PREPARACIÓN DE ACIDO NÍTRICO

Melissa Ganem Genez, Ricardo Hoyos Tirado, Wendy García Vásquez, Sindy Álvarez Calle, Daniel Gómez Galindo.

Resumen

El acido nítrico es un líquido incoloro y corrosivo. Los alquimistas medievales lo conocían como agua fortis (agua fuerte). El acido nítrico se obtiene comercialmente por la acción del ácido sulfúrico sobre nitrato de sodio. Es un acido fuerte y un agente oxidante poderoso, sobre la piel produce una coloración amarillenta al reaccionar con ciertas proteínas y formar acido xantoproteico amarillo. Los nitratos de calcio, sodio, potasio y amonio se emplean como fertilizantes que proporcionan nitrógeno para el crecimiento de plantas.

Abstract

Nitric acid is a colorless, corrosive liquid. The medieval alchemists knew him as fortis water (heavy water). Nitric acid is commercially produced by the action of sulfuric acid on sodium nitrate. It is a strong acid and a powerful oxidising agent, the skin produces a yellowing by reacting with certain proteins to form yellow xanthoproteic acid. Nitrates of calcium, sodium, potassium and ammonium are used as fertilizer providing nitrogen to plant growth.

INTRODUCCIÓN

El compuesto químico ácido nítrico o acido trioxonítrico (V) (HNO3) es un líquido corrosivo, toxicó que puede ocasionar severas quemaduras, utilizado comúnmente como un reactivo de laboratorio, se utiliza para fabricar explosivos como la nitroglicerina y trinitrotolueno (TNT) así como fertilizantes como el nitrato de amonio. Tiene usos adicionales en metalurgia y en refinado ya que reacciona con la mayoría de los metales y en la síntesis química. Cuando se mezcla con el HCl forma el agua regia, un raro reactivo capaz de disolver el oro y el platino. El ácido nítrico también es un componente de la lluvia ácida. El ácido nítrico se obtiene mezclando dióxido de nitrógeno (NO2) y

agua. Sintetizar ácido nítrico puro impone habitualmente la destilación con ácido sulfúrico ya que el ácido nítrico forma un azeotropo con el agua en una composición del 68% de ácido nítrico y 32% de agua. Las soluciones comerciales incluyen entre un 52% y un 68% de ácido nítrico. Si la solución incluye más de un 86% de ácido nítrico se nombre fumante y viene en dos variedades, blanco y rojo. El ácido nítrico blanco fumante también se llama 100% ya que no tiene casi agua (menos de un 2%). El ácido nítrico puro es un líquido viscoso, incoloro e inodoro. A menudo distintas impurezas lo colorean de amarillo-marrón. A temperatura ambiente libera humos rojos o amarillos. El ácido nítrico concentrado tiñe la piel humana de amarillo al contacto, es un

agente oxidante potente; sus reacciones con compuestos como los cianuros, carburos y polvos metálicos pueden ser explosivos. Las reacciones del ácido nítrico con muchos compuestos orgánicos como de la terebentina, son violetas, la mezcla siendo hipergolica (es decir, autoinflamable), es un fuerte ácido, en solución acuosa se disocia completamente en un ion nitrato NO3 y un protón hídrico.

El ácido nítrico contiene átomos de nitrógeno, oxigeno e hidrogeno. Existe una cantidad muy pequeña de acido nítrico gaseoso en la atmosfera terrestre. El ácido es usado para hacer modelos y diseños sobre vidrio y metal en joyería y además en algunos tipos de cohetes de combustible líquido.

SECCIÓN EXPERIMENTAL

En esta práctica se producirá ácido nítrico haciendo la reacción del ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) y nitrato de sodio (NaNO3) de ellos se obtiene el destilado que es ácido nítrico, se recoge para probar alguna de sus propiedades (físicas y químicas), como por ejemplo, la reacción del ácido con el cobre, el sulfato ferroso y con la piel humana, para esto se tomarán pequeñas alícuotas de ácido nítrico y se harán reaccionar con una cantidad mínima de los compuestos mencionados y en un área pequeña de la piel de frotará un poco de él.

RESULTADOS Y ANÁLISIS

Cuando ya se haya realizado el proceso de destilación en el balón se formaron primero en el balón unos vapores café rojizo, estos se

condensan, lo que resulta un líquido amarillo el cual se recogió en un beacker pequeño. Al reaccionar el ácido sulfúrico concentrado con el nitrato de sodio se obtiene el ácido nítrico:

2NaNO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2HNO3

Al agregar al cobre las gotas de ácido nítrico se dio una reacción con burbujeo dando como resultado una solución de color azul verdoso intenso. Al agregar agua esta se torno de un azul verdoso claro:

3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 +2NO2 + 4H2O

También existe la posibilidad que la siguiente reacción ocurriera:

3NO2 + 3H2O H3O+ + 2NO3- + NO

Ya que al agregar al cobre el ácido nítrico se reduce a NO2 y luego se le adicionó agua.

Al agregarle al cobre ácido clorhídrico, no se produce ninguna reacción.

Al agregar el sulfato ferroso el ácido nítrico con presencia de ácido sulfúrico concentrado se obtuvo una solución color amarillo pardo:

FeSO4 + 2H2O H2SO4 + Fe (OH)2

2HNO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4 Fe2 (SO4)3 + 2NO + 4H2O

Al colocar una gota de ácido nítrico diluido sobre la piel se produjeron manchas amarillas, esto es debido a que reacciona con ciertas proteínas de la piel y forma ácido xantoproteico amarillo.

Se pudo apreciar que el ácido nítrico se descompone fácilmente con la luz produciendo dióxido de nitrógeno:

2HNO3 luz 2NO2 + H2O + ½ O2

CUESTIONARIO.

1. Importancia de las pruebas. Son importantes para la

comprobación de nitratos. Para comprobar el gran poder

oxidante del ácido nítrico.

2. Consulte los principales usos industriales del ácido nítrico.

RT/ El ácido nítrico se emplea en la preparación de diversos colorantes, fertilizantes (nitrato de amonio), productos farmacéuticos y explosivos tales como la nitroglicerina, nitrocelulosa y trinitrotolueno (TNT). El ácido nítrico también se emplea en metalurgia y para procesar combustibles nucleares no consumidos. El ácido nítrico ocupa alrededor del decimocuarto lugar, en producción en masa, entre los productos químicos más fabricados en los Estados Unidos.

3. Propiedades oxidantes del ácido nítrico y de los nitratos.

RT/ El ácido nítrico es un importante compuesto de carácter ácido fuerte, líquido e incoloro aunque a veces presenta una débil coloración debido a que se en presencia de luz se descompone.

Como ácido: El ácido nítrico es totalmente miscible en agua siendo

catalogado como uno de los ácidos más fuertes que se conocen (Ka muy alta).

Como oxidante: Cuando se encuentra disuelto en elevadas concentraciones, posee, un elevado poder oxidante, reflejado en su alto potencial de reducción.

Como agente nitrante: el ácido nítrico es capaz de sustituir a un átomo de hidrógeno de un compuesto orgánico por el grupo funcional nitro (-NO2), dando agua y un nitrocompuesto.

4. ¿En qué consiste el método de Ostwald para producir HNO3?

RT/ El método de obtención a nivel industrial del ácido nítrico se lleva a cabo principalmente por el proceso de Ostwald que consiste en tres pasos: inicia con la oxidación de amoniaco a monóxido de nitrógeno utilizando un catalizador de platino o de platino/rodio en forma de rejilla, seguida de la oxidación de este a dióxido de nitrógeno en presencia de oxígeno y, por último, la reacción de dióxido de nitrógeno con agua formando ácido nítrico y óxidos de nitrógeno que se emiten a la atmósfera; el monóxido de nitrógeno es el que se genera en mayor proporción.

La elaboración de ácido nítrico emite contaminantes al ambiente, principalmente de óxidos de nitrógeno que están clasificados como gases de efecto invernadero. La contaminación no solo es un problema ambiental sino que se ha convertido también en un problema de salud ya que algunas enfermedades –principalmente respiratorias- son

causadas por la contaminación atmosférica.

Los óxidos de nitrógeno que se liberan al medio ambiente son los gases residuales que no se absorben totalmente en la torre de absorción durante la última fase del proceso industrial.

Una consecuencia de tener en el ambiente óxidos de nitrógeno es la formación de lluvia ácida, esta lluvia genera pérdida de fertilidad en el suelo y debilitamiento de los tallos de las plantas.

CONCLUSIONES

El objetivo de la practica fue usar alguno de los varios métodos que existen para la preparación de ácido nítrico (destilación del H2SO4 [ ] y NaNO3) y estudiar la reactividad con algunos compuestos (Cu, FeSO4) y el contacto con la piel humana.

Se comprobó que el ácido nítrico es un ácido muy fuerte y agente oxidante potente.

El ácido nítrico al tener contacto con la piel la tiñe de un color amarillo, debido a las proteínas que contiene esta.

BIBLIOGRAFÍA

CHANG, Raymond. Química 7° edición. Ed Mc Graw Hill. México. 2002

ATKINS P. "Fisicoquímica" 2da. Edición. Ed. Fondo Educativo Interamericano, México, 1986

http://www.educared.net/aprende/anavegar4/comunes/

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