Właściwości kwasu azotowego

Cząsteczka kwasu azotowego składa się z jednego atomu wodoru, jednego atomu azotu oraz trzech atomów tlenu (HNO₃). W stanie czystym jest to bezbarwna, dymiąca ciecz o silnie drażniącym zapachu. W praktyce technicznej często spotyka się go jako roztwór wodny o różnych stężeniach. Kwas azotowy jest bardzo silnym kwasem – w roztworze wodnym całkowicie dysocjuje na jony: HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻

Oprócz właściwości kwasowych, HNO₃ wykazuje także silne właściwości utleniające. Jest zdolny do utleniania wielu metali i niemetali, a także substancji organicznych. W reakcji z metalami powstają najczęściej azotany oraz tlenki azotu, np.:

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

W reakcji z substancjami organicznymi (np. celulozą, glicerolem) może prowadzić do powstania związków wybuchowych, jak nitroceluloza czy nitrogliceryna.

Czysty kwas azotowy ma temperaturę topnienia wynoszącą -42°C i temperaturę wrzenia około 83°C. Jest higroskopijny, łatwo miesza się z wodą, tworząc mieszaniny o dużej reaktywności.

Producenci kwasu azotowego, tacy jak Archem, w szerokiej dystrybucji oferują najczęściej kwas azotowy o stężeniu 50 - 55%. Stężony kwas azotowy jest dostępny na indywidualne zamówienie.

Jak powstaje kwas azotowy? Otrzymywanie HNO3

W przemyśle kwas azotowy otrzymuje się głównie metodą Ostwalda – z amoniaku, w trzech etapach:

Utlenianie amoniaku do tlenku azotu:

4NH3+5O2→4NO+6H2O4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O4NH3​+5O2​→4NO+6H2​O

Utlenianie tlenku azotu do dwutlenku azotu:

2NO+O2→2NO22NO + O₂ → 2NO₂2NO+O2​→2NO2​

Absorpcja NO₂ w wodzie z utworzeniem HNO₃:

3NO2+H2O→2HNO3+NO3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO3NO2​+H2​O→2HNO3​+NO

Otrzymywanie kwasu azotowego  przeprowadza się na skalę przemysłową przy użyciu katalizatora (zwykle platynowego) i w wysokiej temperaturze. W laboratoriach HNO3 można otrzymać także przez reakcję stężonego kwasu siarkowego z azotanem potasu lub sodu.

Zastosowanie kwasu azotowego (V)

Kwas azotowy jest jednym z najważniejszych reagentów w przemyśle chemicznym. Główne zastosowania obejmują produkcję nawozów sztucznych, materiałów wybuchowych ,barwników, lakierów, tworzyw sztucznych i środków farmaceutycznych.

HNO3 w stężeniu około 50% stanowi kompromis między efektywnością reakcji a bezpieczeństwem operacyjnym.

Kwas azotowy 55% znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach:

• w laboratoriach chemicznych ( do trawienia próbek metalicznych (np. przed analizą spektrometryczną), .do przygotowywania roztworów azotanów i w reakcjach, gdzie pełne utlenienie nie jest pożądane).
• w przemyśle metalurgicznym (do trawienia metali, zwłaszcza stopów miedzi i stali nierdzewnej oraz w procesach oczyszczania powierzchni (usuwanie tlenków, pasywacja).
• w rolnictwie (składnik mieszanek do produkcji nawozów azotowych, szczególnie w instalacjach, gdzie rozcieńczony HNO₃ miesza się z amoniakiem)
• w szeroko pojętym przemyśle, do czyszczenia przemysłowego (stosowany w roztworach czyszczących do usuwania osadów mineralnych jak np. kamień kotłowy, oraz w przemysłach spożywczym i mleczarskim gdzie razem z kwasem fosforowym lub siarkowym jest stosowany do czyszczenia CIP)
• w edukacji (szczególnie w pracowniach szkolnych i akademickich, gdzie praca z bardzo stężonym kwasem byłaby zbyt ryzykowna)
• w produkcji układów scalonych i mikroelektroniki (do usuwania zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych z powierzchni krzemowych.

Gdzie kupić kwas azotowy

Kwas azotowy to kluczowy składnik w produkcji materiałów wybuchowych (np. nitrogliceryna, TNT, nitroceluloza) i przemysłowej produkcji nawozów azotowych. Dlatego sprzedaż HNO₃ powyżej 3 % wymusza kontrolę i raportowanie, by zapobiec jego nielegalnemu użyciu.

Kwas azotowy jest wymieniony w wykazie prekursorów i może być sprzedawany tylko do celów zawodowych (np. działalności handlowej, przemysłowej, naukowej)

Nie można po prostu kupić go w markecie. Sprzedaż najczęściej prowadzona jest przez wyspecjalizowane hurtownie i samych producentów (takich ja Archem). Osoby fizyczne lub przedsiębiorstwa prowadzące działalność gospodarczą, naukową itp. muszą uzyskać licencję wydawaną przez Komendanta Głównego Policji. Osoby prawne i organizacje (np. firmy) muszą złożyć deklarację celu użycia (np. produkcja nawozów, procesy laboratoryjne).Wszystkie te dokumenty są sprawdzane przez sprzedającego przed wydaniem towaru. W przypadku sprzedaży internetowej najczęściej należy wysłać pocztą skan lub zdjęcie licencji lub wypełnionej deklaracji.

Jaka jest cena za litr?

Cena za litr kwasu azotowego zależy od kilku kluczowych czynników, zarówno technicznych, jak i rynkowych.

Jednym z głównych czynników wpływających na cenę kwasu azotowego jest jego stężenie. Im wyższe stężenie, tym bardziej zaawansowany proces produkcji, oczyszczania i pakowania, co przekłada się na wyższą cenę. Kwas azotowy o stężeniu 50% będzie tańszy niż ten o stężeniu 68% (forma techniczna) lub 99% (forma bezwodna, wykorzystywana głównie w laboratoriach i przemyśle specjalistycznym). Produkty o stężeniu powyżej 68% wymagają szczególnego zabezpieczenia i są trudniejsze do transportu, co dodatkowo zwiększa koszt jednostkowy.

Cena zależy również od klasy czystości. Kwas azotowy dostępny w wersji technicznej, stosowanej np. w przemyśle nawozowym czy metalurgicznym, jest tańszy od kwasu czystego lub cz.d.a. (czysty do analizy), który stosowany jest w laboratoriach chemicznych, medycznych i farmaceutycznych. Wyższa czystość oznacza bardziej kosztowny proces destylacji i filtracji, a także konieczność stosowania materiałów opakowaniowych wyższej klasy.

Cena za litr kwasu azotowego znacznie się różni także w zależności od ilości, jaką klient zamawia. Zakup w kanistrze 20-litrowym będzie proporcjonalnie droższy niż zakup paletopojemnika czy cysterny przemysłowej. Hurtowi odbiorcy przemysłowi uzyskują znacznie niższe ceny jednostkowe dzięki efektowi skali. Dlatego warto kontaktować się z działem sprzedaży producenta i zapytać o indywidualne warunki cenowe, które będą uwzględniać ilość i planowaną częstotliwość dostaw.

Bezpieczeństwo

Ze względu na swoje silne właściwości żrące i utleniające, kwas azotowy stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa. Może powodować oparzenia skóry, uszkodzenia oczu, a jego opary drażnią drogi oddechowe. W kontakcie z materiałami organicznymi może wywołać samozapłon lub eksplozję. Dodatkowo, produkty jego rozkładu, takie jak dwutlenek azotu (NO₂), są silnie toksyczne.

Przy pracy z kwasem azotowym należy bezwzględnie stosować środki ochrony osobistej: okulary ochronne, rękawice kwasoodporne, fartuch laboratoryjny oraz pracować w dobrze wentylowanych pomieszczeniach lub pod dygestorium. Kwas azotowy należy przechowywać w odpowiednich, szczelnych pojemnikach z tworzyw odpornych na korozję, z dala od źródeł ciepła i substancji łatwopalnych.

Przechowywanie kwasu azotowego

Przechowywanie kwasu azotowego wymaga szczególnej ostrożności ze względu na jego silne właściwości żrące, utleniające oraz wysoką reaktywność chemiczną. Aby zapewnić bezpieczeństwo, należy przede wszystkim dobrać odpowiedni materiał pojemnika. Kwas azotowy najlepiej przechowywać w pojemnikach wykonanych ze szkła borokrzemowego, teflonu (PTFE), PVDF lub polietylenu wysokiej gęstości (HDPE). Ten ostatni materiał jest często stosowany w praktyce przemysłowej, szczególnie dla kwasu o stężeniu nieprzekraczającym 68%. Nie wolno przechowywać kwasu w pojemnikach metalowych (np. stalowych, aluminiowych), gdyż może on reagować gwałtownie z metalami. Niewskazane jest również używanie zwykłych tworzyw sztucznych, takich jak PVC czy PP, które mogą ulegać degradacji pod wpływem działania kwasu.

Kwas azotowy powinien być przechowywany w chłodnym pomieszczeniu, najlepiej w temperaturze poniżej 20°C, z dala od źródeł ciepła i bezpośredniego światła słonecznego. Promieniowanie UV przyspiesza jego rozkład i może prowadzić do wydzielania się szkodliwych tlenków azotu. Ze względu na ulatnianie się drażniących par, pomieszczenie, w którym znajduje się kwas, musi być dobrze wentylowane. Idealnym rozwiązaniem jest umieszczenie pojemników z kwasem w dygestorium lub innym systemie wyciągowym. Należy także zadbać o ochronę przed wilgocią, ponieważ kwas azotowy ma silne właściwości higroskopijne i łatwo absorbuje parę wodną z powietrza.

Każdy pojemnik z powinien być wyraźnie oznakowany zgodnie z przepisami GHS, zawierającymi piktogramy ostrzegające przed działaniem żrącym oraz właściwościami utleniającymi. Dostęp do kwasu musi być ograniczony wyłącznie do osób odpowiednio przeszkolonych, a sam pojemnik powinien być przechowywany w zamykanej na klucz szafce chemicznej. Szczególnie istotne jest unikanie przechowywania kwasu azotowego w pobliżu substancji łatwopalnych, redukujących (takich jak siarczki czy substancje organiczne), a także silnych zasad. W przypadku kontaktu z tego typu związkami może dojść do gwałtownych reakcji, a nawet do samozapłonu.

Warto również pamiętać, że kwas azotowy, zwłaszcza o wysokim stężeniu, ulega z czasem rozkładowi, czemu towarzyszy wydzielanie się tlenków azotu i stopniowe żółknięcie cieczy. Dlatego należy regularnie kontrolować stan magazynowanego kwasu, zwracając uwagę na barwę oraz ewentualne zmiany zapachu. Pojawienie się intensywnie żółtego lub brązowego zabarwienia oznacza, że doszło do jego rozkładu.

W żadnym wypadku nie należy zamykać pojemników z kwasem korkiem wykonanym z gumy, drewna, czy innych materiałów organicznych – mogą one ulec rozkładowi lub zareagować z kwasem. Zamiast tego stosuje się specjalne nakrętki odporne chemicznie, przeznaczone do przechowywania substancji żrących.

Podsumowując, kwas azotowy należy przechowywać w odpowiednich pojemnikach chemoodpornych, w chłodnym i zacienionym miejscu z dobrą wentylacją, z dala od substancji niebezpiecznych. Pomieszczenie powinno być zabezpieczone przed dostępem osób nieupoważnionych, a wszelkie środki ostrożności – bezwzględnie przestrzegane.