اسید نیتریک

اسید نیتریک چیست

مشخصات اسید نیتریک

• نام شیمیایی : اسید نیتریک.

• اسامی مترادف با اسید نیتریک : نیتریک اسید ، ازوتیک اسید ، Aqua fortis ، نیترات هیدروژن ، اسید ازوتیک ، جوهر شوره ، اسید ازته.

• گرید محصول : 1. اسید نیتریک صنعتی 2. اسید نیتریک آزمایشگاهی.

• فرمول مولکولی : HNO3.

• خلوص : اسید نیتریک 58 تا 60 درصد.

• شکل ظاهری : مایع شفاف.

• رنگ : زرد کمرنگ یا بی رنگ.

• بو : بوی زننده و تند و خفه کننده.

• نقطه ذوب : 41- درجه سانتیگراد.

• نقطه جوش : 122 درجه سانتیگراد.

اسیدیته :ph1

• نقطه اشتعال : قابل اشتعال نیست.

• حلالیت در آب : قابل حل شدن و اختلال است.

معرفی اسید نیتریک

اسید نیتریک ، اسيدي است قوي همراه با خاصيت اكسيدكنندگي بالا. با حرارت دادن به اسيد نيتريك در فشار اتمسفري در دماي ۲/۷۸ درجه سانتی گراد مي‌جوشد و شروع به تجزيه شدن مي‌كند كه در نهايت محلول اسيدي ۶۸ درصد بدست مي‌آيد و در اين درصد مخلوط آزئوتروپ دارد و ماكزيمم نقطه جوش آن 120 درجه سانتی گراد مي‌باشد. اسيد نيتريک داراي دو آب هيدراته به فرمول هاي H2O.HNO3 و 3H2O.HNO3 مي‌باشد. اسيد با درجه خلوص ۱۰۰ درصد داراي نقطة جوش در دماي 86 درجه سانتی گراد مي‌باشد و نقطه انجماد آن 42- درجه سانتی گراد مي‌باشد. چگالي آن در 20 درجه سانتی گراد معادل ۵/۱ گرم در هر ميلي ليتر مي‌باشد.

تاریخچه اسید نیتریک

اسید نیتریک در ابتدا در قرون وسطي به دست بشر ساخته شد. حدودا در سال ۱۱۰۰ ميلادي گبر یک روش براي تولید اسید نیتریک ارائه داد. اين روش تهيه آب فورتيس به وسيله تقطير شوره با سولفات مس و زاج سفيد بود.

در اواسط قرن هفدهم ،گلابر، اسيد نيتريك را به وسيله تقطير كردن شوره با اسيد سولفوريك قوي ساخت. گاونديش در سال ۱۷۸۵ به وسيله عبور دادن جرقه الكتريكي از مخلوط گازهاي نيتروژن و اكسيژن ثابت كرد كه اسيد نيتريک از اين عناصر تشكيل شده است. ميلينر در سال ۱۷۸۸ اسيد نيتريك را به وسيله عبور آمونياک از بالاي دي ‌اكسيد‌ منگنز حرارت داده شده و جذب بخارات به وسيله آب به دست آورد.

در سال ۱۸۳۹، کلمن روشي را براي توليد اسيد نيتريك ابداع كرد كه مبناي تهيه اسيد نيتريک در حال حاضر نيز مي‌باشد. در اين روش با استفاده از پلاتين مخلوط هوا و آمونياك را اكسيد مي‌كنند و اسيد را توليد مي‌كنند.

در سال ۱۸۴۸، رويلي نشان داد كه اكسيژن و نيتروژن مي‌توانند از هوا گرفته شوند و براي توليد اكسيد هاي نيتروژن به وسيله قوس الكتريكي با هم تركيب ‌شوند. اين پديده به وسيله کروکس نيز انجام شده بود. بر همين اساس و روش ، واحد كوچكي در منچستر انگلستان در سال ۱۹۰۰ به كار افتاد.

اما عيب اين روش اين بود كه بازده توليد اكسيد هاي نيتروژن پايين بود و 1.5 تا 2 درصد احتياجات را برطرف مي‌كرد و به نيروي بيشتري نيز احتیاج داشت.

در سال ۱۹۰۲ دو دانشمند به نام هاي بيرکلند و ايد در نروژ واحدي را احداث كردند كه از منابع هيدروژني استفاده مي‌كرد ولي به ۳۵۰۰۰ اسب بخار انرژي نياز داشت. در نهايت روش تهيه به وسيله اكسيداسيون آمونياك و استفاده از كاتاليست پلاتين به وسيله استوالد و براور توسعه پيدا كرد و براي اولين بار در سال ۱۹۰۸ در آلمان شروع به كار كرد. روش هاي ديگر توليد به دلايل مختلفي از جمله بالا بودن هزينه، راندمان كم، در دسترس نبودن مواد اوليه (معادن نيترات) به ميزان كافي و . . . نتوانستند به عنوان یک روش صنعتي و توليد انبوه اسيد نيتريك ارائه شوند و تنها در حد يك روش آزمايشگاهي و پايلوت‌ هاي كوچك باقي ماندند و همگي منسوخ شدند.

تاريخچه استفاده از نیتریک به زمان استخراج طلا باز مي‌گردد؛ چرا كه اين اسيد قادر به حل كردن اكثر فلزات به جز طلا مي‌باشد كه به اين ترتيب طلاي خالص از سنگ طلا استخراج مي‌گرديد.

در حال حاضر بيشترين موارد مصرف اسيد نيتريک در تولید كودهاي شيميايي (كشاورزي) از قبيل كودهاي نيترات، نيتروفسفات، كودهاي مخلوط و . . . است. ضمن اين كه در توليد نيترات ‌هاي معدني ( نيترات آمونيوم انفجاري) و آلي، در اسيد شويي تجهيزات صنعتي ، آبكاري ، مقاوم‌ سازي در برابر خوردگي ، جداسازي طلا و نقره و در صنايع الكتروليز از اسيد نيتريك به وفور استفاده مي‌شود. در صنايع نظامي ، صنايع شيرسازي و صنايع پلاستيك ‌سازي نيز مصرف اسيد نيتريك قابل توجه است.

موارد استفاده اسید نیتریک

قبل از این، تا حدودي به كاربردهاي نیتریک اسید اشاره شد. در اينجا به طور كامل تر کاربرد هاي اسيد نيتريك شرح داده مي‌شود. اسيد نیتریک براي خالص‌ سازي فلزاتي چون طلا و پلاتين استفاده مي‌شود. همچنين براي حل كردن فلزات نامحلولی مثل نقره به كار مي‌رود كه با تشكيل نيترات نقره مي‌توان از آن در عكاسي استفاده كرد. همچنين از اسيد نیتریک مي‌توان در بازيافت پلاتين استفاده كرد و از آنجا كه تمامي نيترات‌ هاي فلزات محلول هستند مي‌توان به اين وسيله، اورانيوم را به صورت خالص تهيه كرد كه در نيروگاه هاي اتمي كاربرد دارد. يكي ديگر از كاربرد ها استفاده جهت توليد كود هاي ازته است.

در مجتمع پتروشيمي شيراز بيشتر اسيد توليدي، براي توليد نيترات آمونيم كه نوعي كود شيميايي است در واحد نيترات آمونيم كه در مجاورت واحد اسيد نیتریک است مصرف مي‌شود.

در صنايع پلاستیک سازي و نظامي هم از اسيد نیتریک استفاده مي‌شود.

از ديگر موارد استفاده اسيد نیتریک مي‌توان به موارد زير اشاره كرد :

۱- توليد استر (در اثر واكنش با الكل ها)

۲- توليد مواد منفجره (در اثر واكنش با هيدروكربن ها)

۳- براي توليد نمک (در اثر واكنش با بازها)

۴- به عنوان يك عامل اكسيد كننده از آن استفاده مي‌كنند.

کاربرد های دیگر اسید نیتریک در صنایع مختلف :

• در مهندسی هوافضا، از این ماده بصورت گسترده بعنوان اکسید کننده در سوخت مایع موشک ‌ها استفاده می‌شود.

• در صنعت مواد منفجره، برای تولید مواد منفجره مانند TNT، پنبه تفنگ، نیترو گلیسیرین و ... استفاده می‌شود.

• در صنعت کودسازی، برای تولید کودهایی نظیر کلسیم نیترات، آمونیوم نیترات و ... استفاده می‌شود.

• از این ماده همچنین در تولید نمک ‌های نیترات مانند آمونیوم نیترات، نقره نیترات، کلسیم نیترات و ... استفاده می‌شود.

• از این ماده بصورت گسترده در زمینه شیمی بعنوان یک واکنشگر آزمایشگاهی استفاده می‌شود.

• همچنین از آن در تولید رنگ ‌ها و داروهای مختلف گرفته شده از قطران ذغال استفاده می‌شود.

• از آن برای خالص سازی فلزهای با ارزش مختلف مانند طلا، نقره و پلاتینیوم و ... استفاده می‌شود.

• در متالورژی، از مخلوط آن با الکل برای طراحی قلم زنی بر روی فلزاتی مانند برنج، مس، برنز و ... استفاده می‌شود.

• این اسید همچنین در تولید تیزاب که عناصر نجیب را در خود حل می‌کند، استفاده می‌شود.

• در غلظت ‌های بسیار کم، این ماده برای قدیمی کردن مصنوعی چوب کاج و افرا استفاده می‌شود.

• از محلول آبی آن برای تمیز کردن تجهیزات غذا و لبنی استفاده می‌کنند که به دلیل خاصیت آن در از بین بردن راحت ترکیبات ته نشین شده کلسیم و منیزیم است.

• از این ماده همچنین بصورت گسترده در تست کالرومتری (Colorometric test) برای تشخیص تفاوت میان هرویین و مورفین استفاده می‌شود.

تولید اسید نیتریک

همان‌ گونه كه اشاره شد، در زمان‌ هاي گذشته دانشمندان روش هاي مختلفي را براي توليد اسيد نیتریک به كار مي ‌بردند كه در نهایت اوستوالد و براور بهترين روش توليد اسيد نیتریک را ارائه كردند و اولين بار اين روش در سال ۱۹۰۸ در آلمان به كار گرفته شد و سرانجام تمام دنيا پي به ارزش آن بردند و در تمام دنيا از اين روش استفاده مي‌شود. اما در اين قسمت دو روش ديگر توليد اسيد نیتریک براي آشنايي بيشتر با روش هاي توليد اسید نیتریک و علت عدم استفاده از آن ها در حال حاضر، شرح داده مي‌شود :

1- تهيه اسيد نيتريك از واکنش نيترات پتاسيم يا سديم با اسيد سولفوریک (تقطير نيترات پتاسيم)

واكنش انجام گرفته به صورت زير است :

واكنش فوق چون گرمازا است دمائي در حدود 900 درجه سانتی گراد دارد كه در آن اسيد توليدي به صورت بخار از محيط خارج مي‌گردد و سولفات سديم در محيط واكنش باقي مي‌ماند.

اين روش داراي اشكالات متعددي است كه عبارتند از:

۱- احتياج به سوخت زيادي دارد.

۲- باعث آسيب ديدن و خرابي وسايل مي‌شود.

۳- اسيد به اكسيد و آب و اكسيژن تجزيه می شود.

۴- توليد HNO2 كه از تجزيه اسيد در ظرف تقطير و جذب آن ها در ظرف مايع كننده به وجود مي‌آيد.

۵- نقطه ذوب سولفات سديم توليدي بالا است (880 درجه سانتی گراد)، در نتيجه سخت می گردد و نمي‌توان آن را در انتهاي واكنش خارج کرد.

براي برطرف كردن معايب بالا عمل تقطير را با واكنش دادن مول هاي مساوي از هر دو ماده انجام مي‌دهند. واكنش به اين صورت است :

در اين حالت دماي واكنش 200 درجه سانتی گراد است و در نتيجه اسید توليد شده به صورت جامد نمي ‌باشد و راحت از ظرف خارج مي‌شود.

حال روش دوم توليد اسيد نيتريك شرح داده مي‌شود:

2- واكنش بين اكسيژن و نيتروژن در كوره‌ هاي خالص و توليد گاز دي اکسيد نيتروژن و جذب آن توسط آب و توليد اسيد نيتريک واكنش هاي انجام گرفته به صورت زير مي‌باشد :

اين روش به علت هزينه اقتصادي خيلي زياد كاربردي ندارد.

بسته بندی اسید نیتریک

اسید نیتریک صنعتی موجود در گالن های 20 لیتری، بشکه های 220 لیتری و تانکرهای 1000 لیتری و اسید نیتریک آزمایشگاهی در گالن های 2.5 لیتری و گالن های 20 لیتری موجود می باشد.

ایمنی اسید نیتریک

1. هشدارهای حفاظتی :

تماس با چشم : سبب سوختگی شدید چشم ، ریزش اشک ، تحریک و تورم ملتحمه و نابینایی می شود.

تماس با پوست : تماس با محلول این ماده سبب تحریکات مختصر پوست و ایجاد لکه هایی به رنگ زرد تا قهوه ای در پوست می شود. پوست قبل از صدمه دیدن سفت شده ، غلظت های بالای این ماده سبب درد و زخم های عمیق در پوست می شود. ممکن است جای زخم در پوست باقی بماند. اگر این ماده به مقدار زیادی برروی پوست ریخته شود و سریعا شسته نشود میتواند باعث مرگ شود.

بلعیدن و خوردن : سبب در شدید و سوختگی شدید دهان ، حلق و سوراخ شدن معده، حالت تهوع ، استفراغ، شوک و بیهوشی می شود.

تنفس : بخارات و میست این ماده سبب شوک، سوختگی گلو یا تحریک دستگاه تنفسی ، سرفه ، درد سینه ، سختی در تنفس، سیانور، احساس خفگی و ادم ریه می شود.

حریق : خطر حریق ندارد.

انفجار : خطر انفجار ندارد.

2. کمک های اولیه :

تماس با چشم : بلافاصله چشمها را به مدت 20 تا 30 دقیقه با آب گرم شسته ، به پزشک مراجعه کنید.

تماس با پوست : بلافاصله موضع را به مدت 20 تا 30 دقیقه با آب گرم شسته ، اگر پوست دچار به پزشک مراجعه کنید.

بلعیدن و خوردن : هرگر به فردی که بی هوش است چیزی از راه دهان نخورانید. به فرد 240 تا 300 میلی لیتر آب داده و سریعا فرد را به پزشک رسانید.

تنفس : فرد را در معرض هوای تازه قرار دهید و به او تنفس مصنوعی بدهید و از اکسیژن پزشکی در صورت وجود استفاده نمایید و اگر ضربان قلب وجود ندارد احیا قلبی ریوی را انجام داده و فورا به پزشک مراجعه کنید.

اطلاعات پزشکی : علائم حیاتی مصدوم را اندازه گیری کرده و سریعا به پزشک یا نزدیکترین مرکز کنترل سموم مراجعه شود.

3. اطفا حریق :

خطر آتش گیری : اسید نیتریک غلیظ یک اکسید کننده قوی است و ایجاد گرما می کند با عوامل کاهنده و یا مواد آلی قابل احتراق می تواند واکنش دهد و بسوزد و یا منفجر شود.

نحوه مناسب اطفا : استفاده از اسپری آب یا مه برای خنک نگه داشتن ظروف و یا ساختمان های مواجهه با آتش.

4. ایمنی :

1.حفاظت چشم : از عینک های مخصوص کار با مواد شیمیایی استفاده شود.

2.حفاظت پوستی : از دستکش مقاوم در برابر آسیب های اسیدی استفاده شود.

3.حفاظت استنشاقی : استفاده از ماسک مناسب با فیلتر قابلیت حذف گازهای آلی و معدنی الزامی می باشد.

4. حفاظت اندام ها : استفاده از لباس مقاوم در برابر آسیب مواد شیمیایی توصیه اکید می شود.

5. جهت جلوگیری از آسیب های احتمالی توصیه می شود در هنگام کار با مواد شیمیایی از چکمه استفاده شود.

5. احتیاط های محیطی :

حفاظت محیط : تا زمانیکه آلودگی به طور کامل برطرف نشده است، محیط را محدود نمائید. نظافت محیط می بایست توسط افراد آموزش دیده انجام شود.

نظافت محیط آلوده : آلودگی خاک ممکن است با آهک ، شن و سایر مواد جاذبی که با اسید نیتریک واکنش نمی دهد، خنثی شود از خاک اره و سایر مواد آلی واکنش می دهند و خطر حریق را بالا می برند، استفاده نشود. محیط را می توان با مقدار زیادی آب شستشو داد.

شرایط انبارش : در جای خنک، خشک، با نحوه محیطی مناسب ، به دور از اشعه مستقیم آفتاب و سایر منابع حرارتی نگهداری شود. درب ظروف محتوی این ماده بسته نگه داشته شود.