АЗО́ТНАЯ КИСЛОТА́

АЗО́ТНАЯ КИСЛОТА́, HNO₃, силь­ная од­но­ос­нов­ная не­ор­га­нич. ки­сло­та; мно­го­тон­наж­ный про­дукт хи­мической про­мыш­ленности.

Свойства

Бес­цвет­ная жид­кость; плот­ность без­вод­ной HNO₃ 1513 кг/м³; t_пл –41,59 °C, t_кип 82,6 °C (с раз­ло­же­нием). С во­дой А. к. сме­ши­ва­ет­ся в лю­бых соот­но­ше­ни­ях, об­ра­зу­ет азео­тропную смесь (68,4% по мас­се HNO₃, t_кип 120,7 °C). А. к. ог­ра­ни­чен­но рас­тво­ри­ма в эфи­ре. Кон­цен­трир. ки­сло­та не­ус­той­чи­ва, при на­гре­ва­нии или под дей­ст­ви­ем све­та раз­ла­га­ет­ся: 4HNO₃═4NO₂+2H₂O+O₂; об­ра­зую­щий­ся NO₂ ок­ра­ши­ва­ет ки­сло­ту в жёл­тый (при вы­со­ких кон­цен­тра­ци­ях NO₂ – в крас­ный) цвет и при­да­ёт ей спе­ци­фич. за­пах. А. к. – силь­ный окис­ли­тель. Под дей­ст­ви­ем А. к. ме­тал­лы (за ис­клю­че­ни­ем Zr, Nb, Rh, Ta, Ir, Pt, Au) пре­вра­ща­ют­ся в нит­ра­ты или ок­си­ды, се­ра окис­ля­ет­ся до H₂SO₄, фос­фор – до H₃PO₄, ор­га­нич. со­еди­не­ния окис­ля­ют­ся и нит­ру­ются. Мн. ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (бу­ма­га, мас­ло, дре­ве­си­на, уголь и пр.) при воз­дей­ст­вии кон­цен­трир. HNO₃ вос­пла­ме­ня­ют­ся. Не­ко­то­рые ме­тал­лы (напр., Al, Fe), лег­ко рас­тво­ряю­щие­ся в раз­бав­лен­ной HNO₃, ус­той­чи­вы к дей­ст­вию кон­цент­рир. HNO₃, ко­то­рая их «пас­си­виру­ет» в ре­зуль­та­те об­ра­зо­ва­ния ма­лорас­тво­ри­мой ок­сид­ной плён­ки. Смесь кон­цен­трир. азот­ной и со­ля­ной ки­слот (со­от­но­ше­ние по объ­ё­му 1:3) – т. н. цар­ская вод­ка – рас­тво­ря­ет зо­ло­то и пла­ти­но­вые ме­тал­лы. Смесь 100%-ной HNO₃ и 96%-ной H₂SO₄ (со­от­но­ше­ние по объ­ё­му 9:1) на­зы­ва­ет­ся ме­лан­жем. Со­ли А. к. – нит­ра­ты.

Получение

В сер. 17 в. И. Глау­бер пред­ло­жил по­лу­чать А. к. при на­гре­вании до 150 °C ка­лие­вой се­лит­ры с кон­цен­трир. сер­ной ки­сло­той: KNO₃ + H₂SO₄ ═ HNO₃ + KHSO₄. До нач. 20 в. этот спо­соб при­ме­ня­ли в пром-сти, за­ме­няя ка­лие­вую се­лит­ру бо­лее де­шё­вой при­род­ной чи­лий­ской се­лит­рой NaNO₃. Совр. спо­соб по­лу­че­ния 55–58%-ной HNO₃ ос­но­ван на ка­та­ли­тич. окис­ле­нии ам­миа­ка NH₃ ки­сло­ро­дом воз­ду­ха. Про­из-во вклю­ча­ет: по­лу­че­ние NO, окис­ле­ние его до NO₂, аб­сорб­цию NO₂ во­дой, очи­ст­ку от­хо­дя­щих га­зов от ок­си­дов азо­та. NO по­лу­ча­ют окис­ле­ни­ем ам­миа­ка: 4NH₃ + 5O₂ ═ 4NO + 6H₂O; в ка­че­ст­ве ка­та­ли­за­то­ра ис­поль­зу­ют сет­ку из спла­вов Pt (80–95%) с ме­тал­ла­ми пла­ти­но­вой груп­пы в со­че­та­нии с ок­сид­ным не­пла­ти­но­вым ка­та­ли­за­то­ром. Окис­ле­ние NO (по ре­ак­ции 2NO + O₂ ═ 2NO₂) про­те­ка­ет в га­зо­вой фа­зе при ох­ла­ж­де­нии нит­ро­зных га­зов (смесь NO и NO₂), по­лу­чен­ных на ста­дии окис­ле­ния NH₃, при темп-ре до 160–250 °C. Аб­сорб­цию NO₂ во­дой (3NO₂ + H₂O ═ 2HNO₃ + NO) осу­ще­ст­в­ля­ют в та­рель­ча­тых ко­лон­нах. Очи­ща­ют от­хо­дя­щие га­зы пу­тём ка­та­ли­тич. вос­ста­нов­ле­ния ок­си­дов азо­та до N₂ ам­миа­ком или при­род­ным го­рю­чим га­зом.

Кон­цен­трир. А. к. по­лу­ча­ют дву­мя спо­со­ба­ми. Пер­вый спо­соб ос­но­ван на рек­ти­фи­ка­ции трой­ных сме­сей, со­дер­жа­щих HNO₃, H₂O и во­до­от­ни­маю­щий агент – H₂SO₄ или Mg(NO₃)₂; при этом кон­ден­си­ру­ют­ся па­ры 100%-ной HNO₃. Вто­рой спо­соб ос­но­ван на ре­ак­ции 2N₂O₄ + 2H₂O + O₂ ═ 4HNO₃; при ис­поль­зо­ва­нии чис­то­го ки­сло­ро­да и дав­ле­нии ок. 5 МПа об­ра­зу­ет­ся 97–99%-ная HNO₃; при ис­поль­зо­ва­нии воз­ду­ха и при дав­ле­нии 0,7–1,0 МПа об­ра­зу­ет­ся 80–85%-ная HNO₃ и азео­троп­ная смесь HNO₃ с во­дой. HNO₃ с со­дер­жа­ни­ем при­ме­сей ме­нее 1·10^–6% по мас­се по­лу­ча­ют рек­ти­фи­ка­ци­ей 97–98%-ной HNO₃ в ап­па­ратах из си­ли­кат­но­го или квар­цево­го стек­ла.

Применение

Раз­бав­лен­ная HNO₃ в осн. ис­поль­зу­ет­ся в про­из-ве нит­ра­та ам­мо­ния и ком­плекс­ных ми­нер. удоб­ре­ний, нит­ра­тов Na, K, Ca и др., в гид­ро­ме­тал­лур­гии; кон­цен­трир. HNO₃ – при по­лу­че­нии ВВ, сер­ной и фос­фор­ной ки­слот, аро­ма­тич. нит­ро­со­еди­не­ний, кра­си­те­лей, как ком­по­нент ра­кет­но­го то­п­ли­ва, для трав­ле­ния ме­тал­лов и др.

Кон­цен­трир. HNO₃ при со­при­кос­но­ве­нии с ор­га­нич. ве­ще­ст­ва­ми вы­зы­ва­ет по­жа­ры и взры­вы. Вды­ха­ние па­ров А. к. при­во­дит к от­рав­ле­нию, по­па­да­ние кон­цен­трир. HNO₃ на ко­жу вы­зы­ва­ет ожо­ги.

Ми­ро­вое про­из-во А. к. (в пе­ре­счё­те на 100%-ную HNO₃) ок. 105 млн. т/год (2000), в т. ч. 12 млн. т/год в РФ.