Ácido nítrico

Ácido nítrico
Nome IUPAC Ácido nítrico
Outros nomes Aqua fortis; Espírito de salitre; ácido salpêtre
Identificadores
Número CAS	7697-37-2
Número RTECS	QU5775000
Imagens-jmol 3D	Imagem 1
SMILES O [N +] (= O) [O-]
Propriedades
Fórmula molecular	H NO 3
Massa molar	63,012 g / mol
Aparência	Claro, líquido incolor
Densidade	1,51 g / cm³, líquido incolor
Ponto de fusão	-42 ° C (231 K)
Ponto de ebulição	83 ° C (356 K)
Solubilidade em água	miscível
Viscosidade	? CP em? ° C
Momento de dipolo	2,17 ± 0,02 D
Perigos
Classificação da UE	Oxidante (O) Corrosivo (C)
Frases R	R8, R35
Frases-S	(S1 / 2), S23, S26, S36, S45
Ponto de centelha	não aplicável
Os compostos relacionados
Os compostos relacionados	Ácido nitroso Dinitrogen pentóxido
Excepto quando indicado, os dados são dados para materiais no seu estado normal (a 25 ° C, 100 kPa)
Referências de Infobox

Ácido nítrico ( H N O _3), também conhecido como Aqua fortis e espírito de salitre, é altamente corrosivo e tóxico ácido forte, que pode provocar queimaduras graves. A síntese de ácido nítrico foi registrado pela primeira vez por volta de 800 AD pelo muçulmano alquimista Jabir ibn Hayyan.

Incolor quando puro, as amostras mais velhas tende a adquirir um tom amarelado devido à acumulação de óxidos de azoto. Se a solução contém ácido nítrico mais de 86%, que é referido como ácido nítrico fumante. Ácido nítrico fumante é caracterizada como branco ácido nítrico fumante e ácido nítrico fumante vermelho, dependendo da quantidade de dióxido de azoto presente.

Propriedades

Ácido nítrico anidro puro (100%) é um líquido incolor, com uma densidade de 1522 kg / m que solidifica a -42 ° C para formar cristais brancos e entra em ebulição a 83 ° C. Quando a ferver em luz, mesmo à temperatura ambiente, existe uma parcial decomposição com a formação de dióxido de azoto a reacção seguinte:

4HNO ₃ → 2H ₂ O + 4NO + ₂ O ₂ (72 ° C)

o que significa que o ácido nítrico anidro devem ser armazenados abaixo de 0 ° C para evitar a decomposição. O dióxido de azoto _(NO2) permanece dissolvido no ácido nítrico colorindo o amarelo, vermelho ou a temperaturas mais elevadas. Enquanto o ácido puro tende a exalar fumos brancos quando exposto ao ar, o ácido com o dióxido de azoto dissolvido emite vapores marrom-avermelhada, que conduz ao nome comum "vermelho ácido fumegante" ou "ácido nítrico fumante".

O ácido nítrico é miscíveis com água em todas as proporções e destilação dá uma azeotropar com uma concentração de 68% HNO ₃ e uma temperatura de ebulição de 120,5 ° C a 1 atm. Dois hidratos sólidos são conhecidos; o mono-hidrato de (HNO ₃ · _H2O) e o tri-hidrato de (HNO ₃ · 3H ₂ O).

Os óxidos de azoto (NO _x) são solúveis em ácido nítrico e esta propriedade influencia mais ou menos, todas as características físicas, dependendo da concentração dos óxidos. Estes incluem principalmente à pressão de vapor acima do líquido e a temperatura de ebulição, bem como a cor do mencionado acima.

O ácido nítrico é sujeito a decomposição térmica ou com o aumento da luz concentração e isto pode dar origem a algumas variações não negligenciáveis na pressão de vapor acima do líquido, porque os óxidos de azoto produzidos dissolver parcial ou completamente, no ácido.

Propriedades ácidas

Sendo um ácido típico, ácido nítrico reage com álcalis, óxidos básicos, e carbonatos para formar sais , tais como nitrato de amónio. Devido à sua natureza oxidante, ácido nítrico geralmente não liberta hidrogénio por reacção com metais e os sais resultantes são geralmente nos estados oxidados superior. Por esta razão, pesado corrosão pode ser esperado e deve ser protegida contra pelo uso adequado de metais resistentes à corrosão ou ligas.

Ácido nítrico tem um ácido dissociação constante _(pKa) de -1,4: em aquosa solução , quase completamente (93% a 0,1 mol / L) ioniza para o nitrato de iões _NO3 ^- e um hidratado de protões , conhecido como um ião hidrónio, H ₃ O ^+.

_HNO3 + _H2O → _H3O ⁺ + NO ₃ ^-

Propriedades oxidantes

Reacções com metais

Sendo um poderoso agente oxidante, ácido nítrico reage violentamente com muitos materiais orgânicos e as reacções podem ser explosiva. Dependendo da concentração do ácido, a temperatura e o agente redutor envolvido, os produtos finais podem ser variável. Reação em seguida, ocorre com todos os metais, exceto o precioso metal série e certas ligas. Como regra geral, claro, as reacções de oxidação ocorrem principalmente com o ácido concentrado, favorecendo a formação de dióxido de azoto _(NO2).

Cu + 4HNO ₃ → Cu _{(NO3) 2} + 2NO ₂ + 2H ₂ O

As propriedades ácidas tendem a dominar com ácido diluído, acoplado com a formação preferencial de óxidos de azoto (NO).

3cu + 8HNO ₃ → 3cu _{(NO3) 2} + 2NO + 4H ₂ O

Dado que o ácido nítrico é um agente oxidante, hidrogénio _(H2) raramente é formado. Apenas magnésio (Mg) e cálcio (Ca) reagir com o frio, solução diluída de ácido nítrico para dar hidrogénio:

Mg _(s) + 2HNO _{3 (aq)} → Mg _{(NO3) 2 (aq)} + H _{2 (g)}

Passivation

Apesar de crómio (Cr), ferro (Fe) e de alumínio (Al) se dissolvem prontamente em ácido nítrico diluído, o ácido concentrado forma uma camada de óxido de metal que protege o metal contra a oxidação, o que é chamado passivation.

Reações com não-metais

A reacção com elementos não-metálicos, com excepção de silício e átomos de halogénio , geralmente oxida-os para a sua mais elevada estados de oxidação como os ácidos com a formação de o dióxido de azoto e concentrada para ácido óxido de azoto para o ácido diluído.

C + 4HNO → ₃ CO ₂ + ₂ 4NO + 2H ₂ O

ou

3C + 4HNO ₃ → 3CO ₂ + 4NO + 2H ₂ O

Grades

Branco ácido nítrico fumante, também chamado de 100% de ácido nítrico ou WFNA, é muito estreita para o produto de ácido nítrico anidro. Uma especificação de ácido nítrico fumante é branco que tem um máximo de 2% de água e um máximo de 0,5% dissolvido _NO2.

Ácido nítrico fumante vermelho, ou RFNA, contém quantidades substanciais de dióxido de azoto dissolvido (NO _2), deixando a solução com uma cor marrom-avermelhada. Uma formulação de RFNA especifica um mínimo de 17% NO _2, outro especifica 13% NO _2.

Um ácido nítrico fumante inibida (ou IWFNA, ou IRFNA) pode ser feito através da adição de 0,6 a 0,7% fluoreto de hidrogénio, o HF. Este fluoreto é adicionado para resistência à corrosão em tanques de metal (o fluoreto cria uma camada de fluoreto de metal que protege o metal).

Produção industrial

O ácido nítrico é feita misturando dióxido de azoto _(NO2), com água na presença de oxigénio ou de ar para oxidar o ácido nitroso também produzida pela reacção.

Dilui-se ácido nítrico pode ser concentrada por destilação até 68% de ácido, que é um mistura azeotrópica com 32% de água. Concentração adicional envolve a destilação com ácido sulfúrico , que age como um agente de desidratação. No laboratório, tais destilações deve ser feito com aparelhos de todo em vidro a pressão reduzida, para evitar a decomposição do ácido.

As soluções comerciais de ácido nítrico série são, geralmente, entre 52% e 68% de ácido nítrico. A produção comercial de ácido nítrico é através do Processo Ostwald, em homenagem Wilhelm Ostwald.

O ácido pode também ser sintetizados por oxidação de amoníaco , mas o produto é diluída pela água também formada como parte da reacção. No entanto, este método é importante na produção nitrato de amónio de amônia derivado do Processo de Haber, porque o produto final pode ser produzido a partir de azoto, hidrogénio, e oxigénio como único matérias-primas.

Síntese Laboratório

Em laboratório, o ácido nítrico pode ser feita a partir de cobre nitrato de (II) ou por reacção de massas aproximadamente iguais de nitrato de potássio _(KNO3) com 96% de ácido sulfúrico (H ₂ SO _4), e destilando -se esta mistura no ponto de ebulição do ácido nítrico de 83 ° C até que apenas uma massa branco cristalino, hidrogeno sulfato de potássio _(KHSO4), permanece no recipiente de reacção. A vapores de ácido nítrico vermelho obtido pode ser convertido no ácido nítrico branco.

H ₂ SO ₄ + KNO ₃ → _KHSO4 + _HNO3

A dissolvido NO _x são facilmente removidos usando a pressão reduzida à temperatura ambiente (10-30 min a 200 ou 27 mmHg kPa), para dar branco de ácido nítrico fumante. Este procedimento também pode ser realizado sob pressão e temperatura reduzida num só passo, de modo a produzir menos gás de dióxido de azoto.

Usos

Ácido nítrico num laboratório.

IWFNA pode ser usado como o oxidante em foguetes de combustível líquido. IRFNA foi um dos componentes combustíveis líquidos para o 3 Míssil Bomarc

Uma solução de ácido nítrico e de álcool, Nital, é usado para decapagem de metais para revelar a microestrutura.

Misturas aquosas comercialmente disponíveis de 5-30% de ácido nítrico e ácido fosfórico 15-40% são comumente usados para a limpeza de equipamento de alimentação e produtos lácteos, principalmente para remover os compostos de cálcio e magnésio precipitados (seja depositado a partir da corrente de processo ou resultante da utilização de água dura durante a produção e a limpeza).

Nitração

O ácido nítrico é utilizado no fabrico de nitrato -containing explosivos, tais como nitroglicerina, trinitrotolueno (TNT) e ciclotrimetilenotrinitramina (RDX), assim como fertilizantes , tais como nitrato de amónio.

Digestão

Em por análise elementar ICP-MS e ICP-AES, ácido nítrico diluído (0,5 a 2,0%) é utilizado como um composto de matriz para determinar os vestígios metálicos em solução. Ácido ultrapura é necessário para tal determinação, pois pequenas quantidades de iões metálicos poderiam afectar o resultado da análise.

Carpintaria

Em uma concentração baixa (aproximadamente 10%), ácido nítrico é muitas vezes usado para artificialmente idade pinho e de bordo. A cor produzida é um cinza-ouro muito parecido com cera ou madeira muito antiga óleo acabado ( acabamentos em madeira).

Outros usos

Sozinho, é útil na metalurgia e refinação, uma vez que reage com a maioria dos metais , e em sínteses orgânicas. Quando misturado com ácido clorídrico , ácido nítrico formas água régia, um dos poucos reagentes capazes de dissolver o ouro e platina .

Segurança

O ácido nítrico é um poderoso agente oxidante, e as reacções de ácido nítrico com compostos tais como cianetos, carbonetos, e pós metálicos podem ser explosivo. As reacções de ácido nítrico com muitos compostos orgânicos, tais como terebintina, são violentos e hypergolic (ou seja, auto-inflamabilidade).

Concentrado ácido nítrico corantes humano pele amarela devido a uma reacção com o queratina. Essas manchas amarelas em laranja quando neutralizado.