Axit nitric HNO3 là gì? Tìm hiểu tính chất và ứng dụng

Axit nitric HNO3 là gì? Tìm hiểu tính chất và ứng dụng. Axit nitric HNO3 là axit mạnh có tính ăn mòn cao. Tìm hiểu về đặc tính, tính chất hóa học và ứng dụng phổ biến của HNO3 trong công nghiệp, sản xuất phân bón và sản xuất vật liệu nổ

Axit nitric (HNO3) là một trong những hợp chất hóa học quan trọng và phổ biến trong công nghiệp. Với đặc tính mạnh và có tính ăn mòn cao, axit nitric không chỉ được sử dụng trong sản xuất phân bón. Nhưng nó còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác như chế tạo chất nổ, gia công kim loại, sản xuất các hợp chất hóa học. Vậy axit nitric là gì? Tính chất và ứng dụng của nó là gì? Hãy cùng Vũ Hoàng tìm hiểu chi tiết về loại axit này qua bài viết dưới đây nhé.

Axit nitric HNO3 là gì? Tìm hiểu tính chất và ứng dụng

Axit nitric HNO3 là gì?

Axit nitric (HNO3) là một hợp chất hóa học vô cơ, có công thức hóa học HNO3. Đây là một axit mạnh, còn được biết đến với những tên gọi khác như dung dịch hydro nitrat hoặc axit nitric khan. Axit này tồn tại dưới dạng chất lỏng không màu, dễ bay hơi và có tính ăn mòn cao.

Trong tự nhiên, HNO3 được hình thành thông qua các phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển. Khi sấm sét xảy ra, chúng tạo ra năng lượng kích thích các phân tử nitơ và oxy trong không khí phản ứng với nhau. Sau đó hòa tan trong nước mưa, tạo thành axit nitric. Đây là lý do vì sao người ta thường nói axit nitric có thể xuất hiện từ mưa do sấm sét.

Với tính chất hóa học và vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. HNO3 đã trở thành một trong những hóa chất không thể thiếu trong công nghiệp, nông nghiệp và nghiên cứu khoa học.

Công thức cấu tạo của Axit Nitric HNO3 là?

Trong phân tử HNO3, nguyên tử nitơ (N) nằm ở trung tâm. Liên kết với ba nguyên tử oxy (O) và một nguyên tử hydro (H). Cụ thể:

• Một nguyên tử nitơ (N) liên kết đôi với một nguyên tử oxy (O), tạo thành liên kết đôi N=O.
• Một nguyên tử oxy khác liên kết đơn với nitơ và mang điện tích âm. Tạo thành nhóm ion nitrat (-NO3).
• Một nguyên tử hydro (H) được liên kết với một nguyên tử oxy thông qua liên kết hydro. Tạo thành nhóm -OH.

Cấu trúc này giúp HNO3 có tính chất hóa học đặc trưng của một axit mạnh, dễ phân ly trong nước. Để giải phóng ion H+ (proton) và ion NO3- (nitrat).

Xem thêm: >>>> Ứng dụng của axit nitric trong thực tế

Axit Nitric HNO3 có tính chất gì?

Vật lý

Axit nitric (HNO3) là chất lỏng hoặc khí không màu, dễ bay hơi, hòa tan nhanh trong nước với nồng độ tối đa khoảng 65%. Tuy nhiên, trong tự nhiên HNO3 thường có màu vàng nhạt do tích tụ các oxit nitơ (NOx). Đây là một axit mạnh, có tính ăn mòn cao, dễ cháy và cực độc.

Một số tính chất vật lý nổi bật của HNO3 bao gồm:

• Mật độ: Axit nitric tinh khiết có mật độ 1511 kg/m³.
• Nhiệt độ đông lạnh: -41°C.
• Nhiệt độ sôi: 83°C.
• Độ bay hơi: Ở nồng độ 86%, HNO3 khi tiếp xúc với không khí sẽ tạo ra khói trắng.

Dưới tác dụng của ánh sáng, Axit Nitric dễ bị phân hủy. Tạo ra nitơ dioxide (NO2), nước và oxy. Phản ứng phân hủy này diễn ra ngay cả ở nhiệt độ bình thường:

4HNO3→4NO2+2H2O+O2

Vì lý do này, HNO3 cần được bảo quản trong chai tối màu. Tránh ánh nắng trực tiếp và bảo quản ở nhiệt độ dưới 0°C để hạn chế sự phân hủy.

Ngoài ra, Axit Nitric còn có khả năng hòa tan khí NO2, tạo thành dung dịch màu vàng hoặc đỏ ở nhiệt độ cao. Điều này ảnh hưởng đến các tính chất vật lý như màu sắc, áp suất hơi và điểm sôi của dung dịch. Khi chưng cất hỗn hợp HNO3 và H2O, chúng ta thu được hỗn hợp azeotrope có nồng độ 68% HNO3. Và điểm sôi là 120,5°C ở áp suất 1 atm.

Hoá học

Axit nitric (HNO3) là một axit đơn mạnh và là chất oxy hóa mạnh, có hằng số cân bằng axit (pKa) = -2. Trong dung dịch, HNO3 phân ly hoàn toàn thành ion nitrat (NO3⁻) và ion hydronium (H3O⁺):

HNO3+H2O→H3O + +NO3 –

Một số tính chất hóa học của Axit Nitric:

• Tác dụng với chất chỉ thị: Axit nitric làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ. Thể hiện tính axit mạnh.
• Phản ứng với bazơ, oxit bazơ và cacbonat: HNO3 phản ứng với các chất này. Để tạo thành muối nitrat và các sản phẩm phụ như nước hoặc khí CO2:

2HNO3+CuO→Cu(NO3)2+H2O

2HNO3+Mg(OH)2→Mg(NO3)2+2H2O

2HNO3+CaCO3→Ca(NO3)2+H2O+CO2

• Phản ứng với kim loại: HNO3 phản ứng với hầu hết các kim loại (trừ vàng và bạch kim) tạo thành muối nitrat và các sản phẩm phụ khác như NO, NO2 hoặc H2:
  • Với HNO3 đậm đặc: Kim loại+HNO3 đậm đặc→Muối nitrat+NO2+H2O
  • Với HNO3 loãng: Kim loại+HNO3 loãng→Muối nitrat+NO+H2O
  • Ví dụ: Mg+2HNO3→Mg(NO3)2+H2 loãng lạnh

• Phản ứng với phi kim: HNO3 phản ứng với phi kim (trừ silicon và halogen) tạo thành oxit nitơ và các sản phẩm khác:

C+4HNO3đậm đặc→4NO2+2H2O+CO2

P+5HNO3đậm đặc→5NO2+H2O+H3PO4

• Tác dụng với các hợp chất hữu cơ: HNO3 có khả năng phân hủy nhiều hợp chất hữu cơ nên rất nguy hiểm khi tiếp xúc với cơ thể con người.
• Phản ứng với các hợp chất vô cơ: HNO3 phản ứng với các oxit bazơ, muối hoặc các hợp chất chưa đạt hóa trị cao nhất:

FeO+4HNO3→Fe(NO3)3+NO2+2H2O

PbS+8HNO3đậm đặc→PbSO4(kết tủa)+8NO2+4H2O

Những đặc tính hóa học này giải thích tại sao HNO3 được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và nghiên cứu, đặc biệt trong các phản ứng nitrat hóa và sản xuất muối nitrat.

Ứng dụng của Axit Nitric HNO3 là gì?

Sản xuất phân bón

Một trong những ứng dụng lớn nhất của HNO3 là sản xuất phân bón. Đặc biệt là các loại phân đạm như amoni nitrat (NH4NO3). Loại phân đạm này cung cấp nguồn nitơ cần thiết cho cây trồng. Giúp tăng năng suất nông nghiệp. Quá trình sản xuất amoni nitrat sử dụng Axit Nitric để phản ứng với amoniac (NH3), tạo ra sản phẩm cuối cùng:

NH3+HNO3→NH4NO3

Phân bón có chứa amoni nitrat không chỉ được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng đất và thúc đẩy tăng trưởng thực vật.

Sản xuất thuốc nổ

Axit nitric là nguyên liệu chính để sản xuất thuốc nổ, bao gồm cả các hợp chất. Chẳng hạn như nitroglycerin, TNT (trinitrotoluene) và axit picric. Trong quá trình này, HNO3 được sử dụng để thực hiện phản ứng nitrat hóa. Thêm nhóm nitro (-NO2) vào các hợp chất hữu cơ. Ví dụ: trong sản xuất TNT:

C6H5CH3+3HNO3→C6H2(NO2)3CH3+3H2O

Những sản phẩm này được sử dụng trong các ngành công nghiệp khai thác mỏ, xây dựng và quân sự. Tuy nhiên, do tính chất nguy hiểm của chất nổ. Việc sử dụng HNO3 trong lĩnh vực này đòi hỏi các biện pháp an toàn nghiêm ngặt.

Xem thêm: >>> Bán hóa chất HNO3 68% – Acid Nitric uy tín phía Bắc

Công nghiệp hóa chất

Trong công nghiệp hóa chất, HNO3 đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ. Một số ứng dụng điển hình bao gồm:

• Sản xuất dược phẩm: HNO3 được dùng để tổng hợp các hợp chất trung gian trong sản xuất thuốc.
• Sản xuất thuốc nhuộm: Axit nitric tham gia phản ứng nitrat hóa. Tạo ra các hợp chất hữu cơ có màu sắc đặc trưng.
• Sản xuất nhựa và polyme: Một số loại polyme đặc biệt được sản xuất thông qua các phản ứng hóa học có liên quan đến HNO3.

Xử lý bề mặt kim loại

HNO3 được sử dụng rộng rãi trong chất tẩy rửa và làm sạch bề mặt kim loại. Axit này giúp loại bỏ các lớp oxit, rỉ sét và tạp chất trên bề mặt kim loại. Làm cho chúng sáng bóng và sạch sẽ. Quá trình này thường được áp dụng trong:

• Xử lý inox: Làm sạch bề mặt thép trước khi gia công hoặc mạ.
• Sản xuất đồ trang sức, đồ dùng bằng kim loại: Giúp tăng tính thẩm mỹ và độ bền cho sản phẩm.

Ngoài ra HNO3 còn được sử dụng trong quá trình ăn mòn. Để tạo hoa văn hoặc chi tiết trên bề mặt kim loại.

Ứng dụng của axit nitric

Axit nitric HNO3 được điều chế như thế nào?

Phương pháp Ostwald

Phương pháp Ostwald là phương pháp sản xuất công nghiệp chính để điều chế HNO3 hiện nay. Quá trình này bao gồm 3 công đoạn chính, sử dụng amoniac (NH3) làm nguyên liệu đầu vào. Và oxy (O2) là chất oxy hóa, với sự có mặt của chất xúc tác bạch kim (Pt) hoặc rhodium (Rh). Các bước cụ thể như sau:

• Quá trình oxy hóa amoniac (NH3): Amoniac bị oxy hóa trong điều kiện nhiệt độ cao (800-900°C) và áp suất, với chất xúc tác Pt hoặc Rh. Tạo ra nitơ monoxit (NO): 4NH3+5O2→4NO+6H2O
• Quá trình oxy hóa nitơ monoxit (NO): Khí NO tiếp tục bị oxy hóa bởi oxy trong không khí. Để sản xuất nitơ dioxide (NO2): 2NO+O2→2NO2
• Hòa tan nitơ dioxide (NO2) trong nước: NO2 được hấp thụ vào nước. Tạo thành axit nitric và giải phóng khí NO (khí NO sau đó được tái sử dụng trong chu trình): 3NO2+H2O→2HNO3+NO

Phương pháp Ostwald là một quy trình hiệu quả, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất HNO3 quy mô lớn. Đáp ứng nhu cầu của nhiều ngành công nghiệp như phân bón, vật liệu nổ và sản xuất hóa chất.

Phương pháp phản ứng nitrat kim loại với axit sulfuric

Phương pháp này thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm để điều chế HNO3 với lượng nhỏ. Quá trình này dựa trên phản ứng giữa muối nitrat kim loại (ví dụ NaNO3) và axit sulfuric đậm đặc (H2SO4). Phản ứng tạo ra HNO3 và muối axit sunfat: NaNO3+H2SO4→HNO3+NaHSO4

Trong phản ứng này:

• NaNO3 (natri nitrat) đóng vai trò là nguồn cung cấp ion nitrat (NO3⁻).
• H2SO4 đậm đặc đóng vai trò là chất xúc tác và chất phản ứng.

HNO3 thu được thường ở dạng hơi, sau đó được làm lạnh để ngưng tụ thành chất lỏng. Phương pháp này phù hợp cho các thí nghiệm nhỏ trong phòng thí nghiệm. Nhưng nó không hiệu quả đối với sản xuất công nghiệp do chi phí cao và sản lượng thấp.

Cách điều chế axit nitric HNO3?

Tham khảo thêm các bài viết khác: >>> Quy tắc an toàn HNO3 trong quá trình sử dụng

Câu hỏi thường gặp về Axit Nitric HNO3?

HNO3 là axit mạnh hay yếu?

HNO3 là axit mạnh. Điều này có nghĩa là nó phân ly hoàn toàn trong nước. Tạo ra ion H+ (hoặc H3O⁺) và ion NO3⁻. Với hằng số cân bằng axit (pKa) = -2, HNO3 thể hiện tính axit rất mạnh. Có khả năng phản ứng với nhiều chất khác nhau. Từ kim loại, oxit kim loại đến các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Vì đặc tính này nên HNO3 được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và nghiên cứu hóa học.

HNO3 làm quỳ tím chuyển sang màu gì?

HNO3 làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ chứng tỏ có tính axit mạnh. Đây là một trong những cách đơn giản và phổ biến để kiểm tra độ axit của dung dịch. Phản ứng này xảy ra do ion H+ trong HNO3 tương tác với chất chỉ thị màu của giấy quỳ tím làm đổi màu.

Axit nitric có độc không?

Có, axit nitric (HNO3) độc hại, có tính ăn mòn cao và dễ cháy. HNO3 tinh khiết thường không màu nhưng nếu để lâu trong không khí sẽ mất màu. Nó sẽ chuyển sang màu vàng nhạt do sự tích tụ của oxit nitơ (NOx). Những mối nguy hiểm liên quan đến HNO3 bao gồm:

• Tính ăn mòn: HNO3 có khả năng phá hủy da, niêm mạc và mô sống nếu tiếp xúc trực tiếp.
• Độc tính: Hít phải hơi HNO3 có thể gây kích ứng đường hô hấp. Dẫn đến ho, khó thở thậm chí là tổn thương phổi nghiêm trọng.
• Tính dễ cháy: HNO3 có tính oxy hóa mạnh, dễ phản ứng với chất dễ cháy gây nguy cơ cháy nổ.

Kết luận

Axit nitric (HNO3) là một hóa chất quan trọng có ứng dụng đa dạng trong công nghiệp, nông nghiệp và nghiên cứu. Từ sản xuất phân bón, chất nổ đến xử lý bề mặt kim loại và tổng hợp hóa học. HNO3 đóng vai trò thiết yếu trong việc thúc đẩy sự phát triển của nhiều thành phần kinh tế. Tuy nhiên, do có tính độc hại và ăn mòn cao nên việc sử dụng và bảo quản HNO3. Nó phải được thực hiện cẩn thận, tuân theo các quy định an toàn nghiêm ngặt.

Tại Vũ Hoàng, chúng tôi tự hào là nhà cung cấp các sản phẩm hóa chất chất lượng cao. Bao gồm axit nitric (HNO3), đáp ứng tiêu chuẩn an toàn và hiệu quả cho mọi nhu cầu của khách hàng. Với đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm, chúng tôi cam kết cung cấp các giải pháp tối ưu. Từ tư vấn kỹ thuật đến cung cấp sản phẩm phù hợp với từng lĩnh vực ứng dụng.

Nếu bạn đang tìm kiếm nguồn cung cấp HNO3 uy tín hoặc cần hỗ trợ về giải pháp hóa chất. Đừng ngần ngại liên hệ với Hóa chất Vũ Hoàng qua Website: https://vuhoangco.com.vn. Chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trong mọi dự án và nhu cầu hóa chất của bạn.