موضوع مقاله: نیتریک اسید | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نیتریک اسید | مقدمه: ترکیب خالص آن بی‌رنگ است، اما با گذشت زمان به دلیل تجزیه به اکسیدهای نیتروژن و آب، به مرور زردرنگ می‌شود. | ## بخش 1: نیتریک اسید | اسید نیتریک خالص (HNO3) در ۴۱٫۶- درجه سلسیوس ذوب شده، تولید مایع بی‌رنگی می‌کند، اما نسبت به درجه حرارت و درجه تابش نور بر آن، گستره رنگ آن از زرد تا قرمز متمایل به قهوه‌ای متغیر است. این تغییرات نتیجه تجزیه آن طبق واکنش زیر است: 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 به این علت ظرف‌های محتوی آن، همیشه تحت فشار کنترل شده می‌باشد. اسید نیتریک با آب قابل احتراق است و محلول آن آزئوتروپی را تشکیل می‌دهد که نقطه جوش آن برابر با ۱۲۱٫۹ درجه سلسیوس است که شامل ۶۸٫۷٪ وزنی HNO3 می‌باشد. دو شکل هیدراته برای آن شناخته شده است: مونوهیدرات (HNO3·H2O) تری‌هیدرات (HNO3·3H2O) اگر غلظت اسید نیتریک بیشتر از ۸۶٪ شود به آن اسید نیتریک دودزا می‌گویند. به اسید نیتریک با غلظت بیش از ۹۵٪ اسید نیتریک دودسفید و به اسید نتیریک با غلظت بیش از ۸۶٪ اسید نیتریک دودقرمز گفته می‌شود. اسید نیتریک را از شوره به دست می‌آورند؛ بدین طریق که سولفات آهن یا زاج را در حالت گرم روی شوره اثر می‌دادند. به ترکیبی از دو ماده، کمی ماسه، آهک یا سفال شکسته می‌افزودند؛ ماده به دست آمده را در یک شیشه کوچک در دار می‌ریختند. این شیشه‌ها را در کوره آهک پزی می‌گذاشتند که می‌توانست دو ردیف از این شیشه‌ها را که هر ردیف چهار تا شیشه بود دربرگیرد. این شیشه‌ها را تا گردن در خاک یا خاکستر، که سبب پخش گرما و جلوگیری از ترک برداری شیشه می‌شد، قرار می‌دادند. از در پوش شیشه‌ها لوله‌هایی خارج می‌شد که به همین تعداد شیشه‌های مایع کننده، بر روی سکویی خارج از کوره متصل بودند. حرارت نخست معتدل بود تا ماده خام درون شیشه‌ها خشک شود، سپس هر شش ساعت به شش ساعت حرارت را زیاد می‌کردند، گازهای نیترو به وسیلهٔ آب تبلور نمک‌ها، به خارج کشیده می‌شد. هر وقت رنگ محصول تقطیر نشان می‌داد که تجزیه به پایان رسیده است، حرارت را به تدریج کم می‌کردند. این روش بدون شک تا آغاز سده هجدهم، تنها روش مورد استفاده برای تولید نیتریک اسید بوده است. انگلیسی‌ها و هلندی‌ها تا مدت‌ها بعد هم از روش سولفات آهن استفاده می‌کردند؛ اما در فرانسه روش آلومین جای آن را گرفت. در سده پیش، تولیدکنندگان اسید نیتریک گمان می‌بردند که بازده تولید با روش آلومین از بازده آن با سولفات آهن کمتر است. کمی پس از آن نظر مخالف غلبه یافت بدون اینکه معلوم شود که برپایه کدام مشاهدات این تغییر عقیده ایجاد شده است. محتوای کتاب‌های شیمی شامل دستورهای نسخه مانندی است که مؤلفان آن‌ها از عمل کنندگان دریافت داشته‌اند. گویا تغییرات در روش‌های سنتی در نتیجه ایجاد بازار بهتر و تقاضاهای بیشتر بوده است. روش‌های تهیه اسید نیتریک امروزه در تولید صنعتی اسید نیتریک، آمونیاک به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. از نظر تاریخی، اسید نیتریک اولین بار از اثر اسید سولفوریک روی نیترات سدیم (شوره شیلی) به‌دست آمد. اسید به‌دست آمده، دارای غلظت ۸۳ تا ۸۶ درصد است؛ که به اسید دودکننده معروف است ورنگ این اسید قرمز تا زرد می‌باشد. | ## بخش 2: نیتریک اسید | در این فرایند بخاطر کم بودن غلظت NO، علاوه بر هزینه انرژی الکتریکی، مقداری گاز نیز باید در جریان باشد. هنگام کاهش ماده و تبدیل دوبارهٔ آن به اکسید نیتروژن واکنش جذب گاز توسط آب نیز انجام می‌شود و اسید نیتریک رقیق به‌دست می‌آید و در ادامه با تقطیر به غلظت مطلوب می‌رسد. خواص فیزیکی و شیمیایی اسید نیتریک موجود در بازار یک آزوتوپ با آب در غلظت 68% HNO3 است. گاهی مقیاس چگالی قدیمی تر دیده می‌شود، با اسید نیتریک غلیظ مشخص شده به عنوان ۴۲ درجه. پیوند با نیتروژن دی‌اکسید نیتریک اسید در معرض تجزیه گرمایی یا نور قرار دارد و به همین دلیل اغلب در بطری‌های شیشه‌ای قهوه‌ای ذخیره می‌شود. 4 HNO3 = 2 H2O + 4 NO2 + O2 این واکنش ممکن است منجر به تغییرات ناچیز در فشار بخار در بالای مایع شود زیرا اکسیدهای نیتروژن تولید شده به‌طور نسبی یا کامل در اسید حل می‌شوند. دی‌اکسید نیتروژن (NO۲) در اسید نیتریک به رنگ زرد یا حتی قرمز در دماهای بالاتر حل می‌شود. در حالی که اسید خالص به هنگام مواجهه با هوا، گاز سفید را رها می‌کند، اسید همراه با نیتروژن حل‌شده، بخار قهوه‌ای مایل به قرمز را رها می‌کند و منجر به نام‌های عامیانه " اسید نیتریک " و " نیتریک اسید خشمگین " می‌شود. اسید نیتریک بخور دهنده قرمز یا RFNA حاوی مقادیر قابل توجهی دی‌اکسید نیتروژن محلول (NO2) است که محلول را با یک رنگ قهوه ای مایل به قرمز ترک می‌کند. به دلیل دی‌اکسید نیتروژن محلول، تراکم اسید نیتریک بخور دهنده قرمز در ۱٫۴۹۰ گرم در سانتی‌متر مکعب کمتر است. یکی از مشخصات اسید نیتریک بخور سفید این است که حداکثر ۲٪ آب و حداکثر 0.5% NO2 محلول دارد. اسید نیتریک بی آب دارای تراکم ۱٫۵۱۳ گرم در سانتی‌متر مکعب است و غلظت تقریبی آن ۲۴ مولار است. اسید نیتریک بی آب یک مایع متحرک بی‌رنگ با تراکم ۱٫۵۱۲ گرم در سانتی‌متر مکعب است که در دمای ۴۲- درجه سانتیگراد جامد می‌شود و بلورهای سفید تشکیل می‌دهد. این ماده معمولاً در یک بطری شیشه ای کهربای ضد شکن و با دو برابر فضای سر نگهداری می‌شود تا امکان ایجاد فشار فراهم شود، اما حتی با این اقدامات احتیاطی بطری باید ماهانه تخلیه شود تا فشار خارج شود. ساختار و پیوند دو تا از پیوندهای N-O معادل و نسبتاً کوتاه هستند (این را می‌توان با تئوری‌های تشدید توضیح داد؛ اشکال متعارف در این دو پیوند شخصیت پیوند دوگانه نشان می‌دهد و باعث می‌شود کوتاه‌تر از پیوندهای معمولی N-O باشند)، و پیوند N-O سوم کشیده است زیرا اتم O نیز به یک پروتون متصل است. پیش ماده ترکیبات آلی نیتروژن در سنتز آلی، صنعتی و غیره، گروه نیترو یک گروه عملکردی همه‌کاره است. مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک با جایگزینی معطر الکتروفیل، یک جایگزین نیترو به ترکیبات مختلف معطر وارد می‌کند. H2S2O7 + H2O = 2 H2SO4 گروه نیترو را می‌توان برای ایجاد یک گروه آمین کاهش داد، اجازه می‌دهد ترکیبات آنیلین از نیتروبنزن‌های مختلف ایجاد شود استفاده به عنوان اکسید کننده پیش ماده نایلون، اسید آدیپیک، در مقیاس وسیعی توسط اکسیداسیون "روغن KA" - مخلوطی از سیکلوهگزانون و سیکلوهگزانول - با اسید نیتریک تولید می‌شود. پیشرانه موشکی از اسید نیتریک به اشکال مختلف به عنوان اکسید کننده موشک‌های دارای سوخت مایع استفاده شده است. این اشکال شامل اسید نیتریک بخور دهنده قرمز، اسید نیتریک بخور دهنده سفید، مخلوط با سولفوریک اسید و این اشکال با مهار کننده HF است.Clark, John D (1972). فرآوری فلز از اسید نیتریک می‌توان برای تبدیل فلزات به فرم‌های اکسیده مانند تبدیل فلز مس به نیترات مس استفاده کرد. | ## بخش 3: نیتریک اسید | همچنین می‌تواند در ترکیب با اسید هیدروکلریک به عنوان آبزیان برای حل شدن فلزات نجیب مانند طلا (به عنوان اسید کلروآوریک) استفاده شود. از این نمکها می‌توان برای فرایند تبلور مجدد و نزولات انتخابی برای تصفیه طلا و سایر فلزات فراتر از خلوص ۹۹٫۹٪ استفاده کرد. برای چنین تعیینی، اسید ردیابی فلز فوق‌العاده خالص مورد نیاز است، زیرا مقادیر کمی از یونهای فلزی می‌تواند نتیجه آنالیز را تحت تأثیر قرار دهد. به‌طور معمول در این هضم‌ها از محلول 50% HNO خریداری شده استفاده می‌شود ۳ مخلوط با نوع 1 DI آب. در الکتروشیمی، از اسید نیتریک به عنوان ماده شیمیایی دوپینگ برای نیمه هادی‌های آلی و در فرآیندهای تصفیه برای نانولوله‌های کربن خام استفاده می‌شود. نجاری در غلظت کم (تقریباً ۱۰٪)، اسید نیتریک اغلب برای پیر شدن مصنوعی کاج و افرا استفاده می‌شود. رنگ تولید شده یک طلای خاکستری است و بسیار شبیه چوب‌های بسیار قدیمی موم یا روغن (اتمام چوب) است. ISO 14104 یکی از استانداردهایی است که جزئیات این روش کاملاً شناخته شده را بیان می‌کند. اسید نیتریک یا در ترکیب با اسید کلریدریک یا به تنهایی برای تمیز کردن لغزش‌های شیشه ای و سرسره‌های شیشه ای برای کاربردهای میکروسکوپ پیشرفته استفاده می‌شود.Fischer, A. همچنین برای تمیز کردن شیشه قبل از نقره سازی هنگام ساخت آینه‌های نقره استفاده می‌شود. مخلوط‌های آبی موجود در بازار از ۵–۳۰٪ اسید نیتریک و ۱۵–۴۰٪ اسید فسفریک معمولاً برای تمیز کردن مواد غذایی و تجهیزات لبنی در درجه اول برای از بین بردن رسوبات کلسیم و منیزیم استفاده می‌شود (یا از جریان فرایند رسوب می‌کند یا ناشی از استفاده از آب سخت در هنگام تولید و تمیز کردناست) . محتوای اسید فسفریک به غیرفعال شدن آلیاژهای آهن در برابر خوردگی توسط اسید نیتریک رقیق کمک می‌کند. اسید نیتریک می‌تواند به عنوان یک آزمایش لکه ای برای آلکالوئیدها مانند LSD مورد استفاده قرار گیرد و بسته به آلکالوئید رنگ‌های متنوعی را ایجاد می‌کند. واکنش با مواد مختلف واکنش با سولفوریک اسید نیتریک اسید در واکنش با سولفوریک اسید یک اسید قوی تولید می‌کند که در این فرایند یون نیترونیوم فعال نیز آزاد می‌شود که در ترکیب با مواد آلی، مواد منفجره قوی نظیر تی‌ان‌تی و نیتروگلیسیرین و… تولید می‌کند .(فرایند نیتراسیون). یکی از مهم‌ترین واکنش‌های نیتریک اسید واکنش آن با گلیسیرین که باعث تولید نیتروگلیسیرین می‌شود. HNO3 + 2H2SO4 ⇌ NO2+ + H3O+ + 2HSO4−; K ~ ۲۲ یکی از کاربردهای آن در صنعت، استفاده از آن برای پولیش کاری ورق‌های فولاد ضدزنگ ۳۰۴ است، که از اسید نیتریک در ترکیب با آب و دی اکساید تیتانیوم استفاده می‌شود. خطر عمده ناشی از آن سوختگی‌های شیمیایی است، زیرا هیدرولیز اسید را با پروتئین (آمید) و چربی‌ها (استر) انجام می‌دهد، در نتیجه بافت زنده (به عنوان مثال پوست و گوشت) تجزیه می‌شود. روش درمانی کمک اولیه اولیه برای ریختن اسید بر روی پوست، مانند سایر عوامل خورنده، آبیاری با مقادیر زیادی آب است. شستشو به مدت حداقل ۱۰–۱۵ دقیقه برای خنک شدن بافت اطراف سوختگی اسیدی و جلوگیری از آسیب ثانویه ادامه دارد. | ## جمع‌بندی | اسید نیتریک به عنوان یک ماده اکسید کننده قوی، می‌تواند با ترکیباتی مانند سیانیدها، کاربیدها یا پودرهای فلز به‌طور انفجار و با بسیاری از ترکیب آلی، مانند سقز، به شدت و بیش از حد (مثلاً با خود اشتعال) واکنش نشان دهد.