اسید نیتریک

اسید نیتریک (که با نام انگلیسی acid nitric شناخته می شود)، یک اسید آلی بسیار قوی است که دارای خاصیت خورندگی و اکسید کنندگی بالایی است. این اسید در حالت خالص شفاف و بدون رنگ می باشد، اما به طور معمول به دلیل تجزیه بخشی از آن به آب و نیتروژن، رنگ آن متمایل به زرد یا قرمز است.

بیشتر نیتریک اسیدهای موجود در بازار که به صورت تجاری به فروش می رسد در غلظت 68 درصد عرضه می شود و اگر غلظت آن ها به بیش از 86 درصد برسد با نام اسید نیتریک فومینگ fuming acid nitric برای فروش عرضه خواهد شد.

ما در ادامه این متن سعی خواهیم کرد در مورد این ترکیب اسیدی بسیار قوی بیشتر صحبت کنیم و در این راستا به ویژگی ها، تاریخچه و کاربردهای آن اشاره خواهیم کرد.

[lwptoc]

کاربردهای اسید نیتریک

مهم ترین کاربرد صنعتی نیتریک اسید در تولید کودهای شیمیایی برای استفاده در تولید محصولات کشاورزی است. اما از این اسید می توان برای خنثی کردن امونیاک نیز استفاده کرد. در طی این فرایند ما شاهد تولید نیترات امونیوم ammonium nitrate خواهیم بود.

البته از اسید نیتریک در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده می شود که ما در ادامه به تعدادی از این کاربردها اشاره کرده ایم:

1. صنایع تولید مواد منفجره
2. تولید مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت انواع نایلون
3. تولید ترکیبات ارگانیک یا آلی
4. استفاده به عنوان یک اکسید کننده
5. استفاده در تولید سوخت مایع برای راکت
6. استفاده در فرایند استخراج و استحصال فلزات
7. صنایع تولید محصولات چوبی
8. استفاده به منظور تولید مواد لکه بر و یا تمیز کننده برای صنایع خاص

مشخصات فیزیکی و شیمیایی اسید نیتریک

این اسید یک ازئوتروپ azeotrope است که در بیشتر موارد به صورت محلول در آب با غلظت 68 درصد به فروش می رسد و هر مولکول آن از یک اتم هیدروژن، یک اتم نیتروژن و سه اتم اکسیژن تشکیل شده است.

ساختار مولکولی این ترکیب به صورت  HNO3 می باشد و در فشار یک اتمسفر در دمای حدود 120 درجه سانتی گراد به جوش خواهد آمد.

نیتریک اسید در صورت خالص بودن در دمای اتاق (25 درجه سانتی گراد) به صورت مایعی بدون رنگ و شفاف می باشد. اما ممکن است در بسیار از موارد به رنگ متمایل به زرد تا قرمز به نظر برسد.

لازم به ذکر است که این اسید در انگلیسی دارای نام های دیگری نیز می باشد که در زیر به این نام ها اشاره شده است:

• Aqua fortis
• Spirit of niter
• Eau forte
• Hydrogen nitrate
• Acidum nitricum

نکته دیگر در مورد اسید نیتریک بوی آن است که زننده بوده (acrid) و استشمام آن حالت خفه کننده ای (suffocating) برای انسان به همراه خواهد داشت.

چگالی این ترکیب برابر با 1.5 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. اما محصولات عرضه شده در بازار به دلیل غلظت 68 درصدی خود (وجود آب در محلول)، دارای چگالی کمتر و برابر با 1.41 گرم بر سانتی متر مکعب می باشند.

تاثیر نور و دما بر اسید نیتریک

این ترکیب اگر در معرض نور و حرارت قرار گیرد، تجزیه می شود. برای همین است که در بیشتر مواقع آن را در ظرف های شیشه ای تیره رنگ نگه داری می کنند تا نور نتواند به داخل آن نفوذ کند.

در صورت قرار گرفتن این اسید در معرض نور و حرارت، مولکول های آن به مولکول آب، و دی اکسید نیتروژن و نیز گاز اکسیژن تجزیه خواهند شد. در اثر تجزیه نیتریک اسید است که بخشی از دی اکسید نیتروژن تولید شده در محلول باقی مانده و رنگ آن را به زرد یا قرمز تبدیل خواهد کرد.

لازم به ذکر است که اسید نیتریک را در مقیاس تجاری با غلظت های بالا نیز به فروش می رسانند. در صورتی که این اسید دارای غلظت 98 درصد باشد، برای استفاده در صنایعی مانند تولید مواد منفجره به کار می رود.

واکنش فلزات با اسید نیتریک

این ترکیب به طور معمول به عنوان یک اسید قوی شناخته شده است و می توان آن را به عنوان یک بیس در مقایسه با اسید سولفوریک در نظر گرفت.

این ترکیب با بسیاری از فلزات واکنش می دهد. اما میزان واکنش پذیری آن به مولفه های مختلفی مانند غلظت اسید و نوع فلزی که با آن در تماس خواهد بود وابسته است.

منیزیوم و منگنز از جمله فلزاتی هستند که با این اسید واکنش می دهند. روی نیز با این ترکیب واکنش خواهد داد.

این اسید در مجاورت نقره و مس باعث اکسید شدن آن ها می شود. البته در مجاورت این دو فلز میزان اکسید کنندگی این ترکیب وابسته به دما و شرایط محیطی و نیز غلظت اسید دارد.

البته فلزات گرانبهایی مانند طلا (طلای خالص) و پلاتینوم با اسید نیتریک واکنش نمی دهند. توجه داشته باشید که در صورت پایین بودن عیار طلا، به دلیل وجود بعضی از فلزات کم ارزش تر در آن، امکان واکنش دادن آن ها با این ترکیب اسیدی وجود دارد.

اسید نیتریک و ایجاد اکسید فلزات

نکته مهم دیگری که در ارتباط با فلزاتی مانند آهن، آلومینیوم و کروم قابل ذکر است، این است که اگر چه این فلزات به راحتی در این ترکیب اسیدی حل می شوند، اما در ابتدای واکنش، به دلیل ایجاد یک لایه اکسید فلزی بر روی سطح آهن، آلومینیوم و یا کروم، دیگر بقیه بخش های داخلی این فلزات در اسید حل نخواهد شد. در واقع لایه اکسید فلز به وجود امده از آهن و کروم محافظت خواهد کرد.

این فرایند که در طی آن لایه اکسید فلز بر روز فلزات به وجود می آید، غیر فعال سازی passivation نامیده می شود و فلزات آهن، الومینیوم و کروم که در بالا به آن ها اشاره شد در کنار کبالت و نیکل با قرار گرفتن در مجاورت این اسید این واکنش را خواهند داد.

واکنش اسید نیتریک با ترکیبات غیرفلزی

در مقایسه با فلزات، سایر ترکیبات غیر فلزی واکنش پذیری بسیار بیشتری با این اسید خواهند داشت. به گونه ای که در مواردی ممکن است واکنش این ترکیب با غیر فلزات با انفجار همراه باشد.

در این واکنش ها بسته به غلظت اسید و نیز عامل کاهنده مورد استفاده یا شرایط محیطی، محصولات نهایی متفاوت خواهند بود.  برای مثال وجود مقداری HNO2 در زمان انجام واکنش می تواند باعث افزایش واکنش پذیری اسید نیتریک شود.

خواص اکسیدکنندگی بسیار قوی این اسید باعث شده است تا همان طور که اشاره کردیم در اثر قرار گرفتن در مجاورت ترکیبات غیرفلزی به شدت واکنش پذیر بوده و حتی انفجارآمیز باشد.

واکنش ترکیبات ارگانیک با نیتریک اسید در فرایند نیتراسیون nitration منجر به تولید موادی مانند نیتروگلیرسیرین و تری نیترو تولوئن می شوند که با نام TNT شناخته می شود و یکی از مواد منفجره شناخته شده است.

در این فرایندها محصولات جانبی زیادی نیز به دست خواهند امد. برای همین به منظور دست یافتن به نتیجه مطلوب در زمان وقوع هر یک از این واکنش ها نیاز به کنترل شرایط محیطی و دمایی می باشد تا بهترین نتیجه را از وقوع این فرایندها به دست آورد.

در صورت قرار گرفتن این ترکیب اسیدی در مجاورت عناصر غیرفلزی، به طور معمول این عناصر اکسید شده و به بالاترین درجه اکسیداسیون خواهند رسید. البته گازهای نجیب از این قاعده مستثنی هستند. هم چنین اکسیژن، نیتروژن، سیلیکون و هالوژن ها (به جز آیودین)، در مجاورت این اسید اکسید نمی شوند.

به عنوام مثال در اثر ترکیب کربن با اسید نیتریک (در صورتی که رقیق شده باشد) ما شاهد تولید دی اکسید کربن، چهار مولکول دی اکسید نیتروژن و دو مولکول آب هستیم.

اگر این اسید با غلظت بالا در مجاورت کربن قرار گیرد، در طی فرایند ذکر شده به جای مولکول دی اکسید نیتروژن شاهد تولید اکسید نیتریک خواهیم بود.

فرایند تولید اسید نیتریک

به طور معمول این ترکیب اسیدی را با ترکیب آب و دی اکسید نیتروژن تولید می کنند. در این فرایند 4 مولکول دی اکسید نیتروژن و 2 مولکول آب با هم واکنش داده و در نهایت دو مولکول اسید نیتریک را به همراه اکسید نیتریک، یک مولکول آب و یک مولکول دی اکسید نیتروژن تولید می کنند.

با توجه به این که در پایان فرایند ما یک مولکول آب و یک مولکول دی اکسید نیتروژن داریم، با کم کردن این مولکول ها از مولکول هایی که در ابتدا با هم واکنش داده اند، می توان گفت که فرایند تولید نیتریک اسید و اکسید نیتریک با استفاده از 3 مولکول دی اکسید نیتروژن و یک مولکول آب انجام می شود.

نکته دیگر این که به طور معمول اکسید نیتریک به دست امده در این فرایند را در معرض هوا قرار می دهند تا با اکسیژن ترکیب شده و تبدیل به دی اکسید نیتروژن شود.

به طور معمول این محصول را در غلظت های تجاری بین 52 درصد تا 68 درصد به فروش می رسانند. اما همان طور که در بخش های قبل ذکر شد، این ترکیب در غلظت های بالاتر از 86 درصد و حتی در غلظت های بیش از 98 درصد نیز به فروش می رسد. هر یک از این غلظت ها برای استفاده در کاربرد خاصی مناسب است.

تاریخچه فروش اسید نیتریک

از این اسید برای سال ها است که در بخش های مختلف دنیا استفاده می شود. به خصوص در اروپا تاریخچه استفاده از آن به صدها سال پیش بر می گردد. تعدادی از نام هایی که در بخش های قبل برای این ترکیب معرفی شدند در واقع مربوط به گذشته هستند و در حال حاضر کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

در قرن هفدهم میلادی این ترکیب با تقطیر اسید سولفوریک و نیترات پتاسیم تولید شد. پس از آن در سال 1776 دانشمندان کشف کردند که می توان آن را با استفاده از اکسید نیتریک نیز به دست آورد.

تولید تجاری این اسید با استفاده از روش های نوین در سال 1905 آغاز شد. این فرایند در دمای بسیار بالا صورت می پذیرفت. پس از آن در سال 1913 روش دیگری با بازده بیشتر کشف شد که امکان تولید اسید نیتریک را با استفاده از آمونیاک در پروسه Ostwald به تولید کننده های این محصول می داد. این پروسه هنوز هم برای تولید این محصول مورد استفاده قرار می گیرد.

نکات ایمنی در مورد اسید نیتریک

همان طور که در بخش های قبل اشاره شد، این اسید به شدت خاصیت خورندگی دارد و علاوه بر آن یک ماده اکسید کننده است. برای همین به شدت باید در زمان استفاده از آن نکات ایمنی را مورد توجه قرار داد.

یکی از مهم ترین آسیب هایی که انسان را در زمان تماس با این اسید تهدید می کند، سوختگی شیمیایی برای بافت های بدن است. زیرا که این اسید با پروتئین ها و چربی های موجود در بدن هیدرولیز می شود و این امر باعث تحلیل رفتن و نابودی بافت بدن انسان خواهد شد.

اسید نیتریک (در غلظت بالا) نیز در صورت تماس با بدن انسان به دلیل واکنش با کراتین، پوست را دارای لکه های زرد رنگ خواهد کرد. این لکه ها در ادامه به رنگ نارنجی در خواهند امد.

اولین کاری که در صورت تماس نیتریک اسید با پوست بدن باید انجام داد، بیرون آوردن لباس آغشته به اسید و شستن موضع آلوده با مقدار زیادی آب است. این شست و شوی بدن باید حداقل برای مدت 10 تا 15 دقیقه ادامه یابد. این کار برای خنک کردن بخشی از بدن که در تماس با اسید بوده ضروری است و از به وجود امدن آسیب های ثانویه پیشگیری خواهد کرد.

جهت تهیه و خرید اسید نیتریک و همچین دریافت قیمت با کارشناسان ما در تماس باشید.