см. общие свойства металлов):

2. Разлагается:

3. Окисляет неметаллы:

4. Реагирует с органическими веществами:

Азотная кислота проявляет и другие химические свойства.

IV. Получение.

В лаборатории азотную кислоту, как правило, не получают, так как используют промышленные препараты. Ее можно получать при взаимодействии кристаллических нитратов с концентрированной серной кислотой и последующей конденсацией в приемнике:

В промышленности ее получают при окислении аммиака по стадиям:

1. Окисление аммиака в контактных аппаратах (условия — см. аммиак):

Эту реакцию в промышленных условиях впервые осуществил И. И. Андреев, предложив окислять аммиак воздухом на катализаторе — платиновой сетке.

2. Окисление монооксида в диоксид — протекает самопроизвольно при обычных условиях:

3. Сорбция диоксида азота (протекает по схемам):

(уравняйте схемы реакций методом электронного баланса).

Промышленное получение азотной кислоты осуществляется по технологической схеме: очищенные аммиак и воздух смешиваются, поступают в контактный аппарат, где аммиак окисляется, и полученная смесь поступает в серию сорберов (поглотителей), последний из которых орошается раствором щелочей для того, чтобы оксиды азота полностью были поглощены. Азотная кислота собирается в приемники из первых поглотителей. Полученная кислота является разбавленной (40—60%-й). Концентрированную азотную кислоту (96—98%-ю) получают перегонкой смеси азотной и концентрированной серной кислот.

V. Применение.

В свободном состоянии азотная кислота в природе не встречается. Она находит применение в производстве азотных удобрений, взрывчатых и лекарственных веществ, красителей, пластмасс, искусственных волокон и других химических соединений, в осуществлении процессов органического синтеза, как реактив в химической лаборатории и т. д.

• ? Задания для самостоятельной работы
• 1. Поясните, почему концентрированная азотная кислота имеет бурый цвет и резкий удушливый запах.
• 2. Поясните, почему азотная кислота является окислительной кислотой.
• 3. Напишите уравнения, лежащие в основе получения азотной кислоты из аммиака.
• 4. Кратко охарактеризуйте экологическую роль производства азотной кислоты.