Ácido Nítrico

1. INTRODUÇÃO

O Ácido Nítrico é usado para produzir substâncias que atuam como componentes de fertilizantes inorgânicos (adubos produzidos pela indústria química). Também é empregado em reações que formam produtos com aplicação como explosivos, tais como o salitre (um dos componentes da pólvora), o trinitrotolueno (TNT) e nitroglicerina (componente explosivo da dinamite).

Ele é classificado como um ácido forte, pois seu grau de ionização (α) é de 92%. É uma solução aquosa incolor com 70% em massa de nitrato de hidrogênio e fumegante em contato com o ar sendo seus vapores são extremamente tóxicos e é também corrosivo, podendo causar queimaduras e manchas amareladas na pele. Ele entra em ebulição a 83ºC a 1 atm, isto é, ao nível do mar. Esse ácido também tem ação oxidante, é solúvel em água e com o tempo ele se decompõe pela ação da luz e adquire uma coloração avermelhada.

Quando exposto à luz, o ácido nítrico sofre decomposição parcial, formando dióxido de nitrogênio, tornando a solução amarela ao invés de incolor. Se a temperatura for mais alta a cor assumida é vermelho. Os vapores da solução com dióxido de nitrogênio têm cor vermelho acastanhado, chamado popularmente de ácido nítrico fumegante vermelho.

O maior uso (80%) do ácido nítrico é na fabricação de nitrato de amônio, NH4NO3, o qual é um ingrediente em muitas formulações de pólvora, e é um importante explosivo por si só, mas é principalmente usado como um fertilizante agrícola. Por este motivo, o ácido nítrico está substituindo gradualmente o ácido sulfúrico na tecnologia dos fertilizantes de fosfatos.

O processo corrente na atualidade envolve a industrialização da reação de oxidação da amônia ao ar. O processo tornou-se econômico em virtude da diminuição do preço da amônia e graças às grandes economias que se fazem diante do antigo procedimento ao nitrato de sódio. Não apenas o investimento inicial da fábrica é menor, mas também ficam reduzidos os custos de manutenção e de reparos

1. Histórico

A produção de ácido nítrico como é feita hoje está diretamente ligada à produção da amônia, porém nem sempre esta se deu assim.  O primeiro registro de uma síntese de ácido nítrico é de aproximadamente 800 D.C, por um alquimista de nome Jabir ibn Hayyan, mais conhecido como Gerber.

Gerber se referia ao ácido nítrico como “água dissolutiva”, a qual era produzida na destilação do vitríolo, alúmen e salitre. Por muitos anos o ácido nítrico foi obtido do salitre do Chile (nitrato de sódio) de acordo com a reação (1):

[pic 1]

Sendo a reação (2) uma alternativa para a síntese:

[pic 2]

A partir de 1902, o processo começou a se aproximar de como ele é feito hoje, no qual a síntese do ácido nítrico ocorre a partir da amônia. A inovação foi proposta por Wihihelm Ostwald, e lhe rendeu o prêmio Nobel de 1909.

O processo proposto por Ostwald foi levado à escala industrial por um esforço de guerra, e contribuiu para estender a primeira guerra mundial. A Alemanha na época, não tinha depósitos suficientes para o nitrato, componente essencial na fabricação de explosivos. Quando os conflitos tomaram palco, os navios alemães não tinham mais acesso ao Atlântico e, consequentemente, acesso ao nitrato. Então, fez-se necessária uma nova fonte de nitrato.

Já em 1913 a gigante alemã BASF (Badische Aniline undSoda Fabrik) já tinha uma planta que produzia amônia pelo processo Haber-Bosch. Ao combinar o processo de produção de amônia com o processo Ostwald, convertendo-a em ácido nítrico, trouxe uma fonte de nitrato para produzir explosivos dentro do território alemão, uma vantagem que permitiu estender a guerra até 1918.

1. Aplicações

1.2.1 Síntese química

É a principal utilização do ácido nítrico. Aplica-se na fabricação de nitratos inorgânicos, orgânicos e de nitroderivados em todos os ramos da química orgânica. Os nitratos inorgânicos de maior importância comercial são os de NH4, de cobre e de prata.

 Muitos nitratos e nitrocompostos são usados diretamente em especial na indústria de explosivos, como por exemplo, o NH4NO3, a nitroglicerina e a nitrocelulose.

 A nitrocelulose é a matéria prima principal do "cordite", deflagrante propulsor de artilharia. Os compostos nitrados aromáticos, o picrato de NH4 e o  trinitrotolueno (TNT) e RDX, assim como o tetril, são explosivos muito importantes.

O ácido nítrico, em diversas concentrações, é utilizado para fabricação de corantes, ésteres orgânicos, nitrificação de compostos alifáticos e aromáticos, tais como o ácido pícrico e a nitrocelulose. É usado na produção de ácido benzóico e ácido adípicoe ácido tereftálico para a produção do polímero politereftalato de etileno (PET).

 

 1.2.2 Limpeza e removedor de obstruções

 Soluções aquosas comercialmente disponíveis com 5-30% de ácido nítrico e 15-40% de ácido fosfórico são comumente usadas para limpeza de equipamento de alimentos e laticínios principalmente para remover precipitados de compostos de cálcio e magnésio. Ácido nítrico, em um meio de alta concentração, é usado como um removedor de obstruções de baixo custo.

1.2.3 Digestão de amostras para análise química

 

Em análise elementar por espectrometria de massas com fonte de plasma de acoplamento indutivo, espectrometria de emissão atômica com fonte de plasma de acoplamento indutivo, GFAA, e espectrofotometria e espectroscopia de absorção atômica de chama, ácido nítrico diluído (0,5 a 5,0 %) é usado como um composto matriz para a determinação de sais metálicos em soluções. 

1.2.4 Indústria da madeira

Em baixas concentrações, cerca de 10%, ácido nítrico é frequentemente usado para artificialmente envelhecer pinho e bordo. A cor produzida é um cinza-dourado muito semelhante ao de madeira com acabamento encerado ou acabado ao óleo.