Axit Nitric là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học HNO3. Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm. Trong tự nhiên, axit nitric hình thành trong những cơn mưa giông kèm sấm chớp và hiện nay chúng là một trong những tác nhân gây ra mưa axit. Nó là một chất acid độc và ăn mòn và dễ gây cháy.
Axit Nitric (HNO3) là gì?
Axit Nitric tinh khiết không màu còn nếu để lâu sẽ có màu hơi vàng do sự tích tụ của các nitơ oxide. Nếu một dung dịch có hơn 86% axit nitric, nó được gọi là acid nitric bốc khói. Axit nitric bốc khói có đặc trưng axit nitric bốc khói trắng và acid nitric bốc khói đỏ, tùy thuộc vào số lượng nitơ dioxide hiện diện.
Tính chất vật lý
Axit Nitric khan tinh khiết (100%) là một chất lỏng với tỷ trọng khoảng 1522 kg/m³, đông đặc ở nhiệt độ -42 ℃ tạo thành các tinh thể trắng, sôi ở nhiệt độ 83 ℃. Khi sôi trong ánh sáng, kể cả tại nhiệt độ phòng, sẽ xảy ra một sự phân hủy một phần với sự tạo ra nitơ dioxide theo phản ứng sau:
4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 (72 ℃)
Điều này có nghĩa axit nitric khan nên được cất chứa ở nhiệt độ dưới 0 ℃ để tránh bị phân hủy. Chất nitơ dioxide (NO2) vẫn hòa tan trong axit nitric tạo cho nó có màu vàng, hoặc đỏ ở nhiệt độ cao hơn. Trong khi axit tinh khiết có xu hướng bốc khói trắng khi để ra không khí, axit với NO2 bốc khói hơi có màu nâu hơi đỏ cho nên mới có tên acid bốc khói trắng và axit bốc khói đỏ như nêu trên.
Axit nitric có thể pha trộn với nước với bất kỳ tỷ lệ nào và khi chưng cất tạo ra một azeotrope một nồng độ 68% HNO3 và có nhiệt độ sôi ở 120,5 ℃ tại áp suất 1 atm. Có hai hydrat được biết đến; monohydrat (HNO3·H2O) và trihydrat (HNO3·3H2O).
Nitơ oxide (NOx) tan được trong axit nitric và đặc điểm này ảnh hưởng ít nhiều đến tất cả các đặc trưng lý tính phụ thuộc vào nồng độ của các oxide này, chủ yếu bao gồm áp suất hơi trên chất lỏng và nhiệt độ sôi cũng như màu sắc được đề cập ở trên. Acid nitric bị phân hủy khi có nhiệt độ cao hoặc ánh sáng với nồng độ tăng lên mà điều này có thể làm tăng lên sự biến đổi tương đối áp suất hơi trên bề mặt chất lỏng do các oxide nitơ tạo ra một phần hoặc toàn bộ trong axit.
Tính chất hóa học
Là một dung dịch hóa học Nitrat Hydro có công thức hóa học chung đó là: HNO3. Đây là một dạng Axit thuộc nhóm khan, là một dạng Monoaxit mạnh, có đặc tính oxy hóa cực mạnh và có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ. HNO3 có hằng số cân bằng Axit (pKa)=-2.
Axit Nitric là 1 Monoproton chỉ có 1 sự phân ly nhất định, chính vì thế nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO3 – và một proton hydrat (hay còn gọi là ion hidroni)
H3O+ HNO3 + H2O → H3O+ + NO3
Các tác dụng chính của Axit nitric phải kể đến đó chính là tác dụng với Bazo, Oxit Bazo và muối cacbonat để tạo ra các loại muối Nitrat.
2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
Ngoài ra Axit Nitric còn có tác dụng với nhiều các hợp chất hữu cơ: HNO3 có thể có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, vì thế sẽ cực kỳ nguy hiểm nếu để loại axit này tiếp xúc với cơ thể con người.
Cách điều chế Axit Nitric HNO3
Cũng như các ứng dụng và vai trò chính của HNO3 ở trên, ở phần điều chế này, hóa chất HNO3 cũng được điều chế tương tự ở 2 môi trường chính. 2 môi trường đó là: trong phòng thí nghiệm và môi trường công nghiệp sản xuất.
Trong phòng thí nghiệm
Ở môi trường phòng thí nghiệm, người ta thường cho muối Natri dạng tinh thể kết hợp tác dụng với H2(SO4) đặc. Sau đó sẽ chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của chính Axit HNO3 là 83 độ C. Cuối cùng sau khi chưng cất, HNO3 sẽ còn lại đó là một hợp chất kết tủa màu trắng có phương trình hóa học đó là:
H2SO4 đặc + NaNO3 (tinh thể) → HNO3 + NaHSO4
Axit Nitric sau khi bốc khói đỏ sẽ nhanh chóng chuyển sang dạng hợp chất hóa học Axit Nitric màu trắng. Lưu ý khi thực hiện các thí nghiệm, bạn nên làm bằng các dụng cụ thủy tinh, đặc biệt nên sử dụng các loại bình cổ cong nguyên khối do Axit Nitric khan.
Trong sản xuất chất hóa học công nghiệp
Axit Nitric (loãng) có thể được điều chế bằng cách cô đặc đến 68% axit hỗn hợp Azeotropic với khoảng 32% là nước. Để thu được axit có nồng độ cao hơn, chúng ta sẽ tiến hành chứng cất HNO3 với hợp chất dung dịch axit H2SO4 (axit sunfuric). H2So4 sẽ đóng vai trò như 1 chất khử mạnh, nó sẽ hấp thụ lại H2O. Với phương trình hóa học cụ thể như sau:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Pt, 850oC)
2NO + O2 → NO2
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Dung dịch axit Nitric điều chế ở điều kiện công nghiệp sẽ có nồng độ là 52% và 68%. Việc sản xuất Axit Nitric được thực hiện và điều chế hoàn toàn bằng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh.
Những lưu ý khi sử dụng và biện pháp xử lý khi có sự cố liên quan đến Axit Nitric (HNO3)
Axit Nitric rất phổ biến trong sản xuất công nghiệp và phòng thí nghiệm. Để sử dụng nó được an toàn mời các bạn cùng tìm hiểu những lưu ý và các biện pháp xử lý khi có sự cố liên quan đến HNO3 bên dưới đây nhé.
Lưu ý khi sử dụng
- Axit Nitric là chất oxy hóa cực kỳ mạnh mẽ. Trong trường hợp nếu cho HNO3 tác dụng với cyanit hoặc bột kim, HNO3 có thể gây ra phát nổ và tự khắc sẽ xảy ra hoạt động bốc cháy do phản ứng với Turpentine.
- Ở nồng độ đậm đặc, HNO3 có thể gây ra các hiện trạng như bỏng da do phản ứng với Protein keratin có trên da. Trường hợp này nếu xảy ra sẽ khiến cho da chuyển sang màu vàng ngay lập tức. Hơn nữa, nếu HNO3 được trung hòa thì trạng thái sẽ chuyển sang màu cam.
- HNO3 có thể tạo ra phản ứng mạnh với các kim loại tạo thành khí Hydro rất dễ gây cháy trong môi trường không khí.
- Khi pha loãng, bạn tuyệt đối không được đổ nước vào bên trong dung dịch axit HNO3. Bạn cần cho HNO3 vào nước. Tuyệt đối phải nhớ đó là chỉ được cho HNO3 vào nước.
Các biện pháp xử lý khi có sự cố liên quan đến (Axit Nitric HNO3)
- Hít phải: Bạn phải nhanh chóng tìm kiếm nơi có không khí trong lành và cần cứu chữa y tế ngay kịp thời.
- Tiếp xúc trực tiếp vào mắt: Phải ngay lập tức rửa lại bằng mắt nhiều nước
- Tiếp xúc bề mặt da: ngay lập tức bạn cần rửa sạch ngay vùng mắt đang bị ảnh hưởng với thật nhiều nước trong khoảng thời gian ít nhất là 15 phút. Loại bỏ đi ngay các loại quần áo có tiếp xúc trực tiếp với chất độc
- Nuốt phải: súc miệng thật sạch và ngay lập tức với dung dịch nước hoặc sữa.
Lưu ý quan trọng: Không được phép cho hoặc để bất cứ thứ gì vào miệng của nạn nhân khi không được sự cho phép của đội ngũ y bác sĩ cứu chữa. Chính vì vây, bạn nên trang bị đầy đủ những thiết bị bảo hộ an toàn như kính mắt, khẩu trang, mũ, găng tay, quần áo dài tay, giày,…. Thường xuyên giữ cho nơi làm việc được sạch sẽ, thông thoáng, để xa những đồ dễ cháy nổ.
Ứng dụng của Axit Nitric (HNO3)
Axit Nitric có rất nhiều ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Sau đây là một số ứng dụng phổ biến mà Hóa Chất Huy Hoàng tổng hợp lại.
- Axit Nitric nồng độ 68% được mang sử dụng để có thể chế tạo ra các loại thuốc nổ cơ bản như TNT hay như cyclotrimethylenetrinitramin (RDX).
- Người ta còn sử dụng Axit Nitric để sản xuất ra các hợp chất hữu cơ, bột màu, các loại thuốc nhuộm vải và chất tẩy màu.
- Axit nitric được dùng để sản xuất nitrobenzen – tiền chất để sản xuất anilin và các dẫn xuất anilin với những ứng dụng then chốt trong sản xuất bọt xốp polyuretan, sợi aramit và dược phẩm.
- Ở điều kiện nồng độ hóa học thấp (khoảng 10%) axit nitric thường sẽ được dùng để nhân tạo thông và maple. Màu sắc khi được tạo ra nhờ phản ứng sẽ có một màu khá giống màu vàng xám kiểu như màu gỗ cũ hoặc gỗ đã thành phẩm.
- HNO3 còn được dùng làm các loại chất tẩy rửa đường ống, tẩy rửa bề mặt kim loại có trong các nhà máy sản xuất sữa.
- Axit Nitric được dùng để loại bỏ các tạp chất, có khả năng cân bằng lại mức độ tiêu chuẩn của H2O.
- Sử dụng để điều chế các loại phân bón hóa học, phân đạm, các loại muối nitrate ngành phân bón như: KNO3, Ca(NO3)2,…
- Axit Nitric có nồng độ0,5-2% được sử dụng làm hợp chất nền nhằm xác định trong dung dịch có tồn tại kim loại không. Người ta gọi đó là kỹ thuật ICP-MS và ICP-AES.
