اسید نیتریک

اسید قوی یکنواخت که مایع بی رنگ در شرایط استاندارد است و زمانی که ذخیره می شود زرد می تواند در حالت جامد باشد و با دو تغییر کریستالی (مونوکلینیک یا شبکه رامبنی) در دمای کمتر از منفی 41.6 درجه سانتی گراد مشخص شود. این ماده با فرمول شیمیایی - HNO3 - اسید نیتریک نامیده می شود. آن دارای یک مولر مولار 63.0 g / mol و تراکم آن 1.51 g / cm³ است. نقطه جوش اسید 82.6 درجه سانتیگراد است، فرآیند با تجزیه (جزئی): 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 دنبال می شود. یک محلول اسیدی با یک جرم کل ماده اولیه برابر با 68٪ در دماي 121 درجه سانتیگراد جوش می زند. شاخص شکست یک ماده خالص به ترتیب 1.397 است. اسید قادر به مخلوط کردن با آب در هر نسبت است، و به عنوان یک الکترولیت قوی، تقریبا به طور کامل به هیدروژن و NO3- یون تجزیه می شود. فرم های جامد - تري هيدرات و مونوهيدرات به ترتيب عبارتند از: HNO3 • 3H2O و HNO3 • H2O.

اسید نیتریک مواد خورنده، سمی و اکسید کننده قوی است. از قرون وسطایی، نام "آب قوی" (Aqua fortis) شناخته شده است. کیمیاگران که اسید را در قرن سیزدهم کشف کردند چنین نامی را به دست آوردند و از خواص خارق العاده آن (همه فلزات به غیر از طلا خوردن خوردند)، بیش از یک میلیون برابر قدرت اسید استیک که در آن روزها بیشترین فعالیت را در نظر گرفتند. اما سه قرن بعد، متوجه شدم که مخلوطی از اسید هایی مانند اسید نیتریک و هیدروکلریک با نسبت حجمی 1: 3، که به همین دلیل ودکای سلطنتی نامیده می شود، حتی می تواند طلای فرسوده شود. ظهور یک سایه زرد در طول ذخیره سازی، با تجمع اکسیدهای نیتروژن در آن توضیح داده شده است. در فروش، اسید اغلب در غلظت 68 درصد و هنگامی که محتوای مواد اصلی بیش از 89 درصد است، آن را "fuming" نامیده اند.

خواص شیمیایی اسید نیتریک آن را از اسیدهای سولفوریک یا هیدروکلریک رقیق جدا می کند، در حالی که HNO3 اکسید کننده قوی تر است، بنابراین هیدروژن در واکنش های فلزات آزاد نمی شود. با توجه به خواص اکسید کننده آن نیز با بسیاری از غیر فلزات واکنش نشان می دهد. در هر دو مورد NO2 همیشه تشکیل شده است. در واکنش های بازآوری، کاهش نیتروژن در درجه های مختلف به وجود می آید: HNO3، NO2، N2O3، NO، N2O، N2، NH3 که با فعالیت اسید و فعالیت فلزات تعیین می شود. مولکول ترکیبات تشکیل شده حاوی نیتروژن با حالت اکسیداسیون +5، +4، +3، +2، +1، 0، +3 است. به عنوان مثال، مس با اسید متمرکز به نیترات مس (II) اکسید شده است: Cu + 4HNO3 → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O و فسفر به اسید متافسفوریک: P + 5HNO3 → 5NO2 + HPO3 + 2H2O.

در غیر این صورت، نیتریک اسید رقیق شده با مواد غیر فلزی واکنش می دهد. با استفاده از مثال واکنش با فسفر: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO، می توان مشاهده کرد که نیتروژن به حالت divalent کاهش می یابد. در نتیجه منوکسید نیتروژن تشکیل می شود و فسفر به اسید فسفریک اکسید می شود. غلظت اسید نیتریک در مخلوط با اسید هیدروکلریک طلا را حل میکند: Au + 4HCl + HNO3 → NO + H [AuCl4] + 2H2O و پلاتین: 3Pt + 18HCl + 4HNO3 → 4NO + 3H2 [PtCl6] + 8H2O. در این واکنش ها، در مرحله اولیه، اسید هیدروکلریک با نیتروژن اکسید می شود و کلر آزاد می شود و سپس فلزات کلرید پیچیده را تشکیل می دهند.

اسید نیتریک در مقیاس صنعتی به سه روش اصلی بدست آمده است:

1. اولین اثر متقابل نمک ها با اسید سولفوریک است: H2SO4 + NaNO3 → HNO3 + NaHSO4. قبلا این روش تنها بود، اما با ظهور فن آوری های دیگر، در حال حاضر در آزمایشگاه برای تولید اسید فومین استفاده می شود.
2. دومین روش قوس است. هنگامی که هوا از طریق یک قوس الکتریکی با دمای 3000 تا 3500 درجه سانتیگراد نفوذ می کند، بعضی از نیتروژن هوا با اکسیژن واکنش می دهد، با تشکیل مونوکسید نیتروژن: N2 + O2 → 2NO، که پس از خنک کردن به دی اکسید نیتروژن اکسید شده است (در دمای بالا مونوکسید با اکسیژن واکنش نمی دهد) : O2 + 2NO → 2NO2. سپس عملا تمام دی اکسید نیتروژن با اکسیژن بیش از حد در آب حل می شود: 2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3.
3. سومین روش آمونیاک است. آمونیاک بر روی کاتالیزور پلاتین به مونوکسید نیتروژن اکسید شده: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. نیتروژن های شکل گرفته سرد می شوند و دی اکسید نیتروژن تشکیل می شود که توسط آب جذب می شود. این روش اسید را با غلظت 60 تا 62 درصد تولید می کند.

اسید نیتریک در صنعت به طور گسترده ای برای تولید مواد مخدر، رنگ، مواد منفجره، کود نیتروژن و نمک اسید نیتریک استفاده می شود. علاوه بر این، آن را برای حل کردن فلزات (به عنوان مثال، مس، سرب، نقره) است که با اسیدهای دیگر واکنش نشان نمی دهند. در کسب و کار طلا و جواهر برای تعیین طلا در آلیاژ (این روش اصلی است) استفاده می شود.