لیست اسید های مورد بررسی

Acids list for review

اسید سولفوریک

اسید کلریدریک

اسید نیتریک

اسید فلوریدریک

اسید فسفریک

اسید کرمیک

اسید اگزالیک

Sulfuric acid

Hydrochloric acid

Nitric acid

Hydrofluoric acid

Acid phosphoric

Chromic acid

Oxalic acid

HNO3

Chemical formula

63.01 g•mol⁻¹

Molar mass

Colorless, yellow or red fuming liquid

Appearance

acrid, suffocating

Odor

1.5129 g cm⁻³

Density

−42 °C (−44 °F; 231 K)

Melting point

83 °C (181 °F; 356 K) 68% solution boils at 121 °C (250 °F; 394 K)

Boiling point

Completely miscible

Solubility in water

48 mmHg (20 °C)

Vapor pressure

-1.4

Acidity (pKa)

−19.9•10−6 cm³/mol

Magnetic susceptibility (χ)

1.397 (16.5 °C)

Refractive index(nD)

2.17 ± 0.02 D

Dipole moment

مقدمه

اسید نیتریک  که همچنین به نام های جوهر شوهره و روح نیتر شناخته میشود، یک اسید معدنی بسیار خورنده است.

ترکیب خالص آن بی رنگ است، اما نمونه های قدیمی تر به علت اکسید شدن نیتروژن و آب به سمت زرد شدن تمایل دارند. اکثر اسید نیتریک موجود در بازار دارای غلظت 68٪ در آب است. هنگامی که محلول حاوی بیش از 86٪ HNO3 باشد، به عنوان اسید نیتریک فومینگ (دود زا) نامیده می شود. در غلظت های بالای 95%، بسته به میزان وجود دی اکسید نیتروژن، نوع اسید نیتریک دود زا به عنوان اسید نیتریک دودزا سفید یا اسید نیتریک دود زا قرمز شناخته میشود.

اسید نیتریک به عنوان واکنشگر ابتدایی برای نیتراسیون  افزودن گروه نیترو به طور عمومی به یک مولکول آلی استفاده میشود. اسید نیتریک همچنین به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی رواج دارد و استفاده می شود.

Introduction

Nitric acid (HNO3), also known as aqua fortis and spirit of niter, is a highly corrosive mineral acid.

The pure compound is colorless, but older samples tend to acquire a yellow cast due to decomposition into oxides of nitrogen and water. Most commercially available nitric acid has a concentration of 68% in water. When the solution contains more than 86% HNO3, it is referred to as fuming nitric acid. Depending on the amount of nitrogen dioxide present, fuming nitric acid is further characterized as white fuming nitric acid or red fuming nitric acid, at concentrations above 95%.

Nitric acid is the primary reagent used for nitration – the addition of a nitro group, typically to an organic molecule. Nitric acid is also commonly used as a strong oxidizing agent.

خطرات سلامتی

استشمام، بلعیدن یا تماس (پوشت، چشم) با بخار، دودها یا مواد ممکن است آسیب شدید سوختگی یا مرگ به همراه داشته باشد. واکنش با آب یا هوای مرطوب ممکن است گاز سمی خورنده یا آتش گیر آزاد کند. واکنش با آب ممکن است گرماي زيادي تولید کند  که باعث افزايش غلظت گاز در هوا مي شود. آتش باعث تحریک تولید گاز های سمی یا خورنده میشود. پساب تشکیل شده از کنترل کردن آتش یا آب رقیق آن ممکن است خورنده یا سمی و سبب آلودگی میشود.

Health Hazard

inhalation, ingestion or contact (skin, eyes) with vapors, dusts or substance may cause severe injury, burns or death. Reaction with water or moist air may release toxic, corrosive or flammable gases. Reaction with water may generate much heat that will increase the concentration of fumes in the air. Fire will produce irritating, corrosive and/or toxic gases. Runoff from fire control or dilution water may be corrosive and/or toxic and cause pollution.

اثر در معرض کوتاه مدت قرار گرفتن

این ماده برای پوست، چشم و دستگاه تنفسی خورنده است. بلعیدن آن خورنده است. استنشاق آن ممکن است باعث واکنش های مشابه آسم شود. آسیب دیدگی آن میتواند سبب تورم در گلو شود. استنشاق غلظت بالایی از این ماده ممکن است سبب pneumonitis و oedemaدر ریه شود.

Effects of Short Term Exposure

The substance is corrosive to the eyes, skin and respiratory tract. Corrosive on ingestion. Inhalation may cause asthma-like reactions (RADS). Exposure could cause asphyxiation due to swelling in the throat. Inhalation of high concentrations may cause pneumonitis and lung oedema.

اثر در معرض بلند مدت قرار گرفتن

استنشاق مداوم و یا بلند مدت ممکن است سبب آسیب دندان ها شود. ممکن است پوسیدگی دندانها را نتیجه داشته باشد. این ماده ممکن است روی شش ها و ریه تاثیر داشته باشد. این ماده ممکن است منجر به التهاب مزمن دستگاه تنفسی و کاهش عملکرد ریه شود. این اسید معدنی قوی بصورت غلیظ برای انسان ها خاصیت سرطان زایی دارد.

Effects of Long Term Exposure

Repeated or prolonged inhalation may cause effects on the teeth. This may result in tooth erosion. The substance may have effects on the upper respiratory tract and lungs. This may result in chronic inflammation of the respiratory tract and reduced lung function . Mists of this strong inorganic acid are carcinogenic to humans.

کمک های اولیه

چشم: اگر این ماده شیمیایی با چشم تماس یابد بلافاصله با مقدار زیادی آب باید شسته، و هراز چند گاه پلاک ها باز و بسته شود. بلافاصله به پزشک مراجعه شود. هنگام کار با این ماده شیمیایی نباید از لنز های چشمی استفاده کرد.

پوست: اگر این ماده شیمیایی با پوست تماس یابد، بلافاصله پوست آلوده را با آب بشویید.  اگر این ماده شیمیایی لباس را آلوده کند بلافاصله لباس را از تن خارج کنید و پوست را با آب بشویید. و به پزشک مراجعه کنید.

تنفس:اگر شخصی مقدار زیادی از این ماده شیمیایی را تنفس کند، شخص را به یک باره به هوای باز انتقال دهید. اگر تنفس او قطع شد احیای تنفس دهان به دهان دهید. شخص آسیب دیده را گرم و به حالت استراحت نگه دارید. در صورت امکان خیلی سریع به پزشک مراجه شود.

بلعیدن: اگر این ماده بلعیده شود بلافاصله به دکتر مراجعه شود.

زمانی که در حال انجام کمک های اولیه هستید حتما دستکش محافظ پوشیده شود. شستشوی اولیه باید با مقدار زیادی آب حداقل به مدت  15 دقیقه باشد، سپس لباس آلوده خارج و مجددا شستشو انجام شود. بلافاصله به پزشک مراجعه شود.

First Aid

Eye: If this chemical contacts the eyes, immediately wash the eyes with large amounts of water, occasionally lifting the lower and upper lids. Get medical attention immediately. Contact lenses should not be worn when working with this chemical.

Skin: If this chemical contacts the skin, immediately flush the contaminated skin with water. If this chemical penetrates the clothing, immediately remove the clothing and flush the skin with water. Get medical attention promptly.

Breathing: If a person breathes large amounts of this chemical, move the exposed person to fresh air at once. If breathing has stopped, perform mouth-to-mouth resuscitation. Keep the affected person warm and at rest. Get medical attention as soon as possible. Swallow: If this chemical has been swallowed, get medical attention immediately.

Wear protective gloves when administering first aid. First rinse with plenty of water for at least 15 minutes, then remove contaminated clothes and rinse again. Refer immediately for medical attention .

اقدامات در هنگام انتشار تصادفی

روش های تمیزکاری

اسید نیتریک غلیظ ریخته شده نبایدبا خاک اره یا دیگر مواد قابل اشتعال جذب شود(به علت خط آتش سوزی)؛ در عوض گسترش آن باید بوسیله سد خاکی (موانع خاکی) جلوگیری شود.

Accidental Release Measures

Cleanup Methods

Spilled nitric acid must not be absorbed with sawdust or other flammable material (because of the fire hazard); instead, its spread must be prevented by the construction of earth barriers                       

روش های دفع

بازیابی: سدیم کربنات- هیدروکسید کلسیم برای تشکیل محلول خنثی از نیترات سدیم و کلسیم اضافه میشود. این محلول میتواند بعد از رقیق شدن با آب، دفع شود. همچنین، نیتریک اسید میتواند بازیابی و دوباره استفاده شود. روش های قابل توصیه: خنثی سازی و شارژ مجدد پساب. روش هایی که توصیه نمیشود: دفن زباله. بررسی دقیق: قبل از خنثی سازی 10 بار رقیق شود.

Disposal Methods

Recovering: Sodium carbonate-calcium hydroxide is added to form the neutral soln of nitrate of sodium and calcium. This soln can be discharged after dilution with water. Also, nitric acid can be recovered and reused. Recommendable methods: Neutralization & discharge to sewer. Not recommendable method: Landfill. Peer-review: Prior to neutralization dilute 10 times.

روش های ساخت

تولید کردن

اسید نیتریک ممکن است با واکنش نیتروژن دی اکسید(NO2) با آب تولید شود.

3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO

به طور عمومی، برای تولید دی اکسید نیتروژن اضافی، اکسید نیتریک تولید شده بوسیله واکنش با اکسیژن در هوا مجددا اکسید می شود.

دی اکسید نیتروژن بوسیله پراکسید هیدروژن می تواند به بهبود بازده اسید کمک کند.

            2 NO₂ + H₂O₂ → 2 HNO₃

درجه خلوص رایج محلول اسید نیتریک معمولا بین 52%-68% است. تولید اسید نیتریک بوسیله فرآیند استوالد است. به نام شیمیست آلمانی ویلیام استوالد نامیده شده است. در این فرآیند، آمونیاک بی آب به نیتریک اکساید در حضور کاتالیزگر پلاتینیوم یا رودیم به شکل گاز خفیف، در دمای بالا حدود 500کلوین و فشار 9 بار اکسید میشود.

4 NH₃ (g) + 5 O₂ (g) → 4 NO (g) + 6 H₂O (g) (ΔH = −905.2 kJ)

نیتریک اکساید سپس با اکسیژن در هوا برای تشکیل نیتروژن دی اکسید واکنش داده میشود .

2 NO (g) + O₂ (g) → 2 NO₂ (g) (ΔH = −114 kJ/mol)

متعاقبا آن برای تشکیل نیتریک اسید و نیتریک اکساید در آب دمیده میشود.

3 NO₂ (g) + H₂O (l) → 2 HNO₃ (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)

اکساید نیتریک برای اکسید شدن مجدد به چرخه برگردانده میشود، اگر آخرین مرحله در هوا انجام شود:

4 NO₂ (g) + O₂ (g) + 2 H₂O (l) → 4 HNO₃ (aq)

HNO3 محلول در آب میتواند بوسیله تقطیر تا غلظت 68% جرمی بدست آید. به هرحال غلظت تا 98% بوسیله بی آب کردن با اسیدسولفوریک غلیظ میتوان بدست آورد. با استفاده از آمونیاک نشات گرفته از فرایند هابر، محصول نهایی میتواند از نیتروژن، هیدروژن، و اکسیژنی که از هوا و گاز طبیعی به عنوان تنها مواد اولیه نشات گرفته، تولید شود.

سنتز آزمایشگاهی

در آزمایشگاه، نیتریک اسید میتواند بوسیله تجزیه حرارتی مس نیترات و تولید نیتروژن دی اکسید و گاز اکسیژن که آنها سپس از طریق آب به اسید نیتریک تبدیل میشود.

  2 Cu(NO₃)₂ → 2 CuO (s) + 4 NO₂ (g) + O₂ (g)

یک روش جایگزین موجود است که بوسیله واکنش هر نمکی از نیترات مثل سدیم نیترات با اسید سولفوریک 98% با وزن جرمی تقریبا برابر، این دو را در نقطه جوش اسید نیتریک مخلوط میکنیم. یک هیدروژن سولفات فلزی غیر فرار در ته ظرف تقطیر باقی میماند. دود قرمز نیتریک اسید بدست آمده ممکن است به اسید نیتریک سفید تبدیل شود.

NaNO₃ + H₂SO₄ → HNO₃ + NaHSO₄

NO_x حل شده به راحتی با استفاده از کاهش فشار در دمای اتاق (10-30 دقیقه در فشار 200 میلیمتر جیوه یا27کیلو پاسکال) اسید نیتریک سفید دودزا را میدهد. این محصول میتواند همچنین تحت کاهش فشار و دما در یک مرحله به منظور کاهش تولید گاز دی اکسید نیتروژن انجام شود.

اسید نیتریک رقیق ممکن است بوسیله تقطیر به غلظت 68% اسید برسد، که این آزئوتروپ در حال جوش حداکثرشامل 32% آب است.   در آزمایشگاه، غلظت بیشتر شامل تقطیر با اسید سولفوریک یا نیترات منیزیم است که به عنوان ماده خشک کننده عمل می کنند. این تقطیر ها باید با دستگاه کاملا شیشه ای با کاهش فشار انجام شود تا از تجزیه اسید جلوگیری شود. اسید نیتریک صنعتی، بسیار غلیظ توسط حلال دی اکسید نیتروژن اضافی در 68٪ اسید نیتریک در برج جذب تولید می شود.اکسید های نیتروژن حل شده در این مورد از اسید نیتریک سفید دودزا زودتر جدا میشوند، یا در محلول دود زا اسید نیتریک قرمز بدست می آید.

Methods of Manufacturing

Production

Nitric acid is made by reaction of nitrogen dioxide (NO₂) with water.

3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO

Normally, the nitric oxide produced by the reaction is reoxidized by the oxygen in air to produce additional nitrogen dioxide.

Bubbling nitrogen dioxide through hydrogen peroxide can help to improve acid yield.

2 NO₂ + H₂O₂ → 2 HNO₃

Commercial grade nitric acid solutions are usually between 52% and 68% nitric acid. Production of nitric acid is via the Ostwald process, named after German chemist Wilhelm Ostwald. In this process, anhydrous ammonia is oxidized to nitric oxide, in the presence of platinum or rhodium gauze catalyst at a high temperature of about 500 K and a pressure of 9 bar.

4 NH₃ (g) + 5 O₂ (g) → 4 NO (g) + 6 H₂O (g) (ΔH = −905.2 kJ)

Nitric oxide is then reacted with oxygen in air to form nitrogen dioxide.

2 NO (g) + O₂ (g) → 2 NO₂ (g) (ΔH = −114 kJ/mol)

This is subsequently absorbed in water to form nitric acid and nitric oxide.

3 NO₂ (g) + H₂O (l) → 2 HNO₃ (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)

The nitric oxide is cycled back for reoxidation. Alternatively, if the last step is carried out in air:

4 NO₂ (g) + O₂ (g) + 2 H₂O (l) → 4 HNO₃ (aq)

The aqueous HNO₃ obtained can be concentrated by distillation up to about 68% by mass. Further concentration to 98% can be achieved by dehydration with concentrated H₂SO₄. By using ammonia derived from the Haber process, the final product can be produced from nitrogen, hydrogen, and oxygen which are derived from air and natural gas as the sole feedstocks.

Laboratory synthesis

In laboratory, nitric acid can be made by thermal decomposition of copper(II) nitrate, producing nitrogen dioxide and oxygen gases, which are then passed through water to give nitric acid.

2 Cu(NO₃)₂ → 2 CuO (s) + 4 NO₂ (g) + O₂ (g)

An alternate route is by reaction of approximately equal masses of any nitrate salt such as sodium nitrate with 96% sulfuric acid (H₂SO₄), and distilling this mixture at nitric acid's boiling point of 83 °C. A nonvolatile residue of the metal hydrogen sulfate remains in the distillation vessel. The red fuming nitric acid obtained may be converted to the white nitric acid.

NaNO₃ + H₂SO₄ → HNO₃ + NaHSO₄

The dissolved NO_x is readily removed using reduced pressure at room temperature (10–30 min at 200 mmHg or 27 kPa) to give white fuming nitric acid. This procedure can also be performed under reduced pressure and temperature in one step in order to produce less nitrogen dioxide gas.

Dilute nitric acid may be concentrated by distillation up to 68% acid, which is a maximum boiling azeotrope containing 32% water. In the laboratory, further concentration involves distillation with either sulfuric acid or magnesium nitrate which act as dehydrating agents. Such distillations must be done with all-glass apparatus at reduced pressure, to prevent decomposition of the acid. Industrially, highly concentrated nitric acid is produced by dissolving additional nitrogen dioxide in 68% nitric acid in an absorption tower. Dissolved nitrogen oxides are either stripped in the case of white fuming nitric acid, or remain in solution to form red fuming nitric acid.

واکنش پذیری با فلزات

اسید نیتریک با بیشتر فلزات واکنش می دهد، اما جزییات (میزان واکنش پذیری) به غلظت اسید و ماهیت فلز بستگی دارد. اسید نیتریک رقیق در واکنش با بیشتر فلزات مثل اسید های عمومی رفتار میکند. منیزیم، منگنز، و روی H2 آزاد میکنند:

Mg + 2 HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂ (Magnesium nitrate)

Mn + 2 HNO₃ → Mn(NO₃)₂ + H₂ (Manganese nitrate)

Zn + 2 HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + H₂ (Zinc nitrate)

نیتریک اسید فلزات غیر فعال مثل مس و نقره را میتواند اکسید کند. با این فلزات غیر فعال یا الکتروپزیتیوی کمتر،  محصولات واکنش به دما و غلظت اسید بستگی دارد. برای مثال واکنش مس با اسید نیتریک رقیق در دمای محیط یا استوکیومتری 3:8:

3 Cu + 8 HNO₃ → 3 Cu²⁺ + 2 NO + 4 H₂O + 6 NO₃⁻

اکسیدنیتریک تولید شده ممکن است با اکسیژن جو واکنش دهد و نیتروژن دی اکسید بدهد. با اسید نیتریک با غلظت بیشتر نیتروژن دی اکسید به طور مستقیم در یک واکنش با استوکیومتری 1:4 تولید میشود:

Cu + 4 H⁺ + 2 NO₃⁻ → Cu²⁺ + 2 NO₂ + 2 H₂O

Reactions with metals

Nitric acid reacts with most metals, but the details depend on the concentration of the acid and the nature of the metal. Dilute nitric acid behaves as a typical acid in its reaction with most metals. Magnesium, manganese, and zinc liberate H2:

Mg + 2 HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂ (Magnesium nitrate)

Mn + 2 HNO₃ → Mn(NO₃)₂ + H₂ (Manganese nitrate)

Zn + 2 HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + H₂ (Zinc nitrate)

Nitric acid can oxidize non-active metals such as copper and silver. With these non-active or less electropositive metals the products depend on temperature and the acid concentration. For example, copper reacts with dilute nitric acid at ambient temperatures with a 3:8 stoichiometry:

3 Cu + 8 HNO₃ → 3 Cu²⁺ + 2 NO + 4 H₂O + 6 NO₃⁻

The nitric oxide produced may react with atmospheric oxygen to give nitrogen dioxide. With more concentrated nitric acid, nitrogen dioxide is produced directly in a reaction with 1:4 stoichiometry:

Cu + 4 H⁺ + 2 NO₃⁻ → Cu²⁺ + 2 NO₂ + 2 H₂O

نقل و انتقال و ذخیره سازی

مواد را دور از آب  و فاضلاب نگهداری کنید. برای کاهش بخارات از اسپری آب استفاده شود. مواد ریخته شده را با آهک خرد شده خاکستر سودا خنثی کنید.

نشت روی زمین: حفاری گودال، حوضچه، تالاب، حوزه نگهداری برای مواد حاوی مایع یا جامد. جریان سطحی گذر مایع با استفاده از خاک، کیسه های شن و ماسه، پلی اورتان فوم یا بتن فوم پوشانده شود. توده مایع با خاکستر بادی یا پودر سیمان جذب شود. خنثی سازی با آهک کشاورزی (CaO)، آهک خرد شده (CaCO3) یا بی کربنات سدیم (NaHCO3) انجام شود.

نشت در آب: با آهک کشاورزی (CaO)، سنگ آهک خرد شده (CaCO3) یا بی کربنات سدیم (NaHCO3) خنثی شود.

شرایط نگهداری:

به عنوان یک قانون، اسید نیتریک در مخازن فولاد ضد زنگ ذخیره و حمل می شود. ذخیره سازی در یک محل خنک، خشک، با تهویه خوب  انجام شود. دور از قلیاها، فلزات، مواد ارگانیک و دیگر مواد اکسید کننده نگهداری شود.

Handling and Storage

Keep material out of water sources and sewers. Use water spray to knock-down vapors. Neutralize spilled material with crushed limestone, soda ash, or lime. Land spill: Dig a pit, pond, lagoon, holding area to contain liquid or solid material. Dike surface flow using soil, sand bags, foamed polyurethane, or foamed concrete. Absorb bulk liquid with fly ash or cement powder. Neutralize with agricultural lime (CaO), crushed limestone (CaCO3) or sodium bicarbonate (NaHCO3).

Water spill: Neutralize with agricultural lime (CaO), crushed limestone (CaCO3), or sodium bicarbonate (NaHCO3).

Storage Conditions

As a rule, nitric acid is stored in stainless steel tanks and transported in stainless steel containers. Store in a cool, dry, well-ventilated location. Separate from alkalies, metals, organics, and other oxidizing materials.

ساخت و استفاده

استفاده در صنعت

1.      مواد شیمیایی کشاورزی (غیرآفت کش ها

2.      CBI

3.      بازدارندهخوردگی و عامل ضد پوسته پوسته شدن

4.      حد واسط

5.      عامل تبادل یونی

6.      عامل اکسنده/کاهنده

7.      عامل آبکاری و عامل عملیت سطحی

8.      عامل نیرومحرکه و دمش

Use and Manufacturing

Industry Uses

1.       Agricultural chemicals (non-pesticidal(

2.       CBI

3.       Corrosion inhibitors and anti-scaling agents

4.       Intermediates

5.       Ion exchange agents

6.       Oxidizing/reducing agents

7.       Plating agents and surface treating agents

8.       Propellants and blowing agents

1.        

Reference

1.       Dean, John (1992). Lange's Handbook of Chemistry (14 ed.). McGraw-Hill. pp. 2.79–2.80. ISBN 0-07-016194-1.

2.       IUPAC SC-Database A comprehensive database of published data on equilibrium constants of metal complexes and ligands

3.       Knowles, Frank (2007). A practical course in agricultural chemistry. Read Books. p. 76. ISBN 1-4067-4583-9.

4.       Jewitt, Jeff (1997). Hand-applied finishes. Taunton Press. ISBN 978-1-56158-154-2. Retrieved 2009-05-28

5.       Clark, John D. Ignition!. Rutgers University Press. ISBN 0-8135-0725-1

6.       Nitric Acid https://www.ncbi.nlm.nih.gov/mesh/68017942

7.       Red fuming nitric acid https://en.wikipedia.org/wiki/Red_fuming_nitric_acid

8.       Nitric acid (aqueous) https://www.epa.gov/saferchoice/safer-ingredients