Азотна кислота

Азотна кислота — одноосновна сильна кислота, за нормальних умов безбарвна рідина, є одним із найважливіших продуктів хімічної промисловості

 

  (acidum nitricum, acide azotique) — міцна горілка, або селиста кислота HNO₃ або NO₂ВІН — одна з найважливіших мінеральних кислот. У природі у вільному стані не трапляється, а завжди тільки у формі азотнокислих солей; так, у формі азотнокислого амонію в повітрі та дощовій воді, особливо після гроз, потім у формі азотнокислого натра в чилій або перуанській селітрі та азотнокислих калію й кальцію у верхніх шарах пашні, на стінах конюшений, у хрещастях Ганга та інших річок Індії. Азотна кислота виходить розкладенням натрової селітри концентрованою сіркою під час нагрівання, при чому кислота, що утворюється, переходить у холодильник як безбарвна рідина питомої ваги 1,55, що починає закипати приблизно 86°; пари її на повітрі димяться; вони надзвичайно худі, мають сильні властивості. З водою утворює кілька гідратів. Один із них, який має питому вагу 1,32 і містить від 50-52 проць. азотної кислоти, часто кличе в гуртожитку міцною горілкою. Крім того, є ангідрид азотної кислоти N₂O₆, що отримується дією хлору на азотно-срібну сіль, а також відняттям елементів води від азотної кислоти дією фосфорного ангідриду. Азотна кислота легко віддає свій кисень іншим тілам, унаслідок чого представляє сильного окислювача та розчинника для багатьох металів і металів. органічні речовини, що містять азот, як-от, наприклад, напр., шкіра, ріг, шерсть і шовк, фарбуються під час стояння з азотною кислотою в жовтий колір. Суміш азотної кислоти з азотноватими ангідридами має червоно-жовтий колір і називаєтьсячервоною димною азотною кислотою (acidum nitricum fumans); вона має уд. вага 1,520-1,525. Азотна кислота має безліч застосувань, найрізноманітніших; так, наприклад, вона має масу на приготування азотнокислого срібла (ляпісня, адського каменю), що трапляється в фармацевтичній і фотографічній справі, за допомогою її ж готується з бензолу та нітробензолу (вихідної речовини для фабрикації аніліну та фуксину) нітрогліцерин, бавовняний порошок, пікринова кислота, фталева кислота, алізарин, громуче срібло тощо. З основами азотна кислота утворює азотнокислі солі, або нітрати, які всі (за винятком основного азотнокислого віску) розчинні у воді, і, бувши кинуті на розпечене вугілля, дають більш або менш сильну спалах. Найважливіші з них — азотнокислий калій (пелітра), азотнокислий натр (чилійська силітра), азотнокислий амоній, азотнокислое срібло (ляпіс, адський камінь) і азотнокислое залізо, що перекладається як протрава в барвистій справі під час фарбування шовку. II (техн.) (доповнення до статті) До цього часу А. кисл. майже виключно виходили в техніці під час розкладання чилійської сталітри сірчаної кислоти (див. Міцна горілка). Час від часу робилися спроби замінити сірку кислоту дешевшим матеріалом (кремнеземом, крейдою тощо), маючи водночас на увазі метал-пілотри у формі солі більш цінною, ніж сульфат або бісульфат. За тієї важливості, яку представляє А. кисл. для хімічної промисловості, в останні роки було звернено велику увагу для відкриття нових джерел її фабрикації; найбільшу цікавість у цьому напрямку представляють спроби отримання А. кислоти з повітря. Ще у XVIII стіл. Пристіл і Кавендіш вказали, що азот з'єднується з киснем під час пропускання електричних іскор, а останнім часом, як відомо, цим способом Рейлей і Рамзай виділили з повітря аргон (см). Релей, а потім Крукс знайшли, що за великої різниці потенціалів між електродами утворюється полум'я азоту, що палає. Крукс показав, що за дешевості електричної енергії це може слугувати для отримання селіндри в заводських розмірах. Зі своїх дослідів він знайшов, що для приготування 74 г пелітри потрібен один кіловат-год енергії та що Ніагарський водоспад більш ніж достаточний для щорічного виробництва 12000000 тонн її. Це дало поштовх різним дослідникам відшукувати такі умови, за яких з'єднання кисню з азотом могло б відбуватися в широких розмірах. Ліпель (Lepel), з одного боку, Мутманн і Гофер (Muthmann, Hofer), з іншого, видали низку дослідів, вироблених ними для вияснення різних обставин, що супроводжують з'єднання азоту з киснем у вольтовій дузі. Мутманн і Гофер працювали зі змінним струмом за 0,05-0,15 Ам. і напруги від 2000 до 4000 вольтів. Для досвіду браався балон із чотирма тубусами, розташованими хрестоподібно. У два горизонтальні тубуси входили через корок товсті (5 мм) мідні провідники, у які були вгвинчені платинові дроти у 20 мм завдовжки й 2 мм завтовшки. Відстань між провідниками могла бути змінювана за бажанням і була відома з точністю до % мм. Нижній тубус балона з'єднався з газометром, а верхній із приладами для поглинання та для аналізу газу. Прилад для поглинання складається з двох великих трубок, наповнених скляними бусами, якими текла вода. Кожен досвід триває 1 година, що 15 хв. Брався газ для аналізу на вміст кисню, а потім титрованням визначали кількість газу, що утворюється А. кисл. Під час зближення провідників до 10 мм між ними з'являється полум'я азоту, що палає, до 1 см заввишки; за збільшення відстані воно збільшується і за 4 см доходить до 8 см висоти. Повітря поступово приймає бурий колір від утворення окислів азоту, але до відомого межі, і колір цей тим густішим, чим полум'я менше. Однак, якщо під час провідників, розсунутих далеко, струм перервати, то колір газу робиться густіше. Полум'я за виглядом схоже на газ, що витікає з щілинного отвору; у ньому можна легко відрізнити три зони, різні за кольором: нижня — світла, вище — блакитнувато-зелена та верхня зона — бура. За Мутманною й Гофером, у нижній зоні відбувається електричний розряд, у середній — сполука азоту з киснем в окис азоту NO і у верхній — утворення з окису азоту та кисню азотноватого ангідриду NO₂. Під час струму повітря полум'я азоту, що палає, тріскає, як полум'я свічки, і за великої відстані провідників його можна задути. Мутманн і Гофер знайшли, що склад газів, що пройшли через поглинальні прилади, майже не залежить ні від величини полум'я азоту, що палає, ні від швидкості струму повітря через прилад, а кількість утвореної А. кислоти пропорційно швидкості повітря в приборе. Напр. в одному досвіді, за відстані між провідниками 1,2 см і за струму повітря 6,5 л на годину, кисню знайдено 18-17,3—18—18% за об'ємом і А. кислоти 0,403 г, а в іншому — за відстані 4 см і швидкості повітря 19,2 л, кисню 18-18,4-18,2% і А. кислоти 1,12 г; ті ж результати вийшли й у разі збільшення тиску повітря; тільки швидкість повітря може неабияк віково змінюватися. Потім були зроблені досліди, щоб з'ясувати, чи не може прибавка інших газів збільшити виходи А. кислоти. Бралися хлор, бром та йод у різних пропорціях; але відсоток кисню в газі після досвіду знайдений майже той самий. Мутманн і Гофер прийшли до висновку, що реакція з'єднання кисню й азоту має межу, яка збільшується з температурою. До такого висновку вони прийшли на підставі дослідів горіння азоту в обмеженому об'ємі повітря, за яких ними було знайдено, що NO₂ більше утворюється, коли відстань між провідниками робити менша (тобто, коли температура полум'я вища). Щоб остаточно переконатися в цьому, вони отримували вольтову дугу в атмосфері окису азоту за тих самих умов і знайшли приблизно те саме співвідношення. Ліпель під час своїх робіт користувався постійним струмом 60-70 вольтів. Час дії полум'я визначався обертанням анода або особливого розподілювача струму. Він знайшов, що кількість утворення А. кислоти залежить від форми електродів (найкращі робити анод у формі вістря, а катод плоским). Потім відіграє роль матеріал електродів (найкращий результат виходили за комбінації: + мідь і — вугілля); нарешті, на з'єднання азоту з киснем впливають різні рідини, які він розпорошив у повітря. Досвіди над отриманням А. кислоти з повітря у великих розмірах були виготовлені акціонерним суспільством на Ніагарському водоспаді "Atmospheric Products З°" за патентами, взятим Bradley і Lovejoy 1901 і 1902 г, про які в технічній літературі з'явилися Рідкі відомості. Брати Сіменс, з огляду на ту думку, що матеріал електродів відіграє роль під час з'єднання азоту з киснем, взяли комфорт на вживання під час виготовлення їхніх силікатів, фтористих і бронокисних солей лужних і лужноземельних металів, примішуючи їх до коксу або роблячи з них оболонку для коксу, або, нарешті, роблячи з них центральну частину вугільного електрода. Найбільш задовільними виявилися електроди, що містять 10% — 30% плавкового шпату. Це дало можливість, маючи порівняно гарний провідник електрики (під час нагрівання), послабити дію кисню на кокс за температури вольтової дуги. Те саме, за Сіменсом, виходить у разі пропускання повітря між електродами за особливою трубкою так, щоб він якнайменшав зіткнення з нагартованими частинами електродів. Отворильд взяв патент на спосіб отримання аміачної селітри, який полягає в тому, що суміш повітря з аміаком пропускається через нагартовану пористу платину (платиновий контакт). Байєр для отримання азотистого ангідриду або азотистокслих солей пропускає суміш аміаку з надлишком повітря через нагріті до 650° — 750° окисли заліза, міді (напр. кочедані пальники). З удосконалень у фабрикації А. кислоти за звичайним способом можна вказати на пропозицію Валентинера створювати розкладання пелітри сіркою кислотою під зменшеним тиском за температури 80° — 120° і найпомітнішої 130°. Завдяки низькій температурі А. кислота майже не розкладається, вихід її близький до теоретичного і вона виходить концентрованою, майже не містить хлору та найнижчих окислів азоту, без сірої кислоти, заліза та твердого залишку. Перевагою способу Валентинера слугує також велика швидкість операції, порівняно невеликі витрати з обзаведення, економія в місці та паливі. До найголовніших вад його відносять швидке роз'єднання приладів А. кислотою, особливо повітряних насосів