نیتریک اسید چیست و چگونه تولید می‌شود؟

نیتریک اسید چیست ؟

بدون شک، اسید نیتریک یکی از مهمترین اسید‌های کشف شده توسط بشر است. این اسید که با نام‌های آب قوی، آب قدرتمند و همچنین روح نیتر ( روح پتاسیم نیترات) در قرن هجدهم میلادی نیز شناخته می‌شده، با فرمول شیمیایی HNO3 در علم شیمی شناخته می‌شود. اسید نیتریک اسیدی بسیار قوی و خورنده است. این اسید در حالت خالص وقتی که تازه تولید شده، بی‌رنگ است اما با گذشت زمان مقداری از اکسید نیتروژن و آب آن تبخیر شده و رنگی زرد را نشان خواهد داد.
این اسید در دمای پایین، درون آب کاملا حل خواهد شد. اسید نیتریک یکی از مواد رایج در تمامی آزمایشگاه‌ها و از اصلی‌ترین مواد صنعتی است. یکی از دلایل اصلی خرید اسید نیتریک، ساختن آمونیوم نیترات برای کودهای شیمیایی است. این اسید همچنین در ساختن مواد منفجره مثل نیتروگلیسرین، پلاستیک‌ها و رنگ‌ها کاربرد دارد.
نیتریک اسید دارای شکل مولکولی تریگونال و وزن مولکولی 63 گرم بر مول است، در 83 درجه سانتی‌گراد می‌جوشد و در منفی 42 درجه سانتی‌گراد ذوب خواهد شد. اسیدیته این اسید بسیار بالا است و به محض برخورد با پوست باعث سوختگی شدید خواهد شد، لذا کار با آن بدون دستکش خطرناک بوده و در صورت برخورد با پوست باید با آب فراوان محل برخورد شسته شود.

نیتریک اسید (Nitric acid) برخلاف سایر اسیدها که ترکیبی آلی هستند، ترکیبی معدنی به شمار می‌رود که به دلیل داشتن خواص اسیدی عضوی از خانواده کربوکسیلیک اسیدها محسوب می‌شود. نیتریک اسید بسیار خورنده و سمی بوده و درصد اسید موجود در آن نسبتاً بالا است. از طرفی این اسید در مقایسه با سایر اسیدها بسیار گران‌تر می‌باشد. اسید نیتریک که در دو گرید خوراکی و صنعتی موجود است، در بیشتر موارد بی رنگ بوده، اما با ترکیب دیگر مواد شیمیایی به رنگ نارنجی یا قرمز تغییر رنگ می‌دهد. و همچنین این ماده قابل انحلال در آب است.

خرید نیتریک اسید

مشخصات فنی نیتریک اسید

خواص اسید نیتریک

خرید اسید نیتریک با 68 درصد وزنی هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن، اسیدی را در اختیار شما خواهد گذاشت که در 121.9 (68.4 درصد وزنی) سانتی‌گراد خواهد جوشید. و در 68.4 درصد وزنی فشاری برابر 1 اتمسفر خواهد داشت. اسید نیتریک 100 درصد خالص مایع بی‌رنگی است که چگالی آن 1522 کیلوگرم بر متر مکعب در دمای اتاق(25 درجه سانتی‌گراد) خواهد بود. این اسید نیتریک خالص در منفی 41.6 درجه سانتی‌گراد جامد شده و بلورهای سفیدی را تشکیل می‌دهد و در 86 درجه سانتی‌گراد خواهد جوشید. در حال جوشیدن در نور، حتی در دمای اتاق تجزیه شده و به صورت زیر دی اکسید نیتروژن آزاد می‌کند.

4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 (72°C)

این امر به این معنی است که اسید نیتریک بدون آب باید در دمای زیر صفر درجه نگهداری شود تا تجزیه نگردد. دی اکسید نیتروژن حل نشده در آب باقی خواهد ماند و رنگ آن را زرد خواهد کرد. وقتی اسید نیتریک با غلظت بالای 86 درصد باشد به محض قرارگیری در معرض هوا، دی اکسید نیتروژن به صورت بخاری قرمز مایل به قهوه‌ای از آن خارج شده و به همین دلیل اسید نیتریک دودزا نام خواهد داشت.

همچنین دو هیدرات جامد اسید نیتریک نیز به طور تجاری به فروش می‎رسد که یکی از آن‌ها مونوهیدرات (تک آبه) و دیگری تری هیدرات (سه آبه) است. چگالی اسید نیتریک در صورت 68 درصد بودن بین 1350 کیلوگرم بر متر مکعب تا 1510 کیلوگرم بر متر مکعب در دماهای مختلف متفاوت است.
اسید نیتریک با هر غلظتی کاملا در آب حل می‎شود و وقتی تقطیر شود، آزئوتروپی از اسید نیتریک با غلظت 68 درصد خواهیم داشت که در 120.5 درجه سانتی‌گراد تحت فشار 1 اتمسفر خواهد جوشید. همچنین جالب است بدانید که دی اکسید نیتروژن محلول در اسید بر خواص فیزیکی آن مثل رنگ، فشار بخار روی مایع و نیز دمای جوش تاثیرگذار است. نیتریک اسید باید در غلضت بیشتر از 68 درصد، درمکانی تاریک نگهداری شود چون با قرار گرفتن در معرض نور تجزیه خواهد شد.
این اسید یک عامل اکسایش بسیار قوی است (که البته به علت گرانی در صنایع معدنی به جز در مورد اورانیوم مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.) این اسید مانند بقیه اسیدها با گروه‌های آلکالی، اکسیدهای ساده و کربنات‌ها تشکیل نمک خواهد داد که مهمترین این نمک‌ها آمونیوم نیترات خواهد بود. خورندگی این اسید به دلیل آزاد نکردن هیدروژن در واکنش با فلزات مختلف (به جز موارد خاص) بسیار بالا است.

خطرات و اطلاعات ایمنی نیتریک اسید

1. نیتریک اسید، درصد اسید بسیار بالایی دارد به همین دلیل بسیار قوی و خورنده است. پس بهتر است در حین کار با آن حتماً از دستکش مخصوص کار استفاده کرد. چر که در صورت تماس این اسید با پوست، فرد دچار سوختگی شدیدی خواهد شد.
2. اسید نیتریک قابلیت انحلال و اشتعال در آب را نیز دارد و در صورت اشتعال این اسید و تولید بخار بهتر است از ماسک‌های فیلتر دار استفاده شود و عینک محافظ هم فراموش نگردد. به یاد داشته باشید بخار خارج شده از آن می‌تواند به بینایی چشم و ریه‌ها آسیب شدیدی وارد کند. حتی اگر در محیط باز هم کار می‌کنید بهتر است باز هم از ماسک و عینک محافظ استفاده نمایید.
3. به طور کلی اسیدها باید در بسته‌بندی‌هایی از جنس فولاد ضدزنگ و در محیطی خنک و به دور از هرگونه مواد و فلزاتی که ممکن است با آن‌ها واکنش داشته باشند، چون قلیاها، مواد ارگانیک، اکسیدها و … نگهداری شوند.

تاریخچه اسید نیتریک

اسید نیتریک این اکسید کننده قوی، اولین بار توسط جابر بن حیان (721 تا 815 میلادی) دانشمند ایرانی معرفی شد. این دانشمند بزرگ (اسیدباز!) (کیمیاگر، فیلسوف، دانشمند و پدر علم شیمی) که کاشف هیدروکلریک اسید، اسید نیتریک، تیزاب سلطانی (مخلوطی از نیتریک اسید و اسید کلریدریک)، جوهر لیمو (اسید سیتریک) و اسید استیک (جوهر سرکه) نیز هست در کتاب خود چنین یادداشت کرده است: “قسمتی (به اندازه یک پاوند) از ویرتول قبرسی (سولفات مس پنج آبه) را به نیمی از همان مقدار نیتر (پتاسیم نیترات) و یک چهارم قسمت آلومینیوم اضافه کنید. همه را در دستگاه تقطیر قرار داده و مایع به دست آمده که حلالی قوی خواهد بود که اگر به آن مقداری نمک آمونیوم اضافه شود، طلا، نقره و سولفور را حل خواهد کرد.”
در اواخر قرن سیزدهم و و اوایل قرن چهاردهم در کتاب پسئودو-جِبِر(اشاره به جابر بن حیان) در اروپا این کشف توسط قدیس آلبرت بزرگ (آلبرتوس مگنوس) آلمانی مطرح شد و توسط رامون لول (ریاضی‌دان، فیلسوف، منطق گرا و نویسنده) که نیتر را حرارت داده و با رس ترکیب کرده بود، آب قدرتمند نام گرفت.

روش تولید اسید نیتریک

هر چند اسید نیتریک برای اولین بار با واکنش بین اسید سولفوریک و نیترات پتاسیم و تقطیر آن حاصل شد، اما امروز اسید نیتریک توسط اکسیداسیون آمونیاک در هوا با کاتالیزور پلاتین (یا رادیوم) در 900 درجه سانتی‌گراد می‌شود. (روش استوالد) اکسید نیتریک به دست آمده مجددا اکسید و دی اکسید نیتروژن تشکیل شده که با جذب در آب تبدیل به اسید نیتریک می‌شود. معمولا در آخر این فرآیند یک مرحله کلرزدایی برای حذف کلر در صورت وجود انجام می‌شود، محصول حاصل در بهترین حالت HNO3 هفتاد درصد خواهد بود.

4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g) (ΔH = −905.2 kJ)
2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) (ΔH = −114 kJ/mol)
3 NO2 (g) + H2O (l) → 2 HNO3 (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)
4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 4 HNO3 (aq)

امروزه با پیشرفت علم و فناوری در زمینه ساخت اسید نیتریک، روش‌های ساخت مختلفی برای تولید انبوه این اسید معرفی و به ثبت رسیده است. یکی از روش‌های دقیق برای تولید نیتریک اسید روش Brikeland می‌باشد؛ بدین گونه که از اکسید نیتریک، نیتریک اسید را تولید می‌کنند. در ابتدا از آمونیاک برای تولید آن استفاده می‌کردند یا با استفاده از اسید سولفوریک روی نیتریت سدیم، این ماده ساخته می‌شد، اما امروزه روش بریک لند به عنوان یک روش صحیح برای این امر شناخته شده‌است. در این روش NO با روش هیدراتاسیون و اکسیداسیون به HNO3 تبدیل می‌شود که حتماً باید این فرآیند در دمای بالا انجام شود تا NO بتواند به راحتی تجزیه شود. در نهایت اسید نیتریک تولید شده در معرض هوا قرار می‌گیرد و با تبدیل شدن به اکسید نیتروژن، نیتریک اسید مورد نظر ساخته می‌شود. در ادامه فرمول تجزیه این فرآیند ذکر خواهد شد:

3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO

N2 + O2 —–> 2NO + 43Kcal

4NH3 + 5O2 —–> 4NO + 6H2 + 216,24Kcal

کاربردهای اسید نیتریک

به علت گران بودن نسبی این اسید در صنایع معدنی، فقط برای تولید اورانیوم کاربرد دارد و سعی می‌شود در بقیه موارد از اسید سولفوریک استفاده شود. اما کاربردهای خارج از هیدرومتالورژی این اسید عبارتند از:

کاربرد اسید نیتریک در کشاورزی

اصلی‌ترین کاربرد و علت خرید اسید نیتریک در صنعت تولید کودهای شیمیایی با استفاده از آمونیاک برای تولید آمونیوم نیترات است. همچنین از دیگر استفاده‌های این اسید تولید مواد منفجره مانند نیتروگلیسیرین، تری نیترو تولوئن (TNT)، سایکلو تری متیلن تری نیترامین (RDX) می‌باشد که همین امر باعث می‌شود که بنیادهای نظامی و سلاح‌سازان در سراسر دنیا مقدار زیادی از آن را خریداری کنند. آخرین علت رایج برای خرید نیتریک اسید تجهیز آزمایشگاه‌ها با آن است.

جالب است بدانید که در آزمایش‌های OES ، AES ، MS) ICP ، GFAA) و طیف سنجی جذب اتمی، برای شناسایی و ردیابی عناصر در نمونه‌های معدنی با غلظت 0.5 تا 2 درصد به کار برده می‌شود. البته این مقدار اسید باید از اسید کاملا خالص (100 درصد) برداشته شده و به نمونه‌ها اضافه شود، زیرا حتی اگر مقدار کمی از عناصر همراه اسید باشد، روی نتایج آزمایش تاثیر گذار خواهد بود.
گرچه همانطور که در ابتدای این قسمت گفتیم استفاده از این اسید در هیدرومتالورژی بسیار محدود است، اما وقتی صحبت از فلزات با ارزشی مثل طلا، پلاتینیوم و اورانیوم به خصوص در مواد آلی باشد، گاهی در کنار اسید کلریدریک از آن استفاده می‌شود.
از کاربردهای جالب اسید نیتریک 100 درصد استفاده از آن به عنوان اکسید کننده در سوخت مایع شاتل‌های فضایی است و همچنین از اسید نیتریک برای انجام تست کلرومتریک برای ردیابی هروئین و مورفین است. همچنین در راکت‌ها از اسید نیتریک بالای 85 درصد(اسید نیتریک قرمز) به همراه اسید سولفوریک به عنوان اکسید کننده استفاده می‌شود.

سایر کاربردهای نیتریک اسید

• نیتریک اسید به دلیل قیمت بالایی که دارد بیشتر در فرایندهای مهمی مانند ساخت اورانیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• درصد کمی از این اسید در شوینده‌های الکلی (شیشه پاک‌کن عینک، میکروسکوپ و…) استفاده می‌شود.
• قابل استفاده در ساخت کودهای کشاورزی، به منظور افزایش سن درختان و تسریع در باروری آن‌ها می‌باشد.
• قابل استفاده در صنعت رنگ‌سازی است؛ با استفاده از نیتریک اسید رنگ‌هایی ساخته می‌شود که در آب حل نخواهند شد.

خرید اسید نیتریک

شیمی بازار به عنوان مرکز خرید و فروش آنلاین مواد شیمیایی به معرفی فعالان این صنعت می‌پردازد. فروشندگان اسید نیتریک زیادی در شیمی بازار حضور دارند که می‌توانید مستقیم با آن‌ها ارتباط برقرار کرده و مذاکرات خرید خود را آغاز نمایید.

فروش اسید نیتریک

در صورتی‌که تولیدکننده اسید نیتریک، واردکننده و یا تامین‌کننده این ماده‌اید می‌توانید نسبت به معرفی شرکت و مواد خود از امکانات شیمی بازار استفاده کرده و فعالیت خود را از طریق این پلتفرم در فضای کسب و کار دیجیتال بهتر و با هزینه‌ای مناسب‌تر توسعه دهید.
این مهم با امکاناتی همچون ایجاد پروفایل اختصاصی شرکت و درج آگهی فروش در شیمی بازار به آسانی ممکن خواهد بود.