Cấu tạo phân tử Axit Nitric

2. Tính chất lý hóa của Axit Nitric

Tính chất vật lý của axit nitric

• Axit nitric tồn tại ở dạng chất lỏng hoặc khí, không màu, tan nhanh trong nước (C, 65%). Hợp chất này trong tự nhiên sẽ có màu vàng nhạt do sự tích tụ của oxit nito.
• HNO3 là một axit có tính ăn mòn cao, dễ bắt lửa và cực độc.
• Axit nitric nồng độ 86% khi để ngoài không khí sẽ có hiện tượng khói trắng bốc lên.
• Tỷ trọng của axit nitric tinh khiết: 1511 kg/m3
• Nhiệt độ đông đặc: -41 độ C
• Nhiệt độ sôi: 83 độ C
• Dưới tác dụng của ánh sáng, axit nitric bị phân hủy tạo thành nito dioxit NO₂ ( nhiệt độ thường).

4HNO₃ →  4NO₂ + 2H₂O + O₂

• Cần bảo quản HNO3 trong các chai lọ tối màu, tránh nơi có ánh sáng  và bảo quản ở nhiệt độ dưới 0 độ C.
• Axit nitric có thể hòa tan nito dioxit thành dung dịch có màu vàng hoặc đỏ ở nhiệt độ cao. Điều này ảnh hưởng không nhỏ đến các đặc trưng vật lý của chất này, đặc biệt là áp suất hơi trên chất lỏng, màu sắc dung dịch, nhiệt độ sôi,… phụ thuộc vào nồng độ NO2.
• Khi chưng cất hỗn hợp HNO3 và H2O ta thu thu được azeotrope có nồng độ 68% HNO3 và sôi ở 120,5 độ C, 1atm.

Axit nitric tồn tại ở dạng chất lỏng hoặc khí, không màu, tan nhanh trong nước

Tính chất hóa học của HNO3

Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO₃ . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxy hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2.

Axit nitric là một monoproton chỉ có một sự phân ly nên trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO₃− và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni.

H₃O+ HNO₃ + H₂O → H₃O+ + NO3-

• Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

• Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat tạo thành các muối nitrat

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

• Axit nitric tác dụng với kim loại: Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước .

Kim loại + HNO_{3 đặc} → muối nitrat + NO + H₂O ( t^o)

Kim loại + HNO_{3 loãng} → muối nitrat + NO + H₂O

Kim loại + HNO_{3 loãng lạnh} → muối nitrat + H₂

Mg(rắn) + 2HNO_{3 loãng lạnh} → Mg(NO₃)₂ + H₂ (khí)

• Nhôm, sắt, crom thụ động với axit nitric đặc nguội do lớp oxit kim loại được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.

• Tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nito dioxit nếu là axit nitric đặc và oxit nito với axit loãng và nước, oxit của phi kim.

C + 4HNO_{3 đặc} → 4NO₂ + 2H₂O + CO₂

P + 5HNO_{3 đặc} → 5NO₂ + H₂O + H₃PO₄

3C + 4HNO_{3 loãng} → 3CO₂ + 4NO + 2H₂O

• Tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:

FeO + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

FeCO₃ + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

• Tác dụng với hợp chất:

3H₂S + 2HNO₃ (>5%) → 3S_{kết tủa} + 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO_{3 đặc} → PbSO_{4 kết tủa}  + 8NO₂ + 4H₂O

Ag₃PO₄ tan trong HNO₃, HgS không tác dụng với HNO₃.

• Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, nên sẽ rất nguy hiểm nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể người.

3. Các phương pháp điều chế axit nitric (HNO3)

Trong phòng thí nghiệm

– Cách 1: HNO3 được điều chế bằng cách cho NaNO3 tinh thể tác dụng với H2SO4 đặc. Tiến hành  chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của axit nitric là 83 độ C. Ta sẽ thu được chất kết tinh có màu trắng. Quá trình phản ứng diễn ra như sau:

H2SO4 đặc + NaNO3 (tinh thể) → HNO3 + NaHSO4

Khi tiến hành thí nghiệm này, cần phải thực hiện trong các dụng cụ làm bằng thuỷ tinh. Nhất là bình cổ cong nguyên khối do axit nitric khan.

– Cách 2: Nhiệt phân đồng (II) nitrat sẽ tạo ra khí nitơ đioxit và khí oxi. Sau đó, cho hỗn hợp khí trên truyền qua nước để tạo ra axit nitric.

2Cu(NO3) → 2CuO + 4NO2 + O2

4 NO2 + O2 →HNO2 +HNO3

Quy mô công nghiệp

Đối với quy mô lớn: Người ta có thể cô đặc axit nitric loãng về nồng độ 68% với hỗn hợp azeotropic với 32% nước. Khi muốn thu được axit có nồng độ cao hơn. Người ta sẽ tiến hành chưng cất với axit sunfuric H2SO4, đóng vai trò là chất khử hấp thụ lại nước.

4NH3 + 5O2  → 4NO + 6H2O (Pt, 850oC)

2NO + O2 → NO2

4NO2  + O2 + 2H2O → 4HNO3

Dung dịch HNO3 trong công nghiệp được sản xuất bằng công nghệ Ostwald với nồng độ thu được thường là 52% và 68%.