Азотная кислота

В молекуле HNO₃ степень окисления атома азота +5, а его валентность равна IV. Атом азота может образовывать только четыре ковалентные связи (три за счет неспаренных р-электронов по обменному механизму и одну за счет неподеленной электронной пары по донорно-акцепторному механизму).

HNO₃ = H⁺ + NO₃^-

Соли азотной кислоты – нитраты – хорошо растворимы в воде и не подвергаются гидролизу по аниону.

В окислительно-восстановительных реакциях соли азотной кислоты и сама кислота являются только окислителями. Причем окислительная активность азотной кислоты намного выше активности солей и зависит от концентрации кислоты в растворе. Азот в степени окисления +5, входящий в состав азотной кислоты, является настолько сильным окислителем в сравнении с катионом водородом, что среди продуктов восстановления азотной кислоты никогда не выделяется водород. Как правило, при окислении неметаллов и малоактивных металлов азотной кислотой выделяется ее устойчивые оксиды: NO₂ (если кислота концентрированная) и NO (если кислота разбавленная):

4HNO_3(конц.) + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

8HNO_3(разб.) + 3Сu = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

В зависимости от активности восстановителей и концентрации самой кислоты могут образовываться и другие продукты: NH₄⁺, N₂, N₂O

10HNO_3(разб.) + 4Zn = 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

12HNO_3(разб.) + 5Сa = 5Ca(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

10HNO_{3(оч.разб.)} +4Zn = NH₄NO₃ + 4Zn(NO₃)₂ + 3H₂O

Очень сильным окислителем является смесь концентрированных кислот HNO₃+HCl (в объемном соотношении 1:3), называемая царской водкой. Эта смесь кислот способна растворять «благородные» металлы:

Au + HNO₃ + 3HCl = AuCl₃ + NO↑ + 2H₂O

Соли азотной кислоты – нитраты - термически неустойчивы из-за внутримолекулярных окислительно-восстановительных превращений, в которых окислителем выступает N⁺⁵, а восстановителем – О^-2. Нитраты разлагаются на кислород и соединение, состав которого зависит от природы катиона металла, входящего в состав соли. Когда в состав соли входят катионы щелочного или щелочноземельного металла, т.е. очень активных металлов, стоящих в ряду активности от Li до Mg включительно, то процесс идет до образования нитритов и кислорода:

2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂ (при нагревании)

Если в состав соли входит катион металла средней активности от Al до Cu включительно, процесс разложения идет до оксида металла, оксида азота(IV) и кислорода:

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂(при нагревании)

Особое положение занимает нитрат аммония, при термическом разложении которого образуется N₂O:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

Вследствие сильных окислительных свойств нитритов и нитратов эти соединения чрезвычайно токсичны для организма человека, так как окисляют гемоглобин, вследствие чего он теряет способность переносить кислород из легких в ткани.