نیتریک اسید چیست؟
اسید نیتریک، با فرمول شیمیایی
مشخصات فیزیکی
ظاهر: وقتی خالص باشد بی رنگ است، اما به دلیل وجود دی اکسید نیتروژن محلول (NO2) می تواند زرد تا قهوه ای شود.
بو: تند و قابل تشخیص.
وزن مولکولی: 63.01 گرم بر مول.
چگالی: تقریبا 1.51 g/cm3 برای اسید غلیظ (≈ 68% HNO3).
نقطه جوش
- HNO3 غلیظ (~68%): 121 درجه سانتی گراد.
- مخلوط آزئوتروپیک (68.4% HNO3): 120.5 درجه سانتیگراد.
نقطه ذوب: -42 درجه سانتیگراد.
حلالیت: کاملاً با آب قابل اختلاط است.
ضریب شکست: 1.397 (برای محلول 68٪).
خواص شیمیایی
طبیعت اسیدی: HNO3 یک اسید قوی است که به طور کامل در آب تجزیه می شود و یون های H+ و NO3- تولید می کند.
عامل اکسید کننده: اسید نیتریک یک عامل اکسید کننده قوی است. قدرت آن به غلظت آن بستگی دارد. می تواند غیر فلزات مانند کربن (C) و گوگرد (S) را اکسید کند. با فلزات، می تواند دی اکسید نیتروژن (NO2)، آب (H2O) و نیترات فلز مربوطه تولید کند.
واکنش پذیری با فلزات: غلظت های مختلف اسید نیتریک واکنش های متفاوتی را با فلزات نشان می دهد. اسید نیتریک رقیق شده با بسیاری از فلزات واکنش داده و با آزاد شدن گاز هیدروژن (H2) نیترات تشکیل می دهد. از طرف دیگر، اسید نیتریک غلیظ به دلیل ماهیت اکسید کننده قوی، تمایل به تولید دی اکسید نیتروژن (NO2) دارد.
عامل نیترات کننده: اسید نیتریک، به ویژه هنگامی که با اسید سولفوریک (H2SO4) ترکیب می شود، به عنوان یک عامل نیترات کننده عمل می کند. این ویژگی برای سنتز ترکیبات آلی مختلف، از جمله مواد منفجره مانند TNT و نیتروگلیسیرین بسیار مهم است.
تجزیه: در هنگام تجزیه، به ویژه هنگامی که گرم می شود، اسید نیتریک می تواند آب (H2O)، اکسیژن (O2) و دی اکسید نیتروژن (NO2) تولید کند.
تشکیل لایه غیرفعال: اسید نیتریک با برخی فلزات مانند فولاد ضد زنگ و آلومینیوم واکنش می دهد تا یک لایه نازک اکسیدی تشکیل دهد که از خوردگی یا واکنش بیشتر جلوگیری می کند.
خرید و قیمت نیتریک اسید
نیتریک اسید به صورت مایع موجود است. نیتریک اسید کاربرد های فراوانی در کشاورزی و صنعتی دارد. جهت خرید نیتریک اسید ایرانی تولید پتروشیمی شیراز با بهترین قیمت می توانید با شرکت فروش مواد شیمیایی echemicals.ir تماس برقرار نموده و با همکاری متخصصین این شرکت خریدی ایده آل را تجربه نمایید. شرکت echemicals.ir مواد شیمیایی مانند مونومر وینیل استات، هیومیک اسید و نیتریک اسید را به تمام نقاط ایران از جمله رشت، مشهد و ارومیه ارائه می دهد.
تاریخچه ی نیتریک اسید
این ماده برای اولین بار در تاریخ ثبت شده در حدود قرن هشتم پدیدار شد و به جابر بن حیان (جبر) کیمیاگر عرب نسبت داده شد. او در رساله های کیمیاگری گسترده خود، تقطیر اسید نیتریک را از طریق برهمکنش نمک نمک (نیترات پتاسیم) با اسید ویتریولیک (سولفوریک) شرح داد. به سرعت به قرون وسطی اروپا، شهرت اسید نیتریک نه تنها به عنوان یک ماده باطنی در محافل کیمیاگری بلکه به دلیل کاربرد ملموس آن در متالورژی و پزشکی افزایش یافت. ظرفیت نافذ آن برای انحلال فلزات، به ویژه واکنش آن با مس که محلولی سبز رنگ به دست میدهد، به یک آزمایش مشخص در بسیاری از تظاهرات کیمیاگری تبدیل شد. در زمان انقلاب علمی، با مشخصتر شدن مرزبندی بین کیمیاگری و شیمی، ویژگیهای اسید نیتریک به طور سیستماتیکتری مورد مطالعه قرار گرفت. قرنهای 18 و 19 شاهد تحولی در روشهای تولید آن بود و راه را برای سنتز صنعتی مدرن از طریق فرآیند استوالد هموار کرد.
چرا اسید نیتریک یک اسید قوی است؟
اسید نیتریک، که با فرمول مولکولی آن HNO3 مشخص می شود، به عنوان یک اسید قوی در قلمرو شیمی تجزیه و تعادل اسید-باز دسته بندی می شود. هسته قدرت آن عمیقاً در توانایی آن برای انجام تفکیک تقریباً کامل در محلولهای آبی، غلظت قابلتوجهی از پروتونها (H+) یا، اگر از دیدگاه پیشرفتهتر، یونهای هیدرونیوم (H3O+) نگریسته شود، پیوند خورده است. معیاری که میل ذاتی اسید را برای این اهدای پروتون اندازه گیری می کند، ثابت تفکیک اسید آن است که Ka نامیده می شود. اسید نیتریک دارای Ka بسیار بالا است، که نشان دهنده تمایل شدید آن به تجزیه به یون های H+ و نیترات (NO3-) در حلال هایی مانند آب است. علاوه بر این، انرژی تفکیک پیوند بالای پیوند O-H در HNO3 و پایداری پایه مزدوج آن، NO3-، جایگاه آن را بیشتر تحکیم می کند.
فرایند تولید نیتریک اسید
روش آمونیاک اکسیداتیو (فرایند استوالد):
در فرآیند استوالد، سنتز اسید نیتریک با اکسیداسیون انتخابی آمونیاک بی آب (NH3) آغاز می شود. این مرحله اکسیداسیون اولیه با عبور آمونیاک و هوا از روی یک کاتالیزور دقیق آماده شده، اغلب گازی متشکل از پلاتین ریز بافته شده و رودیوم، تسهیل می شود. اکسیداسیون در دماهای بالا، معمولاً در مجاورت 800 درجه سانتیگراد رخ می دهد. محصولات حاصل از این مرحله اکسیداتیو مونوکسید نیتروژن (NO) و آب (H2O) هستند. متعاقباً، مونوکسید نیتروژن تشکیل شده به سرعت در حضور اکسیژن هوا به دی اکسید نیتروژن (NO2) اکسید می شود. این NO2 که در حالت گازی است، سپس در آب جذب می شود و تشکیل اسید نیتریک (HNO3) را در یک واکنش گرمازا تسهیل می کند. با این حال، اسید نیتریک بهدستآمده از این روش معمولاً رقیق است و ممکن است نیاز به غلظت بیشتر از طریق تقطیر داشته باشد، بهویژه اگر کاربردها به محصول غلیظتری نیاز داشته باشند.
روش اکسیداسیون اسید سولفوریک (فرایند نیترو سولفوریک اسید):
در چارچوب فرآیند نیترو-سولفوریک اسید، سنتز اسید نیتریک حول برهمکنش بین اسید سولفوریک (H2SO4) و نمک نیترات، معمولا نیترات سدیم (NaNO3) می چرخد. واکنش گرمازا بین این واکنش دهنده ها مخلوطی از سولفات سدیم (Na2SO4) و اسید نیتریک (HNO3) تولید می کند. این فرآیند در یک محفظه سرب انجام می شود، جایی که اسید نیتریک تولید شده تبخیر می شود. برای هدایت فرآیند به سمت تکمیل، اسید سولفوریک، معمولاً به شکل بسیار غلیظ، بیش از حد اضافه می شود تا از تبدیل کامل نمک نیترات اطمینان حاصل شود. سپس بخارات اسید نیتریک آزاد شده متراکم شده و در نتیجه یک محصول مایع ایجاد می شود. یکی از ویژگیهای بارز این روش این است که اسید نیتریک حاصل معمولاً دارای غلظت بالایی است که اغلب نیاز به غلظت تقطیر بیشتر را برطرف میکند.
هر دو روش، با توجه به پیچیدگیهای شیمیایی ذاتیشان، نیازمند درک دقیق سینتیک واکنش، ترمودینامیک و کاتالیز برای اطمینان از بازده بهینه و خلوص محصول هستند.
فرایند تجزیه اسید نیتریک
تجزیه اسید نیتریک یک فرآیند ظریف است که تحت تأثیر عوامل مختلف، درونی و بیرونی قرار دارد و ریشه در واکنش پذیری ذاتی اسید دارد. در سطح مولکولی، اسید نیتریک (HNO3) یک عامل اکسید کننده است، به این معنی که به راحتی اکسیژن را به سایر ترکیبات اهدا می کند. تحت شرایط خاص، به ویژه دماهای بالا یا قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش (UV)، اسید نیتریک می تواند خود تجزیه شود. این فرآیند گرماگیر عمدتاً دی اکسید نیتروژن (NO2)، گاز قهوه ای مایل به قرمز و آب تولید می کند. به طور همزمان، این NO2 آزاد شده می تواند بیشتر با اسید نیتریک باقی مانده واکنش نشان دهد و منجر به تشکیل تتروکسید نیتروژن (N2O4) و آب شود. تمایل اسید نیتریک به تجزیه در حضور فلزات خاص یا ناخالصی های فلزی کمیاب، که به عنوان عوامل کاتالیزوری عمل می کنند، تشدید می شود. علاوه بر این، فعل و انفعالات با عوامل کاهنده یا سوبستراهای آلی می تواند این فرآیند تجزیه را تسریع کند و گهگاه به نتایج انفجاری منجر شود. چنین تأثیر متقابل چند وجهی از واکنشهای شیمیایی، بر لزوم استفاده دقیق و پروتکلهای ذخیرهسازی در هنگام کار با اسید نیتریک تأکید میکند و از حفظ و ایمنی آن در کاربردهای مختلف اطمینان میدهد.
اسید نیتریک در چه مواد غذایی وجود دارد؟
غذاهای مختلف، به ویژه سبزیجات خاص، به طور طبیعی حاوی سطوح بالایی از نیترات هستند. به عنوان مثال می توان به چغندر، اسفناج، آرگولا، کرفس، تربچه، کاهو، هویج، کلم، شلغم کلم بروکلی اشاره کرد. در بدن انسان، این نیترات ها می توانند به اکسید نیتریک تبدیل شوند، مولکولی با خواص گشاد کنندگی عروق، که در تعدیل فشار خون و سلامت کلی قلب و عروق مفید است. نیتراتها و نیتریتها علاوه بر ظاهر طبیعیشان، به برخی از غذاهای فرآوریشده، به ویژه گوشتهای فرآوریشده و فرآوریشده مانند بیکن، ژامبون و هات داگ، بهعنوان نگهدارنده و تقویتکننده رنگ نیز اضافه میشوند.
اسید نیتریک می تواند چه فلزاتی رو در خود حل کند؟
اسید نیتریک می تواند با فلزات واکنش داده و گاز هیدروژن آزاد کند و نیترات های فلزی را تشکیل دهد. با این حال، ویژگی اکسید کننده آن به ویژه هنگام غلیظ شدن ظاهر می شود، و تحت چنین شرایطی، می تواند هیدروژن آزاد شده را به آب اکسید کند و اغلب همزمان اکسیدهای نیتروژن آزاد می کند. این ویژگی دوگانه – به عنوان یک اسید و یک عامل اکسید کننده – باعث شده که این ماده بتواند با فلزات زیر واکنش دهد و انها را در خود حل کند:
- مس (Cu)
- اهن (Fe)
- روی (Zn)
- منگنز (Mn)
- کادمیوم (Cd)
- نیکل (Ni)
- کبالت (Co)
- قلع (Sn)
با این حال، رفتار خاص اسید نیتریک با هر فلز می تواند بر اساس عوامل متعددی از جمله غلظت اسید و شرایط خاصی که در آن واکنش انجام می شود، متفاوت باشد. به عنوان مثال، در حالی که اسید نیتریک رقیق ممکن است پس از واکنش با فلزات خاص، گاز هیدروژن آزاد کند، اسید نیتریک غلیظ ممکن است به جای آن دی اکسید نیتروژن (NO2) منتشر کند. همچنین، توجه به این نکته مهم است که فلزات خاصی مانند آلومینیوم و تیتانیوم، هنگامی که در معرض اسید نیتریک قرار می گیرند، به سرعت یک لایه اکسید تشکیل می دهند و از واکنش بیشتر جلوگیری می کنند. برعکس، فلزات نجیب مانند طلا و پلاتین تا حد زیادی در برابر اثر حل کنندگی اسید نیتریک به شکل خالص آن غیر قابل نفوذ باقی می مانند.
کاربرد های نیتریک اسید
تولید کود و کشاورزی
اسید نیتریک نقش مهمی در بخش کشاورزی جهانی، به ویژه در حوزه تولید کود دارد. سنگ بنای کاربرد آن در این حوزه، سنتز نیترات آمونیوم، یک کود نیتروژن دار غالب است. این ترکیب با خنثی سازی اسید نیتریک با آمونیاک فرموله می شود. این فرآیند با اکسیداسیون آمونیاک برای تولید دی اکسید نیتروژن آغاز می شود که وقتی در آب جذب می شود، اسید نیتریک تولید می کند. خنثی سازی بعدی این اسید با آمونیاک بیشتر منجر به تشکیل نیترات آمونیوم می شود. این محصول که با محتوای نیتروژن بالا مشخص می شود، به دلیل کارایی آن در افزایش سطح نیتروژن خاک، عنصری حیاتی برای رشد و متابولیسم گیاه، مورد ستایش قرار گرفته است. تقاضای مداوم برای افزایش عملکرد محصولات کشاورزی برای تامین جمعیت جهانی، تولید نیترات آمونیوم را تشدید کرده است، که بر نقش محوری اسید نیتریک در تضمین امنیت غذایی و شیوههای کشاورزی پایدار تاکید دارد.
مواد منفجره
اسید نیتریک به دلیل توانایی ذاتی خود در اهدای گروه های نیترو به بسترهای آلی، نقش کلیدی در تولید مواد منفجره مختلف دارد، بنابراین ترکیبات نیترو تولید می کند که ذاتا دارای ویژگی های انفجاری هستند. در درجه اول، اسید نیتریک در سنتز نیترات آمونیوم، یک عامل اکسید کننده که در معرض شرایط خاص قرار می گیرد، می تواند به سرعت تجزیه شود و مقادیر زیادی گاز و انرژی آزاد کند، کاربرد دارد. این تجزیه، نیترات آمونیوم را به یک عنصر اصلی برای استفاده در مواد منفجره تجاری و مواد انفجاری تبدیل می کند. علاوه بر این، کاربرد اسید نیتریک به نیتراسیونهای آلی گسترش مییابد، به ویژه هنگامی که با اسید سولفوریک همراه میشود و یونهای نیترونیوم را تشکیل میدهد که نیتراسیون ترکیبات معطر را تسهیل میکند. یک مثال بارز نیتراسیون تولوئن برای تولید تری نیتروتولوئن (TNT)، یک ماده منفجره قوی است. ویژگی های شیمیایی اسید نیتریک، به ویژه ماهیت اکسید کننده قوی آن و توانایی آن در معرفی گروه های نیترو به مولکول ها، برجستگی آن را در بخش تولید مواد منفجره ایجاد می کند.
حکاکی و تمیز کردن
در حوزه متالورژی و فرآوری مواد، اسید نیتریک هم به عنوان یک عامل حکاکی و هم به عنوان یک محیط پاک کننده کاربرد دارد و از خواص اکسیداتیو و خورنده قوی آن استفاده می کند. در زمینه حکاکی، به ویژه روی فلزاتی مانند روی و مس، از اسید نیتریک برای حک کردن طرح ها بر روی سطوح استفاده می شود. این فرآیند شامل پوشاندن فلز با یک ماده مقاوم در برابر اسید به نام زمین و سپس افشای دقیق مناطق خاصی از سطح است. با استفاده از اسید نیتریک در این مناطق در معرض، فلز تحت خوردگی کنترل شده قرار می گیرد و به طور موثر طرح مورد نظر را حکاکی می کند. به طور همزمان، اسید نیتریک نقش اساسی در تمیز کردن و غیرفعال کردن فولاد ضد زنگ و سایر آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی دارد. استفاده از محلولهای اسید نیتریک در چنین آلیاژهایی حذف آهن اضافی و سایر آلایندهها را از سطح تسهیل میکند و در نتیجه از تشکیل زنگزدگی جلوگیری میکند. علاوه بر این، این درمان تشکیل یک لایه اکسید محافظ نازک را ترویج می کند، پدیده ای که به نام غیرفعال سازی شناخته می شود، که مقاومت مواد در برابر خوردگی را بیشتر تقویت می کند.
معرف آزمایشگاهی
در آزمایشگاه های تحلیلی، اسید نیتریک (HNO3) یک معرف اصلی است که به دلیل تطبیق پذیری و ویژگی های اکسید کننده قوی آن شناخته شده است. کاربرد اصلی آن به عنوان یک عامل هضم کننده در آماده سازی نمونه است، جایی که ماتریس های آلی اکسیده می شوند تا محلول های شفافی تولید کنند که تجزیه و تحلیل عنصری بعدی را تسهیل می کند، به ویژه در تکنیک هایی مانند طیف سنجی نشر نوری پلاسما جفت شده القایی (ICP-OES) و طیف سنجی جرمی (ICP-). علاوه بر این، اسید نیتریک حلال انتخابی در آنالیز وزنی کاتیون های خاص پس از رسوب با آنیون های مناسب است. علاوه بر قدرت آن به عنوان یک عامل اکسید کننده، در روش های تیترومتری به عنوان یک استاندارد اولیه، به ویژه در کمی سازی بازها استفاده می شود. علاوه بر این، توانایی اسید برای ایجاد تغییرات رنگ متمایز با ترکیبات آلی خاص، آن را در تجزیه و تحلیل آلی کیفی ارزشمند می کند و به شناسایی گروه های عاملی خاص کمک می کند. در تجزیه و تحلیل فلز، تمایل اسید نیتریک به حل کردن بسیاری از فلزات، تشکیل نیتراتهای مشخصه، برای ارزیابی خلوص و ترکیب فلز مورد استفاده قرار میگیرد.
نقش های چندوجهی اسید نیتریک بر اهمیت آن در صنایع شیمیایی تاکید دارد. کاربردهای بی شمار آن، چه مستقیم و چه غیرمستقیم، بر جنبه های متعددی از زندگی روزمره تأثیر می گذارد، از غذایی که مصرف می کنیم، از محصولات بارور شده گرفته تا ابزارها و دستگاه هایی که به آنها تکیه می کنیم، که اغلب به فلزات پردازش شده یا تصفیه شده با اسید نیتریک نیاز دارند.
صنایع غذایی
اسید نیتریک به عنوان یک جزء جدایی ناپذیر در تمیز کردن و غیرفعال کردن تجهیزات فولاد ضد زنگ که اغلب در محیط های فرآوری مواد غذایی استفاده می شود، عمل می کند. کاربرد آن از بین بردن بقایای معدنی، جلوگیری از آلودگی میکروبی و ایجاد یک لایه اکسید بی اثر بر روی تجهیزات را تضمین می کند، بنابراین مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر آن را افزایش می دهد. علاوه بر این، اسید نیتریک نقش کمکی در سنتز مواد افزودنی خاص غذایی ایفا می کند. به عنوان مثال، در تولید نیتریت ها نقش دارد که متعاقباً به عنوان نگهدارنده و تثبیت کننده رنگ در گوشت های فرآوری شده استفاده می شود. با این حال، بسیار مهم است که تأکید کنیم در حالی که اسید نیتریک به ایجاد چنین افزودنیهایی کمک میکند، خود اسید مستقیماً به محصولات غذایی وارد نمیشود.
سنجش طلا
در حوزه گوهرشناسی و متالورژی، اسید نیتریک به عنوان یک معرف ضروری در تایید اصالت طلا عمل می کند و از مشخصات واکنش پذیری قوی آن استفاده می کند. این روش که معمولاً “آزمایش اسید” نامیده می شود، از این واقعیت استفاده می کند که طلای واقعی در برابر اثرات خورنده اسید نیتریک مقاوم است. برای اجرای این آزمایش، یک خراش یا براده کوچک و محتاطانه از اقلام طلای مورد نظر روی یک سنگ آزمایش قرار میگیرد. پس از آن، یک قطره اسید نیتریک به باقی مانده طلا اعمال می شود. طلای اصلی، خواه 14 عیار، 18 عیار یا 24 عیار باشد، هیچ واکنشی نشان نخواهد داد و یکپارچگی و ظاهر خود را در مقابل اسید حفظ می کند. در مقابل، فلزات پایه که معمولاً با طلا آلیاژ می شوند یا در اقلام طلای تقلبی استفاده می شوند، مانند مس یا روی، به سرعت حل می شوند یا زمانی که در معرض اسید نیتریک قرار می گیرند، تغییر رنگ نشان می دهند که نشان دهنده وجود اجزای غیرطلا است.
خطرات استفاده از نیتریک اسید
اسید نیتریک، یک عامل اکسید کننده قوی، خطر دوگانه سوختگی شیمیایی در تماس با پوست و اثرات مضر تنفسی را در هنگام استنشاق بخارات آن ایجاد می کند. ماهیت سوزاننده آن می تواند منجر به سوختگی فوری پوست و چشم شود که منجر به آسیب شدید و زخم احتمالی شود. علاوه بر این، بخارات اسید، که با بوی تند مشخص میشود، میتواند دستگاه تنفسی را تحریک کرده و منجر به علائمی مانند سرفه، تنگی نفس، و در مواجهههای حاد، ادم ریوی شود. استنشاق غلظت های بالاتر یا قرار گرفتن در معرض طولانی مدت می تواند اثرات سمی سیستمیک داشته باشد. یکی دیگر از خطرات برجسته، مشخصات واکنش پذیری اسید نیتریک است. ماهیت اکسید کننده قوی آن به این معنی است که می تواند به شدت با مواد آلی، فلزات خاص و سایر عوامل کاهنده واکنش نشان دهد و به طور بالقوه منجر به آتش سوزی یا انفجار شود.
برای جلوگیری از تجزیه اسید نیتریک خالص چه باید بکنیم؟
اسید نیتریک باید در یک مکان خنک و دارای تهویه مناسب، به دور از نور مستقیم خورشید نگهداری شود، زیرا دمای بالا می تواند تجزیه آن را تسریع کند. ظروف انتخاب شده برای ذخیره سازی نقش محوری دارند. آنها باید از مواد مقاوم در برابر ماهیت خورنده اسید مانند شیشه یا انواع خاصی از پلاستیک ساخته شوند. علاوه بر این، این ظروف باید به خوبی مهر و موم شوند تا از نفوذ رطوبت جلوگیری شود، که می تواند تجزیه را کاتالیز کند و از خروج بخارهای دی اکسید نیتروژن، یک محصول جانبی بالقوه تجزیه اسید نیتریک، جلوگیری کند. اطمینان از جداسازی اسید نیتریک از مواد آلی، عوامل کاهنده و سایر مواد شیمیایی ناسازگار، به همان اندازه ضروری است، زیرا این مواد نه تنها می توانند تجزیه را تسریع کنند، بلکه خطر واکنش های خطرناک را نیز به همراه دارند.
سخن پایانی
اسید نیتریک، یک اسید معدنی قوی و خورنده، دارای طیف وسیعی از کاربردها در صنایع مختلف است. این ماده که به دلیل نقش پر جنب و جوش خود به عنوان یک عامل اکسید کننده شناخته شده است، نقش مهمی در تولید کودها، به ویژه نیترات آمونیوم ایفا می کند و در فرآیندهای متالورژی برای پالایش سنگ معدن و حکاکی فلز نقش اساسی دارد. علاوه بر این، یک عنصر کلیدی در سنتز مواد منفجره است و در سنتز آلی به کار می رود. اسید نیتریک به دلیل مشخصات واکنش پذیری که دارد نیاز به رسیدگی دقیق و اقدامات ایمنی سختگیرانه دارد. کاربردهای چندوجهی آن بر اهمیت آن در محیط های صنعتی و آزمایشگاهی تأکید می کند. شما می توانید برای خرید این ماده با همکاران ما در شرکت ای کمیکالز در تماس باشید.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.