Азот, азотна кислота

Реферат на тему:

Азот, азотна кислота

1.Азотна кислота.

Чиста азотна кислота HNO-безколірна рідина з густиною 1,51 г/см.  що при - 42 °С загусає в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, як і концентрована соляна кислота, «димить», так як пари її утворюють з вологою дрібні крапельки туману.

Азотна кислота не є стійкою. Уже під впливом світла вона поступово розкладається.

Чим вище температура і чим концентрованіше кислота, тим швидше вона розкладається. При цьому виділяється діоксид азоту , який розчиняється у кислоті і надає їй бурого забарвлення.

Азотна кислота належить до ряду найбільш сильних кислот; в розведених розчинах вона повністю дисоціює на іони Н и- NO.

2. Окислювальні властивості  азотної кислоти.

 Характерною властивістю азотної  кислоти є її яскраво виражена окислювальна здатність. Азотна кислота - один з найбільш енергійних окисників. Більшість неметалів легко окислюються нею, перетворюючись у відповідні кислоти. Так, сірка при кип'ятінні з азотною кислотою поступово окислюється в сірчану кислоту, фосфор - в фосфорну. Жаринка, поміщена в концентровану HNO, яскраво розгоряється.

Азотна кислота діє майже на всі метали (за винятком золота, платини, танталу, родію, іридію), перетворюючи їх у нітрати, а деякі метали - в оксиди.

Концентрована HNO пасивує деякі метали. Ще Ломоносов відкрив, що залізо, яке легко розчиняється у розбавленій азотній кислоті, не розчиняється в холодній концентрованій HNO. Пізніше було встановлено, що азотна кислота аналогічно діє на хром і алюміній. Ці метали переходять під дією концентрованої азотної кислоти у пасивний стан.

Ступінь окислення азоту в азотній кислоті дорівнює 4-5. Виступаючи як окисника, НNО може відновлюватись до різних продуктів.

Яка з цих речовин утвориться, тобто як глибоко відновиться азотна кислота в тому чи іншому випадку, залежить від природи відновлення і від умов реакції , і перш  за все від концентрації кислоти. Чим вище концентрація HNO, тим менш глибоко вона відновлюється. При взаємодії разбавленної азотної кислоти з малоактивними металами, наприклад, з міддю, виділяється NO. Сильно разбавлена азотна кислота взаємодіє з активними металами- цинком, магнієм, алюмінієм- з утворенням іона амонію , який дає з кислотою нітрат амонію.  Звичайно одночасно  утворюються  декілька продуктів.

При дії азотної кислоти на метали, водень, як правило, не виділяється.

Більш розбавлена кислота, як правило, відновлюється до NO. 

В загальному, окислювально-відновлювальні реакції, які проходять за участі HNO3 , протікають важко.

Суміш, що складається з 1 об'єму азотної і 3-4 об'ємів концентрованої соляної кислоти, називається царською водкою. Царська водка розчиняє деякі метали, що не взаємодіють з азотною кислотою, в тому числі і «царя металів»-золото. Дія її пояснюється тим, що азотна кислота окислює соляну з виділенням вільного хлору і утворенням хлороксида азоту(III),  або хлорида нітрозилу.

Хлорид нітрозилу є проміжним продуктом реакції і розкладається.

Хлор в момент виділення складається з атомів, що і зумовлює високу окислювальну здатність царської водки. Реакції окислення золота і платини протікають в основному  згідно певним  рівнянням.

З надлишком соляної кислоти хлорид золота(III) і хлорид платини (IV) утворюють комплексні сполуки .

На  ряд органічних речовин азотна кислота діє так, що один чи  декілька атомів водню в молекулі органічної сполуки заміщуються нітрогрупами .  Цей процес називається нітруванням і  має  велике значення в органічній хімії.

Азотна кислота - це одно з найважливіших сполук азоту.  У  великих кількостях вона  використовується у виробництві азотних добрив, вибухових речовин і органічних фарбників, служить окисником у  багатьох хімічних процесах, використовується у  виробництві  сірчаної кислоти по нітрозному способу, застосовується для виготовлення целюлозних лаків, кіноплівки.

3.  Добування азотної кислоти у промисловості.

Сучасні промислові способи отримання азотної кислоти ґрунтуються на каталітичному окисленні аміаку киснем повітря. Властивістю аміаку є те, що він горить у кисні, причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Але в присутності каталізаторів окислення аміаку киснем може протікати інакше. Якщо пропускати суміш аміаку з повітрям над каталізатором, то при 750 °С і певному складі суміші проходить майже повне перетворення.

Те ,що утворилося легко переходить в азот, який з водою в присутності кисню з повітря дає азотну кислоту.

В якості каталізаторів при окисленні аміаку використовують сплави на основі платини.

 Азотна кислота, що її отримують методом окислення аміаку має концентрацію, що не перевищує 60%. При необхідності її концентрують.

Промисловістю впускається розбавлена азотна кислота з концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрована-98 і 97%, Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах, розбавлену - в цистернах з кислостійкої сталі.

4. Кругообіг азоту в природі.

В процесі гниття органічних речовин значна частина азоту,   що є в них , перетворюються в аміак, який під впливом  нітрофіціюючих бактерій ,що живуть у ґрунті, окислюється в азотну кислоту. Остання, вступаючи в реакцію з карбонатами, що знаходяться в ґрунті, наприклад з карбонатом кальцію, утворює нітрати.

Деяка ж частина азоту завжди виділяється в процесі гниття в вільному виді в атмосферу. Вільний азот виділяється також при горінні органічних речовин, при спалюванні дров, кам'яного вугілля, торфу. Крім того, існують бактерії, котрі при недостатньому доступі повітря можуть відділяти кисень від нітратів , розкладаючи їх з виділенням вільного азоту. Діяльність цих денітрофікуючих бактерій призводить до того, що частина азоту з доступної для зелених рослин форми (нітрати) переходить в недоступну (вільний азот). Таким чином, далеко не весь азот, який входив до складу рослин що загинули повертається назад до ґрунту: частина його поступово виділяється в вільному вигляді у атмосферу.

Постійне зменшення мінеральних азотних сполук давно мусила б призвести до повного знищення життя на Землі, якби в природі не існували процеси, які  поповнюють запаси азоту. До таких процесів належать перш за все  електричні розряди, які відбуваються в атмосфері, і під час яких завжди утворюється деяка кількість оксидів азоту; останні з водою дають азотну кислоту, що перетворюється у ґрунті в нітрати. Іншим джерелом поповнення запасів азотних сполук у ґрунті є життєдіяльність так званих азотобактерій, здатних засвоювати атмосферний азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин із сімейства бобових, викликаючи утворення характерних потовщень- «клубеньків». Тому вони і отримали назву клубенькових бактерій. Засвоюючи атмосферний азот, клубенькові бактерії перетворюють його в азотні сполуки, а рослини, в свою чергу, перетворюють їх в білки та інші складні речовини.

Таким чином, в природі відбувається безперервний кругообіг азоту. Проте, щорічно з урожаєм з полів збирають найбільш багаті білками частини рослин, наприклад зерно. Тому в ґрунт необхідно вносити добрива, відшкодовують в ній важливіші елементи живлення рослин.

Вивчення питань живлення рослин і підвищення їх врожайності шляхом внесення добрив є предметом вивчення спеціальної галузі хімії- агрохімії.