Оксиды и гидроксиды азота. Соли

Получение оксидов и кислот

При нагревании аммиак горит в кислороде (зеленым пламенем) с образованием N₂ и воды. По этой реакции при формировании земной атмосферы весь NH₃, который был когда-то ее основным компонентом, окислился до азота (кислородом, выделявшимся из раскаленных недр Земли).

Однако если процесс проводить в присутствии катализатора (Pt), то окисление аммиака идет до NO. Это используется в производстве азотной кислоты. Образующийся оксид NO (бесцветный газ) затем легко (при об.у.) окисляется кислородом воздуха до NO₂ (бурый газ). А диоксид азота реагирует с водой, насыщенной кислородом под давлением 5 МПа, давая 65%-ый раствор HNO₃. (Примерно 1/3 промышленного аммиака идет на производство азотной кислоты, ее солей и др.)

Отметим, что прямое окисление N₂ кислородом до NO требует или сильного нагрева или применения электрической дуги, что тоже очень дорого. В атмосфере данная реакция осуществляется под действием разрядов (их на Земле ежесекундно происходит около 100). Эти разряды наряду с азобактериями обеспечивают круговорот N в природе (рисунок 5).

36. Чистую азотную кислоту можно синтезировать гидратацией N₂O₅ (твердого вещества), поскольку в нем ст.ок. N та же, что и в азотной кислоте. Но это дорогой способ, т.к. сам оксид азота (V) получают, действуя на NO₂ очень сильным, а значит, недешевым окислителем (например, озоном). К тому же, N₂O₅ легко при об.у. отщепляет кислород, переходя снова в устойчивый диоксид.

Характеристики 3-х наиболее стабильных оксидов азота даны в таблице 4.

Характеристики наиболее устойчивых оксидов азота Таблица 4

Оксид	Графическая формула	Характеристика оксида
как окислителя	как восстановителя
N2O[36]		сильный (до N2)	очень слабый (до NO)
NO		слабый (до N2)	средний (до NOCl)
NO2		средний (до N2)	слабый (до NO2F)

Раньше HNO₃ получали в промышленности, действуя концентрированной серной кислотой на природную селитру (воздушно-сухую):

.

Однако синтез азотной кислоты из аммиака настолько ее удешевил, что, напротив, стали применять HNO₃ в производстве ее солей.

В лаборатории используют готовую (товарную) азотную кислоту или получают реакцией серной кислоты с нитратом бария.

Свойства и применение

Азотная кислота по сравнению с азотистой, во-первых, сильнее, а во-вторых, более устойчива – даже выделена в свободном состоянии (это бесцветная жидкость с т. кип. 86°С). Однако она (и в виде водного раствора) разлагается при об.у. (хотя и медленно) на NO₂, О₂ и H₂O.

Продукты взаимодействия HNO₃ с металлами зависят как от концентрации кислоты, так и от активности М. Например, цинк восстанавливает разбавленную азотную кислоту до ионов аммония, концентрированную – до оксида азота (I), в то время как медь – лишь до оксида азота (II) и оксида азота (IV) соответственно.

Концентрированная азотная кислота, благодаря образованию при ее разложении атомарного кислорода, растворяет даже серебро (но не Au, Pt и т.п.), хотя пассивирует железо, алюминий и хром.

Кроме того, конц. HNO₃ легко окисляет простые вещества многих неметаллов: графит до , фосфор до , серу до , иод до и др., восстанавливаясь при этом, как правило, до оксида азота (II). Реагирует она и с органическими веществами – основные продукты их полного окисления: СО₂ и Н₂О.

Очень концентрированная азотная кислота легко воспламеняет опилки и другие горючие материалы, поэтому используется как окислитель ракетного топлива.

Кроме того, азотная кислота применяется для приготовления лекарств, пластмасс, красителей, искусственных волокон и т.п., а также взрывчатых веществ (например, нитроглицерина, который является основой динамита).

Представляет собой жидкость жёлтого цвета, пахнущую хлором и оксидами азота. Сильнейший окислитель, благодаря хлористому нитрозилу (), распадающемуся с выделением хлора:

За счёт выделения атомарного хлора растворяет большинство металлов, в том числе золото, поэтому и названа алхимиками царской водкой, так как золото считалось «царём металлов». Не растворяет тантал (Ta), титан (Ti). Рутений (Ru) растворяется в царской водке только в присутствии кислорода воздуха, образуя комплексное соединение — гексахлоро-рутениевую кислоту[1]. Родий (Rh) и иридий (Ir) в компактном состоянии не реагируют с кислотами, в том числе и с царской водкой. В виде тонких порошков (чернь) эти металлы реагируют с царской водкой.

38. Водород

Поиск по сайту: