اسید نیتریک

اسید نیتریک یک اسید معدنی قوی و اکسیدکننده برجسته است که در صنایع شیمیایی و آزمایشگاهی کاربرد گسترده ای دارد. این اسید شفاف یا زرد کمرنگ، به دلیل قدرت اکسیدکنندگی بالا، در تولید کودهای شیمیایی، استخراج فلزات، تولید ترکیبات نیتراته و واکنش های آزمایشگاهی به کار می رود. اسید نیتریک صنعتی معمولاً با غلظت 50 تا 65% و نوع آزمایشگاهی با خلوص بالاتر عرضه می شود و به دلیل خورندگی بالا، نیازمند رعایت دقیق نکات ایمنی در نگهداری و استفاده است.

اسید نیتریک چیست؟

اسید نیتریک (HNO₃) یک اسید معدنی قوی است که از ترکیب نیتروژن، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده و به صورت مایع شفاف یا زرد کم‌رنگ در بازار عرضه می‌شود. این ماده به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی شدید، خورندگی بالا و توانایی انحلال فلزات، در صنایع شیمیایی، تولید کودهای نیتروژنه، مواد منفجره و فلزکاری کاربرد گسترده دارد. نوع صنعتی آن معمولاً با غلظت 50% تا 65% و نوع آزمایشگاهی با خلوص بالای 65% تا 70% در دسترس است.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اسید نیتریک

اسید نیتریک یک اسید معدنی قوی و اکسیدکننده فعال است که به صورت مایع شفاف یا کمی زرد رنگ با بوی تند عرضه می شود. این اسید کاملاً محلول در آب است و دارای خورندگی بالایی است، بنابراین شناخت ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن برای استفاده ایمن و مؤثر در صنایع و آزمایشگاه ها ضروری است.

ویژگی های فیزیکی اسید نیتریک

• حالت و رنگ: اسید نیتریک به صورت مایع شفاف و بی رنگ است، اما در برخی موارد و با گذشت زمان ممکن است کمی زرد رنگ شود.
• بو: دارای بوی تند و تحریک کننده است که مشابه سایر اسیدهای معدنی قوی می باشد.
• چگالی: مایع سنگین و متراکم با چگالی تقریبی 45 گرم بر سانتی متر مکعب برای نوع غلیظ آن.
• نقطه جوش: نقطه جوش اسید نیتریک غلیظ حدود 83 درجه سانتی گراد است و می تواند بسته به غلظت و فشار کمی تغییر کند.
• حلالیت در آب: کاملاً محلول در آب است و هنگام حل شدن گرما آزاد می کند؛ محلول های آبی آن بسیار خورنده و اکسیدکننده هستند.

ویژگی های شیمیایی اسید نیتریک

• قدرت اسیدی: اسید نیتریک یک اسید بسیار قوی است و در آب تقریباً به طور کامل یونیزه می شود، بنابراین خاصیت اسیدی بالایی دارد.
• خاصیت اکسیدکنندگی: این اسید یک اکسیدکننده قوی است و می تواند فلزات، بازها و مواد آلی را اکسید کند.
• واکنش با فلزات: با فلزاتی مانند مس و نقره واکنش می دهد و باعث تولید نمک های نیترات و گازهای تحریک کننده می شود.
• واکنش با بازها و کربنات ها: با بازها و کربنات ها واکنش داده و نمک نیترات و آب تولید می کند.
• پایداری: در غلظت بالا و در شرایط نور و حرارت ممکن است تجزیه شود و گازهای اکسیدکننده تولید کند، بنابراین باید در محیط مناسب نگهداری شود.
• خورندگی: خورنده بسیار قوی برای فلزات، پوست و بافت های زنده است و استفاده از تجهیزات ایمنی هنگام کار با آن ضروری است.

روش های تولید اسید نیتریک

اسید نیتریک یک اسید معدنی پرکاربرد است که به دو روش اصلی صنعتی و آزمایشگاهی تولید می شود. در صنعت، روش اکسیداسیون آمونیاک رایج ترین و اقتصادی ترین روش است.

تولید صنعتی اسید نیتریک – روش اکسیداسیون آمونیاک

روش اکسیداسیون آمونیاک یا فرآیند اوستوالد، رایج ترین و اقتصادی ترین روش تولید این اسید در مقیاس صنعتی است. در این روش، آمونیاک خالص با اکسیژن هوا در حضور کاتالیست پلاتین یا رودیوم و در دمای بالا واکنش داده و اکسید نیتریک تولید می شود.

سپس اکسید نیتریک به کمک اکسیژن اضافی هوا اکسیده شده و دی اکسید نیتروژن شکل می گیرد. در مرحله بعد، گاز دی اکسید نیتروژن در آب جذب شده و اسید نیتریک با غلظت صنعتی تولید می شود. با استفاده از روش های غلیظ سازی می توان خلوص این اسید را تا حدود 98% افزایش داد. این روش بازده بالا و تولید مستمر را امکان پذیر می کند و مناسب مصارف صنعتی گسترده است.

تولید اسید نیتریک از طریق واکنش فلزات با اسید

در این روش، فلزات یا اکسیدهای فلزی با اسید نیتریک غلیظ واکنش داده و نیترات فلز و گازهای اکسیدکننده تولید می شود. این روش بیشتر در آزمایشگاه ها یا تولید محدود به کار می رود و برای تولید صنعتی حجم زیاد اقتصادی نیست، اما برای اهداف تحقیقاتی و آزمایشگاهی مناسب است. فلزاتی مانند مس، نقره و روی معمولاً در این واکنش استفاده می شوند و نیازمند رعایت نکات ایمنی دقیق هستند.

تولید اسید نیتریک از تجزیه نیترات های معدنی

روش دیگر تولید اسید نیتریک، تجزیه حرارتی نیترات های فلزی مانند نیترات سدیم یا پتاسیم است. در این روش، با اعمال حرارت، نیترات فلزی تجزیه شده و گاز دی اکسید نیتروژن و بخار نیتریک اسید تولید می شود. بخار حاصل سپس در آب جذب می شود تا این اسید معدنی شکل گیرد. این روش معمولاً در مقیاس آزمایشگاهی یا برای تولید مقادیر محدود استفاده می شود و در صنعت کمتر رایج است.

تولید اسید نیتریک در مقیاس آزمایشگاهی

در آزمایشگاه، اسید نیتریک معمولاً از واکنش نیترات های فلزی با اسیدهای قوی یا تجزیه ترکیبات نیتراته تولید می شود. نمونه ای از این روش، واکنش کلرید پتاسیم با اسید سولفوریک غلیظ در دمای بالا است که منجر به تولید این اسید معدنی می شود. این روش برای تولید حجم کم مناسب است و نیاز به تجهیزات بزرگ صنعتی ندارد، اما برای استفاده آزمایشگاهی کاملاً مؤثر و ایمن است.

کاربردهای اسید نیتریک

اسید نیتریک به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی و خورندگی بالا، یکی از مواد شیمیایی پرمصرف در صنعت است. مهم‌ترین کاربردهای آن عبارت‌اند از:

• تولید کودهای شیمیایی مثل نیترات آمونیوم و اوره نیتراته، که نقش مهمی در تأمین نیتروژن موردنیاز گیاهان دارند.
• صنایع فلزی برای پالایش طلا و نقره، اچ‌کاری و تمیزکاری سطوح فلزی.
• تولید مواد منفجره مانند نیتروگلیسیرین و نیتروسلولز در صنایع دفاعی.
• سنتز مواد شیمیایی و دارویی و استفاده گسترده به‌عنوان معرف آزمایشگاهی.
• کاربردهای جانبی در صنایع نفت و گاز، الکترونیک، شیشه و سرامیک برای شستشو و آماده‌سازی سطوح.
• رسوب‌زدایی و شستشوی سردوش‌ها و تجهیزات آبرسانی: محلول رقیق اسید نیتریک قادر است رسوبات آهکی و اکسیدهای فلزی را از بین ببرد و به بهبود جریان آب و افزایش عمر تجهیزات کمک کند.

انواع اسید نیتریک موجود در بازار

• اسید نیتریک صنعتی (Industrial Nitric Acid)
  این نوع اسید با غلظت 50% تا 65% عرضه می‌شود و عمدتاً در صنایع شیمیایی، تولید کودهای نیتروژنه، پالایش فلزات و فرآیندهای صنعتی کاربرد دارد.
• اسید نیتریک آزمایشگاهی (Laboratory Nitric Acid)
  با غلظت 65% تا 70%، این نوع برای مصارف آزمایشگاهی و سنتزهای شیمیایی دقیق مناسب است و خلوص بالاتر آن امکان انجام واکنش‌های حساس را فراهم می‌کند.
• اسید نیتریک دودزا (Fuming Nitric Acid)
  این نوع، دارای غلظت بسیار بالا و قابلیت تولید بخار شدید است و معمولاً در تحقیقات خاص و سنتز ترکیبات شیمیایی حساس استفاده می‌شود. برخلاف نوع صنعتی و آزمایشگاهی، Fuming Nitric Acid بخار سمی و خورنده تولید می‌کند و نیازمند تجهیزات و رعایت ایمنی بسیار دقیق است.

مزایای اسید نیتریک

• ماده اولیه کلیدی در صنایع شیمیایی برای تولید ترکیبات نیتراته، رنگ‌ها، پلاستیک و داروها.
• افزایش بازدهی کشاورزی با تولید کودهای محلول در آب مانند نیترات آمونیوم و اوره نیتراته که به‌سرعت جذب گیاهان می‌شوند.
• قدرت اکسیدکنندگی بالا که امکان پالایش فلزات گران‌بها، اچ‌کاری و انجام واکنش‌های شیمیایی کنترل‌شده را فراهم می‌کند.
• قابلیت تمیزکاری فلزات و تجهیزات با حذف ناخالصی‌ها و اکسیدهای سطحی در صنایع فلزی و الکترونیک.
• کاربرد گسترده آزمایشگاهی به عنوان معرف شیمیایی و محلول استاندارد برای واکنش‌های دقیق.
• تولید پایدار و اقتصادی از طریق فرایند صنعتی اکسیداسیون آمونیاک، با امکان عرضه در حجم‌های زیاد.
• چندمنظوره و پرکاربرد در حوزه‌های مختلف از کشاورزی و شیمیایی گرفته تا صنایع دفاعی، نفت و گاز، شیشه و سرامیک.

بسته‌بندی و حمل‌ونقل اسید نیتریک

بسته بندی و حمل‌ونقل اسید نیتریک باید با دقت کامل و در گالن‌های مقاوم، تانکرهای پلی‌اتیلن یا مخازن شیمیایی مخصوص انجام و از تماس با فلزات معمولی یا ظروف نامناسب جلوگیری شود، زیرا این موارد می‌توانند واکنش‌های خطرناک ایجاد کنند. هنگام حمل‌ونقل زمینی، تانکرها و گالن‌ها باید از لرزش، ضربه و حرارت شدید محافظت شوند تا ایمنی کامل حفظ شود.

در حمل دریایی نیز اسید نیتریک باید در ظروف مهر و موم شده و در بخش‌های خشک و دارای تهویه مناسب کشتی قرار گیرد و از تماس با مواد آلی، قابل اشتعال یا فلزات واکنش‌پذیر جلوگیری شود. تمامی مخازن و بسته‌بندی‌ها باید دارای برچسب‌های هشدار خورندگی و خطرات شیمیایی باشند و حمل و نقل اسید نیتریک تحت مقررات مواد خطرناک مانند ADR، IMDG و قوانین ملی ایران انجام شود تا از بروز حوادث جلوگیری شود.

رعایت این نکات باعث می‌شود هم ایمنی کارکنان و محیط زیست حفظ شود و هم اسید نیتریک با کیفیت و خلوص مناسب به مقصد برسد.

نحوه ذخیره سازی و نگهداری اسید نیتریک

اسید نیتریک یک ماده شیمیایی قوی، خورنده و اکسیدکننده است و رعایت نکات ایمنی هنگام ذخیره سازی و نگهداری آن ضروری است.

• ظروف مناسب: اسید نیتریک باید در ظروف مقاوم به خوردگی و شیمیایی نگهداری شود. معمولاً از مخازن پلی اتیلن، پلی پروپیلن یا شیشه مخصوص استفاده می شود. فلزات معمولی مانند آهن، مس و آلومینیوم برای نگهداری مناسب نیستند، زیرا خورده می شوند و واکنش می دهند.
• محیط نگهداری: محل ذخیره سازی باید خشک، خنک و دارای تهویه مناسب باشد. نور مستقیم خورشید و حرارت زیاد باعث تجزیه اسید نیتریک و تولید گازهای سمی می شود، بنابراین نگهداری در محیط تاریک و خنک ضروری است.
• فاصله از مواد ناسازگار: اسید نیتریک باید دور از مواد آلی، قابل اشتعال، بازها و فلزات واکنش پذیر نگهداری شود. تماس با این مواد می تواند واکنش شدید، انفجار یا تولید گازهای سمی ایجاد کند.
• برچسب گذاری و ایمنی: تمام مخازن اسید حاوی این ماده باید برچسب ایمنی و هشدار خورندگی داشته باشند. دسترسی به اطلاعات ایمنی و دستورالعمل های اضطراری در محل نگهداری الزامی است.
• تجهیزات حفاظتی: هنگام جابه جایی یا استفاده از اسید نیتریک، باید از دستکش مقاوم به اسید، عینک ایمنی، ماسک و لباس محافظ استفاده شود.
• انبارداری صنعتی: در انبارهای بزرگ، این اسید باید در قفسه های مقاوم به خوردگی با فاصله مناسب از یکدیگر نگهداری شود. همچنین سیستم های تهویه، کنترل دما و تجهیزات خنک کننده برای جلوگیری از تجزیه و واکنش های ناخواسته ضروری است.
• کنترل نشت و دورریز: در محل نگهداری باید تجهیزات مقابله با نشت و مواد خنثی کننده اسید (مانند بیکربنات سدیم) آماده باشد تا در صورت بروز نشت، اسید سریعاً کنترل و خنثی شود.

معایب و خطرات اسید نیتریک

اسید نیتریک یک اسید معدنی بسیار خورنده و اکسیدکننده قوی است و در صورت برخورد با پوست یا چشم می‌تواند باعث سوختگی شدید و آسیب دائمی شود. استنشاق بخارات این اسید نیز می‌تواند سیستم تنفسی را تحریک کرده و باعث سوزش مجاری تنفسی، سرفه و مشکلات ریوی شود، بنابراین استفاده از تجهیزات حفاظتی هنگام کار با آن الزامی است.

علاوه بر این، اسید نیتریک با مواد آلی و قابل اشتعال به شدت واکنش‌پذیر است و تماس آن با این مواد می‌تواند منجر به ایجاد گازهای سمی، آتش‌سوزی یا انفجار شود. آگاهی از این خطرات و رعایت دقیق اصول ایمنی، ذخیره‌سازی و استفاده کنترل‌شده از اسید نیتریک، برای حفظ سلامت کارکنان و جلوگیری از حوادث، ضروری است.

نکات مهم در استفاده و نگهداری از اسید نیتریک

• رعایت اصول ایمنی فردی: اسید نیتریک بسیار خورنده و تحریک کننده است، بنابراین همیشه باید از تجهیزات حفاظتی مناسب استفاده شود. پوشیدن دستکش مقاوم به اسید، عینک ایمنی، ماسک و لباس محافظ الزامی است تا از تماس با پوست، چشم و دستگاه تنفسی جلوگیری شود.
• نگهداری در ظروف مناسب: این اسید باید در ظروف مقاوم به خوردگی مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن یا شیشه مخصوص ذخیره شود. فلزات معمولی و برخی پلاستیک ها می توانند با اسید واکنش دهند و خطرناک باشند.
• کنترل محیط نگهداری: محل نگهداری باید خنک، خشک و دارای تهویه مناسب باشد. از نور مستقیم خورشید و منابع حرارتی دور نگه داشته شود، زیرا حرارت و نور می توانند باعث تجزیه اسید و تولید گازهای سمی شوند.
• فاصله از مواد ناسازگار: اسید نیتریک باید دور از مواد آلی، بازها، فلزات واکنش پذیر و مواد قابل اشتعال نگهداری شود. تماس با این مواد می تواند واکنش شدید، انفجار یا تولید گازهای سمی ایجاد کند.
• استفاده کنترل شده در واکنش ها: هنگام اضافه کردن اسید به محلول ها یا مواد دیگر، همیشه اسید را به آب اضافه کنید و هرگز برعکس عمل نکنید. این کار باعث جلوگیری از پاشش و واکنش شدید می شود.
• تهویه مناسب: در محیط های کاری، حتماً از تهویه مناسب و هود شیمیایی استفاده شود تا بخارات این اسید استنشاق نشود و ایمنی افراد حفظ شود.
• آمادگی برای نشت و حوادث: در محل نگهداری و استفاده، تجهیزات کنترل نشت و مواد خنثی کننده مانند بیکربنات سدیم باید آماده باشند. در صورت بروز نشت یا تماس تصادفی، سریعاً اسید را کنترل و خنثی کنید.
• برچسب گذاری و آموزش کارکنان: تمام ظروف و محل های نگهداری باید برچسب هشدار خورندگی داشته باشند. کارکنان باید آموزش دیده باشند و با دستورالعمل های ایمنی و نحوه برخورد با حوادث آشنا باشند.
• دور ریختن و دفع: اسید نیتریک استفاده شده یا اضافی باید مطابق با مقررات زیست محیطی و با رعایت ایمنی دفع شود. هرگز اسید را مستقیماً در فاضلاب یا محیط آزاد نریزید.

قیمت اسید نیتریک

از نظر قیمت، اسید نیتریک در بازار ایران بسته به غلظت، نوع صنعتی یا آزمایشگاهی، حجم بسته‌بندی و شرایط عرضه متفاوت است. بطور تقریبی، قیمت اسید نیتریک صنعتی با غلظت 50 تا 65% بین 1.5 تا 3 میلیون تومان برای هر گالن 20 لیتری و نوع آزمایشگاهی با غلظت 65 تا 70% بین 2.5 تا 5 میلیون تومان برای هر گالن 20 لیتری متغیر است. عواملی مانند میزان خلوص، برند تولیدکننده، شرایط حمل و نقل و خرید عمده می‌توانند بر قیمت نهایی تأثیر بگذارند و معمولاً خرید حجم بالا هزینه واحد را کاهش می‌دهد.

بهترین مخزن برای ذخیره اسید نیتریک

ذخیره‌سازی ایمن اسید نیتریک نیازمند انتخاب مخزن مناسب است، زیرا این اسید معدنی قوی و اکسیدکننده، قابلیت خورندگی بالایی دارد و تماس با مواد نامناسب می‌تواند خطرات جدی ایجاد کند. متریال مخزن باید مقاومت شیمیایی بالا، پایداری مکانیکی مناسب و توانایی تحمل غلظت‌های مختلف اسید را داشته باشد.

• مخازن پلی اتیلن (HDPE)
  مخازن پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) گزینه‌ای اقتصادی و رایج برای ذخیره اسید نیتریک صنعتی با غلظت 50 تا 65% هستند. این مواد مقاومت خوبی در برابر خورندگی اسید دارند، سبک هستند و قابلیت نصب و جابه‌جایی آسانی دارند. پلی‌اتیلن برای ذخیره‌سازی حجم‌های بزرگ نیز مناسب است و به دلیل عایق بودن، تغییرات دمایی محیط تأثیر کمتری بر اسید می‌گذارد.
• مخازن پلی پروپیلن (PP)
  پلی‌پروپیلن نیز مقاومت شیمیایی بالایی دارد و به‌خصوص برای اسیدهای غلیظ تا حدود 65% مناسب است. این ماده نسبت به پلی‌اتیلن سخت‌تر است و در دماهای بالاتر پایداری بیشتری دارد. برای مخازن صنعتی و آزمایشگاهی با حجم متوسط، PP گزینه مناسبی است و می‌تواند عمر طولانی‌تری نسبت به HDPE داشته باشد.
• مخازن فایبرگلاس (FRP)
  فایبرگلاس یا پلاستیک تقویت‌شده با الیاف، به ویژه زمانی که با رزین اپوکسی یا وینیل استر ساخته شده باشد، گزینه‌ای مقاوم برای ذخیره اسید نیتریک صنعتی است. این مخازن سبک و مستحکم هستند و برای تانکرهای بزرگ کاربرد دارند. با این حال، برای اسید نیتریک با غلظت بالای آزمایشگاهی یا نوع دودزا، فایبرگلاس کمتر توصیه می‌شود، زیرا ممکن است در طولانی‌مدت دچار خوردگی یا نفوذ بخار شود.
• مخازن شیشه و تیتانیوم
  برای اسید نیتریک با غلظت بالای 65% یا Fuming Nitric Acid، مخازن شیشه‌ای و تیتانیوم بهترین گزینه هستند. این مواد بالاترین مقاومت شیمیایی را دارند و در برابر اکسیدکنندگی شدید اسید کاملاً پایدار هستند. هرچند هزینه بالایی دارند و برای حجم‌های بزرگ کمتر اقتصادی هستند، اما در محیط‌های آزمایشگاهی و تحقیقاتی که خلوص و ایمنی اهمیت زیادی دارد، ضروری محسوب می‌شوند.
• فلزات نامناسب
  آهن، مس، آلومینیوم و فولاد معمولی هرگز نباید برای ذخیره اسید نیتریک استفاده شوند، زیرا با اسید واکنش داده و موجب خوردگی شدید، تولید گازهای سمی یا حتی انفجار می‌شوند.

انتخاب مخزن مناسب به غلظت اسید نیتریک، حجم مورد نظر و شرایط استفاده بستگی دارد. برای مصارف صنعتی و غلظت متوسط، HDPE، PP و فایبرگلاس گزینه‌های ایمن و اقتصادی هستند. برای غلظت بالا یا کاربردهای آزمایشگاهی، شیشه و تیتانیوم بهترین محافظت را فراهم می‌کنند. رعایت اصول ایمنی در انتخاب، نصب و نگهداری مخازن، تضمین‌کننده کیفیت اسید و سلامت کارکنان خواهد بود.