L'acido nitrico | |||||
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Struttura dell'acido nitrico. | |||||
Identificazione | |||||
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N o CAS | |||||
N o ECHA | 100.028.832 | ||||
N o CE | 231-714-2 | ||||
N o RTECS | QU5775000 | ||||
PubChem | 944 | ||||
ChEBI | 48107 | ||||
SORRISI |
[N +] (= O) (O) [O-] , |
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InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / HNO3 / c2-1 (3) 4 / h (H, 2,3,4) Std. InChIKey: GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N |
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Aspetto | Liquido da incolore a giallo con un odore acre (70%). Liquido trasparente o marrone. |
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Proprietà chimiche | |||||
Formula bruta |
H N O 3 [Isomeri] |
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Massa molare | 63,0128 ± 0,0012 g / mol H 1,6%, N 22,23%, O 76,17%, |
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pKa | −1,37 | ||||
Momento dipolare | 2,17 ± 0,02 D | ||||
Proprietà fisiche | |||||
T ° fusione | −41,6 ° C (70%) | ||||
T ° bollitura | 121 ° C (70%) | ||||
Miscibilità | in acqua | ||||
Massa volumica | 1,4 g cm −3 (70%) | ||||
Pressione del vapore saturo | a 20 ° C : 6,4 kPa (70%) | ||||
Viscosità dinamica | 0,88 mPa s a 20 ° C | ||||
Termochimica | |||||
S 0 liquido, 1 bar | 266,39 J K −1 mol −1 | ||||
Δ f H 0 liquido | −174 kJ mol −1 | ||||
Δ vap H ° | 39,1 kJ mol −1 ( 1 atm , 25 ° C ) | ||||
Proprietà elettroniche | |||||
1 re energia di ionizzazione | 11,95 ± 0,01 eV (gas) | ||||
Precauzioni | |||||
SGH | |||||
Pericolo H272, H290, H314, H331, EUH071, H272 : Può aggravare un incendio; comburente H290 : Può essere corrosivo per i metalli H314 : Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari H331 : Tossico se inalato EUH071 : Corrosivo per le vie respiratorie |
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WHMIS | |||||
C, E, C : Il materiale ossidante provoca o promuove la combustione di un altro materiale liberando ossigeno E : Materiale corrosivo Trasporto di merci pericolose: classe 8 Divulgazione all'1,0% secondo l'elenco di divulgazione degli ingredienti |
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NFPA 704 | |||||
fumare:
0
4
1
BUE
> 40%: 0 4 0 BUE <40%: 0 3 0 |
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Trasporto | |||||
856 : corrosivo o con un grado minore di corrosività e ossidante (favorisce il fuoco) e tossico Numero UN : 2032 : ACIDO NITRICO FUMANTE ROSSO Classe: 8 Etichette: 8 : Materie corrosive 5.1 : Sostanze ossidanti 6.1 : Materie tossiche Confezione: Imballaggio gruppo I : merci molto pericolose;
885 : materiale molto corrosivo e ossidante (favorisce il fuoco) Numero UN : 2031 : ACIDO NITRICO, escluso acido nitrico fumante rosso, contenente non più del 70% di acido nitrico Classe: 8 Etichette: 8 : Sostanze corrosive 5.1 : Sostanze ossidanti Confezione: Gruppo di imballaggio I : sostanze molto pericolose; |
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Ecotossicologia | |||||
Soglia di odore | basso: 0,27 ppm | ||||
Unità di SI e STP se non diversamente specificato. | |||||
L' acido nitrico è un composto chimico di formula HNO 3. Liquido incolore quando è puro, questo acido minerale forte (con p K a = −1,37 ) viene in pratica utilizzato in soluzione acquosa concentrata. Un tempo era chiamato acido nitrico dai chimici del XIX ° secolo , ma una volta lo spirito di nitro da alchimisti , o " etching " o Aquae Fortis da incisori su rame .
Ad una concentrazione superiore all'86% viene denominato "acido nitrico fumante", qualificato come "bianco" o "rosso" a seconda che sia povero o ricco di biossido di azoto NO 2.. Tagliare con un quinto o un quarto di perossido di azoto N 2 O 4e meno dell'1% di acido fluoridrico HF, dà l' acido nitrico fumante rosso inibito , meglio conosciuto con l'acronimo inglese IRFNA, come propellente immagazzinabile utilizzato in particolare come ossidante ( ossidante ) per la propulsione dei missili SS sovietici . Scud negli anni 1956 . Ad una concentrazione superiore al 95%, sviluppa rapidamente un colore giallastro a temperatura ambiente per la sua decomposizione liberando biossido di azoto NO 2.
L'acido nitrico è stato ottenuto dagli antichi chimici provenienti da diversi nitrati naturali, in particolare alla fine del XIX ° secolo dal nitrato cileno chiamato anche i sali di caliche . Non è stato fino al progresso della chimica del gas per concepire una sintesi chimica dall'aria in una fornace elettrica , ad esempio mediante il processo di Birkeland e Eyde . Ma il processo di Ostwald ha anche permesso di utilizzare l' ammoniaca NH 3sintetizzato dal processo Haber-Bosch . Questi moderni percorsi chimici sviluppati durante la Belle Époque si sono rivelati cruciali per l'industria chimica dei nitrati esplosivi, come nitroglicerina , nitrofenoli , acido picrico , trinitrotoluene (TNT), materiali richiesti dall'industria. Armi moderne, ma anche la fabbricazione di materiali coloranti, come il giallo di Martins , o quello dei profumi, come il muschio artificiale.
L'acido nitrico fa parte della composizione delle piogge acide , dove è formato dall'idratazione del biossido di azoto NO 2, un importante inquinante atmosferico derivante da vari ossidi di azoto NO x respinto dalle diverse combustioni:
3 NO 2+ H 2 O→ 2 HNO 3+ NO .L'acido nitrico è stato sintetizzato per la prima volta alla fine del VIII ° secolo dal alchimista Jabir Ibn Hayyan che ottiene riscaldando salnitro KNO 3in presenza di solfato di rame CuSO 4 ⋅5H 2 Oe allume KAl (SO 4 ) 2 ⋅12H 2 O . Nel XIII ° secolo,Alberto Magnoutilizzato per separare l'oroel'argento.
Nel mezzo del XVII ° secolo, Johann Rudolf Glauber ottenuta acido nitrico per distillazione del salnitro in presenza di acido solforico , il processo utilizzato in laboratorio per XXI ° secolo. Durante il XVIII ° secolo, Antoine Lavoisier mostra che l'acido nitrico contiene sia l' ossigeno e l' azoto , l'esatta composizione determinare ulteriormente essere da Henry Cavendish .
La produzione industriale di acido nitrico toglie solo durante il XIX ° secolo, salnitro e acido solforico essendo così economico e disponibile in grandi quantità. Nel 1838, Frédéric Kuhlmann scoperto che era possibile avere entro ossidazione di ammoniaca in presenza di platino . Tuttavia, l'ammoniaca necessaria rimase a un costo troppo alto fino all'invenzione del processo Haber da parte di Fritz Haber nel 1909 e alla sua industrializzazione sotto la supervisione di Carl Bosch dal 1909 al 1913 ( processo Haber-Bosch ). Wilhelm Ostwald poi sviluppa il metodo Ostwald che consente la produzione di acido nitrico per ossidazione di ammoniaca , quale processo rimane il più utilizzato XXI ° secolo.
L'acido nitrico puro è un liquido incolore e inodore; le varie impurità spesso lo colorano giallo-marrone. A temperatura ambiente rilascia fumi rossi o gialli, dovuti alla sua parziale decomposizione in biossido di azoto per effetto della luce.
L'acido nitrico è un forte agente ossidante. Le sue reazioni con composti come cianuri , carburi e polveri metalliche possono essere esplosive .
Le reazioni dell'acido nitrico con molti composti organici o alcune miscele, come la trementina , sono violente, essendo la miscela ipergolica , cioè autoinfiammabile.
È un acido forte di p K a = −1,37: in soluzione acquosa si dissocia completamente in un anione nitrato NO 3 -e un protone idratato ( catione idronio H 3 O +). I sali di acido nitrico che contengono l'anione nitrato sono chiamati "nitrati". Quasi tutti i nitrati sono molto solubili in acqua.
L'acido nitrico ei suoi sali non devono essere confusi con l'acido nitroso HNO 2e suoi sali, nitriti , che contengono l'anione nitrito NO 2 -.
Gew% HNO 3 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
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Densità (g / cm 3 ) |
1.00 | 1.05 | 1.12 | 1.18 | 1.25 | 1.31 | 1.37 | 1.42 | 1.46 | 1.48 | 1.513 |
Viscosità ( mPa s ) |
1.00 | 1.04 | 1.14 | 1.32 | 1.55 | 1.82 | 2.02 | 2.02 | 1.84 | 1.47 | 0.88 |
T fus (° C) | 0 | –7 | –17 | –36 | -30 | –20 | –22 | –41 | –39 | –60 | –42 |
T eb (° C) | 100.0 | 101.2 | 103.4 | 107.0 | 112.0 | 116.4 | 120.4 | 121.6 | 116.6 | 102.0 | 86.0 |
p (HNO 3 ) (mbar) | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.3 | 1.2 | 3.9 | 14.0 | 36.0 | 60.0 |
p (H 2 O) (mbar) | 23.3 | 22.6 | 20.2 | 17.6 | 14.4 | 10.5 | 6.5 | 3.5 | 1.2 | 0.3 | 0.0 |
Molarità (mol / l) | 0 | 1.7 | 3.6 | 5.6 | 7.9 | 10.4 | 13.0 | 15.8 | 18.5 | 21 | 24.01 |
L'acido nitrico reagisce in modo diverso dagli altri acidi forti ( HCl , H 2 SO 4) sui metalli per le proprietà ossidanti del radicale NO 3. Quindi, HNO 3reagendo su un metallo non emette mai idrogeno H 2a differenza della maggior parte degli altri acidi. La seguente formula fornisce l'equazione di reazione complessiva per qualsiasi reazione chimica tra acido nitrico HNO 3e un metallo M di valenza n <4 :
8 n HNO 3+ 6 M → 6 M (NO 3 ) n+ 2 n NO + 4 n H 2 O, dove n è 1, 2 o 3.Metalli come nichel , cobalto , rame , mercurio , argento , piombo , selenio , bismuto , zinco e cadmio si dissolvono in acido nitrico. Altri metalli formano una pellicola di passivazione , inclusi alluminio , cromo , titanio , zirconio , afnio , gallio , indio , niobio , tantalio , torio e boro . Gli alcalino terrosi si dissolvono in acido diluito, ma passivano in acido concentrato. Le leghe a base di ferro si dissolvono meglio nell'acido diluito.
L'acido nitrico diluito si ottiene miscelando biossido di azoto NO 2con acqua ; le soluzioni commerciali generalmente includono tra il 52% e il 68% di acido nitrico. Le soluzioni più concentrate si ottengono per distillazione . Acido nitrico che forma un azeotropo con acqua in proporzione al 68% di acido nitrico e al 32% di acqua, l'ottenimento di acido nitrico molto puro richiede che venga distillato in presenza di acido solforico . Quando la soluzione contiene più dell'86% di acido nitrico, si dice che "fuma" ed è disponibile in due varietà: bianco e rosso . L'acido nitrico fumante bianco è anche chiamato 100% perché è quasi (meno del 2%) senz'acqua.
La produzione commerciale di acido nitrico viene effettuata dal processo Ostwald e viene effettuata in tre fasi dall'ammoniaca :
Innanzitutto, l' ammoniaca NH 3viene ossidato da ossigeno O 2in presenza di un catalizzatore come il 10% di rodio platino per formare monossido di azoto NO, una fase fortemente esotermica che produce anche vapore acqueo H 2 O :
4 NH 3+ 5 O 2⟶ 6 H 2 O+ 4 NO ; ΔQuindi l'ossido nitrico viene ossidato dall'ossigeno O 2e produce biossido di azoto NO 2 :
2 NO + O 2⟶ 2 NO 2 ; ΔInfine, il biossido di azoto viene sciolto in acqua secondo la reazione:
3 NO 2+ H 2 O⟶ 2 HNO 3+ NO .per produrre acido nitrico diluito.
Il monossido di azoto prodotto viene riciclato e l'acido nitrico concentrato per distillazione fino ad un massimo del 68% ( azeotropo della miscela acido nitrico - acqua). Concentrazioni più elevate si ottengono mediante trattamento con nitrato di magnesio Mg (NO 3 ) 2. Nel complesso, questo processo consente di ottenere una resa del 96%.
L'acido nitrico può anche essere ottenuto facendo reagire nitrato di potassio KNO 3e acido solforico concentrato H 2 SO 4, quindi distillando la miscela a 83 ° C fino a quando tutto ciò che rimane nel mezzo è un solido cristallino bianco composto da KHSO 4. L'acido nitrico risultante è acido nitrico fumante rosso . L' acido nitrico fumante bianco può essere ottenuto rimuovendo gli ossidi di azoto disciolti riducendo la pressione a circa 1/3 di atmosfera per 10-30 minuti. L' acido nitrico fumante rosso contiene una quantità significativa di ossidi di azoto, dove il colore rosso, mentre l' acido nitrico fumante bianco può contenere un massimo dello 0,5% NO 2.
La produzione mondiale annua di acido nitrico è dell'ordine di sessanta milioni di tonnellate.
Comunemente utilizzato come laboratorio di reagenti , in particolare per reazioni di nitrazione di composti organici , viene utilizzato per produrre dall'industria di sintesi chimica di fertilizzanti come il nitrato di ammonio NH 4 NO 3e nitrato di calcio Ca (NO 3 ) 2. Il 75% della produzione di acido nitrico viene utilizzato nella produzione di fertilizzanti azotati.
L'acido nitrico reagisce con il calcare o meglio il minerale di calcite CaCO 3 per formare nitrato di calce abbattendo l'anione carbonato.
CaCO 3+ 2 HNO 3acquoso → Ca (NO 3 ) 2+ H 2 O+ CO 2gasL'ammoniaca sintetica si forma con acido nitrico nitrato di ammonio monoidrato.
NH 4 OHammoniaca + HNO 3acquoso → NH 4 NO 3 . H 2 OAltre applicazioni riguardano la produzione di esplosivi , precursori di nylon e composti organici speciali, come alcuni ligandi come gli imidazoli .
L'acido nitrico diluito a caldo ossida la funzione alcolica primaria degli aldosi o degli acidi aldonici in acidi carbossilici. Questo dà acidi bicarbossilici chiamati acidi aldarici .
Poiché reagisce con la maggior parte dei metalli (eccetto oro , iridio e platino ), è ampiamente utilizzato nella metallurgia e nella microelettronica . Miscelato con acido cloridrico , forma l' acqua regia , uno dei rari reagenti in grado di sciogliere l' oro , il platino e l' iridio .
È stato uno dei primi ossidanti propellenti di propellenti liquidi per motori a razzo associati al PR-1 , all'UDMH (dimetilidrazina asimmetrica H 2 N-N (CH 3 ) 2e MMH (monometilidrazina H 2 N-NHCH 3) come combustibili . In questo utilizzo, il carattere molto corrosivo dell'acido nitrico è stato a lungo un problema, risolto con l'aggiunta dello 0,5% di acido fluoridrico che garantisce la passivazione del metallo dei serbatoi e dei condotti, in cui viene chiamato acido nitrico fumante rosso inibito . È stato sostituito dall'inizio degli anni '90 dal perossido di azoto N 2 O 4. Viene utilizzato anche a basse dosi con decapanti industriali. La nitroglicerina si ottiene miscelandola con la glicerina :
C 3 H 5 (OH) 3+ 3 HNO 3→ C 3 H 5 (NO 3 ) 3+ 3 H 2 O.E 'stato utilizzato nel XIX ° secolo per la conservazione della carne .
L'acido nitrico è un acido forte , che può causare gravi ustioni. L'inalazione di vapori può causare edema polmonare . A contatto con acido nitrico concentrato, la pelle umana diventa gialla a causa delle reazioni con la cheratina . È un composto moderatamente tossico con una dose letale di 430 mg kg -1 . È anche un potente ossidante che reagisce fortemente con agenti riducenti e materiali combustibili che possono causare esplosioni. Si raccomanda di non indossare guanti in lattice o nitrile quando si maneggia l'acido nitrico fumante, poiché questi possono infiammarsi a contatto con l'acido.
Nel fumetto Walking on the Moon , il motore ausiliario del razzo progettato dal Professor Calculus gira su una miscela di anilina / acido nitrico.
Nella serie di Anne McCaffrey The Ballad of Pern , gli abitanti del pianeta Pern usano spruzzatori contenenti Agenothree (HNO 3) per distruggere il nemico planetario, i "Figli".
Nel manga Dr. Stone di Riichiro Inagaki e disegnato da Boichi, Senku usa acido nitrico mescolato con etanolo per produrre Nital al fine di depetrificare le persone che sono state trasformate in pietra.