Азотная кислота, H N O 3, одноосновная сильная кислота, при обычных условиях бесцветная жидкость; один из наиболее важных продуктов химической промышленности. Структурная формула:
Физические и химические свойства. Плотность безводной Азотная кислота 1522 кг/м3, tпл — 41,15°С, tкип 84° С. С водой смешивается во всех отношениях, причём образует азеотропную смесь , содержащую 69,2% Азотная кислота с tкип 121,8°C. Известны кристаллогидраты H N O 3×H 2O с tпл —37,85° С и H N O 3×3H 2O c tпл—18,5°С. В отсутствии воды Азотная кислота неустойчива, разлагается на свету с выделением кислорода уже при обычных температурах (4H N O 3 = 4N O 2 + 2H 2O + O 2), причём выделяющейся двуокисью азота окрашивается в жёлтый, а при высоких концентрациях N O 2 — в красный цвет. Азотная кислота — сильный окислитель, окисляет серу до серной кислоты, фосфор — до фосфорной кислоты. Только золото, тантал и некоторые платиновые металлы не реагируют с Азотная кислота С большинством металлов Азотная кислота взаимодействует преимущественно с выделением окислов азота: ЗСu + 8H N O 3 = 3Cu(N O 3)2 + 2N O + 4H 2O. Некоторые металлы, например железо, хром, алюминий, легко растворяющиеся в разбавленной Азотная кислота, устойчивы к воздействию концентрированной Азотная кислота, что объясняется образованием на поверхности металла защитного слоя окисла. Такая особенность позволяет хранить и перевозить концентрированную Азотная кислота в стальных ёмкостях. Смесь концентрированной Азотная кислота и соляной кислоты (1:3), называется царской водкой, растворяет даже золото и платину. Органические соединения под действием Азотная кислота окисляются или нитруются, причём в последнем случае остаток Азотная кислота — нитрогруппа — N O 2+ замещает в органических соединениях водород (см. Нитрование ). Соли Азотная кислота называютя нитратами , а соли с Na,K, Са, N O 4+ также селитрами .
Получение и применение. В 13 в. было описано получение Азотная кислота нагреванием калиевой селитры с квасцами, железным купоросом и глиной. В середине 17 в. И. Р. Глаубер предложил получать Азотная кислота при умеренном (до 150°C) нагревании калиевой селитры с концентрированной серной кислотой: K N O 3 + H 2S O 4 = H N O 3 + K H S O 4 До начала 20 в. этот способ применяли в промышленности, заменяя калиевую селитру более дешёвой природной чилийской селитрой Na N O 3.
Современный способ производства Азотная кислота основан на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. Основные стадии процесса: контактное окисление аммиака до окиси азота: 4N H 3 + 5O 2 = 4N O + 6H 2O; окисление окиси азота до двуокиси и поглощение смеси так называемых «нитрозных газов» водой: 2N O + O 2 = 2N O 2; 3N O 2 + H 2O = 2H N O 3+N O. Смесь аммиака (10 — 12% ) с воздухом пропускают через нагретую до 750 — 900° С сетку катализатора, которым служат сплавы платины — тройной (93% Pt, 3% Rh, 4% Pd) или двойной (90 — 95% Pt, 10 — 5% Rh). Используют также двухступенчатый катализатор (1-я ступень — платиноидная сетка, 2-я — неплатиновый катализатор), что позволяет на 25 — 30% сократить расход платины. Время контакта воздушно-аммиачной смеси с катализатором не должно превышать 1 мсек, иначе образовавшаяся окись азота разлагается. Вторая стадия процесса — окисление N O до N 02и растворение N O 2 в воде — может быть проведена при атмосферном давлении, под давлением до 1 Мн/м2 (10 кгс/см2) или комбинированным способом, при котором под давлением происходит только поглощение нитрозных газов водой. Получают Азотная кислота с концентрациями 45 — 49% или (при использовании давления) 55 — 58% . Дистилляцией таких растворов может быть получена Азотная кислота азеотропного состава. Более концентрированную кислоту (до 100% ) получают перегонкой растворов Азотная кислота с концентрированной H 2S O 4или прямым синтезом — взаимодействием N 2O 4 с водой (или разбавленной Азотная кислота) и кислородом: 2N 2O 4 + 2H 2O + O 2 = =4H N O 3. В СССР производят 97 — 98%-ную Азотная кислота
Важнейшие области применения Азотная кислота — производство азотных и комбинированных удобрений, взрывчатых веществ (тринитротолуола и др.), органических красителей. В органическом синтезе широко применяют смесь концентрированной Азотная кислота и серной кислоты — «нитрующую смесь». Азотная кислота используют в камерном способе производства серной кислоты, для получения фосфорной кислоты из фосфора, как окислитель ракетного топлива. В металлургии Азотная кислота применяют для травления и растворения металлов, а также для разделения золота и серебра.
Вдыхание паров Азотная кислота приводит к отравлению, попадание Азотная кислота (особенно концентрированной) на кожу вызывает ожоги. Предельно допустимое содержание Азотная кислота в воздухе промышленных помещений равно 50 мг/м3 в пересчёте на N 2O 5. Концентрированная Азотная кислота при соприкосновении с органическими веществами
вызывает пожары и взрывы.
Лит.: Атрощенко В. И., Каргин С. И., Технология азотной кислоты, М. — Л., 1949; Миниович М. А., О современном состоянии и о перспективах развития производства разбавленной азотной кислоты, «Журнал прикладной химии», 1958, т. 31, в. 8; Миниович М. А., Азотная кислота, КХЭ, т. 1, М., 1961, с. 74-79.
Э. Б. Шиллер.