مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

تهیه اسید نیتریک

اسید نیتریک در ا بتدا در قرون وسطی به دست بشر ساخته شد. حدوداً در سال ۱۱۰۰ میلادی گِبر یک روش برای تولید اسید نیتریک ارائه داد. این روش تهیة آب فورتیس به وسیلة تقطیر شوره با سولفات مس و زاج سفید بود.

در اواسط قرن هفدهم، گلابر، اسید نیتریک را به وسیلة تقطیر کردن شوره با اسید سولفوریک قوی ساخت. گاوندیش در سال ۱۷۸۵ به وسیله عبور دادن جرقه الکتریکی از مخلوط گازهای نیتروژن و اکسیژن ثابت کرد که اسید نیتریک از این عناصر تشکیل شده است. میلینر در سال ۱۷۸۸ اسید نیتریک را به وسیله عبور آمونیاک از بالای دی‌اکسید‌ منگنز حرارت داده شده و جذب بخارات به وسیله آب به دست آورد.

در سال ۱۸۳۹، کلمن روشی را برای تولید اسید نیتریک ابداع کرد که مبنای تهیة اسید نیتریک در حال حاضر نیز می‌باشد. دراین روش با استفاده از پلاتین مخلوط هوا و آمونیاک را اکسید می‌کنند و اسید را تولید می‌کنند.

در سال ۱۸۴۸، رویلی نشان داد که اکسیژن و نیتروژن می‌توانند از هوا گرفته شوند  و برای تولید اکسیدهای نیتروژن به وسیلة قوس الکتریکی با هم ترکیب ‌شوند. این پدیده به وسیلة کروکس نیز انجام شده بود. بر همین اساس و روش، واحد کوچکی در منچستر انگلستان در سال ۱۹۰۰ به کار افتاد.

اما عیب این روش این بود که بازده تولید اکسیدهای نیتروژن پایین بود و ۵/۱ تا ۲ درصد احتیاجات را برطرف می‌کرد و به نیروی بیشتری نیز احیتاج داشت.

در سال ۱۹۰۲ دو دانشمند به نام های بیرکلند و اید در نروژ واحدی را احداث کردند که از منابع هیدروژنی استفاده می‌کرد ولی به ۳۵۰۰۰ اسب بخار انرژی نیاز داشت. در نهایت روش تهیه به وسیلة اکسیداسیون آمونیاک و استفاده از کاتالیست پلاتین به وسیلة استوالد[11] و براور[12] توسعه پیدا کرد و برای اولین بار در سال ۱۹۰۸ در آلمان شروع به کار کرد. روش های دیگر تولید به دلایل مختلفی از جمله بالا بودن هزینه، راندمان کم، در دسترس نبودن مواد اولیه (معادن نیترات) به میزان کافی و . . . نتوانستند به عنوان یک روش صنعتی و تولید انبوه اسید نیتریک ارائه شوند و تنها در حد یک روش آزمایشگاهی و پایلوت‌های کوچک باقی ماندند و همگی منسوخ شدند.

تاریخچة استفاده از اسید نیتریک به زمان استخراج طلا باز می‌گردد؛ چرا که این اسید قادر به حل کردن اکثر فلزات به جز طلا می‌باشد که به این ترتیب طلای خالص از سنگ طلا استخراج می‌گردید.

در حال حاضر بیشترین موارد مصرف اسید نیتریک در تهیة کودهای شیمیایی (کشاورزی) از قبیل کودهای نیترات، نیتروفسفات، کودهای مخلوط و . . . است. ضمن این که در تولید نیترات‌های معدنی (نیترات آمونیم انفجاری) و آلی، در اسید شویی تجهیزات صنعتی، آبکاری، مقاوم‌سازی در برابر خوردگی، جداسازی طلا و نقره و در صنایع الکترولیز از اسید نیتریک به وفور استفاده می‌شود. در صنایع نظامی، صنایع شیرسازی و صنایع پلاستیک‌سازی نیز مصرف اسید نیتریک قابل توجه است.

 

 

خواص اسید نیتریک

اسید نیتریک، اسیدی است قوی همراه با خاصیت اکسیدکنندگی بالا. با حرارت دادن به اسید نیتریک در فشار اتمسفری در دمای °C ۲/۷۸ می‌جوشد و شروع به تجزیه شدن می‌کند که در نهایت محلول اسیدی ۶۸% بدست می‌آید و در این درصد مخلوط آزئوتروپ دارد و ماکزیمم نقطه جوش آن  °C۱۲۰ می‌باشد.

اسید نیتریک دارای دو آب ئیدراته به فرمول های  H2O.HNO3، و  3H2O.HNO3  می‌باشد. اسید با درجه خلوص ۱۰۰% دارای نقطة جوش در دمای  °C۸۶ می‌باشد و نقطه انجماد آن  °C۴۲- می‌باشد. چگالی آن در  °C۲۰ معادل ۵/۱ گرم در هر میلی لیتر می‌باشد.


اسید نیتریک با درجة خلوص ۱۰۰% پایدار نیست و سریعاً تجزیه می‌شود؛ به طورکلی هرچه اسید رقیق تر باشد پایدارتر است.

اسید نیتریک مایعی بی رنگ می‌باشد و در صورتیکه گازی در آن حل شود (اکسیدهای ازت) رنگ آن خرمایی می‌شود.

خواص مهم اسید نیتریک در جدول زیر ارائه شده است:  

وزن مولکولی

۶۳/۰۲

رنگ

در حالت مایع زرد شفاف

بو

شیرین تا ترش

خطرات

در حالت مایع سریعا با آلی و گیا هی واکنش میدهد،به صورت اکسید گازی بیهوش کننده و سمی است

نقطه ذوب

    ۴۲- درجه سانتیگراد

نقطه جوش اسید%۶۸

  120 درجه سانتیگراد

 

چگالی

 

برای  اسید%۶۸  ، ۱/۴۱ و  برای  اسید خالص در دمای ۲۰  درجه سانتیگراد ۱/۵ گرم در هر میلی لیتر

حلالیت در آب

با تمام نسبت ها محلول است

خاصیت اسیدی

 

اسیدی قوی که بعضی از فلزها مثل آهن وآلومینیوم در برابر آن زنگ   می زنند

 

 

کاربرد اسید نیتریک

قبل از این، تا حدودی به کاربردهای اسید نیتریک اشاره شد. در اینجا به طور کامل تر کاربردهای اسید نیتریک شرح داده می‌شود. اسید نیتریک برای خالص‌سازی فلزاتی چون طلا و پلاتین استفاده می‌شود. همچنین برای حل کردن فلزات نامحلولی مثل نقره به کار می‌رود که با تشکیل نیترات نقره می‌توان از آن در عکاسی استفاده کرد. همچنین از اسید نیتریک می‌توان در بازیافت پلاتین استفاده کرد و از آنجا که تمامی نیترات‌های فلزات محلول هستند می‌توان به این وسیله، اورانیوم را به صورت خالص تهیه کرد که در نیروگاه های اتمی کاربرد دارد. یکی دیگر از کاربردهای اسید نیتریک برای تولید کودهای ازته است.

در مجتمع پتروشیمی شیراز بیشتر اسید تولیدی، برای تولید نیترات آمونیم که نوعی کود شیمیایی است در واحد نیترات آمونیم که در مجاورت واحد اسید نیتریک است مصرف می‌شود.

در صنایع پلاستیک‌سازی و نظامی هم از اسید نیتریک استفاده می‌شود.

از دیگر موارد استفاده اسید نیتریک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- تولید استر (در اثر واکنش با الکل ها)

۲- تولید مواد منفجره (در اثر واکنش با هیدروکربن ها)

۳- برای تولید نمک (در اثر واکنش با بازها)

۴- به عنوان یک عامل اکسید کننده از آن استفاده می‌کنند.

        روش های تولید اسید نیتریک

همان‌گونه که اشاره شد، در زمان‌های گذشته دانشمندان روش های مختلفی را برای تولید اسید نیتریک به کار می‌بردند که در نهایت اوستوالد و براور بهترین روش تولید اسید نیتریک را ارائه کردند و اولین بار این روش در سال ۱۹۰۸ در آلمان به کار گرفته شد و سرانجام تمام دنیا پی به ارزش آن بردند و در تمام دنیا از این روش استفاده می‌شود. اما در این قسمت دو روش دیگر تولید اسید نیتریک برای آشنایی بیشتر با روش های تولید اسید نیتریک و علت عدم استفاده از آن ها در حال حاضر، شرح داده می‌شود:

1- تهیه اسید نیتریک از واکنش نیترات پتاسیم یا سدیم با اسید سولفوریک (تقطیر نیترات پتاسیم)

واکنش انجام گرفته به صورت زیر است:

2NaNO3+H2SO4-->2HNO3+Na2SO4

واکنش فوق چون گرمازا است دمائی در حدود °C۹۰۰ دارد که در آن اسید تولیدی به صورت بخار از محیط خارج می‌گردد و سولفات سدیم در محیط واکنش باقی می‌ماند.

این روش دارای اشکالات متعددی است که عبارتند از:

۱- احتیاج به سوخت زیادی دارد.

۲- باعث آسیب دیدن و خرابی وسایل می‌شود.

۳- اسید به اکسید و آب و اکسیژن تجزیه می شود.

۴- تولید HNO2 که از تجزیة اسید در ظرف تقطیر و جذب آن ها در ظرف مایع کننده به وجود می‌آید.

۵- نقطة ذوب سولفات سدیم تولیدی بالا است (°C۸۸۰)، در نتیجه سخت می گردد و نمی‌توان آن را در انتهای واکنش خارج کرد.

برای برطرف کردن معایب بالا عمل تقطیر را با واکنش دادن مول های مساوی از هر دو ماده انجام می‌دهند. واکنش به این صورت است:

NaNO3+H2SO4-->NaHSO4+HNO3

در این حالت دمای واکنش  °C۲۰۰ است و در نتیجه اسید تولید شده به صورت جامد نمی‌باشد و راحت از ظرف خارج می‌شود.

حال روش دوم تولید اسید نیتریک شرح داده می‌شود:

2- واکنش بین اکسیژن و نیتروژن در کوره‌های خالص و تولید گاز دی اکسید نیتروژن و جذب آن توسط آب و تولید اسید نیتریک

     واکنش های انجام گرفته به صورت زیر می‌باشد:


N2+O2--->2NO

2NO--->O2---->2NO2

NO2+H2O--->HNO3+HNO2

3HNO2--->HNO3+2NO+H2O

این روش به علت هزینه اقتصادی خیلی زیاد کاربردی ندارد.


نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد