Acide nitrique
Saviez-vous ...
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| Acide nitrique | |
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Acide nitrique | |
Autres noms Aqua fortis; Esprit de nitre; acide salpêtre | |
| Identificateurs | |
| Numéro CAS | 7697-37-2 |
| Numéro RTECS | QU5775000 |
| images de Jmol-3D | Image 1 |
SMILES
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| Propriétés | |
| Formule moléculaire | H NO 3 |
| Masse molaire | 63,012 g / mol |
| Apparence | Liquide clair, incolore |
| Densité | 1,51 g / cm³, liquide incolore |
| Point de fusion | -42 ° C (231 K) |
| Point d'ébullition | 83 ° C (356 K) |
| Solubilité dans l'eau | miscible |
| Viscosité | ? CP au? ° C |
| Moment de dipôle | 2,17 ± 0,02 Ré |
| Risques | |
| Classification UE | Oxydant (O) Corrosif (C) |
| Phrases-R | R8, R35 |
| Phrases S | (S1 / 2), S23, S26, S36, S45 |
| Point d'éclair | pas applicable |
| Des composés apparentés | |
| Des composés apparentés | L'acide nitreux Pentoxyde de diazote |
| Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa) | |
| Références d'Infobox | |
L'acide nitrique ( H N O 3), aussi connu comme l'eau-forte et l'esprit de nitre, est un très corrosive et toxique acide fort qui peut causer de graves brûlures. La synthèse de l'acide nitrique a été enregistré vers 800 J.-C. par le musulman alchimiste Jabir ibn Hayyan.
Incolore à l'état pur, des échantillons plus âgés ont tendance à acquérir une dominante jaune en raison de l'accumulation de les oxydes d'azote. Si la solution contient de l'acide nitrique plus de 86%, il est désigné comme l'acide nitrique fumant. L'acide nitrique fumant est caractérisé comme blanc acide nitrique fumant et rouge acide nitrique fumant, en fonction de la quantité de le dioxyde d'azote de présente.
Propriétés
L'acide nitrique pur anhydre (100%) est un liquide incolore avec une densité de 1522 kg / m³ qui se solidifie à -42 ° C pour former des cristaux blancs et qui bout à 83 ° C. Lorsque l'ébullition à la lumière, même à température ambiante, il ya une partielle décomposition avec formation de dioxyde d'azote suivant la réaction:
- 4HNO 3 → 2H 2 O + 2 4NO + O 2 (72 ° C)
ce qui signifie que l'acide nitrique anhydre doit être conservé au-dessous de 0 ° C pour éviter la décomposition. Le le dioxyde d'azote (NO 2) reste en solution dans l'acide nitrique coloration en jaune, rouge ou à des températures plus élevées. Bien que l'acide pur tend à donner des fumées blanches lorsqu'il est exposé à l'air, de l'acide avec du dioxyde d'azote dissous dégage des vapeurs brun rougeâtre, d'où le nom commun "d'acide fumant rouge" ou "acide nitrique fumant".
L'acide nitrique est miscible avec l'eau en toutes proportions et la distillation donne une azéotrope avec une concentration de 68% de HNO 3 et à une température d'ébullition de 120,5 ° C à 1 atm. Deux hydrates solides sont connus; le monohydrate de (HNO 3 · H 2 O) et le trihydrate (HNO 3 · 3H 2 O).
Les oxydes d'azote (NO x) sont solubles dans l'acide nitrique et cette propriété des influences plus ou moins, toutes les caractéristiques physiques en fonction de la concentration des oxydes. Ceux-ci comprennent principalement la pression de vapeur au dessus du liquide et la température d'ébullition, ainsi que la couleur mentionné ci-dessus.
L'acide nitrique est soumis à la décomposition thermique ou la lumière de plus en plus concentration et cette augmentation peut donner à certaines variations non négligeables de la pression de vapeur au dessus du liquide parce que les oxydes d'azote produits se dissolvent partiellement ou complètement dans l'acide.
Propriétés acides
Être un acide typique, l'acide nitrique réagit avec alcalis, des oxydes basiques et des carbonates pour former des sels , tels que nitrate d'ammonium. En raison de sa nature oxydante, généralement l'acide nitrique ne libère pas l'hydrogène par réaction avec les métaux et les sels résultants sont généralement plus élevée dans les états oxydés. Pour cette raison, lourd corrosion peut être prévu et doit être surveillé par contre l'utilisation appropriée des métaux résistant à la corrosion ou alliages.
L'acide nitrique a une constante de dissociation acide (pK a) de -1,4: dans aqueuse solution , il est presque complètement (93% à 0,1 mol / L) ionise dans le nitrate d'ions NO 3 - et une hydraté proton , connu sous le nom ion hydronium, H 3 O +.
- HNO 3 + H 2 O → H 3 O + + NO 3 -
Propriétés oxydantes
Réagit avec des métaux
Être un agent oxydant puissant, l'acide nitrique réagit violemment avec de nombreux matériaux organiques et les réactions peut être explosive. En fonction de la concentration en acide, la température et l'agent réducteur impliqué, les produits finaux peuvent être variables. Réaction a alors lieu avec tous les métaux sauf le série de métaux précieux et certains alliages. En règle générale, bien sûr, les réactions d'oxydation se produisent principalement avec l'acide concentré, favorisant la formation de le dioxyde d'azote (NO 2).
- Cu + 4HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Les propriétés acides ont tendance à dominer avec de l'acide dilué, associée à la formation préférentielle de l'oxyde d'azote (NO).
- 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Étant donné que l'acide nitrique est un agent oxydant, un atome d'hydrogène (H 2) est rarement formé. Seul le magnésium (Mg) et le calcium (Ca) réagir avec le froid, l'acide nitrique dilué pour donner un atome d'hydrogène:
- Mg (s) + 2HNO 3 (aq) → Mg (NO 3) 2 (aq) + H 2 (g)
Passivation
Bien que le chrome (Cr), le fer (Fe) et aluminium (Al) dissoudre facilement dans l'acide nitrique dilué, l'acide concentré forme une couche d'oxyde métallique qui protège le métal de l'oxydation supplémentaire, qui est appelé passivation.
Réactions avec des non-métaux
La réaction avec des éléments non métalliques, à l'exception du silicium et les halogènes , les oxyde habituellement à leur plus haut les états d'oxydation des acides avec la formation de le dioxyde d'azote et de l'acide concentré l'oxyde d'azote de l'acide dilué.
- C + 4HNO 3 → CO 2 + 2 + 2H 4NO 2 O
ou
- 3C + 4HNO 3 → 3CO 2 + 2H + 4NO 2 O
Grades
Acide nitrique fumant blanc, également appelé acide nitrique à 100% ou WFNA, est très proche du produit d'acide nitrique anhydre. Un cahier des charges de l'acide nitrique fumant blanc est qu'il a un maximum de 2% d'eau et un maximum de 0,5% dissous NO 2.
L'acide nitrique fumant rouge, ou RFNA, contient d'importantes quantités de dioxyde d'azote dissous (NO 2) en laissant la solution avec une couleur brun rougeâtre. Une formulation de RFNA spécifie un minimum de 17% NO 2, une autre précise 13% NO 2.
Un acide nitrique fumant inhibé (soit IWFNA ou IRFNA) peut être réalisée par l'addition de 0,6 à 0,7% le fluorure d'hydrogène HF. Ce fluorure est ajouté pour la résistance à la corrosion dans des réservoirs métalliques (fluorure crée une couche de fluorure métallique qui protège le métal).
La production industrielle
L'acide nitrique est préparé en mélangeant le dioxyde d'azote (NO 2) avec l'eau en présence d'oxygène ou d'air pour oxyder le l'acide nitreux a également produit par la réaction.
L'acide nitrique dilué peut être concentré par distillation jusqu'à 68% d'acide, qui est un mélange azéotropique avec 32% d'eau. Une concentration supplémentaire implique la distillation avec de l'acide sulfurique qui agit comme un agent déshydratant. En laboratoire, ces distillations doivent être faites avec un appareil entièrement en verre sous pression réduite, pour empêcher la décomposition de l'acide.
Solutions d'acide nitrique de qualité commerciale sont habituellement entre 52% et de l'acide nitrique à 68%. La production commerciale de l'acide nitrique est par l'intermédiaire du Procédé Ostwald, nommé d'après Wilhelm Ostwald.
L'acide peut également être synthétisé par oxydation de l'ammoniac , mais le produit est dilué par l'eau formée également dans le cadre de la réaction. Cependant, ce procédé est important dans la production de de nitrate d'ammonium dérivé de l'ammoniac Procédé Haber, car le produit final peut être produit à partir de l'azote, de l'hydrogène et de l'oxygène comme seul charges.
synthèse de laboratoire
En laboratoire, l'acide nitrique peut être faite de cuivre (II) nitrate ou par réaction de masses à peu près égales de nitrate de potassium (KNO 3) avec 96% d'acide sulfurique (H 2 SO 4), et la distillation de ce mélange à la température d'ébullition de l'acide nitrique de 83 ° C jusqu'à ce que seule une masse cristalline blanche, un atome d'hydrogène sulfate de potassium (KHSO 4), reste dans le récipient de réaction. Le rouge acide nitrique fumant obtenu peut être converti en l'acide nitrique blanc.
- H 2 SO 4 + KNO 3 → KHSO4 + HNO 3
Le dissous NO x sont facilement éliminés en utilisant une pression réduite à température ambiante (10-30 min à 200 27 mmHg ou kPa) pour donner blanc acide nitrique fumant. Cette procédure peut également être réalisée sous pression réduite et la température en une seule étape afin de produire moins gaz de dioxyde d'azote.
Utilisations
IWFNA peut être utilisé comme le en oxydant fusées à carburant liquide. IRFNA était l'un des composants de carburant de trois liquides pour le BOMARC missiles
Une solution d'acide nitrique et de l'alcool, Nital, est utilisé pour le décapage de métaux pour révéler la microstructure.
Mélanges aqueuses disponibles dans le commerce d'acide nitrique à 5-30% et 15-40% d'acide phosphorique sont couramment utilisés pour le nettoyage du matériel alimentaire et des produits laitiers essentiellement à l'élimination de calcium et de magnésium composés précipités (soit déposé à partir du flux de processus ou résultant de l'utilisation d'eau dure pendant la production et le nettoyage).
Nitration
L'acide nitrique est utilisé dans la fabrication de nitrate -contenant explosifs tels que nitroglycérine, trinitrotoluène (TNT) et cyclotriméthylènetrinitramine (RDX), ainsi que des engrais tels que nitrate d'ammonium.
Digestion
En analyse élémentaire par ICP-MS et ICP-AES, l'acide nitrique dilué (0,5 à 2,0%) est utilisé en tant que composé de matrice pour la détermination de traces de métaux dans des solutions. L'acide Ultrapure est nécessaire pour une telle détermination, parce que les petites quantités d'ions métalliques pourraient affecter le résultat de l'analyse.
Travail du bois
Dans une faible concentration (environ 10%), de l'acide nitrique est souvent utilisé pour artificiellement âge pin et érable. La couleur produite est d'un gris-or beaucoup comme très vieille cire ou de bois d'huile terminé ( la finition du bois).
D'autres utilisations
Seul, il est utile dans la métallurgie et raffinage car il réagit avec la plupart des métaux , et des synthèses organiques. En cas de mélange avec de l'acide chlorhydrique , d'acide nitrique formes l'eau régale, l'un des rares réactifs capables de dissoudre l'or et le platine .
Sécurité
L'acide nitrique est un puissant agent oxydant, et les réactions de l'acide nitrique avec des composés tels que cyanures, carbures, et des poudres métalliques peuvent être explosif. Les réactions de l'acide nitrique avec de nombreux composés organiques, tels que térébenthine, sont violents et hypergolique (auto-inflammation).
D'acide nitrique concentré colorants humaine jaunissement de la peau due à une réaction avec le kératine. Ces taches jaunes deviennent oranges neutralisé.
