Оксиды азота, азотная и азотистая кислоты, нитраты

Азот образует оксиды азота во всех положительных степенях окисления от +1 до +5. Два из них несолеобразующие, три кислотные; самые важные — \(\ce{NO}\) и \(\ce{NO2}\), промежуточные продукты производства азотной кислоты и загрязнители воздуха.

Оксиды азота

Оксид азота(IV) с водой и щелочами диспропорционирует, а в присутствии кислорода превращается в азотную кислоту. Как окислитель он реагирует с сернистым газом и угарным газом:

\[ \ce{2NO2 + 2NaOH -> NaNO2 + NaNO3 + H2O}; \qquad \ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3}; \qquad \ce{NO2 + SO2 -> NO + SO3} \]

Азотистая кислота и нитриты

Азотистая кислота \(\ce{HNO2}\) — слабая и неустойчивая, существует только в разбавленных растворах. Азот в ней имеет степень окисления +3, поэтому кислота и её соли (нитриты) — и окислители, и восстановители:

\[ \ce{2KNO2 + 2KI + 2H2SO4 -> 2NO ^ + I2 + 2K2SO4 + 2H2O} \ (\text{окислитель}) \]

\[ \ce{5KNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 -> 5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O} \ (\text{восстановитель}) \]

Нитрит аммония (или смесь нитрита натрия с хлоридом аммония) при нагревании даёт азот.

Азотная кислота

Азотную кислоту получают в промышленности из аммиака в три стадии: каталитическое окисление до \(\ce{NO}\), окисление до \(\ce{NO2}\), поглощение водой в присутствии кислорода:

\[ \ce{4NH3 + 5O2 ->[Pt] 4NO + 6H2O}; \qquad \ce{2NO + O2 -> 2NO2}; \qquad \ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3} \]

В лаборатории — действием концентрированной серной кислоты на твёрдый нитрат при нагревании. Свойства азотной кислоты как окислителя разобраны в разделах о кислотах-окислителях: продукт восстановления азота зависит от концентрации кислоты и активности восстановителя, водород не выделяется никогда.

Нитраты

Все нитраты растворимы в воде. Нитраты калия, натрия, аммония, кальция — азотные удобрения (селитры). При нагревании нитраты разлагаются по-разному в зависимости от активности металла (раздел «Термическое разложение солей»), а в расплаве — сильные окислители: смесь нитрата калия, серы и угля — чёрный порох.