نیتریک اسید

نیتریک اسید
نام‌گذاری آیوپاک Nitric acid
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس	۷۶۹۷-۳۷-۲ Y
پاب‌کم	۹۴۴
کم‌اسپایدر	۹۱۹ Y
UNII	411VRN1TV4 Y
شمارهٔ ئی‌سی	231-714-2
شمارهٔ یواِن	2031
KEGG	D02313 Y
MeSH	Nitric+acid
ChEBI	CHEBI:48107 Y
ChEMBL	CHEMBL۱۳۵۲ Y
شمارهٔ آرتی‌ئی‌سی‌اس	QU5775000
مرجع جی‌ملین	1576
3DMet	B00068
جی‌مول-تصاویر سه بعدی	Image 1 Image 2
SMILES [N+](=O)(O)[O-] ON(=O)=O
InChI InChI=1S/HNO3/c2-1(3)4/h(H,۲٬۳٬۴) Y Key: GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/HNO3/c2-1(3)4/h(H,۲٬۳٬۴) Key: GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYAO
خصوصیات
فرمول مولکولی	H۱N۱O۳
جرم مولی	۶۳٫۰۱ g mol−1
شکل ظاهری	Colorless liquid
چگالی	1.5129 g cm-3
دمای ذوب	−۴۲ درجه سلسیوس (−۴۴ درجه فارنهایت؛ ۲۳۱ کلوین)
دمای جوش	‎83 °C, 356 K, 181 °F 68% solution boils at ۱۲۱ °C
انحلال‌پذیری در آب	Completely miscible
اسیدی (pKa)	-1.4
ضریب شکست (nD)	1.397 (16.5 °C)
گشتاور دوقطبی	2.17 ± 0.02 D
ترموشیمی
آنتروپی مولار استاندارد So298	146 J·mol−1·K−1
آنتالپی استاندارد تشکیل ΔfHo298	−207 kJ·mol−1
خطرات
MSDS	ICSC 0183 PCTL Safety Website
شاخص ئی‌یو	۰۰۷-۰۰۴-۰۰-۱
طبقه‌بندی ئی‌یو	T C O
کدهای ایمنی	R۸ R۳۵
شماره‌های نگهداری	(S1/2) S۲۳ S26 S۳۶ S45
لوزی آتش	OX
نقطه اشتعال	Non-flammable
ترکیبات مرتبط
دیگر آنیون‌ها	نیتراس اسید
دیگر کاتیون‌ها	سدیم نیترات شوره آمونیوم نیترات
ترکیبات مرتبط	دی‌نیتروژن پنتاکسید
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
Y (بررسی) (چیست: Y/N؟)
Infobox references

اسید نیتریک یا جوهر شوره با فرمول HNO₃ نوعی اسید معدنی بسیار قوی است. ترکیب خالص آن بی‌رنگ است، اما با گذشت زمان به دلیل تجزیه به اکسیدهای نیتروژن و آب، به مرور زردرنگ می‌شود.

اسید نیتریک خالص (HNO₃) در ۴۱٫۶- درجه سلسیوس ذوب شده، تولید مایع بی‌رنگی می‌کند، اما نسبت به درجه حرارت و درجه تابش نور بر آن، گستره رنگ آن از زرد تا قرمز متمایل به قهوه‌ای متغیر است. این تغییرات نتیجه تجزیه آن طبق واکنش زیر است:

4HNO₃ → 2H₂O + 4NO₂ + O₂

به این علت ظرف‌های محتوی آن، همیشه تحت فشار کنترل شده می‌باشد. اسید نیتریک با آب قابل احتراق است و محلول آن آزئوتروپی را تشکیل می‌دهد که نقطه جوش آن برابر با ۱۲۱٫۹ درجه سلسیوس است که شامل ۶۸٫۷٪ وزنی HNO₃ می‌باشد.

اکثر اسید نیتریک‌های موجود در بازار غلظتی برابر ۶۸٪ درون آب دارند. این محلول با نقطه جوش ۱۲۰٫۵ درجه سلسیوس در فشار یک اتمسفر می‌باشد. دو شکل هیدراته برای آن شناخته شده‌است:

• مونو هیدرات (HNO₃·H₂O)
• تری هیدرات (HNO₃·3H₂O)

اگر غلظت اسیدنیتریک بیشتر از ۸۶٪ شود به آن اسید نیتریک دودزا (به انگلیسی: fuming nitric acid) می‌گویند. به اسید نیتریک با غلظت بیش از ۹۵٪ اسید نیتریک دودسفید و به اسید نتیریک با غلظت بیش از ۸۶٪ اسید نیتریک دودقرمز گفته می‌شود. از این اسیدها به عنوان اکساینده در سوخت راکت استفاده می‌شود.

تاریخچه

از اسید نیتریک در سده شانزدهم برای جداسازی طلا از نقره استفاده می‌شد.

اسید نیتریک را از شوره به دست می‌آورند؛ بدین طریق که سولفات آهن یا زاج را در حالت گرم روی شوره اثر می‌دادند. این طریقه تولید نشان می‌دهد که شوره مصرفی، خالص بوده‌است. به ترکیبی از دو ماده، کمی ماسه، آهک یا سفال شکسته می‌افزودند؛ ماده به دست آمده را در یک شیشه کوچک درب دار می‌ریختند. این شیشه‌ها را در کوره آهک پزی می‌گذاشتند که می‌توانست دو ردیف از این شیشه‌ها را که هر ردیف چهار تا شیشه بود دربرگیرد. این شیشه‌ها را تا گردن در خاک یا خاکستر، که سبب پخش گرما و جلوگیری از ترک برداری شیشه می‌شد، قرار می‌دادند. از در پوش شیشه‌ها لوله‌هایی خارج می‌شد که به همین تعداد شیشه‌های مایع کننده، بر روی سکویی خارج از کوره متصل بودند. همه اتصالات به‌دقت آب‌بندی می‌شدند. حرارت نخست معتدل بود تا ماده خام درون شیشه‌ها خشک شود، سپس هر شش ساعت به شش ساعت حرارت را زیاد می‌کردند، گازهای نیترو به وسیلهٔ آب تبلور نمکها، به خارج کشیده می‌شد. هر وقت رنگ محصول تقطیر نشان می‌داد که تجزیه به پایان رسیده‌است، حرارت را به تدریج کم می‌کردند.

روش سولفات آهن باز به وسیلهٔ گلاوبِر شرح داده شده‌است. این روش بدون شک تا آغاز سده هجدهم، تنها روش مورد استفاده برای تولید نیتریک اسید بوده‌است. انگلیسی‌ها و هلندی‌ها تا مدت‌ها بعد هم از روش سولفات آهن استفاده می‌کردند؛ اما در فرانسه روش آلومین جای آن را گرفت.

در سده پیش، تولیدکنندگان اسید نیتریک گمان می‌بردند که بازده تولید با روش آلومین از بازده آن با سولفات آهن کمتر است. کمی پس از آن نظر مخالف غلبه یافت بدون اینکه معلوم شود که برپایه کدام مشاهدات این تغییر عقیده ایجاد شده‌است. بدیهی است که کار آزمایشگاهی در این عمل بی تأثیر بوده‌است. محتوای کتاب‌های شیمی شامل دستورهای نسخه مانندی است که مؤلفان آن‌ها از عمل کنندگان دریافت داشته‌اند. گویا تغییرات در روش‌های سنتی در نتیجه ایجاد بازار بهتر و تقاضاهای بیشتر بوده‌است.

روش‌های تهیه اسید نیتریک

امروزه در تولید صنعتی اسید نیتریک، آمونیاک به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. از نظر تاریخی، اسید نیتریک اولین بار از اثر اسید سولفوریک روی نیترات سدیم (شوره شیلی) بدست آمد. واکنش در کوره‌هایی با دمای ۱۵۰ تا ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. اسید بدست آمده، دارای غلظت ۸۳ تا ۸۶ درصد است؛ که به اسید دودکننده معروف است ورنگ این اسید قرمز تا زرد می‌باشد.

2 NaNO₃ + H₂SO₄ → 2 HNO₃ + Na₂SO₄

فرایند بریک لند (Birkeland–Eyde process) در این روش می‌توان اسید نیتریک را از اکسید نیتریک مطابق واکنش زیر بدست آورد.

N₂ + O₂ ----> 2NO + 43Kcal

تبدیل NO به HNO3 با اکسیداسیون و هیدراتاسیون انجام می‌گیرد. در این فرایند بخاطر کم بودن غلظت NO، علاوه بر هزینه انرژی الکتریکی، مقداری گاز نیز باید در جریان باشد. ضمناً دمای بالا نیز باعث واکنش عکس و تجزیه NO می‌شود.

فرایند استوالد(Ostwald process) نخست تبدیل آمونیاک در حضور اکسیژن یک کاتالیزور مانند پلاتین یا رودیم، حرارت می‌دهیم تا اکسایش-کاهش انجام شود و اکسید نیتروژن و آب بدست آید. اکسید نیتروژن دوباره اکسید می‌شود تا دی‌اکسید نیتروژن بدست آید. هنگام کاهش ماده و تبدیل دوبارهٔ آن به اکسید نیتروژن واکنش جذب گاز توسط آب نیز انجام می‌شود و اسید نیتریک رقیق بدست می‌آید و در ادامه با تقطیر به غلظت مطلوب می‌رسد

واکنش با مواد مختلف

واکنش با سولفوریک اسید

نیتریک اسید در واکنش با سولفوریک اسید یک اسید قوی تولید می‌کند که در این فرایند یون نیترونیوم فعال نیز آزاد می‌شود که در ترکیب با مواد آلی مواد منفجره قوی نظیر تی ان تی ونیتروگلسیرین و… تولید می‌کند .(فرایند نیتراسیون). یکی از مهم‌ترین واکنش‌های نیتریک اسید واکنش آن با گلیسیرین که باعث تولید نیتروگلیسیرین می‌شود.

HNO₃ + 2H₂SO₄ ⇌ NO₂⁺ + H₃O⁺ + 2HSO₄⁻; K ~ ۲۲

یکی از کاربردهای آن در صنعت، استفاده از آن برای پولیش کاری ورق‌های فولاد ضدزنگ ۳۰۴ است، که از اسید نیتریک در ترکیب با آب و دی اکساید تیتانیوم استفاده می‌شود.

جستارهای وابسته

• نیترات