Азот АзотСтраница 37
Молекула азотной кислоты полярна (m = 2,16 ). По данным микроволновой спектроскопии она является плоской. Энергия связи О–N между гидроксилом и нитрогруппой равна 215 кДж/моль. Ион NО3– (в кристаллах NaNO3) представляет собой плоский равносторонний треугольник с азотом в центре [d(NO) = 122 пм].
В безводной азотной кислоте имеют место следующие равновесия:
3 HNO3 Û H3O+ + NO3– + N2O5 Û H3O+ + 2 NO– + NO2+.
По мере разбавления водой равновесия эти смещаются влево и уступают место нормальной ионизации:
H2O + HNO3 Û H3O+ + NO3-.
Однако даже обычная концентрированная НNО3 содержит, по-видимому, небольшие количества и N2О5, и катиона нитронила (нитрония) NО2+. Последний имеет линейную структуру [O=N=O]+ с ядерным расстоянием d(NO) = 115 пм. Для него вероятно следующее распределение электронной плотности: dN = +0,60, dO = +0,20.
Безводная НNО3 очень хорошо растворяет жидкую N2О4 и сама несколько растворима в ней. Насыщенная обоими компонентами система HNO3 — N2О4 распадается на два жидких слоя, из которых при 20 °С один содержит 44% HNО3 и 56% N2О4, а другой — 93% N2О4 и 7% НNО3.
Растворение N2О4 в безводной HNО3 ведёт к повышению плотности, понижению температуры замерзания (18%-ный раствор замерзает лишь при –73 °С) и резкому усилению окислительной активности. Такие растворы используются в реактивной технике. Растворы некоторых органических веществ (например, нитробензола) в безводной HNО3 применяются как жидкие взрывчатые вещества.
Безводная HNО3 является хорошим растворителем для некоторых солей (главным образом нитратов одновалентных металлов) и свободных кислот. Подобные растворы обладают высокой электропроводностью, что указывает на наличие ионизации, например, по схеме:
KNO3 + HNO3 Û K+ + [H(NO3)2]–.
Комплексный анион [H(NO3)2]– по строению аналогичен иону HF2– и имеет плоскую структуру с расстоянием d(ОО) = 245 пм в группировке О···Н+···О. Отвечающие структурному типу М[H(NO3)2] двойные нитраты Cs, Rb, K (а также некоторых комплексных катионов) были выделены в твёрдом состоянии.
С водой HNО3 смешивается в любых соотношениях. Применяемая в лабораторной практике реактивная азотная кислота содержит около 65% HNО3 и имеет плотность 1,40 г/см3. По составу она приблизительно соответствует формуле HNO3·2H2O.
Снежно-белые кристаллы безводной азотной кислоты имеют плотность 1,52 г/см3 и плавятся при –41 °С. Известны два кристаллогидрата: HNO3·H2O и HNO3·3H2O. Максимальной электропроводностью обладает 30%-ный раствор HNО3. Смешиванием предварительно охлаждённой до 0 °С концентрированной HNО3 со снегом (1:2 по массе) может быть достигнуто охлаждение до –56 °С.
Ниже приводятся данные, иллюстрирующие зависимость плотности и температуры кипения водных растворов от процентного содержания в них HNО3:
HNО3, % ············· 100 94,1 86,0 68,4 65,3 47,5 24,8
Плотность, г/см3········ 1,51 1,49 1,47 1,41 1,40 1,30 1,15
Температура кипения, °С · 86 99 115 122 119 113 104
Из этих данных видно, что максимальную температуру кипения (122 °С) имеет раствор, содержащий 68,4% HNО3. Такой раствор будет в конце концов получаться при упаривании как более разбавленной, так и более концентрированной кислоты. Для получения последней удобно пользоваться повторной перегонкой обычной 65%-ной HNО3 из смеси с концентрированной H2SO4.
ЯКОПОНЕ ДА ТОДИ (Jacopone da Todi) , Якопо Бенедетти (Jacopo Benedetti) (ок. 1230-1306), итальянский поэт. Лауры (духовные песни) и стихи религиозно-мистического характера на народном итальянском языке; гимны на латинском языке; антиклерикальные, сатирические стихи.
БЕЛЕБЕЙ , город (с 1781) в Российской Федерации, Башкирия. Железнодорожная станция. 5,6 тыс. жителей (1992). Заводы: деревообрабатывающих станков, "Автонормаль"; мясокомбинат, молочный завод. Добыча нефти. Известен с 1757.
ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ , совокупность свойств воды, обусловленная наличием в ней преимущественно солей кальция и магния. Использование жесткой воды приводит к осаждению твердого осадка (накипи) на стенках паровых котлов, теплообменников, затрудняет варку пищевых продуктов, стирку. Различают временную и постоянную жесткость воды. Первая связана с присутствием в воде гидрокарбонатов, вторая - других солей. Временную жесткость воды устраняют кипячением, постоянную - умягчением воды (добавлением гашеной извести, соды, применением катионитов и др.).