- Концентрированная и разбавленная азотная кислота hno3

Окислителем в азотной кислоте любой концентрации является нитрат-ион NO₃^- (атом N⁺⁵); ион Н⁺ не может конкурировать с таким сильным окислителем, поэтому водород Н₂, практически не выделяется. Азотная кислота окисляет все металлы, кроме благородных (Au и большинство металлов платиновой группы). Особенно сильными окислительными свойствами обладает разбавленная азотная кислота из-за присутствия большого количества ионов водорода, уменьшающих устойчивость нитрат-ионов. Схематично реакцию можно представить следующим образом:

І

Me + HNO₃ р, к =Me(NO₃)_n +H₂O + (NO₂, NO, N₂O, N_2, NH₄NO₃)

Смещение вправо в ряду продуктов восстановления нитрат-иона происходит при увеличении активности восстановителя (металла) и разбавлении кислоты. Причем для одного и тот же металла, например, железа при разбавлении азотной кислоты от концентрированной до 3-5% можно обнаружить любой из продуктов указанного ряда в качестве преобладающего от NO₂ до NH₄NO₃ (NH₃)

Условная схема превращений имеет вид:

наиболее активные металлы + HNO_{3 оч.р.}→NH₃(NH₄NO₃) І

Активные металлы до Zn + HNO_{3 р}→ N₂O І

+ HNO_3к → NO І + Cоль + Н₂О

Металлы после Zn +HNO_3р → NO І

(исключение Au и Pt гр.) +HNO_3к ® NO₂ І

Из схемы следует, что при взаимодействии азотной кислоты с различными восстановителями чаще всего выделяются газы NO и NO₂. При этом азотная кислота может окислять многие металлы IV-VIII групп до более высоких степеней окисления, чем HCl, H₂SO_4р (аналогично концентрированной серной кислоте), а именно: Fe→ Fe⁺³, Cr→Cr⁺³, Sn→Sn⁺⁴ и т.д.

Можно получить коэффициенты уравнения методом ионно-электронного баланса, используя одну из электрохимических систем из ряда стандартных потенциалов, отражающих превращение нитрат-иона NO₃^- в кислой среде (H⁺) в один из возможных продуктов:

NO₃^- +2H⁺ + e ↔ NO₂ + H₂O

NO₃^- +4H⁺ +3e ↔ NO + 2H₂O

2NO₃^- +12H⁺ +10e ↔N₂ +6H₂O

2NO₃^- +10H⁺ +8e ↔N₂O +5H₂O

NO₃^- +10H⁺ +8e ↔ NH₄⁺ +3H₂O

Рассмотрим взаимодействие Al c разбавленной азотной кислотой (2) и подберем коэффициенты методом ионно-электронного баланса:

Al + HNO_3,p = Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O. (2)

Тогда для реакции (2) можно записать:

8/ Al^о → Al³⁺ +3е

3/ 2NO₃^- +10H⁺ +8e → N₂O +5H₂O

8Al^о + 6NO₃^- + 30H⁺ → 8Al³⁺ +3N₂O +15H₂О

Суммарное ионное уравнение позволяет получить все коэффициенты реакции (2) и отражает участие в ней реально существующих в растворе ионов.

Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые р и многие d -металлы (Al, Fe, Cо Ni, Cr и другие) аналогично серной кислоте. Это позволяет транспортировать кислоты в железных цистернах предварительно подвергнутых пассивации. Реакция пассивации имеет вид:

Fe+ 4HNO₃k, холодн.≠ Fe₂O₃¯ +NO₂ +2H₂O

Следует отметить, что концентрированные кислоты не встречаются в окружающей среде. Они используются, в основном, в процессах синтеза, а также для химической пассивации металлов и их обработки.