اسید نیتریک

توضیحات

اسید نیتریک (Nitric Acid) یکی از مواد شیمیایی اساسی و پرکاربرد در صنایع شیمیایی، معدنی، کشاورزی و نظامی است که در ایران تولید می شود.

این اسید معدنی قوی به دلیل ویژگی های اکسید کنندگی بالا، واکنش پذیری زیاد و نقش کلیدی در تولید ترکیبات نیتروژن دار، یکی از ارکان اصلی صنایع مدرن به شمار می رود.

در ایران نیز اسید نیتریک به عنوان یکی از مواد پایه در زنجیره تولید کودهای ازته، نیترات ها و مواد منفجره اهمیت ویژه ای دارد.

اسید نیتریک چیست؟

اسید نیتریک با فرمول شیمیایی HNO₃، مایعی بی رنگ، خورنده و بسیار واکنش پذیر است.

این ماده در اثر قرارگیری در معرض نور و حرارت به تدریج تجزیه می شود و رنگ آن به زرد متمایل می شود که ناشی از تشکیل دی اکسید نیتروژن (NO₂) است.

در حالت خالص، چگالی آن حدود 1.51 گرم بر سانتیمتر مکعب و نقطه جوش آن در حدود 83 درجه سانتیگراد است.

HNO₃ در آب به راحتی حل می شود و محلول های آبی آن با غلظت های مختلف در بازار موجود است.

تاریخچه کشف و تولید اسید نیتریک صنعتی

کشف اسید نیتریک به قرون وسطی و دوران کیمیاگری بازمی گردد.

نخستین بار جابر بن حیان، دانشمند ایرانی قرن هشتم هجری، توانست اسیدی قوی از ترکیب نیترات ها و زاج تولید کند که بعدها به عنوان اسید نیتریک شناخته شد.

در قرن نوزدهم با پیشرفت علم شیمی و ظهور صنایع شیمیایی، روش های مدرن تولید اسید نیتریک توسعه یافتند.

نقطه عطف این تحول در سال 1901 با معرفی فرآیند استوالد (Ostwald Process) توسط شیمیدان آلمانی “ویلهلم استوالد” رقم خورد.

این روش هنوز هم اصلی ترین فرآیند صنعتی تولید HNO3 در جهان است.

خواص فیزیکی و شیمیایی اسید نیتریک

فرمول شیمیایی: HNO₃
جرم مولکولی: 63.01 گرم بر مول
چگالی: 1.51 g/cm³
نقطه ذوب: -42°C
نقطه جوش: 83°C
رنگ: بیرنگ تا زرد کمرنگ
بوی: تند و خفه کننده
خاصیت: اکسیدکننده قوی و خورنده

از نظر شیمیایی، اسید نیتریک یک اکسیدکننده قوی است که می تواند با فلزات، اکسیدهای فلزی، ترکیبات آلی و بسیاری از مواد واکنش دهد. این ویژگی آن را برای تولید نیترات ها و مواد منفجره مناسب می سازد.

روش های تولید اسید نیتریک

1- روش سنتی از نیترات ها

در گذشته، اسید نیتریک از واکنش نیترات سدیم یا پتاسیم با **اسید سولفوریک به دست می آمد:

NaNO₃ + H₂SO₄ → HNO₃ + NaHSO₄

این روش امروزه صرفاً در مقیاس آزمایشگاهی کاربرد دارد، زیرا از نظر اقتصادی در مقایسه با فرآیند استوالد مقرون به صرفه نیست.

2- فرآیند استوالد (Ostwald Process)

اصلی ترین و اقتصادی ترین روش تولید صنعتی، فرآیند استوالد است. این فرآیند شامل سه مرحله اصلی است:

1. اکسیداسیون آمونیاک (NH₃):

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O

واکنش در حضور کاتالیست پلاتین-رودیم در دمای حدود 900°C انجام می شود.

2. تبدیل NO به NO₂:

2 NO + O₂ → 2 NO₂

3. جذب NO₂ در آب برای تولید HNO₃:

3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO

در این روش بخشی از NO مجدداً به چرخه بر می گردد تا راندمان افزایش یابد.

3- روش های فرعی و مدرن

در دهه های اخیر، روش های بهینه سازی شده مانند فرآیند فشار بالا یا فرآیند دو مرحله ای اکسیداسیون نیز معرفی شده اند که بازدهی بالاتر و تولید آلودگی کمتر دارند.

کاربردهای اسید نیتریک

تولید کودهای شیمیایی

بیش از 70٪ اسید نیتریک تولیدی در جهان برای ساخت کودهای ازته مانند نیترات آمونیوم (NH₄NO₃)، نیترات کلسیم و نیترات پتاسیم استفاده می شود. این کودها نقش اساسی در افزایش بازده محصولات کشاورزی دارند.

صنایع نظامی و مواد منفجره

اسید نیتریک یکی از مواد کلیدی در تولید مواد منفجره مانند:

نیترو گلیسیرین
تری نیترو تولوئن (TNT)
نیترو سلولز
است. این ترکیبات در صنایع دفاعی، معدنی و ساختمانی کاربرد دارند.

صنایع فلزی و آبکاری

در صنایع فلزی، اسید نیتریک برای:

تمیز کردن و براق کردن سطوح فلزات
حذف اکسیدها و چربی ها
تهیه فولاد ضد زنگ (استنلس استیل)
به کار می رود. ترکیب اسید نیتریک و هیدروفلوئوریک اسید برای شستشوی شیمیایی فلزات نیز رایج است.

صنایع دارویی و بهداشتی

در برخی سنتزهای دارویی، اسید نیتریک به عنوان اکسیدکننده یا عامل نیتراسیون استفاده می شود.

همچنین در ساخت ضد عفونی‌کننده ها و شوینده های صنعتی نیز نقش دارد.

تولید رنگدانه ها و پلیمرها

اسید نیتریک در تولید رنگدانه های آلی مانند نیتروبنزن و آنیلین نیترو مورد استفاده قرار می گیرد.

همچنین در سنتز برخی پلیمرهای مهندسی مانند نایلون کاربرد دارد.

بازار اسید نیتریک در ایران

تولیدکنندگان داخلی

در ایران چندین مجتمع پتروشیمی و شرکت شیمیایی اقدام به تولید اسید نیتریک می‌کنند. از جمله:

پتروشیمی شیراز
پتروشیمی کارون

این شرکت ها اغلب اسید نیتریک را از آمونیاک تولیدی واحدهای خود از طریق فرآیند استوالد تهیه می کنند.

میزان مصرف و نیاز بازار

مصرف عمده اسید نیتریک در ایران مربوط به تولید کودهای ازته، نیترات آمونیوم و نیترات کلسیم است.

با توسعه صنایع کشاورزی و افزایش تولید محصولات غذایی، تقاضا برای این اسید به‌ طور پیوسته در حال افزایش است.

وضعیت صادرات و واردات

ایران علاوه بر تأمین نیاز داخلی، بخشی از تولید اسید نیتریک خود را به کشورهای همسایه مانند عراق، ترکیه، آذربایجان و افغانستان صادر می کند. صادرات معمولاً در گرید صنعتی با خلوص ۵۵٪ تا ۶۸٪ انجام می شود.

نکات مهم در خرید اسید نیتریک

هنگام خرید اسید نیتریک صنعتی حتما به نکاتی توجه کنید که عبارتند از:

خلوص و گرید محصول

اسید نیتریک در گریدهای مختلفی عرضه می شود:

گرید صنعتی: 55–68٪
گرید آزمایشگاهی: 99٪
گرید فوق خالص (Electronics Grade): برای مصارف نیمه‌هادی

در زمان خرید باید نوع گرید با نیاز مصرفی مطابقت داشته باشد.

بسته بندی و نگهداری

به دلیل خاصیت خورندگی بالا، اسید نیتریک باید در ظروف پلی اتیلنی مقاوم (HDPE)، پلی پروپیلن یا ظروف شیشه ای مقاوم نگهداری شود.

ظروف فلزی بدون روکش به سرعت تخریب می شوند و نگهداری در مکان خنک، دور از نور و مواد قابل اشتعال ضروری است.

انتخاب تأمین‌کننده معتبر

خرید از شرکت های دارای مجوز رسمی و سابقه در تأمین مواد شیمیایی بسیار مهم است.

شرکت های معتبر معمولاً گواهی آنالیز (COA) ارائه می دهند و از بسته بندی استاندارد بهره می برند.

شرایط فروش اسید نیتریک

اسید نیتریک به دلیل خاصیت خورندگی و خطرناک بودن، در رده مواد Hazardous (خطرناک) طبقه بندی می شود.

در حمل و نقل باید موارد زیر رعایت شود:

استفاده از تانکرهای مخصوص مقاوم در برابر اسید
پرهیز از تماس با مواد آلی و فلزات در حین حمل
صدور برگه ایمنی (MSDS) همراه محموله
رعایت مقررات بین‌المللی حمل مواد خطرناک (ADR)

در بازار ایران معمولاً فروش اسید نیتریک به صورت بشکه ای (۲۰۰ لیتری)، گالن 2 لیتری یا فله ای در تانکر انجام می شود.

نکات ایمنی در کار با اسید نیتریک

اسید نیتریک ماده ای بسیار خورنده، سمی و اکسیدکننده قوی است. بنابراین رعایت نکات ایمنی در محیط کار ضروری است:

اقدامات حفاظتی

استفاده از دستکش ضد اسید، عینک ایمنی و لباس کار مقاوم
تهویه مناسب در محیط‌ های بسته
عدم تماس با پوست و چشم؛ در صورت تماس، شستشوی سریع با آب فراوان
استفاده از تجهیزات ضد نشت (spill kit) در کارگاه ها

خطرات واکنش‌پذیری

واکنش شدید با ترکیبات آلی (الکل ها، روغن ها و پلاستیک ها)
تولید گاز سمی دی‌اکسید نیتروژن در تماس با مواد احیاکننده
اشتعال‌پذیری غیرمستقیم در اثر اکسیداسیون مواد قابل سوختن

عوامل مؤثر بر قیمت اسید نیتریک

قیمت اسید نیتریک تحت تأثیر چند عامل کلیدی قرار دارد:

1. قیمت آمونیاک: چون خوراک اصلی تولید اسید نیتریک است.
2. هزینه انرژی و برق: فرآیند استوالد به انرژی زیادی نیاز دارد.
3. نرخ ارز: بر هزینه واردات تجهیزات و صادرات اثر مستقیم دارد.
4. تقاضای فصلی کشاورزی: در فصول کاشت، مصرف کود و تقاضا افزایش می یابد.
5. قیمت جهانی نیترات آمونیوم و سایر مشتقات نیتریک: افزایش قیمت این محصولات، قیمت اسید نیتریک را نیز بالا می برد.
6. هزینه حمل و نقل و بسته بندی: به دلیل ماهیت خطرناک، هزینه لجستیک قابل توجه است.
7. سیاست های صادراتی و تحریم ها: تأثیر مستقیم بر حجم صادرات و قیمت داخلی دارند.

جمع بندی

اسید نیتریک یکی از مواد شیمیایی حیاتی در دنیای امروز است که از تولید کود و مواد منفجره گرفته تا صنایع فلزی، دارویی و رنگ سازی کاربرد دارد.

در ایران نیز با وجود واحدهای تولیدی فعال، بازار این ماده همواره پویا و استراتژیک است.

خرید و استفاده ایمن از اسید نیتریک مستلزم توجه به خلوص، کیفیت، استاندارد بسته بندی، شرایط حمل و نقل و دستورالعمل های ایمنی است.

شناخت دقیق این عوامل علاوه بر جلوگیری از خطرات، موجب بهبود بهره وری و کاهش هزینه های تولید در صنایع وابسته می شود.