Acido nitrico
| Acido nitrico | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | |
| acido triossonitrico (V) | |
| Nomi alternativi | |
| nitrato di idrogeno acqua forte |
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| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | HNO3 |
| Massa molecolare (u) | 63,01 |
| Aspetto | liquido da incolore a giallo |
| Numero CAS | [] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,52 a 293 K |
| Solubilità in acqua | completa |
| Temperatura di fusione (K) | 231 (-42 °C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | 356 (83 °C) con decomposizione |
| Tensione di vapore (Pa) a 293 K | 400 |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | -174,1 |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | -80,7 |
| S0m(J·K−1mol−1) | 155,6 |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 109,9 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| TLV (ppm) | 7,73 (TLV-STEL) 4,01 (TLV-TWA) |
| Simboli di rischio chimico | |
   |
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pericolo |
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| Frasi H | 272 - 311 - 314 - 330 |
| Consigli P | 220 - 260 - 280 - 284 - 305+351+338 - 310 [1] |
L'acido nitrico è un acido minerale forte, nonché un forte agente ossidante.
Liquido a temperatura ambiente, incolore quando molto puro (giallo chiaro altrimenti) e dal tipico odore irritante; la sua formula chimica è HNO3.
La formula a fianco rappresentata è la cosiddetta "formula di risonanza" dell'acido nitrico.
I suoi sali vengono chiamati nitrati e sono pressoché tutti solubili in acqua.
In soluzione concentrata (> 68%) viene detto fumante, per via della tendenza a rilasciare vapori rossastri di diossido di azoto (NO2).
Solubile in acqua con reazione esotermica, in forma concentrata può causare gravi ustioni per contatto. L'esposizione all'acido nitrico concentrato brucia la pelle colorandola di giallo intenso. Con l'etanolo reagisce in maniera abbastanza energica.
Per via della sua azione ossidante è l'unico acido minerale capace di intaccare il rame, svolgendo vapori rossi di ipoazotide, gas corrosivo e tossico, con forte potere cancerogeno e che, in presenza di acqua, idrolizza ad acido nitrico a monossido di azoto.
Indice |
[modifica] Applicazioni
Reagente di laboratorio di uso comune nell'analisi e nella sintesi organica, trova impiego nella fabbricazione di esplosivi (nitroglicerina, trinitrotoluene o TNT, etc.) e di fertilizzanti per l'agricoltura (es.: il nitrato d'ammonio).
Trova inoltre uso in metallurgia e nella raffinazione dei metalli, data la sua capacità di reagire con la maggior parte di essi.
In miscela 1:3 con acido cloridrico concentrato forma la cosiddetta acqua regia, uno dei pochissimi reagenti capaci di dissolvere l'oro ed il platino.
Insieme all'acido solforico è uno dei responsabili dell'acidità delle "piogge acide".
Diluito in acqua in dosi che variano in base alle specifiche esigenze, è da secoli utilizzato per acidare le matrici di zinco nell'ambito della tecnica di stampa dell'incisione.
[modifica] Produzione
[modifica] Sintesi industriale
L'acido nitrico è prodotto industrialmente tramite il processo Ostwald a partire dall'ammoniaca. In un primo stadio l'ammoniaca viene ossidata a ossido di azoto facendola reagire con l'ossigeno dell'aria in presenza di un catalizzatore a base di platino. L'ossido di azoto viene ulteriormente ossidato a biossido d'azoto (o ipoazotide) che viene a sua volta fatto reagire con acqua a dare una soluzione acquosa di acido nitrico
- 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
- 4 NO + 2O2 → 4 NO2
- 4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3(aq)
La reazione di ossidazione dell’NH3 ad NO è una reazione esotermica (ΔH < 0) ed avviene con aumento del numero di moli di gas (ΔS > 0). Con un catalizzatore selettivo e con l’opportuna scelta delle variabile operative, circa il 95 – 98 % dell’ammoniaca viene convertita ad NO. La reazione è sfavorita dalle alte pressioni.
Per far avvenire con rese soddisfacenti la reazione è necessario utilizzare appositi catalizzatori Il catalizzatore è costituito da una lega di platino al 5 – 10 % di rodio in forma di fili sottili, tessuti in reti assemblate in strati multipli. Le reti nuove presentano una superficie liscia e una bassa attività. Con l’uso la superficie diventa rugosa quindi l’attività aumenta. Con l’uso, però, le reti si indeboliscono e perdono platino per volatilizzazione e l’attività decade. La volatilizzazione del platino è fortemente influenzata dalla temperatura. I veleni del catalizzatore sono le polveri di ruggine che possono essere rilasciata dalle apparecchiature. Esse agiscono principalmente sulle reti abradendole. Quindi è necessario una filtrazione dei reagenti per eliminarle.
[modifica] Sintesi in laboratorio
In laboratorio, si utilizza per la sintesi di piccole quantità di acido nitrico, la reazione tra acido solforico e nitrato di sodio o potassio, con seguente distillazione, agevolata dal bassissimo punto di ebollizione dell'acido nitrico rispetto agli altri composti della miscela.
- 2 NaNO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HNO3
[modifica] Composti
L'acido nitrico forma con l'acqua un azeotropo di composizione 68:32, per questo l'acido nitrico di grado commerciale normalmente ottenuto ha una concentrazione non superiore al 68%. La preparazione di un acido nitrico più concentrato viene eseguita trattando l'azeotropo con acido solforico, che funge da agente disidratante. Oppure con processi che prevedono l'assorbimento degli ossidi con quantità stechiometriche di acqua.
Addizionando all'acido nitrico puro lo 0,6-0,7% di acido fluoridrico (HF) si ottiene un acido nitrico fumante inibito; con l'aggiunta ulteriore di tetraossido di diazoto si ottiene l'acido nitrico fumante rosso inibito. Tale acido inibito viene usato come comburente per propellenti per razzi. L'inibizione consiste nel fatto che l'acido fluoridrico forma sulla superficie interna del serbatoio metallico uno stato di fluoruro che protegge il metallo sottostante dalla corrosione che l'acido nitrico causerebbe.
Per via del suo elevato potere ossidante, le reazioni tra acido nitrico e cianuri, carburi e polveri metalliche possono essere esplosive. Le reazioni con molti composti organici sono violente ed a volte auto-innescantisi.
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| % HNO3 | Molarità | Densità | ° Bé |
|---|---|---|---|
| 0,333 | 0,052 | 1,000 | 0 |
| 9,259 | 1,543 | 1,050 | 6,87 |
| 17,58 | 3,068 | 1,100 | 13,12 |
| 25,48 | 4,649 | 1,150 | 18,82 |
| 32,94 | 6,273 | 1,200 | 24,05 |
| 40,58 | 8,049 | 1,250 | 28,86 |
| 48,42 | 9,990 | 1,300 | 33,3 |
| 56,95 | 12,20 | 1,350 | 37,42 |
| 66,97 | 14,88 | 1,400 | 41,23 |
| 79,43 | 18,28 | 1,450 | 44,79 |
| 96,73 | 23,02 | 1,500 | 48,11 |
[modifica] Note
- ^ Riferito all'acido fumante (90% circa); Sigma Aldrich, rev. del 24.06.2010
[modifica] Voci correlate
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[modifica] Collegamenti esterni
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