Химические свойства
Азотная кислота – очень реакционноспособное вещество.
Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью распадается на ионы Н+ и NO3−.
Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота – один из энергичнейших окислителей.
I.Азотная кислота как сильная кислота проявляет все общие свойства кислот
1. с оксидами металлов
2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O
2. c основаниями и амфотерными гидроксидами
2HNO3 + Cu(OH)2 = Cu(NO3)2 + 2H2O
3. c cолями более слабых кислот
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + CO2↑ + H2O
4. с аммиаком
HNO3 + NH3 = NH4NO3
II. Отличие азотной кислоты от других кислот
1. При взаимодействии HNO3 с металлами практически никогда не выделяется H2, так как ионы Н+ кислоты не участвуют в окислении металлов.
2. Вместо ионов Н+ окисляющее действие оказывают анионы NO3-
3. HNO3 способна растворять не только металлы, расположенные в ряду активности левее водорода, но и малоактивные металлы – Cu, Ag, Hg. В смеси с HCl растворяет также Au, Pt.
III. HNO3 – очень сильный окислитель.
Степень окисленности азота в азотной кислоте равна +5. Выступая в качестве окислителя, НNO3 может восстанавливаться до различных продуктов:
+4 +3 +2 +1 0 -3
NO2 N2O3 NO N2O N2 NH4NO3
Какое из этих веществ образуется, т.е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрации НNO3, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется NO2. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например с медью, выделяется NO. В случае более активных металлов – железа, цинка, - образуется N2O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами – цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония, дающего нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.
1. Окисление металлов
Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия и иридия), превращая их в нитраты:
Cu + НNO3(концентр.) → Cu(NO3)2 + NO2↑ + H2O
Cu + НNO3(разбавл.) → Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
Mg + НNO3(разбавл.) → Mg(NO3)2 + N2O↑ + H2O
Zn + НNO3(очень разбавл.) → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
2. Окисление неметаллов
Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор – в фосфорную.
S + 6 НNO3 = H2SO4 + 6 NO2 ↑ + 2 H2O
3 P + 5 НNO3 + 2 H2O = 3 H3PO4 + 5 NO↑
3. Окисление сложных веществ
Особенно важными являются реакции окисления сульфидов некоторых металлов, которые не растворяются в других кислотах. Примеры:
8HNO3 + PbS = 8NO2↑ + PbSO4 + 4H2O
22HNO3 + 3Cu2S = 10NO↑ + 6Cu(NO3)2 + 3H2SO4 + 8H2O
4. Пассивация металлов
Концентрированная НNO3 пассивирует металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте , не растворяется в холодной концентрированной НNO3. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние.
5. Разложение азотной кислоты
При хранении на свету, и особенно при нагревании, молекулы HNO3 разлагаются за счет внутримолекулярного окисления-восстановления:
4HNO3 = 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
Выделяется красно-бурый ядовитый газ NO2, который усиливает агрессивно-окислительные свойства азотной кислоты.