Hóa học

Axit Nitric – Chất Tạo Nên Công Nghiệp và Hiểm Hóa Chưng Đông

công thức hóa học của axit nitric

Axit nitric là loại axit rất phổ biến trong công nghiệp hiện nay, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất. Để hiểu rõ hơn về axit nitric, chúng ta cùng tìm hiểu trong bài viết này.

Axit nitric là gì?

Axit nitric còn được gọi là dung dịch nitrat hidro hay axit nitric khan. Công thức hóa học của axit nitric là HNO3. Đây là loại axit được hình thành từ những cơn mưa có sấm và sét.

Axit nitric là loại axit được hình thành từ những cơn mưa có sấm và sét

Tính chất của axit nitric

Tính chất vật lý của axit nitric

Axit nitric là một hợp chất hóa học tồn tại ở dạng lỏng hoặc khí, không màu và tan nhanh trong nước. Đây là loại axit có tính ăn mòn cao, cực độc và dễ bắt lửa. Trong tự nhiên, axit nitric có màu vàng do sự tích tụ của oxit nitơ. Khi để ngoài không khí, axit HNO3 nồng độ 86% sẽ bốc khói trắng.

Axit nitric tinh khiết có tỷ trọng là 1511 kg/m3, nhiệt độ đông đặc là -41°C và nhiệt độ sôi là 83°C. Ở nhiệt độ thường và dưới tác dụng của ánh sáng, axit nitric bị phân hủy thành nitơ đioxit. Do đó, cần bảo quản axit HNO3 trong các chai lọ tối màu, tránh những nơi có ánh sáng và nhiệt độ dưới 0°C.

HNO3 có thể hòa tan nito dioxit thành dung dịch có màu đỏ hoặc vàng ở nhiệt độ cao. Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ tới nhiệt độ sôi, áp suất hơi trên chất lỏng, màu sắc dung dịch,….

Khi chưng cất hỗn hợp HNO3 và H2O, ta sẽ thu được azeotrope. Chất này có nồng độ 68% HNO3 và sôi ở 120,5°C, áp suất 1atm.

Tính chất hóa học của axit nitric

Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có hằng số cân bằng axit (pKa) là −2. Đây là một axit khan và là một monoaxit có tính oxi hóa mạnh. Nó có thể nitrat hóa được nhiều hợp chất vô cơ.

Trong dung dịch, axit nitric bị điện li hoàn toàn thành các ion NO3- và ion hidroni (một proton hydrat).

HNO3 + H2O + H3O+ → H3O+ + NO3-

Bên cạnh đó, axit nitric cũng có các tính chất của một axit bình thường, đó là:

  • Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
  • Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat và tạo thành muối nitrat.

CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

Mg(OH)2 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + 2H2O

CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O

  • Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước.

Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O

Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (to)

Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)

Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2

  • Axit nitric đặc nguội thụ động với nhôm, sắt, crôm do khi tác dụng, những kim loại này sẽ tạo ra lớp oxit kim loại. Lớp oxit này sẽ bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.

  • HNO3 đặc tác dụng với phi kim (trừ silic và halogen) tạo thành NO2 nếu là axit nitric đặc và oxit nitơ với axit loãng và nước, oxit của phi kim.

4HNO3 + C → 4NO2 + 2H2O + CO2

5HNO3 + P → 5NO2 + H2O + H3PO4

  • HNO3 loãng tác dụng với phi kim tạo ra NO.

  • Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối nếu trong những hợp chất này, kim loại chưa lên hóa trị cao nhất.

4HNO3 + FeO → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O

4HNO3 + FeCO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2H2O

  • Tác dụng với hợp chất.

2HNO3 (nồng độ trên 5%) + 3H2S → 3S + 2NO + 4H2O

PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4↓+ 8NO2 + 4H2O

  • Dung dịch axit nitric hòa tan Ag3PO4 nhưng không tác dụng được với HgS.

  • Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ nên cần tránh tiếp xúc trực tiếp với axit này.

Cách điều chế axit nitric trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

Điều chế axit nitric

Trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, HNO3 có thể được điều chế bằng cách cho tinh thể muối natri nitrat tác dụng với H2SO4 đặc. Sau đó chưng cất hỗn hợp này ở nhiệt độ 83°C cho đến khi chỉ còn lại chất kết tinh màu trắng. Nhược điểm của phương pháp này là chỉ tạo ra một lượng nhỏ axit.

NaNO3 (tinh thể) + H2SO4 đặc → HNO3 + NaHSO4

Axit HNO3 bốc khói đỏ thu được sau phản ứng có thể chuyển thành axit nitric màu trắng. Lưu ý rằng, các dụng cụ thí nghiệm phải làm từ thủy tinh, đặc biệt là bình cổ cong nguyên khối vì axit nitric có tính khan.

Ngoài phương pháp trên, axit HNO3 cũng có thể được tạo ra bằng cách nhiệt phân đồng nitrat để tạo ra khí NO2 và khí oxi, sau đó truyền hai khí này qua nước để tạo ra axit nitric.

2Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2

4 NO2 + O2 → HNO3 + HNO2

Trong công nghiệp

Axit HNO3 loãng có thể cô đặc đến nồng độ 68% với một hỗn hợp azeotropic chứa 32% nước. Để thu được axit HNO3 có nồng độ cao hơn, chúng ta cần chưng cất với axit sunfuric. Axit này sẽ đóng vai trò là chất khử hấp thụ lại nước. Phương trình phản ứng sẽ là:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Pt, 850oC)

2NO + O2 → NO2

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3

Trong công nghiệp, HNO3 thường có nồng độ 52% và 68%. Việc sản xuất axit này được thực hiện bằng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh ra.

Ứng dụng của axit nitric trong thực tiễn

Ứng dụng thực tế của axit nitric là gì

Trong phòng thí nghiệm

Axit HNO3 được dùng làm thuốc thử chính cho quá trình nitrat hóa (bổ sung một nhóm nitro), điển hình là một phân tử hữu cơ. Ngoài ra, nó cũng thường được sử dụng với vai trò như một tác nhân oxy hóa mạnh.

Tại phòng thí nghiệm trường học, axit nitric được dùng để tiến hành các thí nghiệm liên quan đến việc thử clorit. Cụ thể là cho axit nitric tác dụng với mẫu thử, sau đó cho dung dịch AgNO3 vào để tìm kết tủa trắng của bạc clorua.

Trong công nghiệp

Ngoài việc ứng dụng trong phòng thí nghiệm, axit nitric còn được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp:

  • Axit nitric nồng độ 68% được sử dụng để điều chế thuốc nổ gồm trinitrotoluen (TNT), nitroglycerin cyclotrimethylenetrinitramin (RDX).

  • Ở nồng độ 0,5 – 2%, axit nitric được sử dụng để làm hợp chất nền nhằm kiểm tra xem trong dung dịch có tồn tại kim loại không. Kỹ thuật này được gọi là ICP-MS và ICP-AES.

  • Trong ngành luyện kim, xi mạ và tinh lọc, người ta cho HNO3 tác dụng với HCl để tạo ra dung dịch nước cường toan có khả năng hòa tan vàng và bạch kim.

  • HNO3 được sử dụng để sản xuất bột màu, sơn, các chất hữu cơ, thuốc nhuộm vải và thuốc tẩy màu.

  • Dùng để sản xuất nitrobenzen – tiền chất sản xuất anilin và các dẫn xuất anilin với nhiều ứng dụng quan trọng trong sản xuất sợi aramid, bọt xốp polyurethane và dược phẩm.

  • Axit nitric nồng độ thấp (khoảng 10%) thường được dùng để nhân tạo maple và gỗ thông. Màu được tạo ra là màu vàng xám rất giống với gỗ hoàn thiện hoặc gỗ cũ.

  • Là hợp chất trung gian dùng để sản xuất bọt xốp polyurethane mềm và các sản phẩm polyurethane khác, ví dụ như các chất bịt kín, chất kết dính, chất bọc phủ và chất đàn hồi, xuất phát từ nguyên liệu toluene diisocyanate.

  • Dùng làm chất tẩy rửa bề mặt kim loại và các đường ống trong các nhà máy sữa.

  • Loại bỏ các tạp chất và cân bằng lại độ pH tiêu chuẩn của nước. Trong xử lý nước thải, HNO3 được dùng để trung hòa những loại nước thải có nồng độ quá cao, đồng thời loại bỏ hầu hết các kim loại có trong nước thải.

  • Sử dụng trong sản xuất phân bón, chủ yếu là phân đạm, các muối nitrat ngành phân bón như Ca(NO3)2, KNO3,…

Axit nitric HNO3 có độc không?

Axit nitric có độc không

Axit nitric là một chất oxy hóa mạnh nên nó cũng gây ra những tác động nhất định tới cơ thể con người.

  • Hơi axit nitric làm tổn thương hệ hô hấp và có thể khiến phổi bị sưng.

  • Nuốt phải dung dịch axit nitric khiến vùng miệng, họng, thực quản và dạ dày bị bỏng. Nhẹ thì có thể gây nôn mửa, tiêu chảy còn nặng thì có thể khiến tuần hoàn máu bị rối loạn, thậm chí là tử vong.

  • Axit nitric bắn lên mắt sẽ làm tổn thương giác mạc, thậm chí là gây mù lòa. Khi tiếp xúc với da, axit sẽ gây bỏng và có thể dẫn tới ung thư nếu phơi nhiễm lâu ngày.

Biện pháp xử lý sự cố xảy ra do tiếp xúc với axit nitric

Khi xảy ra sự cố với axit nitric, bạn cần phải kịp thời xử lý tình huống để bảo vệ sức khỏe và sự an toàn của nạn nhân. Mỗi tình huống sẽ có cách giải quyết cụ thể như sau:

  • Hít phải hơi axit: Chuyển ngay nạn nhân đến khu vực thoáng khí, ủ ấm, sau đó đưa nạn nhân đến cơ sở y tế gần nhất.

  • Nuốt phải axit: Hòa tan Magie oxit với nước hoặc sữa cùng lòng trắng trứng rồi cho nạn nhân uống, sau đó đưa tới cơ sở y tế gần nhất.

  • Axit nitric bắn vào mắt: Rửa mắt ngay lập tức với nước, vừa rửa vừa nhắm mở mắt liên tục trong 15 phút. Sau đó, dùng muối natri clorua 0,9% rửa lại rồi đưa đến cơ sở y tế gần nhất.

  • Axit bắn lên da: Ngay lập tức lột bỏ quần áo bị dính axit, sau đó dùng khăn khô lau vết thương rồi rửa lại nhiều lần bằng nước sạch. Sau đó, đưa nạn nhân đến cơ sở y tế gần nhất để tiếp tục xử lý.

  • Hỏa hoạn do axit nitric: Dùng bột khô, bình khí CO2 để dập lửa. Sau đó sử dụng dung dịch kiềm để trung hòa axit rồi di chuyển thùng chứa hoặc lấy nước làm nguội thùng chứa axit, tránh trường hợp phát nổ.

  • Nếu axit nitric bị tràn hoặc rò rỉ, hãy dùng đất, cát để phủ lên khu vực axit tràn. Sau đó, sử dụng soda khan hoặc canxi hydroxit để trung hòa axit. Cuối cùng là dùng nước để làm sạch khu vực axit bị rò rỉ.

Xử lý nước nhiễm axit nitric bằng bộ lọc tổng đầu nguồn

Bộ lọc tổng đầu nguồn dùng trong xử lý nước sinh hoạt

Với thực trạng ô nhiễm môi trường như hiện nay, việc nguồn nước sinh hoạt của gia đình tiềm ẩn nguy cơ nhiễm axit trong nước là rất dễ xảy ra. Dù là nước máy, nước giếng khoan hay nước mưa, thì cũng khó có thể đảm bảo rằng nó sạch và an toàn. Chính vì vậy, việc dùng bộ lọc nước đầu nguồn để xử lý nguồn nước trước khi sử dụng là rất cần thiết.

Với bộ lọc tổng đầu nguồn của wsc.edu.vn, bạn có thể:

  • Lọc sạch hết các chất cặn bẩn, tạp chất hữu cơ, kim loại nặng có trong nước. Nước sau khi qua bộ lọc về cơ bản đã được làm sạch, đủ tiêu chuẩn để sử dụng trong sinh hoạt.

  • Giảm tải áp lực lọc nước cho máy lọc, đồng thời giúp các thiết bị, máy móc được bền đẹp hơn.

  • Đồng bộ hoá đường dẫn nước trong cả gia đình, đảm bảo nguồn nước chảy liên tục để phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt như vệ sinh, giặt đồ, rửa thực phẩm,…

Hiện nay, wsc.edu.vn đang cung cấp rất nhiều model cho hệ thống lọc tổng đầu nguồn. Tùy vào nhu cầu và tình trạng nước đầu nguồn mà bạn có thể đưa ra lựa chọn phù hợp nhất với gia đình mình.

Hy vọng rằng, những thông tin mà wsc.edu.vn vừa đưa ra ở trên đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về axit nitric là gì và các vấn đề liên quan.

Đánh giá

An Nhiên

An nhiên là một sinh viên năm cuối tại trường Đại học Ngoại thương, người có niềm đam mê mãnh liệt với việc chia sẻ kiến thức và giảng dạy. An Nhiên đã dành nhiều thời gian để nghiên cứu và hiểu sâu về các phương pháp giảng dạy hiệu quả, đặc biệt là trong lĩnh vực giáo dục cấp 1, cấp 2 và cấp 3. Với hai năm kinh nghiệm làm gia sư tại các trung tâm giáo dục, An nhiên đã tích lũy được nhiều kỹ năng quan trọng luôn luôn muốn chia sẻ kiến thức.

Related Articles

Back to top button