Азотная кислота Ч
ГОСТ 4461-77
HNO3
Азотная кислота (HNO3) — сильная одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.
Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 68,4 % и tкип120 °C при нормальном атмосферном давлении. Известны два твёрдых гидрата: моногидрат (HNO3·H2O) и тригидрат (HNO3·3H2O). Кислота ядовита.
| Физические свойства | |
|---|---|
| Состояние | жидкость |
| Молярная масса | 63.012 г/моль |
| Плотность | 1,513 г/см³ |
| Энергия ионизации | 11,95 ± 0,01 эВ[2] |
| Термические свойства | |
| Т. плав. | -41,59 °C |
| Т. кип. | 82,6 °C |
| Мол. теплоёмк. | 109,9 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия образования | -174,1 кДж/моль |
| Энтальпия плавления | 10,47 кДж/моль |
| Энтальпия кипения | 39,1 кДж/моль |
| Энтальпия растворения | -33,68 кДж/моль |
| Давление пара | 56 гПА |
| Химические свойства | |
| pKa | -1,64 [1] |
| Растворимость в воде | смешивается |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1.397 |
| Структура | |
| Дипольный момент | 2.17 ± 0.02 Д |
Чистая азотная кислота – бесцветная жидкость, при -42oС застывающая в прозрачную кристаллическую массу
На воздухе азотная кислота подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары её образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.
Азотная кислота не отличается прочностью. Уже под влияние света она постепенно разлагается:
4HNO3 = 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O.
Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.
Химические свойства азотной кислоты
Азотная кислоты принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью диссоциирует на ионы. Её соли носят название нитраты.
HNO3↔H+ + NO3—.
Характерным свойством азотной кислоты является её ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота – один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор – в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO3, ярко разгорается.
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O;
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO↑.
Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы – в оксиды.
Концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы.
При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется диоксид азота. В случае более активных металлов – железа, цинка – образуется оксид диазота. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами – цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.
Cu + HNO3 (conc) = Cu(NO3)2 + NO2↑ + H2O;
Cu + HNO3 (dilute) = Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O;
Mg + HNO3 (dilute) = Mg(NO3)2 + N2O↑ + H2O;
Zn + HNO3 (highly dilute) = Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O.
При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O;
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO↑.
Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3-4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов» — золото. Действие её объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила, NOCl:
HNO3 + 3HCl = Cl2 + 2H2O + NOCl.