اسید نیتریک چیست و چه کاربردهایی دارد؟

اسید نیتریک یک اسید قوی با فرمول شیمیایی HNO3 است که به عنوان روح نیتر و آکوا فورتیس نیز شناخته می شود. در حالت خالص کاملا بی رنگ است اما با افزایش ماندگاری به رنگ زرد تبدیل می شود. این رنگ به دلیل تجزیه اسید نیتریک به اکسیدهای نیتروژن و آب ظاهر می شود. این اسید بسیار خورنده و سمی است و می تواند باعث سوختگی شدید پوست شود. با هیدروکسیدها، فلزات و اکسیدها واکنش نشان می دهد و نمک های نیترات تشکیل می دهد.

ساختار اسید نیتریک

این ترکیب شامل 3 اتم اکسیژن، 1 اتم نیتروژن و 1 اتم هیدروژن است. در مولکول های HNO3، یکی از اتم های اکسیژن به اتم نیتروژن مرکزی پیوند دوگانه دارد. یکی دیگر از اتم های اکسیژن به اتم نیتروژن مرکزی و همچنین به اتم هیدروژن متصل است. آخرین اتم اکسیژن در مولکول اسید نیتریک دارای بار 1- است و به صورت مجزا به اتم نیتروژن مرکزی متصل است. از آنجایی که اتم نیتروژن در مرکز مولکول در چهار پیوند کووالانسی (با 3 اتم اکسیژن) شرکت می کند، دارای بار 1+ است. بنابراین، بار خالص مولکول اسید نیتریک 0 است (بار مثبت اتم نیتروژن و بار منفی اتم اکسیژن یکدیگر را خنثی می کنند).

خواص فیزیکی و شیمیایی

• وزن مولکولی: جرم مولی  63.01  گرم در مول
• چگالی: 1.51 گرم بر سانتی متر مکعب
• نقطه جوش: 83  درجه سانتی گراد
• نقطه ذوب:-42  درجه سانتی گراد

اسید نیتریک یک اسید بسیار قوی است که در حالت ساکن نیز تجزیه می شود و دی اکسید نیتروژن قهوه ای تولید می کند. به همین دلیل است که با گذشت زمان قهوه ای رنگ می شود.

4HNO 3  → 4NO2 + O2 + 2H2O

اسید نیتریک، گاز هیدروژن را با فلزات بالاتر از هیدروژن در سری فعالیت فلز آزاد می کند.

Mg + 2HNO3 → Mg(NO3) 2 + H 2

Mn + 2HNO3 → Mn(NO 3) 2 + H 2

روش تولید اسید نیتریک

ساده ترین و پرمصرف ترین روش تهیه اسید نیتریک در آزمایشگاه با افزودن اسید سولفوریک غلیظ به نمک نیترات خشک، معمولاً نیترات پتاسیم یا سدیم است. این مخلوط حرارت داده می شود تا مخلوط خمیری ذوب شود و اسید نیتریک تقطیر شود. اسید نیتریک که جمع آوری می شود معمولاً غلظت 95 درصد یا بالاتر دارد.

اگر از تقطیر در خلاء استفاده شود، اسید شفاف و اسید نیتریک دودزای سفید به دست می آید. اگر تقطیر در فشار اتمسفر انجام شود، به دلیل تجزیه اسید به دی اکسید نیتروژن در زمان حل شدن، اسید زرد رنگی به دست می آید که به اسید نیتریک بخوردهنده قرمز نیز اطلاق می شود و این بهترین نوع اسید برای اکسید کننده غیرفلزات مانند ید، آنتیموان و غیره است. نکته جالب توجه این است که وقتی کمی آب به بخور قرمز اسید اضافه می شود، شفاف می شود.

کاربردهای اسید نیتریک

این ترکیب در تولید نیترات آمونیوم برای کودها، ساخت پلاستیک و در ساخت رنگ استفاده می شود. همچنین برای ساخت مواد منفجره مانند نیتروگلیسیرین و TNTنیز کاربرد دارد. هنگامی که با اسید هیدروکلریک ترکیب می شود، عنصری به نام aqua regia تشکیل می شود. این یک معرف قادر به حل کردن طلا و پلاتین است. علاوه بر این، در آزمایش رنگ سنجی برای تشخیص هروئین و مورفین نیز به کار برده می شود.

این ترکیب معمولاً در آزمایشگاه‌های علوم در مدارس در هنگام آزمایش ویژه برای کلرید استفاده می‌شود. در زمینه پزشکی از اسید نیتریک در حالت خالص به عنوان ماده سوز آور برای از بین بردن شانکر و زگیل استفاده می شود. محلول های رقیق شده این اسید معمولا برای درمان سوء هاضمه به کار برده می شوند.

از آن در فرآیند هضم نمونه های آب کدر، نمونه‌های لجن جامد و همچنین انواع دیگر نمونه‌های منحصربه ‌فرد که نیاز به تجزیه و تحلیل عنصری از طریق  ICP-MS، ICP-OES، ICP-AES،  GFAA و طیف ‌سنجی جذب اتمی دارند،استفاده می‌شود.

در سنتز آلی  می تواند برای معرفی گروه نیترو استفاده شود، هنگامی که با اسید سولفوریک استفاده می شود، یون نیترونیوم تولید می کند که به صورت الکتروفیلی با ترکیبات معطر مانند بنزن واکنش می دهد.

در الکتروشیمی به عنوان یک عامل دوپینگ شیمیایی برای نیمه هادی های آلی و در فرآیندهای خالص سازی برای نانولوله های کربنی خام استفاده می شود.

در غلظت کم اغلب در نجاری برای پیری مصنوعی کاج و افرا استفاده می شود، رنگ تولید شده خاکستری-طلایی است که بسیار شبیه موم قدیمی یا چوب روغنی است. همچنین برای شناسایی آلکالوئیدهایی مانند LSD استفاده می شود.