АЗОТНАЯ КИСЛОТА
Опубликовано: 31.10.2018
HNO3, одноосновная сильная кислота, при обычных условиях бесцветная жидкость; один из наиболее важных продуктов химич. пром-сти.
Структурная формула:
Физические и химические свойства. Плотность безводной А. к. 1522 кг/м3, tпл -41,15°С, tкип 84° С. С водой смешивается во всех отношениях, причём образует азеот-ропную смесь, содержащую 69,2% А. к. с t 121,8° С. Известны кристаллогидраты HNO3*H2O с tпл- 37,85° С и HNO3*3H2Oc tпл-18,5° С. В отсутствии воды А. к. неустойчива, разлагается на свету с выделением кислорода уже при обычных темп-pax (4HNO3 = 4NO2 + + 2Н2О + О2), причём выделяющейся двуокисью азота окрашивается в жёлтый, а при высоких концентрациях NO2 - в красный цвет. А. к.- сильный окислитель, окисляет серу до серной к-ты, фосфор - до фосфорной к-ты. Только золото, тантал и нек-рые платиновые металлы не реагируют с А. к. С большинством металлов А. к. взаимодействует преим. с выделением окислов азота: 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + + 4Н2О. Нек-рые металлы, напр, железо, хром, алюминий, легко растворяющиеся в разбавленной А. к., устойчивы к воздействию концентриров. А. к., что объясняется образованием на поверхности металла защитного слоя окисла. Такая особенность позволяет хранить и перевозить концентриров. А. к. в стальных ёмкостях. Смесь концентриров. А. к. и соляной к-ты (1:3), наз. царской водкой, растворяет даже золото и платину. Органич. соединения под действием А. к. окисляются или нитруются, причём в последнем случае остаток А. к.- нитрогруппа - NO+2 замещает в органич. соединениях водород (см. Нитрование). Соли А. к. наз. нитратами, а соли с Na, К, Са, NH+4 также селитрами.
Азотная кислота из аккумуляторного электролита
Получение и применение. В 13 в. было описано получение А. к. нагреванием калиевой селитры с квасцами, железным купоросом и глиной. В сер. 17 в. И. Р. Глаубер предложил получать А. к. при умеренном (до 150°С) нагревании калиевой селитры с концентриров. серной к-той: KNO3 + H2SO4 = = HNO3 + KHSO4. До нач. 20 в. этот способ применяли в пром-сти, заменяя калиевую селитру более дешёвой природной чилийской селитрой NaNO3.
Как сделать азотную и соляную кислоты.
Современный способ производства А. к. основан на каталитич. окислении аммиака кислородом воздуха. Осн. стадии процесса: контактное окисление аммиака до окиси азота: 4NHg + 5О2 = = 4NO + 6Н2О; окисление окиси азота до двуокиси и поглощение смеси так называемых "нитрозных газов" водой: 2NO + О2 = 2NO2; 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO. Смесь аммиака (10-12% ) с воздухом пропускают через нагретую до 750-900° С сетку катализатора, которым служат сплавы платины - тройной (93% Pt, 3%Rh, 4% Pd) или двойной (90-95% Pt, 10-5%Rh). Используют также двухступенчатый катализатор (1-я ступень - платиноидная сетка, 2-я - неплатиновый катализатор), что позволяет на 25-30% сократить расход платины. Время контакта воздушно-аммиачной смеси с катализатором не должно превышать 1 мсек, иначе образовавшаяся окись азота разлагается. Вторая стадия процесса - окисление NO до NO2 и растворение NO2 в воде - может быть проведена при атмосферном давлении, под давлением до 1 Мн/м2 (10 кгс/см2) или комбинированным способом, при к-ром под давлением происходит только поглощение нитрозных газов водой. Получают А. к. с концентрациями 45-49% или (при использовании давления) 55-58% . Дистилляцией таких растворов может быть получена А. к. азеотропного состава. Более концентрированную кислоту (до 100%) получают перегонкой растворов А.к. с коицентриров. H2SO4 или прямым синтезом - взаимодействием N2O4 с водой (или разбавл. А. к.) и кислородом: 2N2O4 + 2Н2О + + О2 = 4HNO3. В СССР производят 97- 98%-ную А. к.
Важнейшие области применения А. к.- производство азотных и комбинированных удобрений, взрывчатых веществ (тринитротолуола и др.), органич. красителей. В органич. синтезе широко применяют смесь концентриров. А. к. и серной к-ты - "нитрующую смесь". А. к. используют в камерном способе производства серной к-ты, для получения фосфорной к-ты из фосфора, как окислитель ракетного топлива. В металлургии А. к. применяют для травления и растворения металлов, а также для разделения золота и серебра.
Вдыхание паров А. к. приводит к отравлению, попадание А. к. (особенно концентрированной) на кожу вызывает ожоги. Предельно допустимое содержание А. к. в воздухе пром. помещений равно 50 мг/м3 в пересчёте на N2O5. Концентриров. А. к. при соприкосновении с органич. веществами вызывает пожары и взрывы.
Лит.: Атрощенко В. И., Картин С. И., Технология азотной кислоты, М.- Л., 1949; Миниович М. А., О современном состоянии и о перспективах развития производства разбавленной азотной кислоты, "Журнал прикладной химии", 1958, т. 31, в. 8; Миниович М. А., Азотная кислота, КХЭ, т. 1, М., 1961, с. 74-79. Э. Б. Шиллер.
