Азотная кислота

АЗОТНАЯ КИСЛОТА HNO3, мол. м. 63,016, бесцв. жидкость (см. табл.). Сильная одноосновная к-та (рКа —1,64). Молекула имеет плоскую структуру (длины связей в нм):
1010-42.jpg

Твердая азотная кислота образует две кри-сталлич. модификации-с моноклинной и ромбич. решетками. Конц. к-та малоустойчива, при нагр. или под действием света частично разлагается: 4HNO3 -> 4NO2 + 2H2O + O2; образующийся NO2окрашивает к-ту в бурый цвет и придает ей специ-фич. запах.

СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ И LE КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ
Показатель

HNO3

Моногидрат

Тригидрат
Плотн., г/см3 .......

1,513

_

_
Т. пл., °С ........

-41,59 (82.6)*

-37,62

-18,47
1010-43.jpg кДж/моль . . . . .

10,47

17,50

29109
1010-44.jpg (293 К), кДж/моль . .

39.1

—

—
1010-45.jpgкДж/моль . . . . .

-174,1 (_ 134,9)**

-473,5

-1056,1
С°р (300 КХ Дж/(моль*К) . .

109,9 (54,22)**

182

325
1010-46.jpg растворения в воде, кДж/моль .......

-33.68

-19.82

-8,92
S0298, Дж/(моль*К) . . . . .

155,6 (266,9)**

217

344

* Т-ра кипения. ** Для газа при 298 К.
1010-47.jpg

Рис. 1. Схема произ-ва азотной к-ты под единым давлением (0,65-0,70МПа): 1-воздушный фильтр; 2-реактор каталитич. очистки отходящего газа; 3-камера сгорания; 4-воздушный компрессор; 5-газовая турбина; 6-редуктор; 7-электродвигатель; 8-промежут. холодильник; 9-котел-утилизатор; 10 -экономайзер; 11-поролитовый фильтр; 12-смеситель NH3 и воздуха; 13- подогреватель воздуха; 14-испарителъ NH3; 15-аппарат для окисления NO; 16-контактный аппарат для окисления NH3; 17 -холодильник-конденсатор; 18 - абсорбц. колонна; 19-подогреватель отходящего газа.

Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. В водных р-рах практически полностью диссоциирует на Н+ и NO-3. Образует с водой азеотропную смесь (68,4% по массе HNO3; т. кип. 120,7°С, d2041,41), моно- и тригидраты. Для водных р-ров d204составляет 1,0543 (10%-ная к-та), 1,1150 (20%-ная), 1,3100 (50%-ная),1,4134 (70%-ная), 1,4826 (90%-ная). Для 49,94%-ного р-ра парциальное давление HNO3 и воды составляет (в Па) соотв. 47,91 и 1030,75, для 69,7%-ного-383,04 и 388,36, для 96,48%-ного-5531,47 и 14,63. Азотная кислота ограниченно раств. в эфире.

Азотная кислота - сильный окислитель. Под действием азотной кислоты металлы (за исключением Pt, Rh, Ir, Nb, Zr, Та, An) превращаются в нитраты или оксиды, сераэнергично окисляется в H2SO4, фосфор-в Р2О5, орг. соед. окисляются и нитруются. Стойкость конструкц. материалов к азотной кислоте определяется св-вами поверхностных оксидных пленок. В разб. азотной кислоте стойки хромо-никелевые стали, Ti, в концентрированной-чистый Аl, высококремнистый чугун, хромо-никель-кремниевые стали. Титан в среде конц. азотной кислоты, содержащей растворенные оксиды азота,приобретает пирофорные св-ва. В азотной кислоте любой концентрации стойки стекло, кварц, фторопласт-4.
1010-48.jpg

Рис. 2. Схема произ-ва азотной к-ты с двумя ступенями давления (окисление NH3 при 0,35 МПа, абсорбция МО2 при 0,8 МПа): 1-фильтр воздуха; 2-воздушный компрессор; 3- компрессор нитрозного газа; 4 -газовая турбина; 5 -паровая турбина; 6-смеситель NH3 и воздуха; 7-контактный аппаратдля окисления NH3; 8-котел-утилизатор; 9-конденсатор; 10-насос; 11-подогреватель отходящего газа; 12 -холодильник-конденсатор; 13-сепаратор; 14-абсорбц. колонна; 15-испаритель NH3.

Для практич. целей используют 30-60%-ные водные р-ры азотной кислоты или 97-99%-ные (конц. азотная кислота). Смесь концентрированных азотной и соляной к-т (соотношение по объему 1 :3) наз. царской водкой; она растворяетдаже благородные металлы. Смесь HNO3 концентрации ок. 100% и H2SO4 концентрации ок. 96% при их соотношении по объему ок. 9:1 наз. меланжем.

Пром. методы получения разб. HNO3 включают след. стадии: получение NO, окисление его до NO2, абсорбцию NO2 водой, очистку отходящих газов (содержащих в осн. N2) от оксидов азота. Осн. способ получения NO заключается в окислении NH3...