Qual é a conexão entre ácido nítrico e ácido sulfúrico?
O ácido nítrico e o ácido sulfúrico são dois dos produtos químicos industriais mais importantes e são produzidos em grandes quantidades. Eles estão conectados de várias maneiras, em termos de fabricação e uso. Ambos os ácidos são vitais para as indústrias de fertilizantes e explosivos e estão entre os reagentes de laboratório mais amplamente utilizados. Eles também são poluentes graves e contribuem para a chuva ácida.
Um método inicial de produção de ácido sulfúrico foi o aquecimento do salitre (NaNO 3 ) e do enxofre com vapor. O ácido nítrico (HNO 3 ) foi produzido pela destilação de salitre com ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). Os dois produtos químicos reagem para produzir ácido nítrico e hidrogenossulfato de sódio: H2SO4 + NaNO3 → NaHSO4 + HNO3. A mistura é aquecida e o ácido nítrico, que ferve a 83 ° C, é produzido como um vapor que é condensado em um receptor.
Esses métodos de produção foram substituídos no contexto industrial, mas a destilação de um nitrato de metal com ácido sulfúrico ainda pode ser empregada para produzir pequenas quantidades de ácido nítrico em laboratório. O vapor quente de ácido nítrico tende a se decompor parcialmente em dióxido de nitrogênio, água e oxigênio, resultando em um ácido impuro. Para obter o ácido puro, a destilação é realizada sob pressão reduzida, para que seja necessário menos calor. O aparelho utilizado deve ser todo de vidro, pois o ácido nítrico destrói rapidamente borracha, cortiça e a maioria dos plásticos.
Hoje, o ácido nítrico é fabricado comercialmente pela oxidação catalítica da amônia, formando dióxido de nitrogênio, que é dissolvido na água para produzir o ácido. O ácido bruto pode ser destilado para produzir concentrações de até 68,5%, momento em que forma um azeótropo com água. Este é o ácido nítrico comercial usado na maioria das aplicações e como reagente de laboratório. Concentrações mais altas não podem ser obtidas por destilação simples. Quando o ácido nítrico anidro ou muito altamente concentrado - geralmente chamado de "ácido nítrico fumegante" - é necessário, ele pode ser produzido por destilação sob pressão reduzida com ácido sulfúrico concentrado, que remove a água.
O maior uso para o ácido nítrico e o ácido sulfúrico está na indústria de fertilizantes. O ácido nítrico é usado na produção de fertilizantes nitrogenados, que liberam nitrogênio essencial em uma forma que pode ser facilmente absorvida pelas plantas. O nitrato de amônio é um dos fertilizantes mais utilizados. O ácido sulfúrico é reagido com rocha fosfática ou farinha de osso para produzir "superfosfato", que fornece fósforo, outro elemento essencial para as plantas. Este ácido também é usado na produção de sulfato de amônio, um fertilizante comum.
Outra aplicação industrial importante de ácido nítrico e ácido sulfúrico está na produção de explosivos. A maioria dos explosivos de uso militar e comercial é sintetizada por nitratos compostos orgânicos; Nesse processo, os íons nitrônio (NO 2 + ) são usados para substituir os grupos hidroxil (OH) por grupos nitro (NO 2 ). Os íons NO2 + são fornecidos combinando ácido nítrico e ácido sulfúrico, que reagem da seguinte forma: HNO3 + 2H2SO4 → H3O + + NO2 + + 2HSO4 - .
Para alguns explosivos, por exemplo, trinitrotolueno (TNT), a mistura deve estar livre de água. Isso pode ser garantido usando o ácido nítrico anidro ou "fumegante". Como alternativa, o ácido nítrico comercial pode ser usado com o petróleo - produzido pela dissolução do trióxido de enxofre (SO3) em ácido sulfúrico concentrado - de modo que a água seja removida por combinação com SO3 para produzir mais ácido sulfúrico. O último método é geralmente preferido, pois o petróleo é facilmente fabricado pelo mesmo processo que produz a maior parte do ácido sulfúrico. A produção de ácido nítrico fumegante é relativamente cara, perigosa para o transporte e propensa à decomposição, a menos que seja mantida sob refrigeração.
Além de suas aplicações industriais, o ácido nítrico e o ácido sulfúrico estão entre os reagentes de laboratório mais usados. Ambos são úteis em procedimentos que requerem ácidos fortes. O ácido sulfúrico é um poderoso agente desidratante que pode ser usado para secar alguns gases recém-preparados e em reações que envolvem a remoção de água dos compostos. Também pode ser usado para liberar outros ácidos de seus sais. O ácido nítrico é útil como agente oxidante, como agente nitrante e é amplamente utilizado em análises químicas, especialmente na identificação de metais presentes em amostras de solo e minerais.
Os ácidos sulfúrico e nítrico também são os principais poluentes e contribuem para a chuva ácida. O ácido nítrico é formado quando o dióxido de nitrogênio do gás - encontrado no escapamento do veículo e produzido naturalmente pela ação do raio - se dissolve na água. O ácido sulfúrico é formado quando o dióxido de enxofre - produzido pela queima de combustíveis fósseis e naturalmente pelos vulcões - reage com o oxigênio para formar o trióxido de enxofre, que se dissolve na água para produzir ácido sulfúrico. Apesar da produção natural desses compostos, as fontes artificiais são responsáveis pela maior parte da chuva ácida. O ácido sulfúrico é o maior contribuinte, pois o dióxido de enxofre é um poluente mais comum que o dióxido de nitrogênio.