142 Содержание1. Азотная кислота стр.32. Окислительные свойства азотнойкислоты стр. 33. Нитраты стр.64. Промышленное получение азотнойкислоты стр. 75. Круговорот азоты в природе стр. 86. Библиография стр.1. Азотная кислота. Чистая азотная кислота HNO бесцвет ная жидкость плотностью 1,51 г см при - 42 С застывающая впрозрачную кристаллическую массу. На воздухе она, подобно кон центрированной соляной кислоте, дымит , так как парыее обра зуют с влагой воздуха мелкие капелькитумана,Азотная кислота неотличается прочностью, Уже под влиянием света онапостепенно разлагается Чем вышетемпература и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение.
Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.Азотная кислота принадлежит к числунаиболее сильных кис лот в разбавленных растворах она полностью распадается наионы Н и- NO.2. Окислительныесвойства азотной кислоты. Характерным свойством азотной кислотыявляется ее ярко выраженная окислительная способность.
Азотная кислота один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легкоокисляются ею, превращаясь в соответствующиекислоты.Так, сера при кипячении с азотной кислотойпостепенно окисляется в серную кислоту, фосфор в фосфорную. Тлеющий уголек,погруженный в концентрированную HNO, ярко разгорается.Азотная кислота действуетпочти на все металлы за исключением золота,платины, тантала, родия, иридия , превращая их в нитраты, а некоторые металлы в оксиды.Концентрированная HNO пассивирует некоторыеметаллы.
Еще Ломоносов открыл, что железо, легкорастворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется вхолодной концентрированной HNO. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром иалюминий.Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивноесостояние.Степень окисленности азота в азотной кислоте равна 4-5. Выступая в качествеокислителя, НNО может восстанавливаться доразличных продуктов Какое из этих веществобразуется, т. е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или иномслучае, зависит от природы восстановителя и отусловий реакции, прежде всего от концентрации кислоты.
Чем выше концентрацииHNO, тем менее глубоко она восстанавливается.При реакцияхс концентрированной кислотой чаще всего выделяется . При взаимодействииразбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью,выделяется NO. В случае более активных ме таллов железа, цинка, образуется. Сильно разбавленная азотная кислотавзаимодействует с активными металлами цинком,магнием, алюминием - с образованием иона аммония, даю щего с кислотой нитратаммония.
Обычно одновременно образуют ся несколько продуктов.Для иллюстрации приведемсхемы реакций окисления некото рых металлов азотной кислотой При действии азотнойкислоты на металлы водород, как пра вило, невыделяется.
При окислении неметалловконцентрированная азотная кисло та, как и в случае металлов, восстанавливаетсядо , напримерБолееразбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например Приведенныесхемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной кислоты сметаллами и неметаллами.Вообще же, окислительно-восстановительные реакции,идущие с участием , протекают сложно.Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3 4 объемов концен трированной соляной кислоты,называется царской водкой.
Царская водка растворяет некоторые металлы,не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и царя металлов золото.Дей ствиеее объясняется тем, что азотная кислота окисляетсоляную с выделением свободного хлора и образованиемхлороксида азота III , или хлорида нитрозила, Хлориднитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается Хлор в момент выделения состоитиз атомов, что и обусловли вает высокую окислительную способность царской водки.
Реакции окисления золота иплатины протекают в основном согласно сле дующимуравнениям.С избытком солянойкислоты хлорид золота III и хлорид пла тины IV образуют комплексные соединения На многие органические веществаазотная кислота действует так, что один или несколько атомов водорода в молекуле органическогосоединения замещаются нитрогруппами . Этот про цесс называется нитрованиеми имеет большое значение в органической химии.Азотная кислота одно изважнейших соединений азота в больших количествах она расходуется в производстве, азотныхудобрений, взрывчатых веществ и органическихкрасителей, слу жит окислителем во многиххимических процессах, используется в производствесерной кислоты по нитрозному способу, применяетсядля изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.3. Нитраты. Соли азотной кислоты называютсянитратами.
Все они хо рошо растворяются в воде, а при нагревании разлагаются свыде лением кислорода. При этом нитраты наиболее активных металлов переходят внитриты Нитратыбольшинства остальных металлов при нагревании распадаютсяна оксид металла, кислород и диоксид азота.
Например Наконец,нитраты наименее активных металлов например, се ребра,золота разлагаются при нагревании до свободного ме талла Легко отщепляя кислород,нитраты при высокой температуре являются энергичными окислителями. Их водныерастворы, напро тив, почти не проявляютокислительных свойств.Наиболее важное значениеимеют нитраты натрия, калия, ам мония и кальция, которые на практике называютсяселитрами.Нитрат натрия или натриевая селитра, иногда назы ваемая также чилийской селитрой, встречается вбольшом количе стве в природе только в Чили.Нитраткалия, или калийная селитра, внебольших ко личествах также встречается в природе, но главным образом полу чаетсяискусственно при взаимодействии нитрата натрия с хлори дом калия.Обеэти соли используются в качестве удобрений, причем нит рат калия содержит дванеобходимых растениям элемента азот и калий.
Нитратынатрия и калия применяются также при стекло варениии в пищевой промышленности для консервирования про дуктов.Нитраткальция или кальциевая селитра, получается в большихколичествах нейтрализацией азотной кислоты известью применяется как удобрение.4. Промышленноеполучение азотной кислоты.
Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны накаталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. При описании свойстваммиака было указано, что он горит в кислороде, прич м продуктами реакцииявляются вода и свободный азот. Но в присутствии катализаторов - окисление аммиакакислородом может протекать иначе.
Если пропускать смесь аммиака с воздухом надкатализатором, то при 750 С и определен ном составе смеси происходит почтиполное превращение Образовавшийся легко переходитв, который с водой в присутствии кислорода воздуха даетазотную кислоту.В качестве катализаторовпри окислении аммиака используют сплавы на основе платины.Получаемая окислениемаммиака азотная кислота имеет концентрацию, не превышающую 60 . Принеобходимости ее концен трируют,Промышленностьювыпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47 и 45 , аконцентрированная 98 и 97 , Концентрированную кислоту перевозят в алюминиевыхцистернах, разбавленную в цистернах из кислотоупорной стали.5.Круговорот азота в природе. При гниении органических веществзначительная часть содержащегося в них азота превра щается в аммиак, которыйпод влиянием живущих в почве ни трифицирующих бактерий окисляется затем вазотную кис лоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почвекарбонатами, например с карбонатом кальция, образует нитраты Некотораяже часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу.Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжиганиидров, каменного угля, торфа.
Кроме того, существуют бактерии, которые при недо статочномдоступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделениемсвободного азота.
Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому,что часть азота из доступной для зеленых растений формы нитраты пере ходит внедоступную свободный азот . Таким образом, далеко не весь азот, входивший всостав погибших растений, возвращается обратно в почву часть его постепенновыделяется в свободном виде.Непрерывнаяубыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полномупрекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы,возмещаю щие потери азота.
К таким процессам относятся прежде всего про исходящиев атмосфере электрические разряды, при которых все гда образуется некотороеколичество оксидов азота последние с водой дают азотную кислоту,превращающуюся в почве в нитраты.
Другим источником пополнения азотныхсоединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, спо собныхусваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корняхрастений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий клубеньков , почему они и получили название клубеньковых бактерий.
Усваивая ат мосферныйазот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, арастения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложныевещества.Таким образом, в природесовершается непрерывный кругово рот азота. Однако ежегодно с урожаем с полейубираются наибо лее богатые белками части растений, например зерно.Поэтому впочву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементовпитания растений.Изучение вопросов питаниярастений и повышения урожайности последних путем применения удобрений являетсяпредметом специальной отрасли химия, получившей название агрохимии.