Kwas azotowy
Kwas azotowy V (HNO3) - bezbarwna ciecz, o ostrej woni, 1,5 raza gęstsza od wody. W handlu spotykany najczęściej w postaci 68 lub 55% roztworu. Jako stężony jest nietrwały (rozkładająco działa na niego światło i podwyższona temperatura), w miarę rozcieńczania staje się coraz trwalszy. Jest bardzo silnym utleniaczem, niektóre substancje organiczne w zetknięciu ze stężonym kwasem azotowym V ulegają samozapłonowi. Białko pod jego wpływem zmienia barwę na żółtą (reakcja ksantoproteinowa). Działa żrąco na skórę, powoduje bolesne rany, lub żółte zabarwienie skóry (przy kontakcie z rozcieńczonym roztworem). Kwas azotowy reaguje ze wszystkimi metalami oprócz złota i platyny (rozpuszcza je dopiero woda królewska, czyli mieszanina kwasów azotowego V i solnego w stosunku 1:3). Niektóre metale nieszlachetne, takie jak glin i żelazo, ulegają pasywacji. Dzięki tej właściwości kwas ten można transportować w pojemnikach żelaznych lub aluminiowych. Metale mało aktywne: srebro, rtęć, miedź reagują z kwasem azotowym, redukując azot zawarty w kwasie. Azot (pięciowartościowy) ze stężonego kwasu redukuje się do czterowartościowego, natomiast z rozcieńczonego kwasu do dwuwartościowego:
Przebieg reakcji miedzi ze stężonym kwasem azotowym V:
Cu + 4HNO3 ==> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Cu(0) ==> Cu(II) + 2e
N(V) + e ==> N(IV)
Przebieg reakcji miedzi z rozcieńczonym kwasem azotowym V:
3Cu + 8HNO3 ==> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cu(0) ==> Cu(II) + 2e
N(V) + 3e ==> N(II)
Na skalę przemysłową kwas azotowy V otrzymuje się przez utlenianie amoniaku, jest to proces wieloetapowy:
- Najpierw otrzymywany jest amoniak, na drodze syntezy bezpośredniej:
N2 + 3H2 =(kat.,500 st.,30-50 MPa)=> 2NH3
- Następnie otrzymany amoniak jest spalany w obecności katalizatora platynowego:
4NH3 + 5O2 =(Pt)=> 4NO + 6H2O
- Powstały bezbarwny tlenek azotu II utlenia się tlenem z powietrza do tlenku azotu IV:
2NO + O2 ==> 2NO2
- Tlenek azotu poddaje się reakcji asocjacji (łączenia cząsteczek tego samego związku)
- Powstały wcześniej tlenek azotu IV (po reakcji asocjacji jego wzór wygląda następująco N2O4) poddaje się działaniu wody w obecności tlenu:
2N2O4 + 2H2O + O2 ==> 4HNO3
Kwas azotowy V stosuje się w wielu różnych gałęziach przemysłu, wymieniam tu tylko najważniejsze:
- Produkcja nawozów sztucznych, barwników i paliw rakietowych
- Farmacja
- Trawienie metali
- Pirotechnika
- Przemysł tworzyw sztucznych
Kwas azotowy jest równie niezbędny w laboratorium jak kwas siarkowy, jednak jego zdobycie dla młodego chemika jest bardzo trudne.