اسید نیتریک چیست؟

اسید نیتریک با شناسه پاپ کم ۹۴۴، یکی از مهمترین اسید‌های کشف شده توسط بشر است. این اسید که با نام‌های آب قوی، آب قدرتمند و همچنین روح نیتر ( روح پتاسیم نیترات) در قرن هجدهم میلادی نیز شناخته می‌شده، با فرمول شیمیایی HNO۳ در علم شیمی شناخته می‌شود.

این اسید در دمای پایین، درون آب کاملا حل خواهد شد. اسید نیتریک یکی از مواد رایج در تمامی آزمایشگاه‌ها و از اصلی‌ترین مواد صنعتی است. یکی از دلایل اصلی خرید اسید نیتریک، ساختن آمونیوم نیترات برای کودهای شیمیایی است. این اسید همچنین در ساختن مواد منفجره مثل نیتروگلیسرین، پلاستیک‌ها و رنگ‌ها کاربرد دارد.

نیتریک اسید (Nitric acid) برخلاف سایر اسیدها که ترکیبی آلی هستند، ترکیبی معدنی به شمار می‌رود که به دلیل داشتن خواص اسیدی عضوی از خانواده کربوکسیلیک اسیدها محسوب می‌شود. نیتریک اسید بسیار خورنده و سمی بوده و درصد اسید موجود در آن نسبتاً بالا است. از طرفی این اسید در مقایسه با سایر اسیدها بسیار گران‌تر می‌باشد. اسید نیتریک که در دو گرید خوراکی و صنعتی موجود است، در بیشتر موارد بی رنگ بوده، اما با ترکیب دیگر مواد شیمیایی به رنگ نارنجی یا قرمز تغییر رنگ می‌دهد. و همچنین این ماده قابل انحلال در آب است.

فرآیند تولید نیتریک اسید

۱- تولید صنعتی نیتریک اسید
اسید نیتریک در اثر واکنش دی اکسید نیتروژن (NO۲) با آب ساخته می‌شود.
۴ NO۲ +۲ H۲O →۲ HNO۳ + NO + NO۲+ H۲O
۳ NO۲ + H۲O →۲ HNO۳ + NO
به طور معمول، اکسید نیتریک تولید شده در واکنش، توسط اکسیژن موجود در هوا، اکسید شده و دی اکسید نیتروژن اضافی تولید می‌کند. جوشاندن دی اکسید نیتروژن از طریق پراکسید هیدروژن می‌تواند به بهبود عملکرد اسید کمک کند.
۲ NO۲ + H۲O۲ →۲ HNO۳
محلول‌های تجاری اسید نیتریک معمولاً دارای خلوط بین ۵۲٪ و ۶۸٪ اسید هستند. تولید نیتریک اسید از طریق فرآیند استوالد انجام می‌شود که به نام “ویلهلم استوالد”، شیمی دان آلمانی نامگذاری شده است.
در این فرآیند، آمونیاک بدون آب در حضور کاتالیزور پلاتین یا رودیم در دمای بالا حدود ۵۰۰ کلوین و فشار ۹ اتمسفر، به اکسید نیتریک، اکسید می‌شود:
(۴ NH۳ (g) + ۵ O۲ (g) → ۴ NO (g) +۶ H۲O (g) (ΔH = -۹۰۵.۲ kJ / mol
سپس نیتریک اکسید با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و دی اکسید نیتروژن ایجاد می‌کند:
(۲ NO (g) + O۲ (g) → ۲ NO۲ (g) (ΔH = -۱۱۴ kJ / mol
این فرآیند به طور پیوسته در آب، جذب می‌شود تا اسید نیتریک و اکسید نیتریک تشکیل شود:
(۳ NO۲ (g) + H۲O (l) →۲ HNO۳ (aq) + NO (g) (ΔH = -۱۱۷ kJ / mol
اکسید نیتریک برای اکسیداسیون مجدد وارد چرخه می‌شود. اگر آخرین مرحله در هوا انجام شود به صورت زیر است:
(۴ NO۲ (g) + O۲ (g) +۲ H۲O (l) →۴ HNO۳ (aq
اسید نیتریک تولید شده در این واکنش‌ها دارای خلوص ۶۸% است. خلوص بیشتر تا ۹۸٪ را می‌توان با حذف آب و در حضور با سولفوریک اسید غلیظ به دست آورد.
با استفاده از آمونیاک حاصل از فرآیند هابر، محصول نهایی را می‌توان از نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن تولید کرد.
۲- تولید آزمایشگاهی نیتریک اسید
در آزمایشگاه، اسید نیتریک از تجزیه حرارتی نیترات مس (II)، تولید دی اکسید نیتروژن و گازهای اکسیژن و سپس با عبور از آب تولید می‌شود:
۲ Cu (NO۳)۲ →۲ CuO +۴ NO۲ + O۲
سپس، فرآیند استوالد را دنبال کنید:
۲NO۲+H۲O → HNO۲+HNO۳
روش دیگر تولید اسید نیتریک، واکنش مقدار برابر نمک نیترات مانند نیترات سدیم با اسید سولفوریک و تقطیر این مخلوط در نقطه جوش اسید نیتریک، ۸۳ درجه سانتی گراد، است. باقیمانده غیر فرار شامل سولفات هیدروژن فلزی در ظرف تقطیر باقی می‌ماند. بخار نیتریک اسید از رنگ قرمز ممکن است به بخار سفید نیتریک اسید تبدیل شود:
NaNO۳ + H۲SO۴ → HNO۳ + NaHSO۴
۳- روش قدیمی تولید نیتریک اسید
در قرن شانزدهم برای جداسازی طلا از نقره از نیتریک اسید استفاده می‌ شد. اسید نیتریک از شوره به دست می‌ آید؛ به گونه ای که سولفات آهن را در حالت گرم روی شوره اثر می ‌دادند. این روش تولید نشان می‌ داد که شوره مصرفی، خالص بوده‌ است، مقداری ماسه، آهک یا سفال شکسته به ترکیب این دو ماده اضافه می کردند؛ ماده حاصل را در یک شیشه درب دار می‌ ریختند و این شیشه‌ ها را در کوره آهک پزی قرار می دادند. سپس این شیشه‌ ها را در خاک یا خاکستر قرار داده، که سبب پخش گرما و جلوگیری از ترک برداشتن شیشه می‌ شد. از درپوش شیشه‌ ها لوله ‌هایی خارج می‌ شد که به همین تعداد شیشه‌ های مایع کننده، روی سکویی خارج از کوره متصل بودند. این اتصالات به ‌دقت آب‌ بندی می‌ شدند. حرارت در ابتدا کمی معتدل بود تا ماده خام درون شیشه‌ ها خشک شود، بعد حرارت را زیاد می‌ کردند، گازهای نیترو به وسیله آب تبلور نمک ها، به خارج کشیده می ‌شد. زمانی که رنگ محصول تقطیر نشان می‌ داد که تجزیه به پایان رسیده ‌است، حرارت را کاهش می دادند تا ماده مورد نظر حاصل شود.

شرایط نگهداری و بسته بندی

♦اسید نیتریک در مخازن استنلس استیل، آلومینیومی و پلاستیک نگهداری می شود.
♦ این اسید با بسیاری از ترکیبات آلی، به شدت واکنش نشان دهد. از این رو باید دور از مواد آلی واکنشگر و فعال، ذخیره و نگهداری شود.
♦انبار محل ذخیره مخازن حاوی اسید باید تهویه کامل داشته باشد.
♦نیتریک اسید خاصیت خورندگی بالایی دارد ولی این اسید را باید در ظروفی نگهداری کنیم که مناسب این کار باشند.
 خواننده عزیز خواندن مقاله های شیمی مونوتاو را از دست ندهید.

تجزیه اسید نیتریک

 آیا می دانید علت نگهداری اسید نیتریک در ظروف تیره رنگ چیست؟ نیتریک اسید در معرض تجزیه حرارتی قرار دارد و به همین دلیل اغلب در بطری های شیشه ای قهوه ای و تیره رنگ ذخیره می شود.
۴HNO۳ → ۲H۲O + ۴NO۲ + O۲
این واکنش ممکن است باعث ایجاد برخی تغییرات غیر قابل اغماض در فشار بخار بالای مایع شود، زیرا اکسیدهای نیتروژن تولید شده تقریبا در اسید حل می شوند. هنگامی که دی اکسید نیتروژن (NO۲) در اسید نیتریک حل می شود، رنگ آن در دمای بالاتر به زرد یا حتی قرمز تغییر می کند. اسید با دی اکسید نیتروژن محلول بخارهای قهوه ای مایل به قرمز را نشان می دهد و منجر به تشکیل ترکیبی به نام نیتریک اسید بخور قرمز و نیتریک اسید بخور سفید می گردد. اکسیدهای نیتروژن (NOX) در اسید نیتریک محلول هستند.
اسید نیتریک بی آب باید در زیر صفر درجه سانتیگراد نگهداری شود تا از تجزیه آن جلوگیری شود.