A. Axit nitric
I. Cấu tạo phân tử
Axit nitric [$HNO_3$] có công thức cấu tạo:
Trong hợp chất $HNO_3$, nitơ có số oxi hóa cao nhất là +5.
II. Tính chất vật lí
- Axit nitric là chất lỏng, không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, D = 1,53 $g/cm^3$.
- Axit nitric kém bền: ở điều kiện thường khi có ánh sáng, dung dịch axit nitric đặc bị phân hủy một phần giải phóng khí nitơ đioxit. Khí này tan trong dung dịch axit, làm cho dung dịch có màu vàng.
- Axit nitric tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào. Trong phòng thí nghiệm thường có loại $HNO_3$ đặc nồng độ 68%, D = 1,40 $g/cm^3$.
III. Tính chất hóa học
1. Tính axit
Axit nitric là một trong các axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng nó phân li hoàn toàn thành ion $H^+$ và ion $NO_3^-$. Dung dịch $HNO_3$ làm đỏ quỳ tím; tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat.
2. Tính oxi hóa
Axit nitric có tính oxi hóa mạnh. Tùy vào nồng độ của axit và độ mạnh yếu của chất khử mà $HNO_3$ có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ.
a. Tác dụng với kim loại
Axit nitric oxi hóa được hầu hết các kim loại trừ Pt và Au. Khi đó, kim loại bị oxi hóa đến mức oxi hóa cao nhất và tạo ra muối nitrat. Nếu dùng dung dịch $HNO_3$ đặc thì sản phẩm là $\mathop N\limits^{ + 4} {O_2}$, còn dung dịch loãng thì tạo thành $\mathop N\limits^{ + 2} {O}$.
Với các kim loại có tính khử mạnh như Mg, Al, Zn, ..$H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3}$ loãng có thể bị khử đến $\mathop {{N_2}}\limits^{ + 1} O$, $\mathop {{N_2}}\limits^0 $ hoặc $\mathop N\limits^{ - 3} {H_4}N{O_3}$.
Trong dung dịch $HNO_3$ đặc, nguội, Al và Fe bị thụ động hóa do tạo ra một lớp màng oxit bền, bảo vệ cho kim loại khỏi tác dụng của các axit nên dùng bình làm bằng nhôm hoặc sắt để đựng $HNO_3$ đặc.
b. Tác dụng với phi kim
Khi đun nóng, $HNO_3$ đặc có thể oxi hóa được các phi kim như C, S, P, ...
c. Tác dụng với hợp chất
$HNO_3$ đặc còn oxi hóa được nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ: vải, giấy, mùn cưa, dầu thông, ... bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với $HNO_3$ đặc.
IV. Ứng dụng
Axit nitric được dùng để:
- Điều chế phân đạm $NH_4NO_3, Ca[NO_3]_2$, ...
- Sản xuất thuốc nổ: trinitrotoluen [TNT]; thuốc nhuộm; dược phẩm; ...
V. Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
Đun hỗn hợp natri nitrat hoặc kali nitrat rắn với axit sunfuric đặc:
$NaN{O_3} + {\text{ }}{H_2}S{O_4} \to {\text{ }}HN{O_3} + {\text{ }}NaHS{O_4}$
2. Trong công nghiệp
Sản xuất axit nitric từ amoniac gồm ba giai đoạn:
a. Oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí thành nitơ monooxit [NO]:
$4\mathop N\limits^{ - 3} {H_3} + {\text{ }}5{O_2}\xrightarrow[{Pt}]{{850 - {{900}^o}C}}4\mathop N\limits^{ + 2} O{\text{ }} + 6{H_2}O$ ∆H