Axit nitric (công thức hóa học HNO₃) là một axit vô cơ mạnh, không màu ở trạng thái tinh khiết, dễ bay hơi và có tính oxy hóa, ăn mòn rất cao. Đây là một trong những hóa chất quan trọng nhất trong ngành hóa chất cơ bản và công nghiệp nặng.
HNO₃ có độc không?
- Cực độc, cực ăn mòn, dễ gây bỏng hóa học nặng.
- Hít phải hơi HNO₃ có thể gây tổn thương phổi, ho ra máu.
- Tiếp xúc da có thể gây hoại tử, bỏng sâu.
- Bắt buộc sử dụng PPE như găng chống hóa chất, kính bảo hộ, tủ hút.
Tính chất vật lý của Axit Nitric
|
Thuộc tính |
Giá trị / Mô tả |
|
Trạng thái |
Chất lỏng hoặc khí, không màu (tự nhiên hơi vàng do NO₂) |
|
Tan trong nước |
Tan hoàn toàn, thường gặp nồng độ 65% |
|
Tính chất độc – nguy hiểm |
Ăn mòn mạnh, dễ bay hơi, bắt lửa, cực độc |
|
Tỷ trọng (tinh khiết) |
1511 kg/m³ |
|
Nhiệt độ đông đặc |
–41°C |
|
Nhiệt độ sôi |
83°C |
|
Hiện tượng ngoài không khí |
Nồng độ ≥86% bốc khói trắng (khí HNO₃ + hơi nước) |
|
Phân hủy bởi ánh sáng |
4HNO₃ → 4NO₂ + 2H₂O + O₂ |
|
Bảo quản |
Chai thủy tinh tối màu, tránh sáng, nhiệt độ |
|
Tương tác NO₂ |
Hòa tan NO₂ → dung dịch vàng/đỏ → ảnh hưởng màu, áp suất hơi, nhiệt độ sôi |
|
Hỗn hợp azeotrope |
68% HNO₃, sôi ở 120,5°C (1 atm) |
Tính chất hóa học của Axit Nitric
|
Nội dung |
Mô tả chi tiết |
|
Bản chất |
Axit vô cơ mạnh, pKa = –2, tính oxy hóa rất mạnh |
|
Tính điện ly |
Điện ly hoàn toàn trong nước: HNO₃ + H₂O → H₃O⁺ + NO₃⁻ |
|
Tác dụng với quỳ tím |
Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ |
|
Tác dụng với bazơ |
Tạo muối nitrat + nước: 2HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂ + 2H₂O |
|
Tác dụng với oxit bazơ |
Tạo muối nitrat + nước: 2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O |
|
Tác dụng với muối cacbonat |
Giải phóng CO₂: 2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂ |
|
Tác dụng với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) |
HNO₃ đặc, nóng → NO₂ (khí nâu đỏ độc)HNO₃ loãng → NO (không màu)HNO₃ loãng lạnh + kim loại hoạt động mạnh → có thể sinh H₂ |
|
Tính oxy hóa mạnh |
Có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ & hữu cơ |
Điều chế Axit Nitric
Điều chế Axit Nitric trong phòng thí nghiệm
Nguyên lý
Từ một muối nitrat rắn (ví dụ natri nitrat hoặc kali nitrat) kết hợp với một axit mạnh (ví dụ axit sunfuric đậm đặc) để tách khí chứa nitơ ô-xi hoá (NOx) ra khỏi muối. Khí thu được được ngưng tụ hoặc hấp thụ trong nước để tạo thành dung dịch axit nitric loãng.
Các bước chính
- Chuẩn bị nguồn nitrat rắn và axit mạnh, tạo môi trường để khí nitơ-oxit sinh ra khỏi tương tác.
- Thu khí sinh ra qua hệ ngưng tụ/ống dẫn để tránh rò rỉ, khí này được hấp thụ vào nước để sinh HNO₃.
- Dung dịch thu được có thể chứa tạp chất NO₂/NO và nước, để có nồng độ cao hơn cần cô đặc và tinh chế thêm.
Điều chế Axit Nitric trong công nghiệp
Ý tưởng
Amôniác (NH₃) được oxy hóa xúc tác thành nitric oxide (NO), sau đó NO bị oxy hóa thành nitrogen dioxide (NO₂), và NO₂ được hấp thụ trong nước để tạo thành axit nitric. Đây là quy trình công nghiệp điển hình vì hiệu suất và khả năng vận hành liên tục.
Các khâu chính
- Oxy hóa amôniắc, Amôniac được tiếp xúc với xúc tác thích hợp trong điều kiện được kiểm soát để tạo NO.
- Oxy hóa tiếp, NO được oxy hóa tiếp thành NO₂ trong hệ trao đổi khí.
- NO₂ (kèm theo các oxit nitơ khác) được hấp thụ trong nước tạo thành dung dịch HNO₃; dung dịch thô có thể chứa NOx hòa tan và cần xử lý tiếp.
- Dung dịch HNO₃ thu được có thể được cô đặc để đạt nồng độ thương mại; quá trình này cần thiết bị chuyên dụng để xử lý hơi độc và ngưng tụ.
Ứng dụng thực tế của Axit Nitric
Trong phòng thí nghiệm
- Dùng làm thuốc thử nhận biết Cl⁻.
- Điều chế muối nitrat.
Trong công nghiệp
- Sản xuất thuốc nổ TNT, RDX, nitroglycerin.
- Sản xuất phân bón NH₄NO₃.
- Dùng trong luyện kim, tẩy rửa hệ thống inox.
- Pha cường toan (HNO₃ + HCl) để hòa tan vàng.
- Dùng trong ICP-AES, ICP-MS (phân tích kim loại vết).
- Oxy hóa trong nhiên liệu tên lửa (IWFNA).
Axit nitric (HNO₃) là một hóa chất chiến lược trong công nghiệp, đặc biệt trong quân sự, phân bón, luyện kim & phân tích hóa học chuyên sâu. Tuy nhiên do độ độc và ăn mòn cực mạnh, nó yêu cầu hệ thống bảo hộ, bảo quản nghiêm ngặt và chỉ được dùng trong môi trường kiểm soát an toàn.
