Tìm hiểu chi tiết về Axit Nitric – HNO3: đặc điểm, tính chất vật lý và hóa học, cách điều chế trong phòng thí nghiệm và công nghiệp, cùng các ứng dụng thực tế trong đời sống và sản xuất.
Axit Nitric – HNO3 là gì?
Axit Nitric (HNO3) là một trong những axit vô cơ mạnh và phổ biến nhất hiện nay, có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực từ hóa học, công nghiệp đến phòng thí nghiệm. Đây là hợp chất được tạo thành từ nguyên tử hydro, nitơ và oxy, có khả năng oxy hóa mạnh và tính ăn mòn cao.
Trong tự nhiên, axit nitric xuất hiện qua hiện tượng mưa axit. Quá trình này xảy ra khi các khí oxit nitơ (NOx) được tạo ra từ sấm sét kết hợp với hơi nước trong khí quyển, tạo thành HNO3 và rơi xuống dưới dạng mưa.
Ở dạng tinh khiết, axit nitric là chất lỏng không màu. Tuy nhiên, do sự phân hủy nhẹ thành nitơ dioxit (NO2), axit này thường có màu vàng nhạt và bốc khói trắng khi để ngoài không khí.
Cấu tạo phân tử của Axit Nitric – HNO3
Phân tử HNO3 có cấu tạo gồm một nguyên tử hydro (H), một nguyên tử nitơ (N) và ba nguyên tử oxy (O). Cấu trúc phân tử của axit nitric có dạng phân cực, trong đó liên kết giữa nitơ và oxy là liên kết đôi và đơn xen kẽ nhau, tạo nên sự cộng hưởng điện tử giúp HNO3 có tính axit và khả năng oxy hóa mạnh.
Công thức cấu tạo:
H−O−N(=O)=O
Liên kết N=O và N−O trong phân tử này là nguyên nhân chính giúp HNO3 trở thành chất có hoạt tính cao trong các phản ứng hóa học.
Tính chất vật lý của Axit Nitric
Axit Nitric có một số tính chất vật lý đáng chú ý sau:
-
Trạng thái: Dạng lỏng không màu, dễ bay hơi.
-
Tỷ trọng: 1511 kg/m³ ở điều kiện thường.
-
Nhiệt độ đông đặc: -41°C.
-
Nhiệt độ sôi: 83°C.
-
Độ tan trong nước: Rất dễ tan, tạo dung dịch axit mạnh.
-
Mùi: Hắc, có thể gây ngạt nếu hít phải lâu dài.
-
Tính ăn mòn: Rất mạnh, ăn mòn nhiều loại kim loại và mô sống.
Axit nitric tinh khiết có thể bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng, giải phóng khí NO2 – tạo nên màu vàng đặc trưng của dung dịch:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
Chính vì vậy, để bảo quản HNO3, người ta thường sử dụng chai thủy tinh màu tối, đặt ở nơi thoáng mát, tránh ánh sáng mặt trời.
Tính chất hóa học của HNO3
Là một axit mạnh và có tính oxy hóa cao, axit nitric có thể tham gia nhiều loại phản ứng hóa học với kim loại, bazơ, oxit bazơ, muối, hợp chất hữu cơ và cả phi kim. Dưới đây là các tính chất hóa học nổi bật:
1. Phản ứng với nước
HNO3 phân ly hoàn toàn trong nước, tạo ion H+ và NO3⁻:
HNO3 + H2O → H3O⁺ + NO3⁻
2. Phản ứng với kim loại
-
Với kim loại hoạt động:
Mg + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2↑ -
Với kim loại kém hoạt động hơn:
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3. Phản ứng với bazơ và oxit bazơ:
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2OMg(OH)2 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + 2H2O
4. Phản ứng với muối cacbonat:
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
5. Phản ứng với phi kim:
C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2OP + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
6. Phản ứng với hợp chất hữu cơ
HNO3 có khả năng phá hủy cấu trúc hữu cơ, đặc biệt là những hợp chất chứa liên kết đôi hoặc vòng thơm. Đây là cơ sở để sản xuất thuốc nổ, phẩm nhuộm và các hợp chất nitrat hữu cơ.
Điều chế Axit Nitric – HNO3
1. Trong phòng thí nghiệm:
Người ta điều chế axit nitric bằng cách cho muối nitrat (NaNO3 hoặc KNO3) tác dụng với axit sunfuric đặc (H2SO4) và đun nóng:
NaNO3 + H2SO4 đặc → NaHSO4 + HNO3↑
Axit nitric thu được sau đó được làm lạnh để ngưng tụ.
2. Trong công nghiệp – Phương pháp Ostwald:
Phương pháp phổ biến nhất để sản xuất HNO3 ở quy mô lớn là quá trình Ostwald, gồm ba giai đoạn chính:
-
Oxy hóa amoniac (NH3) bằng oxy không khí để tạo NO.
-
Oxy hóa NO thành NO2.
-
Hấp thụ NO2 trong nước để tạo ra HNO3.
Phản ứng tổng quát:4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O2NO + O2 → 2NO23NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Axit nitric sau đó được cô đặc đến 68% bằng cách sử dụng axit sunfuric để hấp thụ nước.
Ứng dụng của Axit Nitric – HNO3 trong thực tế
Với đặc tính hóa học mạnh và khả năng phản ứng đa dạng, HNO3 có rất nhiều ứng dụng thực tiễn:
1. Trong công nghiệp:
-
Sản xuất phân bón: Axit nitric là nguyên liệu để tạo ra phân đạm như amoni nitrat (NH4NO3).
-
Sản xuất thuốc nổ: Sử dụng trong điều chế TNT, nitroglycerin, RDX.
-
Luyện kim và xi mạ: Làm sạch bề mặt kim loại, tẩy gỉ sắt, loại bỏ tạp chất.
-
Công nghiệp nhựa và phẩm màu: Nitrat hóa các hợp chất hữu cơ để tạo sơn, chất tạo màu, và nhựa nitrocellulose.
-
Sản xuất nhiên liệu tên lửa: Axit nitric được sử dụng làm chất oxy hóa trong một số loại nhiên liệu lỏng.
2. Trong phòng thí nghiệm:
-
Dùng làm thuốc thử để xác định kim loại, kiểm tra sự hiện diện của ion nitrat.
-
Tham gia điều chế các hợp chất nitrat dùng trong phân tích hóa học.
-
Tạo môi trường axit trong các phản ứng hữu cơ.
3. Trong xử lý nước và môi trường:
Axit nitric được sử dụng trong các quy trình xử lý nước thải công nghiệp, giúp cân bằng pH và loại bỏ các tạp chất kim loại nặng.
Lưu ý khi sử dụng và bảo quản Axit Nitric
-
Luôn đeo găng tay, kính bảo hộ và khẩu trang khi làm việc với HNO3.
-
Không để axit tiếp xúc trực tiếp với da và mắt.
-
Bảo quản ở nơi thoáng mát, tránh ánh sáng mặt trời.
-
Không được để gần các chất dễ cháy, kim loại nhẹ hoặc chất hữu cơ.
Mua Hóa Chất Công Nghiệp ở đâu giá tốt – uy tín?
Nếu bạn đang có nhu cầu mua hóa chất, TLS Chem là một trong những địa chỉ uy tín mà bạn có thể tin tưởng. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp hóa chất công nghiệp, TLS chem cam kết mang đến cho khách hàng những sản phẩm chất lượng, chính hãng từ các thương hiệu nổi tiếng.
Khi mua hóa chất qua TLS Chem, bạn sẽ nhận được:
- Sản phẩm chính hãng: TLS Chem cam kết cung cấp biến tần với đầy đủ chứng nhận chất lượng và bảo hành từ nhà sản xuất.
- Tư vấn chuyên nghiệp: Đội ngũ kỹ thuật viên của TLS sẵn sàng hỗ trợ, tư vấn giúp bạn lựa chọn được thiết bị phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng.
- Giá cả cạnh tranh: TLS Chem luôn cung cấp sản phẩm với mức giá hợp lý, cùng các chính sách ưu đãi hấp dẫn.
- Bảo hành và hỗ trợ kỹ thuật: Khi mua hóa chất tại TLS, bạn sẽ được hưởng chế độ bảo hành chu đáo và hỗ trợ lâu dài.
Thông Tin Liên Hệ:
- Địa chỉ: Số 2, Ngõ 83, Trần Duy Hưng, Cầu Giấy, Hà Nội
- Hotline: 0868.981.186 – 0966.186.601 – 0989.669.868
- Website: TLS Chem
- Fanpage: TLS Chem
Kết luận
Axit Nitric – HNO3 là một hóa chất quan trọng với nhiều đặc tính nổi bật về tính axit và tính oxy hóa. Từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp sản xuất phân bón, thuốc nổ, luyện kim hay xử lý môi trường, HNO3 đều đóng vai trò thiết yếu. Tuy nhiên, do tính ăn mòn và độc hại cao, cần thận trọng khi sử dụng và bảo quản loại hóa chất này để đảm bảo an toàn tối đa.