اسید نیتریک

اسید نیتریک

تعیین ها
سقوط – فروپاشی نام IUPAC اسید نیتریک
سقوط – فروپاشی نامهای دیگر آکوا فورتیس ، Kezzap، نیترات هیدروژن
شناسه ها
شماره CAS	7697-37-2
مدل سه بعدی ( JSmol )	تصویر تعاملی تصویر تعاملی
3DMet	B00068
چبی	CHEBI:48107
ChEMBL	ChEMBL1352
ChemSpider	919
کارت اطلاعات ECHA	100,028,832
شماره EC	231-714-2
مرجع Gmelin	1576
KEGG	D02313
مش	نیتریک + اسید
PubChem CID	944
شماره RTECS	QU5775000
UNII	411VRN1TV4
شماره سازمان ملل	2031
داشبورد اطلاعات CompTox ( EPA )	DTXSID5029685
بسط دادن InChI
بسط دادن لبخند می زند
امکانات
فرمول شیمیایی	HNO 3
جرم مولکولی	63.01 گرم مول -1
ظاهر	مایع دوددار بی رنگ، زرد یا قرمز
بو	تیز، خفه کننده [1]
شدت	1.51 گرم سانتی متر -3 ، 1.41 گرم سانتی متر -3 [68٪ وزنی/وزنی]
نقطه ذوب	-42 درجه سانتی گراد
نقطه جوش	83 درجه سانتی گراد محلول خلوص 68 درصد در 121 درجه سانتی گراد می جوشد.
حلالیت ( در آب )	کاملا قابل اختلاط
فشار بخار	48 میلی‌متر جیوه (20 درجه سانتی‌گراد)
اسیدیته ( pKa ).	-1.4 [2]
ترموشیمی
آنتروپی مولر استاندارد ( S ⦵ 298 )	146 J mol -1 •K -1 [3]
آنتالپی استاندارد تشکیل (Δ f H ⦵ 298 )	-207 کیلوژول مول -1 [3]
خطرات
سیستم برچسب گذاری GHS :
پیکتوگرام ها
کلمه سیگنال	خطر
اظهارات خطر	H272 , H300 , H310 , H330 , H373 , H411
اظهارات احتیاطی	P210 , P220 , P260 , P305+P351+P338 , P310 , P370+P378
NFPA 704 (کاشی آتش)	4 0 2 گاو نر
نقطه اشتعال	قابل اشتعال نیست
دوز یا غلظت کشنده (LD، LC):
LC 50 ( غلظت متوسط ​​)	138 ppm (رت، 30 دقیقه) [1]
محدودیت های مواجهه NIOSH ایالات متحده :
PEL (مجاز)	TWA 2 ppm (5 میلی گرم بر متر مکعب ) [1]
REL (توصیه می شود)	TWA 2 ppm (5 mg/m3 ) ST 4 ppm (10 mg/m3 ) [ 1]
IDLH (خطر فوری)	25 صفحه در دقیقه [1]
برگه داده های ایمنی (SDS)	ICSC 0183
ترکیبات مشابه
آنیون های دیگر	اسید نیتروژن
کاتیون های دیگر	نیترات سدیم نیترات پتاسیم نیترات آمونیوم
ترکیبات مشابه	پنتوکسید نیتروژن
مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، داده های ماده در شرایط استاندارد دما و فشار (25 درجه سانتیگراد [77 درجه فارنهایت]، 100 کیلو پاسکال) بیان می شود.
منابع صندوق اطلاعات

اسید نیتریک یک اسید معدنی بسیار خورنده با فرمول شیمیایی HNO ₃ است . همچنین به عنوان kezzap شناخته می شود. ترکیب خالص بی رنگ است. با این حال، اسیدهای قدیمی که برای مدت طولانی ذخیره شده اند ممکن است به دلیل تجزیه به اکسیدهای نیتروژن و آب، زرد شوند. اکثر اسیدهای نیتریک موجود در بازار دارای غلظت 68٪ هستند. هنگامی که محلول حاوی بیش از 86٪ HNO ₃ باشد ، اسید نیتریک بخار نامیده می شود . بسته به مقدار دی اکسید نیتروژن موجود ، اسید نیتریک دوددار نیز به عنوان اسید نیتریک دوددار قرمز در غلظت های بالاتر از 86 درصد یا اسید نیتریک دوددار سفید در غلظت های بالاتر از 95 درصد توصیف می شود .

اسید نیتریک واکنش دهنده اصلی است که معمولاً برای نیتراسیون استفاده می شود ، که عبارت است از افزودن یک گروه نیترو به یک مولکول آلی . در حالی که برخی از ترکیبات نیترو حاصل از شوک و مواد منفجره حساس به حرارت هستند، برخی از آنها به اندازه کافی پایدار هستند تا در مهمات و تخریب مورد استفاده قرار گیرند. برخی دیگر پایدارتر هستند و به عنوان رنگدانه در جوهرها و رنگها استفاده می شوند. اسید نیتریک نیز به طور گسترده ای به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی استفاده می شود .

خواص فیزیکی و شیمیایی

اسید نیتریک موجود در بازار یک آزئوتروپ با غلظت 68 درصد HNO ₃ است . این محلول دارای دمای جوش 120.5 درجه سانتیگراد در 1 اتمسفر است. به نام “اسید نیتریک غلیظ” شناخته می شود. اسید نیتریک غلیظ خالص یک مایع بی رنگ در دمای اتاق است.

دو هیدرات جامد شناخته شده است. مونوهیدرات (HNO3 _• H2O _یا [H3O _] NO3 ₎ و تری هیدرات (HNO3 _• 3H2O ₎.

به عنوان یک مقیاس چگالی قدیمی، گاهی اوقات به عنوان اسید نیتریک غلیظ 42 درجه  Baumé توصیف می شود.

ناخالصی ناشی از دی اکسید نیتروژن

اسید نیتریک در معرض حرارت یا تجزیه نور است و بنابراین معمولاً در بطری های شیشه ای قهوه ای ذخیره می شود:

4 HNO ₃ → 2 H ₂ O + 4 NO ₂ + 2 O ₂

از آنجایی که اکسیدهای نیتروژن تولید شده در نتیجه این واکنش به طور جزئی یا کامل در اسید حل می شوند، می توانند تغییرات غیر قابل چشم پوشی در فشار بخار بالای مایع ایجاد کنند.

دی اکسید نیتروژن (NO ₂ ) در دمای بالا در اسید نیتریک حل می شود و اسید را زرد یا حتی قرمز می کند. در حالی که اسید خالص وقتی در معرض هوا قرار می گیرد بخارهای سفید منتشر می کند، اسید محلول در دی اکسید نیتروژن بخارات قهوه ای مایل به قرمز تولید می کند که منجر به نام های “اسید نیتریک دوددار قرمز” و “اسید نیتریک دوددار سفید” می شود. اکسیدهای نیتروژن (NOx ₎ در اسید نیتریک حل می شوند.

اسید نیتریک دود

اسید نیتریک دوددار با کیفیت تجاری حاوی 98% HNO ₃ و چگالی آن 1.50 گرم بر سانتی متر مکعب ^است . این کیفیت اسید اغلب در صنعت مواد منفجره استفاده می شود. به اندازه اسید بی آب فرار یا خورنده نیست و غلظت آن تقریباً 21.4 M است.

اسید نیتریک دود قرمز حاوی مقادیر قابل توجهی دی اکسید نیتروژن محلول (NO ₂ ) است که محلول را با رنگ قهوه ای مایل به قرمز باقی می گذارد . به دلیل دی اکسید نیتروژن محلول، چگالی اسید نیتریک دوددار قرمز کمتر از 1.490 گرم در ^{سانتی متر مکعب است.}

اسید نیتریک دود شده را می توان با افزودن 0.6 – 0.7٪ هیدروژن فلوراید (HF) تهیه کرد . این فلوراید برای مقاومت در برابر خوردگی در مخازن فلزی اضافه می شود . فلوراید یک لایه فلوراید فلزی تشکیل می دهد که از فلز محافظت می کند.

اسید نیتریک بی آب

اسید نیتریک دود سفید بسیار نزدیک به اسید نیتریک خالص، اسید نیتریک بی آب است. درجه تجزیه و تحلیل آن 99.9٪ اسید نیتریک است. یکی از مشخصات اسید نیتریک دود سفید این است که حداکثر 2٪ آب و حداکثر 0.5٪ NO ₂ محلول دارد . اسید نیتریک بی آب دارای چگالی 1.513 گرم بر سانتی متر مکعب و غلظت مولی آن تقریباً 24 است ^. اسید نیتریک بی آب یک مایع چسبناک بی رنگ با چگالی 1.512 گرم بر ^{سانتی متر مکعب} است که در دمای 42- درجه سانتی گراد جامد می شود و بلورهای سفید را تشکیل می دهد . وقتی به NO ₂ و آب تجزیه می شود، زرد می شود. در 83 درجه سانتیگراد می جوشد. معمولاً در یک بطری شیشه‌ای کهربایی نشکن با دو برابر حجم فضای سر ذخیره می‌شود تا امکان افزایش فشار فراهم شود. اما حتی این اقدامات نیز کافی نیست و برای کاهش فشار، بطری باید ماهیانه تخلیه شود.

ساختار و اتصال

دو تا از پیوندهای N-O معادل و نسبتاً کوتاه هستند (این را می‌توان با تئوری‌های تشدید توضیح داد؛ اشکال طبیعی ویژگی پیوند دوگانه را در این دو پیوند نشان می‌دهند، که باعث می‌شود آنها کوتاه‌تر از پیوندهای N-O معمولی باشند). از آنجایی که اتم O نیز به پروتون متصل است، سومین پیوند N-O طولانی تر می شود.

واکنش ها

خواص اسید-باز

اسید نیتریک به طور معمول در دمای اتاق یک اسید قوی در نظر گرفته می شود . اگرچه در مورد مقدار ثابت تفکیک اسید اختلاف نظر وجود دارد، _مقدار pKa معمولاً کمتر از -1 گزارش می‌شود. این بدان معنی است که اسید نیتریک در محلول رقیق شده به جز در محلول های بسیار اسیدی کاملاً تجزیه می شود. _مقدار pK a در دمای 250 درجه سانتیگراد به 1 افزایش می یابد. ^[7]

اسید نیتریک می تواند به عنوان یک پایه در برابر یک اسید قوی تر مانند اسید سولفوریک عمل کند:

HNO ₃ + 2 H ₂ SO ₄ ⇌ NO+2+ H ₃ O ⁺ + 2  HSO-4; ثابت تعادل : K ≈ 22 

یون نیترونیوم ، NO+2این یک واکنش دهنده فعال در واکنش های نیتراسیون آروماتیک است. از آنجایی که اسید نیتریک دارای هر دو خاصیت اسیدی و بازی است، می تواند تحت یک واکنش اتوپروتولیز مشابه یونیزاسیون خود به خودی آب قرار گیرد:

2 HNO ₃ ⇌ NO+2+ نه-3+ H2O

واکنش با فلزات

اسید نیتریک با اکثر فلزات واکنش می دهد. با این حال، جزئیات واکنش به غلظت اسید و ماهیت فلز بستگی دارد. اسید نیتریک رقیق در واکنش با اکثر فلزات مانند یک اسید معمولی رفتار می کند . منیزیم ، منگنز و روی H2 _{آزاد می کنند} :

Mg + 2 HNO ₃ → Mg (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ( نیترات منیزیم )

منگنز + 2 HNO ₃ → منگنز (NO ₃ ) ₂ + H ₂ ( منگنز (II) نیترات )

اسید نیتریک می تواند فلزات غیرفعال مانند مس و نقره را اکسید کند. این محصولات واکنش با فلزات غیرفعال یا الکترومثبت کمتر به دما و غلظت اسید بستگی دارند. به عنوان مثال، مس با اسید نیتریک رقیق در دمای اتاق با نسبت استوکیومتری 3:8 واکنش می دهد:

3 Cu + 8 HNO ₃ → 3 Cu ² + + 2 NO + 4 H ₂ O + 6 NO-3

مونوکسید نیتروژن حاصل می تواند با اکسیژن اتمسفر واکنش داده و دی اکسید نیتروژن تولید کند. با اسید نیتریک غلیظ تر، دی اکسید نیتروژن مستقیماً در واکنشی با نسبت استوکیومتری 1:4 تشکیل می شود:

Cu + 4 H ⁺ + 2 NO-3→ Cu ²⁺ + 2 NO ₂ + 2 H ₂ O

بیشتر فلزات با اسید نیتریک واکنش می دهند تا نیترات های مربوط به خود را تولید کنند. برخی از نیمه فلزات و فلزات اکسید می دهند. به عنوان مثال، Sn ، As ، Sb ، و Ti به ترتیب به SnO ₂ ، As ₂ O ₅ ، Sb ₂ O ₅ و TiO ₂ اکسید می شوند . ^[8]

برخی از فلزات گرانبها، مانند طلای خالص و فلزات گروه پلاتین ، با اسید نیتریک واکنش نمی دهند. با این حال، طلای خالص با آکوا رژیا، که مخلوطی از اسید نیتریک غلیظ و اسید هیدروکلریک است، واکنش می دهد. با این حال، فلزات نجیب کمتر ( آگ ، مس ، …) که در برخی از آلیاژهای طلای نسبتاً کم طلا، مانند طلای رنگی، یافت می شوند ، می توانند به راحتی توسط اسید نیتریک اکسید و حل شوند. این منجر به تغییر رنگ سطح آلیاژ طلا می شود. اسید نیتریک در جواهرفروشی ها به عنوان ابزاری ارزان برای تشخیص سریع آلیاژهای طلای پایین (<14 قیراط ) و ارزیابی سریع خلوص طلا استفاده می شود.

اسید نیتریک، یک عامل اکسید کننده قوی، با بسیاری از ترکیبات غیرفلزی به شدت واکنش می دهد و واکنش ها می تواند انفجاری باشد. بسته به غلظت اسید، دما و عامل کاهنده درگیر ، محصولات نهایی می توانند متغیر باشند. این واکنش با تمام فلزات به جز سری فلزات نجیب و برخی آلیاژها اتفاق می افتد . به عنوان یک قاعده کلی، واکنش های اکسید کننده در درجه اول با اسید غلیظ رخ می دهد و دی اکسید نیتروژن (NO ₂ ) را تشکیل می دهد. با این حال، خواص اکسید کننده قوی اسید نیتریک ماهیت ترمودینامیکی دارد . با این حال، گاهی اوقات واکنش های اکسیداسیون از نظر جنبشی مطلوب نیستند. وجود مقادیر کم اسید نیتروژن (HNO ₂ ) سرعت واکنش را به شدت افزایش می دهد.

اگرچه کروم (Cr)، آهن (Fe) و آلومینیوم (Al) به آسانی در اسید نیتریک رقیق حل می شوند، اسید غلیظ یک لایه اکسید فلزی را تشکیل می دهد که از قسمت عمده فلز در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. تشکیل این لایه محافظ را غیرفعال سازی می نامند . غلظت غیرفعال سازی معمولی بین 20 تا 50 درصد حجمی است (ASTM A967-05 را ببینید). فلزات غیرفعال شده توسط اسید نیتریک غلیظ عبارتند از آهن ، کبالت ، کروم ، نیکل و آلومینیوم.

واکنش با نافلزات

اسید نیتریک، یک اسید اکسید کننده قوی ، با بسیاری از ترکیبات غیرفلزی به شدت واکنش می دهد و واکنش ها می تواند انفجاری باشد. گروه هیدروکسیل به طور معمول یک هیدروژن را از مولکول آلی برای تشکیل آب حذف می کند و گروه نیترو باقی مانده جایگزین هیدروژن می شود. نیتروژنه کردن ترکیبات آلی با اسید نیتریک روش اولیه سنتز بسیاری از مواد منفجره رایج مانند نیتروگلیسیرین ، نیتروسلولز و تری نیتروتولوئن (TNT) است. از آنجایی که محصولات جانبی با ثبات بسیار کمتری امکان پذیر است، این واکنش ها باید به دقت کنترل شوند و محصولات جانبی حذف شوند تا محصول مورد نظر جدا شود.

واکنش با عناصر غیرفلزی، به جز نیتروژن، اکسیژن، گازهای نجیب ، سیلیکون و هالوژن به غیر از ید ، عموماً آنها را تا بالاترین سطح اکسیداسیون خود به عنوان اسید اکسید می کند ، با تشکیل مونوکسید نیتروژن برای اسید رقیق و دی اکسید نیتروژن برای اسید غلیظ.

_گرافیت C + 4 HNO ₃ → CO ₂ + 4 NO ₂ + 2 H ₂ O

یا

_{3 گرافیت} C + 4 HNO ₃ → 3 CO ₂ + 4 NO + 2 H ₂ O

اسید نیتریک غلیظ I ₂ , P ₄ و S ₈ را به ترتیب به HIO ₃ , H ₃ PO ₄ و H ₂ SO ₄ اکسید می کند . ^[8] اگرچه با گرافیت و کربن آمورف واکنش می دهد، اما با الماس واکنش نمی دهد. می تواند الماس را از گرافیتی که اکسید می کند جدا کند. ^[9]

آزمایش زانتوپروتئیک

اسید نیتریک با پروتئین ها واکنش می دهد و محصولات نیترات دار زرد را تشکیل می دهد. این واکنش به عنوان واکنش زانتوپروتئیک شناخته می شود . این آزمایش با افزودن اسید نیتریک غلیظ به ماده مورد آزمایش و سپس حرارت دادن مخلوط انجام می شود. اگر پروتئین های حاوی اسیدهای آمینه با حلقه های معطر وجود داشته باشد ، مخلوط زرد می شود. پس از افزودن پایه ای مانند آمونیاک، رنگ به نارنجی تغییر می کند . این تغییرات رنگی ناشی از حلقه های معطر نیتراتی در پروتئین است. هنگامی که اسید با سلول های اپیتلیال تماس می گیرد ، اسید زانتوپروتئیک تشکیل می شود. تغییرات موضعی رنگ پوست نشانه ای از اقدامات احتیاطی ناکافی هنگام کار با اسید نیتریک است.

تولید

اسید نیتریک از واکنش دی اکسید نیتروژن (NO ₂ ) با آب ساخته می شود .

4 NO ₂ + 2 H ₂ O → 2 HNO ₃ + NO + NO ₂ + H ₂ O

یا فرمول ساده شده:

3 NO ₂ + H ₂ O → 2 HNO ₃ + NO

معمولاً مونوکسید نیتروژن تولید شده توسط واکنش مجدداً توسط اکسیژن موجود در هوا اکسید می شود تا دی اکسید نیتروژن اضافی تولید شود.

عبور دی اکسید نیتروژن از پراکسید هیدروژن می تواند به افزایش بازده اسید کمک کند.

2 NO ₂ + H ₂ O ₂ → 2 HNO ₃

محلول های اسید نیتریک با کیفیت تجاری معمولاً بین 52 تا 68 درصد اسید نیتریک دارند. تولید اسید نیتریک توسط فرآیند استوالد که به نام شیمیدان آلمانی ویلهلم استوالد نامگذاری شده است، انجام می شود . در این فرآیند، آمونیاک بی آب در حضور یک کاتالیزور مش سیمی پلاتین یا رودیوم در دمای بالای 250 درجه سانتیگراد و فشار 9 اتمسفر به مونوکسید نیتروژن اکسید می شود .

4 NH ₃ (g) + 5 O ₂ (g) → 4 NO (g) + 6 H ₂ O (g) (ΔH = -905.2 kJ/mol)

سپس مونوکسید نیتروژن با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و دی اکسید نیتروژن تشکیل می شود.

2 NO (g) + O ₂ (g) → 2 NO ₂ (g) (ΔH = -114 kJ/mol)

سپس در آب جذب می شود تا اسید نیتریک و مونوکسید نیتروژن تشکیل شود.

3 NO ₂ (g) + H ₂ O (l) → 2 HNO ₃ (aq) + NO (g) (ΔH = -117 کیلوژول بر مول)

مونوکسید نیتروژن برای اکسیداسیون مجدد به چرخه اضافه می شود. یا اگر مرحله نهایی در هوا انجام شود:

4 NO ₂ (g) + O ₂ (g) + 2 H ₂ O (l) → 4 HNO ₃ (aq)

_{HNO 3} آبی حاصل را می توان با تقطیر تا حدود 68 درصد جرمی تغلیظ کرد. تا 98% غلظت بیشتر را می توان با کم آبی _با H2SO4 غلیظ بدست آورد _. با استفاده از آمونیاک حاصل از فرآیند هابر ، محصول نهایی را می توان از نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن تولید شده از هوا و گاز طبیعی به عنوان تنها مواد اولیه تولید کرد. ^[12]

سنتز آزمایشگاهی

در آزمایشگاه، اسید نیتریک را می توان با تجزیه حرارتی نیترات مس (II) ساخته و دی اکسید نیتروژن و گازهای اکسیژن تولید کرد که سپس از آب عبور داده می شود تا اسید نیتریک تولید شود .

2 مس (NO ₃ ) ₂ → 2 CuO + 4 NO ₂ + O ₂

سپس، فرآیند استوالد را دنبال کنید :

2  NO ₂ + H ₂ O → HNO ₂ + HNO ₃

یک جایگزین، واکنش توده های مساوی از هر نمک نیترات، مانند نیترات سدیم ، با اسید سولفوریک (H ₂ SO _{4 ) و} تقطیر این مخلوط در نقطه جوش اسید نیتریک در 83 درجه سانتیگراد است . بقایای هیدروژن سولفات فلزی غیرفرار در ظرف تقطیر باقی می ماند. اسید نیتریک بخار قرمز حاصل می تواند به اسید نیتریک سفید تبدیل شود. ^[6]

NaNO ₃ + H ₂ SO ₄ → HNO ₃ + NaHSO ₄

NOx محلول به آسانی با استفاده از فشار کم در دمای اتاق (10 تا 30 دقیقه در 200 میلی‌متر جیوه یا 27  کیلو پاسکال ) حذف _{می‌شود} تا اسید نیتریک دود سفید حاصل شود  . همچنین می توان این فرآیند را تحت فشار و دمای پایین در یک مرحله انجام داد تا گاز دی اکسید نیتروژن کمتری تولید شود.

اسید نیتریک رقیق را می توان با تقطیر تا غلظت اسید 68 درصد تغلیظ کرد که حداکثر آزئوتروپ جوشان است. در آزمایشگاه، غلظت بیشتر شامل تقطیر با اسید سولفوریک یا نیترات منیزیم است که به عنوان یک جاذب آب عمل می کند. چنین تقطیرهایی باید در فشار کم با دستگاه تمام شیشه ای انجام شود تا از تجزیه اسید جلوگیری شود. در صنعت، اسید نیتریک با غلظت بالا با حل کردن دی اکسید نیتروژن اضافی در اسید نیتریک 68 درصد در یک برج جذب تولید می شود. ^[13] اکسیدهای نیتروژن محلول یا از محلول جدا می شوند تا اسید نیتریک بخاردار سفید تشکیل دهند یا در محلول باقی می مانند تا اسید نیتریک بخاردار قرمز را تشکیل دهند. اخیراً وسایل الکتروشیمیایی برای تولید اسید بی آب از مواد اولیه اسید نیتریک غلیظ ساخته شده است. ^[14]

استفاده

عمده‌ترین کاربرد صنعتی اسید نیتریک در تولید کود است . اسید نیتریک با آمونیاک خنثی می شود و نیترات آمونیوم می دهد . این عمل 75 تا 80 درصد از 26 میلیون تن تولید سالانه (1987) را مصرف می کند. سایر کاربردهای اصلی برای تولید مواد منفجره، پیش سازهای نایلون و ترکیبات آلی خاص است.

به عنوان پیش ساز در ترکیبات نیتروژن آلی

در سنتز آلی ، صنعتی و غیره، گروه نیترو یک گروه عملکردی همه کاره است . مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک بر روی ترکیبات معطر مختلف از طریق جایگزینی معطر الکتروفیلیک عمل می کند و یک جایگزین نیترو را معرفی می کند . بسیاری از مواد منفجره مانند TNT به این ترتیب تهیه می شوند:

C ₆ H ₅ CH ₃ + 3 HNO ₃ → C ₆ H ₂ ( NO ₂ ) ₃ CH ₃ + 3 H ₂ O

اسید سولفوریک غلیظ یا اولئوم آب اضافی را جذب می کند.

H ₂ S ₂ O ₇ + H ₂ O → 2 H ₂ SO ₄

گروه نیترو را می توان کاهش داد تا یک گروه آمین به دست آورد که امکان سنتز ترکیبات آنیلین از نیتروبنزن های مختلف را فراهم می کند :

استفاده به عنوان عامل اکسید کننده

اسید آدیپیک ، پیش ساز نایلون ، عمدتاً با اکسیداسیون روغن KA – مخلوطی از سیکلوهگزانون و سیکلوهگزانول – با اسید نیتریک تولید می شود. ^[15]

پیشران موشک

اسید نیتریک به اشکال مختلف به عنوان یک اکسید کننده در موشک های پیشران مایع استفاده شده است . این اشکال شامل اسید نیتریک بخاردار قرمز، اسید نیتریک بخاردار سفید، مخلوط با اسید سولفوریک و این اشکال با دوپینگ HF می‌شود. ^[16] IRFNA ( اسید نیتریک گازدار قرمز دوپ شده ) یکی از 3 جزء سوخت مایع برای موشک BOMARC بود. ^[17]

کاربردهای ویژه

معرف تحلیلی

تجزیه و تحلیل عنصری با استفاده از ICP-MS ، ICP-AES ، GFAA و Flame AA از اسید نیتریک رقیق (0.5-5.0٪) به عنوان یک ترکیب ماتریکس برای شناسایی آثار فلزات در محلول ها استفاده می کند. ^[18] برای این نوع تعیین، اسید با کیفیت فلز کمیاب فوق خالص مورد نیاز است. زیرا مقدار کمی از یون های فلزی ممکن است بر نتیجه آنالیز تأثیر بگذارد.

همچنین در هضم نمونه‌های آب کدر، نمونه‌های لجن، نمونه‌های جامد و همچنین سایر نمونه‌های منحصربه‌فرد که نیاز به آنالیز عنصری از طریق ICP-MS ، ICP-OES ، ICP-AES ، GFAA و طیف‌سنجی جذب اتمی شعله دارند، استفاده می‌شود. به طور معمول، یک محلول 50٪ از HNO _{3 مخلوط با آب دیونیزه نوع 1 (فوق العاده خالص) خریداری شده در این شکنش استفاده می شود.}

در الکتروشیمی ، اسید نیتریک به عنوان یک افزودنی شیمیایی در فرآیندهای خالص سازی نیمه هادی های آلی و نانولوله های کربنی خام استفاده می شود .

نجاری

در غلظت کم (حدود 10٪)، اسید نیتریک اغلب برای پیری مصنوعی کاج و افرا استفاده می شود. رنگ تولید شده ظاهر یک چوب بسیار قدیمی است که صیقل داده شده یا روغن کاری شده است، با مقدار زیادی طلای مایل به خاکستری ( تصفیه سطح چوب ).

ساینده و پاک کننده

اثرات خورنده اسید نیتریک برای برخی کاربردهای خاص مانند اچ کردن در چاپ ، ترشی فولادهای ضد زنگ یا تمیز کردن ویفرهای سیلیکونی در الکترونیک استفاده می شود.

نیتال ، محلولی از اسید نیتریک، آب و الکل، برای حکاکی فلزات به منظور آشکارسازی ریزساختار استفاده می شود. ISO 14104 یکی از استانداردهایی است که جزئیات این فرآیند شناخته شده را ارائه می دهد.

اسید نیتریک، با یا بدون اسید هیدروکلریک، برای تمیز کردن اسلایدها و روکش‌ها برای کاربردهای میکروسکوپی پیشرفته استفاده می‌شود. همچنین برای تمیز کردن شیشه قبل از آبکاری نقره هنگام ساخت آینه های نقره استفاده می شود.

دوغاب های تجاری موجود از اسید نیتریک 5 تا 30 درصد و اسید فسفریک 15 تا 40 درصد معمولاً برای تمیز کردن مواد غذایی و تجهیزات لبنی برای حذف ترکیبات کلسیم و منیزیم رسوب شده (انباشته شده از جریان فرآیند یا ناشی از استفاده از آب سخت در طول تولید و تمیز کردن) استفاده می شود. )). محتوای اسید فسفریک به غیرفعال شدن آلیاژهای آهن در برابر خوردگی توسط اسید نیتریک رقیق کمک می کند.

اسید نیتریک را می توان به عنوان یک تست نقطه ای برای آلکالوئیدهایی مانند LSD استفاده کرد و بسته به آلکالوئید رنگ های متنوعی می دهد.

امنیت

اسید نیتریک یک اسید خورنده و یک عامل اکسید کننده قوی است . بزرگترین خطر این سوختگی شیمیایی است . زیرا اسید نیتریک هیدرولیز اسیدی را با پروتئین ها ( آمید ) و چربی ها ( استر ) انجام می دهد . این باعث تجزیه بافت زنده (مانند پوست و گوشت بدن) می شود. اسید نیتریک غلیظ به دلیل واکنش با کراتین، لکه های زردی را روی پوست انسان ایجاد می کند . این لکه های زرد وقتی خنثی می شوند نارنجی می شوند. ^[24] با این حال، اثرات سیستمیک بعید است و این ماده سرطان‌زا یا جهش‌زا در نظر گرفته نمی‌شود. ^[25]

درمان استاندارد کمک های اولیه برای ریختن اسید روی پوست، مانند سایر مواد خورنده، شستشو با مقدار زیادی آب است. شستشو حداقل 10-15 دقیقه ادامه می یابد تا بافت اطراف محل سوختگی اسید خنک شود و از آسیب ثانویه جلوگیری شود. لباس‌های آلوده به اسید فوراً برداشته می‌شوند و پوست زیر آن کاملاً شسته می‌شود.

اسید نیتریک، یک عامل اکسید کننده قوی، می تواند با ترکیباتی مانند سیانیدها ، کاربیدها یا پودرهای فلزی واکنش انفجاری بدهد و با بسیاری از ترکیبات آلی مانند سقز به شدت و به صورت هایپرگولی (یعنی خود اشتعال زا) واکنش نشان دهد. بنابراین باید دور از پایه ها و مواد آلی نگهداری شود.

تاریخچه

اسید نیتریک ابتدا در آثار کیمیاگران عرب مانند ابوبکر محمد بن زکریای رازی (854-925) ^[26] و بعداً در Pseudo-Geber ‘s De Inventione Veritatis ذکر شد . در این آثار نوشته شده است که مخلوط نمک نمک ، زاج و ویتریول آبی از کلسینه کردن به دست آمده است. همچنین در قرن سیزدهم توسط آلبرتوس مگنوس و رامون لول توصیف شد که اسید نیتریک را با حرارت دادن آن با نمک و خاک رس تهیه کرد و آن را “eau forte” (آکوا فورتیس) نامید.

گلوبر فرآیندی برای بدست آوردن اسید نیتریک با تقطیر نیترات پتاسیم با اسید سولفوریک ابداع کرد. در سال 1776 Lavoisier نشان داد که حاوی اکسیژن است و در سال 1785 هنری کاوندیش ترکیب دقیق آن را تعیین کرد و نشان داد که می توان آن را با عبور جریانی از جرقه های الکتریکی از هوای مرطوب سنتز کرد. در سال 1806، هامفری دیوی نتایج آزمایشات گسترده الکترولیز آب مقطر را گزارش کرد که در آن اسید نیتریک از گاز نیتروژن اتمسفر حل شده در آند تولید می شد. او از یک باتری ولتاژ بالا و الکترودهای غیر واکنشی و همچنین ظروف مانند مخروط الکترود ساخته شده از طلا استفاده کرد که به عنوان ظروف پل شده با آزبست مرطوب دو برابر شد.

تولید صنعتی اسید نیتریک از هوای اتمسفر در سال 1905 با فرآیند Birkeland-Eyde که به نام فرآیند قوس نیز شناخته می شود، آغاز شد. این فرآیند مبتنی بر اکسیداسیون نیتروژن اتمسفر توسط اکسیژن اتمسفر به مونوکسید نیتروژن با قوس الکتریکی در دمای بسیار بالا است . بازده مونوکسید نیتروژن تا حدود 4-5٪ در دمای 3000 درجه سانتی گراد، با بازده کمتر در دماهای پایین تر به دست آمد. مونوکسید نیتروژن خنک شد و توسط اکسیژن اتمسفر باقی مانده به دی اکسید نیتروژن اکسید شد. دی اکسید نیتروژن حاصل در یک سری از ستون های بسته بندی شده یا برج های جذب ستون آبکاری شده برای تولید اسید نیتریک رقیق در آب جذب شد . در اولین برج ها قطعات کوارتز غیر واکنشی به عنوان ماده پرکننده پر شده و دی اکسید نیتروژن با آب در این برج ها واکنش داده می شود. از آنجایی که تقریباً 20 درصد از اکسیدهای نیتروژن تولید شده واکنش نشان ندادند، برج های نهایی حاوی محلول قلیایی برای خنثی کردن باقی مانده بودند. این فرآیند بسیار انرژی بر بود و پس از در دسترس قرار گرفتن آمونیاک ارزان به سرعت با فرآیند استوالد جایگزین شد.

یکی دیگر از روش های تولید اولیه توسط مهندس فرانسوی آلبرت نودون در سال 1913 اختراع شد. در روش خود، او اسید نیتریک را از الکترولیز نیترات کلسیم تبدیل شده توسط باکتری ها از مواد نیتروژن دار در باتلاق های ذغال سنگ نارس تولید کرد. یک گلدان سفالی که اطراف آن را آهک احاطه کرده بود در ذغال سنگ نارس دفن کردند و با چوب های تاروود بسته شد تا محفظه ای برای آند کربن ساخته شود که در آن اسید نیتریک تشکیل می شد. اسید نیتریک از طریق یک لوله شیشه ای که در کف ظرف غرق شده بود به بیرون پمپ شد . آب تمیز از بالا از طریق یک لوله شیشه ای دیگر برای جایگزینی مایع حذف شده پمپ می شود. داخل آن پر از کک بود . کاتدهای چدن در پیت اطراف غوطه ور شدند. مقاومت حدود 3 اهم بر متر مکعب و برق تحویلی حدود 10 ولت بود. تولید از یک سلول تولیدی 800 تن در سال بود.

پس از اینکه فرآیند هابر برای تولید کارآمد آمونیاک در سال 1913 معرفی شد، تولید اسید نیتریک از آمونیاک با استفاده از فرآیند Ostwald به روش تولید غالب تبدیل شد و از فرآیند Birkeland-Eyde پیشی گرفت. امروزه نیز از این روش تولید استفاده می شود.