خصائص وتطبيقات حمض النيتريك
يعد حمض النيتريك أو جوهر الملح أحد أكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة، والذي يستخدم على نطاق واسع للغسيل. وفي المقالة القادمة سنتناول التعريف بهذه المادة وخصائصها واستخداماتها وجوانب السلامة في العمل بها.
حمض النيتريك له أسماء أخرى مثل حمض النيتريك، جوهر الملح، حمض النيتريك، نترات الهيدروجين، حمض الآزوتيك وحمض الآزوتيك. صيغته الكيميائية هي HNO3. وهي مادة صفراء أو عديمة اللون. حمض النيتريك له رائحة كريهة ونفاذة. نقطة انصهاره هي -41 درجة مئوية، ونقطة غليانه هي 122 درجة مئوية. هذه المادة قابلة للذوبان تماما في الماء وغير قابلة للاشتعال. تحتوي عينة المسحوق لهذه المادة عادة على نوعين من الماء الواحد وثلاثة ماء. الكتلة المولية لهذه المادة هي 63 جم / مول.
حمض النيتريك هو مادة شديدة الأكسدة ويعود تاريخ استخدامه إلى تعدين الذهب. لأن هذا الحمض لديه القدرة على إذابة جميع المعادن ما عدا الذهب. ويستخدم هذا الحمض أيضًا لإعادة تدوير النفايات المعدنية أو نفايات الكمبيوتر.
قد يتحلل حمض النيتريك عند تعرضه للضوء أو الحرارة. ولهذا السبب يتم حفظ هذا الحمض عادة في حاويات مظلمة. ينتج هذا الحمض غاز NO2 عند تحلله. وهذا الغاز أحمر اللون ولهذا السبب عادة ما يظهر بخار هذا الحمض باللون البني المحمر. وذلك لأنه في الواقع ثاني أكسيد النيتروجين هو الذي يمكن رؤيته بهذا اللون. وينظر إلى هذا اللون نتيجة لتحلل حمض النيتريك إلى الماء وثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين.
في بعض الحالات، يتم استخدام حمض النيتريك أيضًا في شكل غازي، والذي عادةً ما يحتوي على كميات أقل من ثاني أكسيد النيتروجين.
الصيغة الكيميائية لحمض النيتريك
يتكون حمض النيتريك من الصيغة الكيميائية HNO3. تُعرف هذه المادة أيضًا باسم جوهر قشرة الرأس. يمكن رؤية التركيب الكيميائي لهذه المادة في الصورة أدناه.
تطبيقات حمض النيتريك
ويستخدم هذا الحمض في إنتاج نترات الأمونيوم. نترات الأمونيوم هي أحد أنواع الأسمدة التي يمكنك القراءة عنها في مقال “أنواع الأسمدة الكيماوية” . وفيما يلي ذكر بعض استخدامات حمض النيتريك في الصناعات المختلفة.
تطبيق حمض النيتريك في الزراعة
يستخدم حمض النيتريك في عملية الهضم وتحضير العينات النباتية. في هذه العملية، يقوم حمض النيتريك بإزالة الأجزاء العضوية من النبات. ونتيجة لذلك، فإنه يسمح للباحثين بقياس العناصر الموجودة في النبات. وبصرف النظر عن استخدامه في مختبرات التربة والنباتات، يمكن استخدامه أيضًا لصنع الأسمدة بسبب محتواه العالي من النيتروجين. ولكن استخدامه الرئيسي هو في عملية الهضم.
تطبيق حمض النيتريك في استخراج الذهب
حمض النيتريك هو حمض قوي جدًا وله القدرة على إذابة العديد من المعادن. وهذا هو سبب استخدام هذا الحمض مع حمض الهيدروكلوريك لصنع حمض السلطاني. يستخدم الحمض في استخلاص الذهب من اللوحات الإلكترونية القديمة عن طريق إذابة المعادن الموجودة في اللوحات الإلكترونية.
تطبيق حمض النيتريك في الصناعة
وقد استخدم حمض النيتريك في استخراج الذهب. كما يستخدم حمض النيتريك على نطاق واسع في إعادة تدوير النفايات الإلكترونية وهو أحد المواد الرئيسية.
ويستخدم حمض النيتريك أيضًا كمؤكسد في وقود الصواريخ.
أحد الاستخدامات الرئيسية والأساسية لحمض النيتريك هو الغسيل. يعد هذا الحمض خيارًا جيدًا للغسيل نظرًا لقابليته للتآكل وحقيقة أنه يمكنه إذابة عدد كبير من المعادن جيدًا.
غالبًا ما يستخدم حمض النيتريك في التحليل الكيميائي. على سبيل المثال، يتم استخدام هذا الحمض لإعداد عينات لتحليلات ICP-MS وICP-AES.
يستخدم حمض النيتريك لإنتاج المتفجرات والطلاء والأدوية وككاشف في العديد من العمليات.
تطبيق حمض النيتريك في صناعة المواد الغذائية
يستخدم حمض النيتريك في إنتاج نترات البوتاسيوم. نترات البوتاسيوم هي مادة مضافة للغذاء وعامل تلوين. تستخدم هذه المادة كمادة حافظة لحفظ اللحوم والمنتجات المالحة. (مثل النقانق)
طريقة إنتاج حمض النيتريك
إن أفضل طريقة لإنتاج حمض النيتريك، والتي يمكن إنتاجها بتكلفة منخفضة ويمكن استخدامها صناعيًا، هي استخدام الأمونيا كمادة أولية. في هذه العملية، يتم تحضير الأمونيا تحت تفاعل الأكسدة الحفزية. ويتم هذا التفاعل عند درجة حرارة حوالي 150 إلى 170 درجة مئوية. في هذه الطريقة، يكون تركيز حمض النيتريك الناتج حوالي 95%. في هذه الطريقة يتم إنتاج حمض النيتريك من خلال التفاعلات التالية:
4 NH 3 (ز) + 5 O 2 (ز) → 4 NO (ز) + 6 H 2 O (ز)
2 NO (ز) + O 2 (ز) → 2 NO 2 (ز)
3 NO 2 (ز) + H 2 O (ل) → 2 HNO 3
4 NO 2 (ز) + O 2 (ز) + 2 H 2 O (ل) → 4 HNO 3 (عبد القدير)
تفسير العملية المذكورة أعلاه هو أن غاز الأمونيا يتأكسد أولا ويؤدي إلى إنتاج أكسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين. بعد ذلك، يتم تحويل كل أكسيد النيتريك إلى ثاني أكسيد النيتروجين ويتم امتصاص ثاني أكسيد النيتروجين بواسطة الماء، مما يؤدي إلى تكوين حمض النيتريك.
خصائص وخصائص حمض النيتريك
عادة ما تكون العينات الصناعية من هذه المادة متاحة كمزيج مع الماء بتركيز 68%. إذا كان هذا الحل نقيا، فهو عديم اللون. (عادة وجود بعض الشوائب بداخله يؤدي إلى تغير جزئي في لون المحلول وهو عادة اللون الأصفر)
وكما ذكرنا، فإن هذا الحمض يتعرض للحرارة أو الضوء. رد فعل التحلل هو كما يلي:
4 HNO 3 → 2 ح 2 O + 4 NO 2 + O 2
سيؤدي هذا التفاعل إلى إنتاج الغاز وتغييرات في الضغط حول السائل. يبقى أكسيد النيتروجين الناتج نتيجة التحلل في المحلول ويتسبب في تحول لونه إلى اللون الأصفر أو الأحمر. ينتج حمض النيتريك النقي رغوة بيضاء عند تعرضه للهواء، بينما إذا أذيب أكسيد النيتروجين فيه فإنه ينتج رغوة ذات لون بني محمر.
مخاطر حمض النيتريك وقضايا السلامة
حمض النيتريك المركز هو مؤكسد قوي، وبالاشتراك مع المواد القابلة للاحتراق، فإن جميع أنواع الكحوليات أو عوامل الاختزال والمركبات القابلة للاحتراق ستنتج حرارة أو تحترق وتنفجر.
هذه المادة شديدة التآكل ويجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة أثناء العمل بها. إذا ارتفعت درجة حرارته كثيرًا، يتم إطلاق غازات سامة ومسببة للتآكل من المادة.
وهذه المادة خطيرة جداً إذا دخلت إلى الجهاز التنفسي أو العينين.
في الفيديو أدناه (باللغة الإنجليزية)، يمكن رؤية أبخرة حمض النيتريك ويتم تقديم بعض شروحات السلامة المتعلقة بالعمل مع حمض النيتريك.
اترك تعليقاً