نیتریک اسید جزء مواد شیمیایی پر کاربرد در صنایع مختلف محسوب می گردد که در ساخت کودها، رنگها، سوخت موشک، مواد منفجره و … به کار می رود. نیتریک اسید در آزمایشگاه به عنوان یک اسید غیر ارگانیک قوی استفاده می گردد. از نیتریک اسید می توان برای فرآیندهایی چون استخراج و حذف برخی عناصر و همچنین سنتز دیگر مواد شیمیایی استفاده کرد. در ادامه اهمیت و کاربرد نیتریک اسید در آزمایشگاه خواهیم پرداخت.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
نیتریک اسید چیست؟
اسید نیتریک جزء اسیدهای معدنی (غیر ارگانیک) است که هم بسیار خورنده و هم سمی می باشد. بنابراین هنگام کار با نیتریک اسید در آزمایشگاه باید بسیار دقت کرد چرا که تماس مستقیم آن با پوست می تواند باعث سوختگی شدید شود. اسید نیتریک در حالت خالص و طبیعی کاملا بی رنگ است اما به مرور زمان در اثر اکسید شدن و تجمع اکسیدهای نیتروژن متمایل به رنگ زرد می گردد.
فرمول و خواص اسید نیتریک
فرمول شیمیایی اسید نیتریک به صورت HNO3 می باشد. این ماده دارای جرم مولی 63.012 گرم بر مول و چگالی 1.51 گرم بر سانتیمتر مکعب است. نقطه ذوب نیتریک اسید −42 درجه سانتیگراد می باشد و در دمای 83 درجه سانتیگراد به جوش می آید. از لحاظ ظاهری نیتریک اسید ماده ای بی رنگ است و بوی تند و خفه کننده ای دارد. این ماده کاملا در آب قابل حل است. این اسید به طور کامل یونیزه می گردد، بنابراین می تواند یک محلول الکترولیت قوی تشکیل دهد. از خواص برجسته نیتریک اسید داشتن قدرت اکسید کنندگی بالا است. در نتیجه از آن می توان برای اکسید کردن طیفی از عناصر مختلف استفاده نمود و نمکهای نیترات را تشکیل داد.
کاربرد نیتریک اسید در آزمایشگاه
نیتریک اسید در آزمایشگاه یک ماده شیمیایی همه کاره محسوب می گردد که کاربردهای متنوعی در آزمایشات دارد. برخی از کاربردهای متداول نیتریک اسید در آزمایشگاه عبارتند از:
آنالیز: از اسید نیتریک می توان برای تجزیه و تحلیل ترکیبات فلزی و سایر مواد شیمیایی استفاده کرد. برای مثال می توان از این اسید برای تعیین مقدار نیتروژن در نمونه های آزمایشگاهی استفاده نمود.
پاک کننده: از نیتریک اسید در آزمایشگاه می توان برای تمیز کردن ظروف شیشه ای و سایر تجهیزات آزمایشگاهی استفاده کرد. این اسید می تواند بسیاری از ترکیبات آلی را حل کرده و از ظروف جدا کند.
سنتز: نیتریک اسید در آزمایشگاه برای سنتز انواع ترکیبات شیمیایی مانند نیتراتها، آمیدها و ترکیبات نیترو استفاده می شود.
اهمیت نیتریک اسید در آزمایشگاه
وجود نیتریک اسید در آزمایشگاه لازم و ضروری است. به این دلیل که نیتریک اسید در طیف وسیعی از آزمایشات شیمیایی هم در زمینه آموزش (مدارس و دانشگاه ها) و هم تحقیقاتی به کار می رود. برای مثال از این ماده در تحقیقاتی چون بازیافت و استخراج مواد مانند فیبر کربن، اسید هیومیک، سنتز برخی از مواد شیمیایی، تجزیه و تحلیل الکتروشیمیایی و … استفاده می گردد.
نیتریک اسید در آزمایشگاه شیمی
نیتریک اسید در آزمایشگاه شیمی برای انجام آزمایشهایی چون نیتراسیون، آنالیز و ردیابی برخی عناصر، خنثی سازی بازهای قوی، تیتراسیون، نگهداری برخی عناصر (نگهدارنده) و … به کار می رود. اسید نیتریک در آزمایشگاه شیمی پلیمر برای سنتز بسیاری از ترکیبات شیمیایی پلیمری ضروری است. پلیمرهایی مانند پلی آمینها و پلی اورتان از ترکیباتی هستند که اساساً برای سنتز به اسید نیتریک نیاز دارند. نیتریک اسید در آزمایشگاه های شیمی همچنین برای سنتز انواع ترکیبات نیتروژن دار مانند نیتراتها، آمیدها و ترکیبات نیترو به کار می رود.
خنثی سازی نیتریک اسید
خنثی سازی نیتریک اسید در آزمایشگاه با استفاده از مواد شیمیایی قلیایی انجام می گردد. برخی از مواد شیمیایی که می توان برای خنثی سازی اسید نیتریک به کار برد عبارتند از: بی کربنات سدیم (NaHCO3)، کربنات کلسیم (CaCo3)، پتاسیم هیدروکسید (KOH) و هیدروکسید منیزیم (NaOH). خنثی سازی نیتریک اسید با این مواد منجر به تشکیل آب، دی اکسید کربن و نمک می گردد. با توجه به اینکه نیتریک اسید ماده ای بسیار قوی است خنثی سازی آن باید با احتیاط و رعایت نکات ایمنی کامل صورت گیرد.
ایمنی در کار با نیتریک اسید
کار با نیتریک اسید در آزمایشگاه به خصوص در غلظتهای بالا می تواند خطرناک باشد. بنابراین باید با احتیاط کامل از آن استفاده کرد. هنگام کار با این اسید حتما از لباسهای محافظ مانند دستکش، عینک و روپوش آزمایشگاهی استفاده کنید. بهتر است با نیتریک اسید در زیر هود یا یک محیط داری تهویه بسیار مناسب کار کنید. اگر اسید نیتریک با پوست یا چشم شما تماس پیدا کرد، ناحیه مورد نظر را حداقل به مدت 15 دقیقه با آب بشویید و بلافاصله به پزشک مراجعه کنید. اسید نیتریک خالص و قوی را به صورت مستقیم با سایر مواد شیمیایی مخلوط نکنید، چون می تواند بخارات سمی یا انفجارهای خطرناکی ایجاد کند.
سوالات متداول نیتریک اسید در آزمایشگاه
1- آیا نیتریک اسید را می تواند به عنوان بافر استفاده کرد؟
خیر، نیتریک اسید محلول بافر تشکیل نمی دهد چون HNO3 جزء اسیدهای قوی محسوب می گردد و در محلول کاملاً یونیزه می شود.
2- چگونه می توان اسید نیتریک 100% درست کرد؟
رایج ترین روش برای تولید اسید نیتریک بی آب (100-98 درصد) تقطیر اسید نیتریک ضعیف با اسید سولفوریک غلیظ می باشد. در این واکنش اسید سولفوریک به عنوان یک عامل خشک کننده عمل می کند.
3- نیتریک اسید در چه گریدهایی عرضه می گردد؟
نیتریک اسید در حجمها، بسته بندیها و درصدهای مختلف به بازار عرضه می گردد. این اسید در آزمایشگاه غالبا با غلظتهای 65 درصد به بالا استفاده می گردد. با این وجود گریدهای صنعتی این ماده با درصدها و حجمهای مختلف (برای مثال 10، 20، 55 و …) به بازار عرضه می گردد.
4- نیتریک اسید در غلظتهای مختلف چگونه است؟
حالت ظاهری نیتریک اسید بسیار وابسته به درصد خلوص آن است. اسید نیتریک وقتی به غلظت 86 درصد می رسد به صورت نیتریک اسید دود کننده در می آید و بخارات زرد تا قرمز رنگ سمی تولید می کند. در غلظت بالای 95 درصد دود سفید رنگ ایجاد می کند. اما در غلظتهای پایین تر از 86 درصد غالبا بی رنگ است.
5- چه فلزاتی به راحتی در اسید نیتریک حل می شوند؟
بسیاری از فلزات مانند آهن، مس و آلیاژهای آنها را می توان با اسید نیتریک اکسید کرد و ترکیباتی مانند نیترات مس و آهن تشکیل داد. با این وجود برخی از فلزات مانند طلا و پلاتین اکسید نمی شوند و برخی دیگر غیرفعال می گردند.
