اسید نیتریک،nitric acid

اسید نیتریک،nitric acid

نیتریک اسید چیست؟ نیتریک اسید (HNO3) یک اسید معدنی بسیار خورنده است. این ترکیب خالص بی‌رنگ بوده و به مرور زمان بر اثر تجزیه شدن به اکسیدهای نیتروژن و آب، به رنگ زرد درمی‌آید. بیشتر اسید نیتریک موجود در بازار دارای غلظت حدود 68% جرمی است. وقتی غلظت محلول HNO3 بیش از 86% باشد، به آن نیتریک اسید دوده کننده گفته می‌شود. بسته به مقدار اسید نیتریک موجود در محلول آبی این ماده، در غلظت‌های حدود 86 % به عنوان اسید نیتریک دوده کننده قرمز و در غلظت‌های بالای 95% اسید نیتریک دوده کننده سفید می‌باشد.

اسید نیتریک معرفی است که معمولا برای نیتراسیون و افزودن گروه عاملی نیترو به مولکول آلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از ترکیبات نیترویی مواد منفجره حساس به حرارت و شوک می‌باشند که این ترکیبات در تولید مواد منفجره استفاده می‌شود. حال آنکه ترکیبات دیگر مواد نیترویی پایدار به عنوان رنگدانه‌ها در جوهر و رنگ استفاده می‌شوند. از اسید نیتریک معمولا به عنوان یک ماده اکسید کننده قوی استفاده می‌شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی اسید نیتریک در بازار، نیتریک اسید به صورت محلول آزئوتروپ 68 درصد HNO3 با آب موجود است. این محلول در فشار 1 اتمسفر دارای دمای جوش 120.5 درجه سانتی‌گراد است. محلول حاصل به عنوان “اسید نیتریک غلیظ” شناخته می‌شود. اسید نیتریک غلیظ خالص در دمای اتاق مایعی بی‌رنگ می‌باشد. این ماده به دو حالت آبدار تک آبه و سه آبه یافت شده که به صورت زیر نمایش داده می‌شود.

HNO3.H2O و HNO3.3H2O

آلودگی اسید نیتریک با دی اکسید نیتروژن اسید نیتریک در معرض حرارت و نور تجزیه شده و به همین دلیل اغلب در بطری‌های شیشه‌ای قهوه‌ای نگهداری می‌شود. این ماده بر اثر تجزیه شدن طبق واکنش زیر به آب و اکسیژن و نیترو تبدیل می‌گردد.

4HNO3→2H2O 4NO2 O2

این واکنش ممکن است منجر به ایجاد برخی تغییرات غیرقابل اغماض در فشار بخار بالای مایع شود زیرا اکسید‌های نیتروژن تولید شده به طور جزئی یا کامل حل می‌گردد. دی‌اکسید نیتروژن (NO2) در اسید نیتریک محلول باقی مانده و در دمای بالاتر آن را زرد و یا حتی قرمز رنگ می‌کند. اسید نیتریک خالص در معرض هوا، بخارهای سفید ایجاد می‌کند و حال آنکه این اسید با دی اکسید نیتروژن محلول، بخارهای قرمز یا قهوه‌ای ایجاد می‌کند. اکسیدهای نیتروژن (NOX) در اسید نیتریک محلول هستند.

نیتریک اسید دوده کننده نیتریک اسید تجاری حاوی حدود 98% اسید نیتریک و چگالی 1.5 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این محلول معمولا در صنایع تولید مواد منفجره مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اسید فرار و خورنده نیست.

نیتریک اسید دوده کننده قرمز یا RFNA این ماده حاوی مقادیر قابل توجهی از دی اکسید نیتروژن محلول (NO2) بوده که با رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز از درون محلول جدا می‌شود. به علت حل شدن دی اکسید نیتروژن درون محلول نیتریک اسید، دانسیته اسید نیتریک دوده کننده پایین بوده و تا حدود 1.490 g/cm3 می‌رسد.

نیتریک اسید دوده کننده مهار شده (که با علایم IWFNA یا IRFNA نمایش داده می‌شود) می تواند با افزودن 0.6 تا 0.7 درصد جرمی هیدروژن فلورید (HF) ساخته شود. این فلورید به منظور مقاومت در برابر خوردگی در مخازن فلزی، به محلول اضافه می‌شود. فلوراید اضافه شده یک لایه فلورید فلزی ایجاد می‌کند که از فلز محافظت می‌کند.

نیتریک اسید بدون آب نیتریک اسید دوده کننده سفید، اسید نیتریک خالص یا WFNA ، بسیار نزدیک به اسید نیتریک بی آب بوده است. یکی از مشخصات اسید نیتریک دوده کننده سفید این است که حداکثر 2% آب و 0.5 درصد NO2 محلول دارد. اسید نیتریک بی آب دارای دانسیته یا چگالی 1.512 گرم بر سانتی‌متر مکعب و نیز غلظت تقریبی 24 مولار است. اسید نیتریک بی آب مایعی متحرک بی‌رنگ دارای دانسیته 1.512 گرم بر سانتی‌متر مکعب بوده که در دمای 42- درجه سانتی‌گراد جامد می‌شود و بلورهای سفیدی تشکیل می‌دهد. با تجزیه شدن اسید نیتریک به NO2 و آب رنگ محلول زرد می‌شود. محلول بدست آمده در دمای 83ºC به جوش می‌آید. این محلول معمولا در بطری‌های نشکن شیشه‌ای نگه داری می‌شود.

ساختار و پیوند اسید نیتریک دو پیوند N-O برابر و نسبتا کوتاه هستند. این موضوع را می‌توان با تئوری رزونانس توضیح داد. اندازه پیوند N-O در دو تا از آن ها بیشتر از پیوند دو گانه عادی و کمتر از اندازه پیوند N-O عادی سوم است. این موضوع نشان دهنده رزونانس بین این سه اتم NO2 موجود در نیتریک اسید است. اما اندازه پیوند N-O سوم در این مولکول بیشتر از دو پیوند دیگر است و این به علت متصل بودن سر دیگر اکسیژن سوم به H می‌باشد.

چگونه می‌توان از اسید نیتریک استفاده کرد؟ اسید نیتریک در بسیاری از کاربردهای صنعتی به عنوان اکسید کننده استفاده می‌شود. از جمله این کاربردها عبارتند از:

تولید محصولات ازت که معمولا برای تولید کودها استفاده می‌شود. تولید اسید آدیپیک: این ماده شیمیایی نایلون 6 . 6 بوده که در تولید الیاف مصنوعی، نخ‌های نایلونی و قطعات پلاستیکی اتومبیل استفاده می‌شود. تولید پلی اورتان: این ماده شیمیایی در تولید عایق‌ها، رنگ و پوشش‌ها استفاده می‌شود.