شیمی و خواص اسید نیتریک

تا بفهمی چیه اسید نیتریک است و چگونه از آن به صورت تجاری استفاده می شود، مهم است که ابتدا خواص یک اسید را درک کنیم و وقتی که در یک واکنش شیمیایی درگیر می شود چه اتفاقی می افتد. سپس به ترکیب شیمیایی اسید نیتریک و محصولات جانبی رایج آن خواهیم پرداخت.

همه چیز درباره اسید

چه چیزی اسید را تبدیل به اسید می کند؟ خوب، اسید یک ماده شیمیایی است که به راحتی الکترون ها را می پذیرد یا پروتون ها (معمولا یون های هیدروژن) را در یک واکنش شیمیایی اهدا می کند. اسید دارای pH کمتر از 7 است (بر خلاف ماده پایه که PH بالاتر از 7 دارد.)

در مقیاس pH یک مقیاس لگاریتمی است از 0 تا 14. مقیاس نشان می دهد که آیا محلول یک ماده یا تمایل به اهدای یون هیدروژن (پروتون) دارد یا یون هیدروژن را می پذیرد.

برای محاسبه PH محلول آبی (مبتنی بر آب)، باید غلظت یون هیدرونیوم را بر حسب مول در لیتر بدانید. محاسبه بر اساس این فرمول است:

pH = – ورود به سیستم [H₃O+]

عوامل واکنش پذیری اسیدها چیست؟

• سطح pH اسیدی – هر مرحله در مقیاس از PH خنثی 7، خواه پایین تر یا بالاتر، ده برابر مرحله قبلی است. به عنوان مثال، محلول pH6 ده برابر اسیدی تر از محلول pH7 است. برعکس، محلولی با pH 8 ده برابر بازی (قلیایی)تر از محلولی با pH خنثی 7 است. بنابراین، اسیدهایی که سطح pH کمتری دارند واکنش پذیرتر یا خورنده تر هستند.
• ترکیب شیمیایی – جدا از سطح pH، واکنش پذیری اسید به ترکیب شیمیایی آن نیز بستگی دارد. به همین ترتیب، ترکیب واکنش دهنده نیز مهم است. به عنوان مثال، اسید نیتریک با اکثر فلزات واکنش می دهد اما با فلزات گرانبها مانند طلای خالص واکنش نمی دهد.
• الکترونگاتیوی – واکنش اسیدی همچنین با الکترونگاتیوی یک ماده واکنش دهنده، یا اینکه اتم ها چگونه الکترون های پیوندی را جذب می کنند، ارتباط دارد. اکثر فلزات دارای الکترونگاتیوی پایینی هستند، به این معنی که به راحتی الکترون ها را از دست می دهند.
• قطبیت – بیشتر اسیدهای معدنی و معدنی واکنش نشان نمی دهند و در روغن حل نمی شوند زیرا روغن یک ماده غیر قطبی است. به همین دلیل است که برخی از اسیدهای بسیار خورنده مانند اسید هیدروفلوئوریک در ظروف پلاستیکی ذخیره می شوند. پلاستیک ها بر پایه نفت هستند.

فرمول شیمیایی اسید نیتریک چیست؟

اسید نیتریک یک ترکیب نسبتا ساده است که تنها شامل سه عنصر هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن است. از نظر شیمیایی، فرمول آن به صورت HNO نوشته می شود₃.

می بینید که نیتروژن در مرکز قرار دارد و یک اکسیژن با نیتروژن دو پیوند دارد، در حالی که دو اتم اکسیژن دیگر تک پیوند هستند. آنها در چیزی هستند که الف نامیده می شود فرم مسطح مثلثی (شکل مولکولی که در آن سه پیوند وجود دارد و هیچ جفت تنها در اطراف اتم مرکزی وجود ندارد) در حالی که هیدروژن به یکی از اتم های اکسیژن متصل است.

هر یک از سه اتم اکسیژن دارای بار منفی 2/3 هستند در حالی که اتم نیتروژن حامل یک بار مثبت است. این آرایش در واکنش پذیری ترکیب بسیار مهم است.

وقتی اسید نیتریک تجزیه می شود، آب و دی اکسید نیتروژن تولید می کند. برای مثال، هنگامی که اسید نیتریک با مس واکنش می دهد، واکنش شیمیایی متعادل را می توان به صورت زیر نوشت:

4 HNO₃(ل) + مس(s) ==> مس(خیر₃)2(s و aq) + 2 NO₂(g) + 2 H₂O(l)

دی اکسید نیتروژن به عنوان یک گاز قهوه ای مضر آزاد می شود در حالی که نیترات مس به صورت یک رسوب آبی تشکیل می شود. در طول واکنش، محلول ابتدا سبز، سپس سبز مایل به قهوه ای می شود و در نهایت با رقیق شدن با آب، آبی می شود. درست مانند سایر واکنش های اسید و فلز، این فرآیند گرمازا است و انرژی گرمایی اضافی را آزاد می کند.

آیا اسید نیتریک اسید قوی است؟

وقتی در آب حل شد، اسیدهای قوی یون های آنها را کاملاً جدا کنید. اسید نیتریک یک اسید قوی است و یکی از هفت اسید قوی است. تمام اسیدهای دیگر ضعیف هستند. اسیدهای قوی دیگر عبارتند از:

• HCl – اسید کلریدریک
• اچ₂بنابراین₄ – اسید سولفوریک
• HBr – اسید هیدروبرومیک
• HI – اسید هیدرویدیک
• HClO₄ – اسید پرکلریک
• HClO₃ – اسید کلریک

اسید نیتریک در مقادیر کمی باران وجود دارد. به صورت تجاری در غلظت 68 درصد موجود است. در این غلظت بیشترین تاثیر را دارد. مهم است که قدرت اسید را با غلظت اسید اشتباه نگیرید.

اسید غلیظ در مقایسه با اسید رقیق خورنده تر است. اما معیار قدرت تفکیک یونی در آب است. اسیدهای قوی مانند اسید نیتریک از این طریق واکنش پذیرتر هستند.

اسید نیتریک در آن چیست؟

هنگامی که دی اکسید نیتروژن در قطرات باران حل می شود، اسید نیتریک به طور طبیعی در جو تشکیل می شود. رعد و برق واکنش شیمیایی را با شکافتن پیوندهای مولکولی قوی گاز نیتروژن عنصری در جو تسهیل می کند و به آن اجازه می دهد با اکسیژن ترکیب شود.

اسید نیتریک موجود در باران نیترات هایی را در خاک تشکیل می دهد که برای رشد گیاه ضروری است. نیترات ها به عنوان پایه ای برای اسیدهای آمینه عمل می کنند که به نوبه خود به بلوک های سازنده پروتئین ها تبدیل می شوند. از طرف دیگر، باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن، مسیر متفاوتی را در تبدیل نیتروژن موجود در هوا به اشکال قابل استفاده مانند آمونیاک دنبال می‌کنند.

اسید نیتریک در بسیاری از انواع کاربردهای صنعتی که نیاز به تولید سایر ترکیبات نیتروژن دارند استفاده می شود. اسید نیتریک در موارد زیر استفاده می شود:

• تولید کودهای شیمیایی
• تولید مواد منفجره
• پیش سازهای نایلون
• ترکیبات آلی تخصصی
• پیشران موشک

اسید نیتریک همچنین دارای کاربردهای طاقچه ای مانند پیری مصنوعی چوب است. محلول 10 درصد اسید برای تغییر رنگ افرا و کاج به طلایی خاکستری استفاده می شود.

همچنین هنگامی که با آب و اسید فسفریک ترکیب شود به عنوان یک پاک کننده بسیار مفید است. این مخلوط معمولا به عنوان یک عامل تمیز کننده برای مواد غذایی و تجهیزات لبنی استفاده می شود.

اسید نیتریک نیز با الکل مانند متانول یا اتانول برای تشکیل محلولی به نام نیتال. محلول برای حکاکی فلز استفاده می شود.

آیا اسید نیتریک یک اکسید کننده است؟

اسید نیتریک به عنوان یک اسید قوی، یون های خود را در محلول آب کاملاً به هیدرونیوم (H₃O+) و نیترات (NO₃-) یونها. این به این معنی است که یک است عامل اکسید کننده قوی زیرا در طی واکنش های اکسیداسیون-کاهشی به راحتی الکترون ها را می پذیرد.

جزء یونی با بار مثبت اسید، الکترون ها را از اتم های یک واکنش دهنده حذف می کند. به عنوان مثال، هنگامی که اسید نیتریک با کربن واکنش می دهد، آن را اکسید می کند و دی اکسید کربن تشکیل می دهد. معادله شیمیایی متعادل برای این واکنش به شرح زیر است:

4HNO₃ + C —> 2H₂O+ CO₂ + 4 NO₂

اسید نیتریک با سایر عناصر غیرفلزی مانند گوگرد، فسفر و ید به خوبی واکنش می دهد. در این واکنش ها اسید به عنوان عامل اکسید کننده عمل می کند.

خرید اسید نیتریک از یکی از تامین کنندگان پیشرو مواد شیمیایی در ایران.