حمض النيتريك: خصائصه واستخداماته
يتميز حمض النيتريك بخصائصه القوية وتفاعلاته الكيميائية المتنوعة، مما يساهم في تطبيقاته المتعددة والمتنوعة.
حمض النيتريك: خصائصه واستخداماته
يعتبر حمض النيتريك من بين الأحماض القوية والمهمة في مجال الكيمياء والصناعة. إن له تأثيراً هاماً في العديد من العمليات الكيميائية والصناعات المختلفة، مما يجعله مادة لا غنى عنها في الحياة اليومية.
حمض النيتريك، والمعروف باسم حمض الآزوت، ويُطلق عليه أحيانًا ماء النار، يتميز بخصائصه القوية وتفاعلاته الكيميائية المتنوعة، مما يساهم في تطبيقاته المتعددة والمتنوعة.
تحتوي جزيئات حمض النيتريك على 3 ذرات أكسجين ، وذرة نيتروجين واحدة ، وذرة هيدروجين.
في جزيئات HNO3: ترتبط إحدى ذرات الأكسجين بشكل مضاعف بذرة النيتروجين المركزية. ترتبط ذرة أكسجين أخرى بذرة النيتروجين المركزية وترتبط أيضًا بذرة الهيدروجين. شحنة ذرة الأكسجين الأخيرة في جزيء حمض النيتريك هي -1 وترتبط منفردة بذرة النيتروجين المركزية. نظرًا لأن ذرة النيتروجين في مركز الجزيء تشارك في أربع روابط تساهمية (مع 3 ذرات أكسجين) ، فإن شحنتها +1.
لذلك ، فإن الشحنة الصافية على جزيء حمض النيتريك هي 0 (الشحنة الموجبة على ذرة النيتروجين والشحنة السالبة على ذرة الأكسجين تلغي بعضهما البعض).
طرق تحضيره
يتم تحضير حمض النيتريك بشكل عام في المختبر عن طريق تسخين نترات البوتاسيوم أو نترات الصوديوم مع حمض الكبريتيك المركز. تتم عملية التسخين في معوجة زجاجية ، ويتم تكثيف أبخرة حمض النيتريك في جهاز استقبال يتم تبريده بواسطة الماء.
ملحوظة هامة:
المبدأ المتبع في التحضير المختبري لحمض النيتريك هو أنه يمكن إزاحة حمض أكثر تطايرًا من ملحه بحمض أقل تطايرًا.
و بالتالي حمض النيتريك هو حمض أكثر تطايرًا مقارنة بحمض الكبريتيك ويتم إزاحته بواسطة حمض الكبريتيك من نترات المعدن.
(ملح حامض أكثر تطايرًا + حمض أقل تطايرًا ← يزيح المزيد من الأحماض المتطايرة)
معادلة التفاعل:
احتياطات الأمان في معمل الكيمياء عند تحضير حمض النيتريك:
1-من المهم أن نلاحظ أن تحضير حمض النيتريك يتطلب احتياطات أمان صارمة، نظرًا لخصائصه القوية وقدرته على التفاعل بقوة مع العديد من المواد. يجب اتباع الإجراءات الصحيحة واستخدام المعدات الواقية عند التعامل مع هذا المركب الكيميائي.
2-حمض النيتريك المركز شديد الخطورة على الصحة. عند ملامسته للجلد ، يسبب حروقًا شديدة .
3-كبخار يهاجم الجهاز التنفسي ويؤدي إلى التورم والالتهاب الرئوي.
4-يمكن أن يتسبب الاستهلاك العرضي لـ HNO 3 في الوفاة بسبب ثقب في المعدة أو جدار الأمعاء.
خصائصه الفيزيائية والكيميائية:
- الصيغة الكيميائية: HNO3
- الكتلة المولية: 63.012 جم · مول 1
- الكثافة: 1.51 جم سم 3 ، 1.41 جم سم 3 [68٪ وزن / وزن]
- نقطة الانصهار: −42 درجة مئوية (−44 درجة فهرنهايت ، 231 كلفن)
- نقطة الغليان: 83 درجة مئوية (181 درجة فهرنهايت ، 356 كلفن) 68٪ يغلي المحلول عند 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت ، 394 كلفن)
- المظهر: سائل مدخن عديم اللون أو أصفر أو أحمر
- الرائحة: لاذعة وخانقة
- الذوبان في الماء: الامتزاج تماما
- القابلية المغناطيسية (χ): −1.99 × 10−5 سم 3 / مول
أهم خصائصه الكيميائية:
- حمض النيتريك هو حمض قوي جدًا يتحول إلى لون ورقة عباد الشمس الزرقاء إلى اللون الأحمر.
- يتحلل عند التسخين ليشكل ثاني أكسيد النيتروجين البني. هذا هو السبب في أنه يصبح بني (أصفر) بمرور الوقت على الرغم من أن حمض النيتريك الطازج يكون عديم اللون.
. عند تخزينه لفترة طويلة وتعرضه لدرجة الحرارة ، يتحول إلى اللون الأصفر بسبب التحلل التلقائي إلى أكاسيد النيتروجين والماء
- غالبًا مايشكل هيدرات صلبة مثل أحادي الهيدرات HNO3⋅H2O وثلاثي هيدرات HNO3⋅3H2O.
- إنه عامل مؤكسد قوي ويتفاعل بعنف مع العديد من المركبات غير المعدنية.
- يتفاعل أيضًا مع المعادن وتذوب فيه المعادن لإنتاج أكاسيد معدنية.
- يحرر حمض النيتريك غاز الهيدروجين عندما يتفاعل مع المعادن التى تسبق عنصر الهيدروجين في متسلسلة النشاط الكيميائي.
Mg + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2
Mn + 2HNO3 → Mn(NO3)2 + H2
- تفاعلات حمض النيتريك مع الفلزات:
ملحوظة هامة جدا:
1- لا يتفاعل حمض النيتريك المركز مع الحديد بسبب ظاهرة الخمول الكيميائي.
ظاهرة الخمول الكيميائي : عبارة عن تكون طبقة غير مسامية من الأكسيد على سطح الفلز مثل الحديد أو الكروم أو الألومنيسوم عند تفاعله مع حمض النيتريك المركز وذلك لانه عامل مؤكسد .
2-تتفاعل الفضة مع حمض النيتريك وتنبعث منها أكسيد النيتروجين الأحادي وتنتج نترات الفضة والماء.
Ag (s) + 2HNO 3 (aq) → AgNO 3 (aq) + NO (g) + H 2 O (l)
:استخدامات حمض النيتريك الشائعة
حمض النيتريك له العديد من الاستخدامات الشائعة في الصناعة والكيمياء والعديد من التطبيقات الأخرى. من بين الاستخدامات الشائعة لحمض النيتريك:
- صناعة المتفجرات والمتفجرات العسكرية: يعتبر حمض النيتريك مكونًا أساسيًا في تصنيع العديد من المتفجرات والمتفجرات العسكرية، مثل النيتروجليسرين (المادة الرئيسية في متفجرات الديناميت) والتري نيترو تولوين (TNT) .
- صناعة الأسمدة: يُستخدم حمض النيتريك لإنتاج الأسمدة النيتروجينية، مثل نترات الأمونيوم ونترات البوتاسيوم ونترات الكالسيوم. تعد هذه الأسمدة ضرورية لتحسين نمو النباتات وزيادة إنتاجية المحاصيل.
- تنقية المعادن:يمكن استخدام حمض النيتريك في تنقية المعادن النبيلة مثل البلاتين والذهب والفضة. إنه يشكل الماء الملكي(أكوا ريجيا ) عندما يقترن بحمض الهيدروكلوريك ، والذي يمكنه أيضًا إذابة الذهب والبلاتين.
- استخدام المختبر: حمض النيتريك مادة كيميائية مهمة للعمليات المختبرية. وهو عبارة عن محلول منظم للأس الهيدروجيني وعامل تنظيف ومادة حافظة لعينات المياه التي تتطلب تحليل المعادن.
- العلاج الطبي:يمكن استخدامه في شكله النقي وطبيعته الكاوية لإزالة الثآليل والدمامل. إذا تم تخفيفه يمكن استخدامه لعلاج عسر الهضم.
- النقش: عندما يتم الجمع بين حمض النيتريك والكحول ، يمكن استخدامه لحفر التصاميم على معادن مختلفة مثل النحاس والبرونز والنحاس الأصفر. عادة ما تستخدم هذه في ديكور المنزل.
- كشف المخدرات:يمكن استخدام حمض النيتريك في اختبار قياس الألوان لاكتشاف الفرق بين الهيروين والمورفين.
- طلاء الأثاث:حمض النيتريك مكون رئيسي في طلاء الأثاث. عند إضافة صبغة ملونة إليه ، فإنه غالبًا ما يستخدم كطلاء. حتى أنه يمكن أن يعطي خشب الصنوبر والقيقب المظهر الاصطناعي للتقدم في العمر.
- يتم استخدامه في الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل كعامل مؤكسد.
- يتم استخدامه لإنتاج نترات الأمونيوم : وذلك لتصنيع البلاستيك والصباغة والأسمدة.
في الختام، يُعتبر حمض النيتريك مادة كيميائية هامة وقوية تتميز بخصائصها المميزة والاستخدامات الواسعة في الصناعة والكيمياء. يُعد هذا الحمض من الأحماض القوية التي تتفاعل بقوة مع العديد من المواد، مما يجعله يحظى بأهمية كبيرة في العديد من العمليات والتطبيقات.
تُعزز خصائص حمض النيتريك أهميته في الصناعة العسكرية لتصنيع المتفجرات والمتفجرات العسكرية، وكذلك في صناعة الأسمدة النيتروجينية لتحسين نمو النباتات وزيادة إنتاجية المحاصيل. كما يُستخدم في صناعة المواد الكيميائية الأخرى والتحليل الكيميائي لبعض المركبات.
على الرغم من استخداماته الشائعة والمفيدة، يجب الحذر عند التعامل مع حمض النيتريك نظرًا لخصائصه القوية. يجب دائمًا اتباع الاحتياطات المناسبة واستخدام المعدات الواقية عند التعامل مع هذا المركب الكيميائي.
إن حمض النيتريك هو مادة لها دور هام في تلبية احتياجات الصناعة والعلم وتطبيقات أخرى. يبقى دور البحث والابتكار في مجال الكيمياء والصناعة مستمرًا لاستخدامات أكثر فعالية ومستدامة لحمض النيتريك ومركبات أخرى في المستقبل.
المراجع:
1-موقع www.byjus.com أطلعت عليه بتاريخ 22/7/2023.
2-موقع www.products.pcc.eu أطلعت عليه بتاريخ 23/7/2023.
3-موقع www.getmyuni.com أطلعت عليه بتاريخ 23/7/2023.
4-موقع www.labproinc.com أطلعت عليه بتاريخ 23/7/2023.
5-موقع www.chemistryscl.com أطلعت عليه بتاريخ 23/7/2023.
6-موقع www.ar.wikipedia.org أطلعت عليه بتاريخ 23/7/2023.
