Ácido nítrico
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| Ácido nítrico | |
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Ácido nítrico | |
Otros nombres Agua fuerte; Espíritu de nitro, ácido salpêtre | |
| Identificadores | |
| CAS | 7697-37-2 |
| Número RTECS | QU5775000 |
| Imágenes-Jmol 3D | Image 1 |
SONRISAS
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| Propiedades | |
| Fórmula molecular | H NO 3 |
| Masa molar | 63.012 g / mol |
| Apariencia | Claro, líquido incoloro |
| Densidad | 1,51 g / cm³, líquido incoloro |
| Punto de fusion | -42 ° C (231 K) |
| Punto de ebullicion | 83 ° C (356 K) |
| Solubilidad en agua | miscible |
| Viscosidad | ? cp a? ° C |
| Momento bipolar | 2.17 ± 0.02 D |
| Peligros | |
| Clasificación de la UE | Oxidante (O) Corrosivo (C) |
| Frases R | R8, R35 |
| Frases S | (S1 / 2), S23, S26, S36, S45 |
| Punto de inflamabilidad | no aplicable |
| Compuestos relacionados | |
| Compuestos relacionados | Ácido nitroso Pentóxido de dinitrógeno |
| Excepto cuando se indique lo contrario, los datos se den materiales en su condiciones normales (25 ° C, 100 kPa) | |
| Exenciones y referencias | |
El ácido nítrico ( H N O 3), también conocido como agua fuerte y el espíritu de nitro, es un altamente corrosivo y tóxico ácido fuerte que puede causar quemaduras graves. La síntesis de ácido nítrico se registró por primera circa 800 AD por el musulmán alquimista Jabir Ibn Hayyan.
Incoloro en estado puro, las muestras de mayor edad tienden a adquirir un tono amarillo debido a la acumulación de óxidos de nitrógeno. Si la solución contiene ácido nítrico más de 86%, que se conoce como ácido nítrico fumante. Ácido nítrico fumante se caracteriza como blanco ácido nítrico fumante y rojo ácido nítrico fumante, dependiendo de la cantidad de dióxido de nitrógeno presente.
Propiedades
Ácido nítrico anhidro puro (100%) es un líquido incoloro con una densidad de 1522 kg / m³ que se solidifica a -42 ° C para formar cristales blancos y hierve a 83 ° C. Cuando hierva a la luz, incluso a temperatura ambiente, hay una parcial descomposición con la formación de dióxido de nitrógeno después de la reacción:
- 4HNO 3 → 2 H 2 O + 4NO 2 + O 2 (72 ° C)
lo que significa que el ácido nítrico anhidro se debe almacenar por debajo de 0 ° C para evitar la descomposición. La dióxido de nitrógeno (NO 2) permanece disuelto en el ácido nítrico colorear de amarillo, o rojo a temperaturas más altas. Mientras que el ácido puro tiende a desprender humos blancos cuando se expone al aire, el ácido con el dióxido de nitrógeno disuelto desprende vapores de color marrón rojizo, que lleva al nombre común de "ácido fumante rojo" o "ácido nítrico humeante".
El ácido nítrico es miscible con agua en todas las proporciones y de destilación da una azeótropo con una concentración de 68% HNO 3 y una temperatura de ebullición de 120,5 ° C a 1 atm. Dos hidratos sólidos son conocidos; monohidrato (HNO 3 · H 2 O) y el trihidrato (HNO 3 · 3H 2 O).
Los óxidos de nitrógeno (NOx) son solubles en ácido nítrico y esta propiedad influye más o menos, todas las características físicas dependiendo de la concentración de los óxidos. Estos incluyen principalmente la presión de vapor por encima del líquido y la temperatura de ebullición, así como el color mencionado anteriormente.
El ácido nítrico está sujeta a descomposición térmica o la luz con el aumento concentración y este aumento puede dar algunas desviaciones no despreciables en la presión de vapor por encima del líquido debido a que los óxidos de nitrógeno producidos se disuelven parcial o completamente en el ácido.
Propiedades ácidas
Al ser un ácido típico, ácido nítrico reacciona con álcalis, óxidos básicos, y carbonatos para formar sales , tales como nitrato de amonio. Debido a su naturaleza oxidante, ácido nítrico generalmente no liberar hidrógeno en la reacción con los metales y las sales resultantes son por lo general en los estados oxidados superior. Por esta razón, pesado corrosión se puede esperar y debe tener vigilancia contra por el uso apropiado de los metales resistentes a la corrosión o aleaciones.
El ácido nítrico tiene una constante de disociación ácida (pKa) de -1,4: en acuosa solución , es casi completamente (93% a 0,1 mol / L) ioniza en el nitrato de ion NO 3 - y una hidratado de protones , conocido como ion hidronio, H3O +.
- HNO 3 + H2O → H3O + + NO 3 -
Propiedades comburentes
Reacciones con metales
Al ser un potente agente oxidante, ácido nítrico reacciona violentamente con muchos materiales orgánicos y las reacciones puede ser explosivo. Dependiendo de la concentración de ácido, temperatura y el agente reductor implicado, los productos finales pueden ser variable. La reacción entonces se lleva a cabo con todos los metales, excepto el serie de metales preciosos y ciertas aleaciones. Como regla general, por supuesto, las reacciones oxidantes se presentan principalmente con el ácido concentrado, favoreciendo la formación de el dióxido de nitrógeno (NO 2).
- Cu + 4HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Las propiedades ácidas tienden a dominar con ácido diluido, junto con la formación preferencial de óxido de nitrógeno (NO).
- 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu (NO 3) 2 + 2NA + 4H 2 O
Dado que el ácido nítrico es un agente oxidante, hidrógeno (H 2) rara vez se forma. Sólo magnesio (Mg) y calcio (Ca) reaccionan con el frío, ácido nítrico diluido para dar hidrógeno:
- Mg (s) + 2HNO 3 (aq) → Mg (NO 3) 2 (aq) + H 2 (g)
La pasivación
Aunque el cromo (Cr), hierro (Fe) y de aluminio (Al) se disuelven fácilmente en ácido nítrico diluido, el ácido concentrado forma una capa de óxido de metal que protege el metal de la oxidación adicional, que se llama pasivación.
Las reacciones con los no metales
La reacción con elementos no metálicos, con la excepción de silicio y halógenos , por lo general ellos se oxida a su más alto estados de oxidación como los ácidos con la formación de dióxido de nitrógeno para el ácido concentrado y óxido de nitrógeno para el ácido diluido.
- C + 4HNO 3 → CO2 + 4NO 2 + 2H 2 O
o
- 3C + 4HNO 3 → 2 + 3CO 4NO + 2H 2 O
Grados
Blanca ácido nítrico fumante, también llamado 100% de ácido nítrico o WFNA, está muy cerca de el producto de ácido nítrico anhidro. Una especificación para el ácido nítrico fumante blanco es que tiene un máximo de 2% de agua y un máximo de 0,5% disuelto NO 2.
Red de ácido nítrico fumante, o RFNA, contiene cantidades sustanciales de dióxido de nitrógeno disuelto (NO 2), dejando la solución con un color marrón rojizo. Una formulación de RFNA especifica un mínimo de 17% NO 2, otra especifica 13% NO 2.
Un inhibido ácido nítrico fumante (ya sea IWFNA, o IRFNA) puede ser hecha por la adición de 0,6 a 0,7% fluoruro de hidrógeno, HF. Este fluoruro se agrega para resistencia a la corrosión en tanques de metal (el fluoruro crea una capa de fluoruro de metal que protege el metal).
Producción industrial
El ácido nítrico se hace mezclando dióxido de nitrógeno (NO 2) con agua en presencia de oxígeno o aire para oxidar el ácido nitroso también producido por la reacción.
Diluir el ácido nítrico puede ser concentrada por destilación hasta un 68% de ácido, que es una mezcla azeotrópica con 32% de agua. La concentración adicional implica la destilación con ácido sulfúrico que actúa como un agente deshidratante. En el laboratorio, tales destilaciones se deben hacer con un aparato de cristal a presión reducida, para evitar la descomposición del ácido.
Soluciones de ácido nítrico de grado comerciales son por lo general entre el 52% y el ácido nítrico 68%. La producción comercial de ácido nítrico es a través de la Proceso de Ostwald, el nombre de Wilhelm Ostwald.
El ácido también puede ser sintetizado mediante la oxidación de amoníaco , pero el producto es diluido por el agua formada también como parte de la reacción. Sin embargo, este método es importante en la producción de nitrato de amonio de amoniaco deriva de la Proceso de Haber, porque el producto final puede ser producido a partir de nitrógeno, hidrógeno, y oxígeno como único materias primas.
La síntesis de Laboratorio
En el laboratorio, el ácido nítrico se puede hacer de cobre (II) nitrato o haciendo reaccionar aproximadamente iguales masas de nitrato de potasio (KNO 3) con 96% de ácido sulfúrico (H 2 SO 4), y la destilación de esta mezcla en el punto de ebullición del ácido nítrico de 83 ° C hasta que sólo una masa cristalina blanca, sulfato de hidrógeno de potasio (KHSO4), permanece en el recipiente de reacción. El ácido nítrico fumante rojo obtenido se puede convertir en el ácido nítrico blanco.
- H 2 SO 4 + KNO3 → KHSO4 + HNO 3
La disuelto NO x se eliminan fácilmente utilizando presión reducida a temperatura ambiente (10-30 min a 200 mmHg o 27 kPa) para dar blanco ácido nítrico fumante. Este procedimiento también se puede realizar bajo presión reducida y la temperatura en un solo paso con el fin de producir menos gas dióxido de nitrógeno.
Usos
IWFNA se pueden usar como el oxidante en cohetes de combustible líquido. IRFNA fue uno de los componentes del combustible 3 líquidos para el BOMARC misil
Una solución de ácido nítrico y alcohol, Nital, se utiliza para el grabado de metales para revelar la microestructura.
Mezclas acuosas comercialmente disponibles de 5 a 30% de ácido nítrico y ácido fosfórico 15-40% son de uso general para la limpieza de equipos de alimentos y productos lácteos principalmente para eliminar compuestos de calcio y magnesio precipitados (ya sea depositado a partir de la corriente de proceso o como resultado del uso de agua dura durante la producción y limpieza).
Nitración
El ácido nítrico se utiliza en la fabricación de nitrato de -Con explosivos tales como nitroglicerina, trinitrotolueno (TNT) y ciclotrimetilenotrinitramina (RDX), así como fertilizantes , tales como nitrato de amonio.
Digestión
En análisis elemental por ICP-MS y ICP-AES, ácido nítrico diluido (0,5 a 2,0%) se utiliza como un compuesto de matriz para la determinación de trazas de metales en soluciones. Se requiere ácido ultrapura para tal determinación, porque las pequeñas cantidades de iones metálicos podrían afectar el resultado del análisis.
Tratamiento de la madera
En una concentración baja (aproximadamente 10%), ácido nítrico se utiliza a menudo para artificialmente la edad de pino y arce. El color producido es un gris-dorado muy parecido a la cera muy vieja o madera aceite final ( acabados de madera).
Otros usos
Solo, es útil en la metalurgia y refinar ya que reacciona con la mayoría de los metales , y en síntesis orgánicas. Cuando se mezcla con ácido clorhídrico , ácido nítrico formas aqua regia, uno de los pocos reactivos capaces de disolver el oro y el platino .
Seguridad
El ácido nítrico es un potente agente oxidante, y las reacciones de ácido nítrico con compuestos tales como cianuros, carburos, y polvos metálicos pueden ser explosivo. Reacciones de ácido nítrico con muchos compuestos orgánicos, tales como trementina, son violentos y hipergólico (es decir, de encendido automático).
Concentrado ácido nítrico tintes humana piel de color amarillo debido a una reacción con el queratina. Estas manchas de color amarillo a naranja al neutralizado.
