Ácido nítrico
O ácido nítrico, que tem a fórmula molecular HNO3, é um ácido de elevado grau de ionização e volátil à temperatura ambiente. É produzido industrialmente pelo processo Ostwald. Também conhecido como ácido azótico ou água-forte.
Características
e propriedades
Propriedades
físicas
O ácido
nítrico puro é um líquido viscoso, incolor e inodoro. Frequentemente, distintas
impurezas o colorem de amarelo-acastanhado. A temperatura ambiente libera
fumaças (fumos) vermelhos ou amareladas. O ácido nítrico concentrado tinge apele humana de amarelo ao contato, devido a uma reação com
a cisteína presente na queratina da pele.
Propriedades
químicas
O ácido
nítrico é considerado um ácido forte, sendo também bastante corrosivo.
Sendo
um ácido típico, o ácido nítrico reage com
os metais alcalinos, óxidos básicos e carbonatos, formando sais, como onitrato de amônio. Devido à sua natureza oxidante, o ácido nítrico geralmente não doa prótons (isto
é, ele não liberahidrogênio) na reação com metais e o sal resultante
normalmente está no mais alto estado de oxidação. Por essa razão, pode-se esperar
forte corrosão, que deve ser evitada pelo uso apropriado de metais ou ligas resistentes à corrosão.
Ácido
nítrico tem uma constante de
dissociação ácida (pKa) de -1.4: em solução aquosa, ele ioniza quase completamente
(93%, a 0,1 mol/L) em íons nitrato (NO3-) e prótons hidratados, conhecidos
como íons hidrônios (H3O+).
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
Quando ebulido em presença de luz,
mesmo a temperatura ambiente, há uma decomposição parcial com a formações de dióxido
de nitrogênio seguindo a reação:
4 HNO3 → 2 H2O + 4 NO2 + O2 (72 °C)
Suas
reações com compostos como os cianetos, carbetos, e pós metálicos podem ser explosivas.
Fortemente
oxidante é incompatível com a maioria dos produtos orgânicos. As reações do
ácido nítrico com muitos compostos orgânicos, como a terebentina ou o álcool etílico, são violentas, a mistura sendo hipergólica (quer
dizer, auto-inflamável).
Os sais do
ácido nítrico (que contém o íon
nitrato)
se chamam nitratos. A quase totalidade deles são muito
estáveis em água. O ácido nítrico e seus sais, os nitratos, não devem ser
confundidos com o ácido nitroso e seus sais, os nitritos.
Aplicações
É
encontrado disponível no comércio normalmente nas concentrações aquosas de 50%,65% e 69-70%. O ácido nítrico
concentrado, normalmente usado em laboratórios e aplicações industriais, é a
solução aquosa de ponto de ebulição constante, contendo 68% de ácido nítrico
(42,25º Baumé).
Ácido
nítrico, especialmente concentrado (solução aquosa em teor de nítrico maior que
70% mássico) é utilizado na indústria de explosivos, apenas de forma gasosa.
O ácido
nítrico fumegante é o ácido concentrado, 85,7% (47º Bé), contendo óxidos de
nitrogênio livres, dissolvidos, que elevem a concentração para até mais de 96%
em peso. Este ácido deriva seu nome porque fumega quando exposto ao ar. Apesar
de mais instável quimicamente que o ácido concentrado normal, reage mais
vigorosamente com outras substâncias, devido à presença dos óxidos nitrosos
livres. Forma uma mistura azeotrópica com a água a 68%.
A principal
aplicação do acído nítrico é na produção de fertilizantes.
Entre os
sais do ácido nítrico estão incluidos importantes compostos como o nitrato de
potássio (nitro ou salitre empregado na fabricação de pólvora) e o nitrato de amônio como fertilizante.
O ácido
nítrico também pode ser utilizado na obtenção de um éster, em um processo chamado de esterificação:
Ácido nítrico + Álcool metílico → Nitrato
de metila + água
NO2 - OH + HO - CH3 → NO2-
O - CH3 + H2O
O ácido
nítrico é utilizado na oxidação do ciclohexanol/ciclohexanona na
produção de ácido adípico na cadeia do nylon.
Além
destes usos, o ácido nítrico, em várias concentrações, é utilizado para
fabricação de corantes, explosivos(destacadamente a nitroglicerina, a nitrocelulose, além do ácido pícrico), diversos ésteres orgânicos,
fibras sintéticas,nitrificação de composto alifáticos e
aromáticos, galvanoplastia, seda artificial, ácido benzóico, terylene, etc.
História
Os
alquimistas chamavam de aqua fortis o ácido nítrico e aqua
regia a mistura de ácido nítrico e clorídrico, conhecida pela sua capacidade de
dissolver o ouro.
Produção
Modernamente
o ácido nítrico é produzido a partir do processo de Ostwald, onde amôniaé
queimada com ar sob telas catalíticas de platina gerando monóxido de
nitrogênio (NO),
que oxidado com ar à dióxido de
nitrogênio (NO2)
é absorvido sob pressão em água formando ácido nítrico. O processo envolve
altas temperaturas e pressões próximas da atmosferica
Um processo
anterior ao de Ostwald era o do arco voltaico, onde o próprio ar submetido a corrente elétrica reagia a 3000 °C
formando NO. Outro processo anterior era a reação denitrato de sódio com ácido sulfúrico. Ambos processos caíram em desuso
no início do século XX com o barateamento da amônia produzida em larga escala pelo processo de
Haber-Bosch.
A produção
de ácido nítrico é fortemente poluidora, liberando gases NOx (geradores dechuva ácida) e N2O (gás de estufa). Diversos processos foram
desenvolvidos, contudo, para o abatimento das emissões destes gases dentro das
leis ambientais.
Bibliografia
1. SARDELLA, Antônio;
MATEUS, Edegar; Curso de Química: química geral, Ed. Ática, São Paulo/SP –
1995.
2. MAHAN, Bruce M.;
MYERS, Rollie J.; Química: um curso universitário, Ed. Edgard Blucher LTDA, São
Paulo/SP – 2002.
3. RUSSELL, John B.;
Química Geral vol.2, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994