Acido nitrico, propiedades físicas

ACIDO NITRICO

        El ácido nítrico (HNO3), es un ácido mineral fuerte, con alto grado de corrosividad y toxicidad, puede ocasionar graves quemaduras; como compuesto químico es el oxácido más importante del nitrógeno y probablemente el segundo (tras el sulfúrico) más importante de todos los ácidos inorgánicos a nivel industrial.

        Suele ser incoloro pero tiende a adquirir un tono amarillo en la acumulación de óxidos de nitrógeno al almacenarlo por mucho tiempo. Por acción de la luz puede adquirir color amorronado medianamente intenso debido a su parcial descomposición en NO2.

        La fórmula química del ácido nítrico es HNO3. Es decir que es un compuesto ternario del nitrógeno formado por 3 átomos de oxígeno, 1 de hidrógeno y uno de nitrógeno, agrupados estructuralmente de la siguiente manera:

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• Propiedades químicas:

- Formula: HNO3

- Composición: H: 1.6 %; N: 22.23 % y O: 76.17 %.

-Bajo exposición a la luz libera en el aire óxidos de nitrógeno.

-Reacciona con álcalis, óxidos y sustancias básicas, formando sales. Es un oxidante fuerte, dependiendo de su concentración.

- Ataca a la mayoría de los metales, excepto platino y oro y, en el caso de aluminio y cromo, presenta un ataque muy leve. Algunos son convertidos a óxidos, como en el caso de arsénico, antimonio y estaño; otros son convertidos a nitratos.

- Es capaz de oxidar a elementos en estado de bajo número de oxidación hasta su mas alto valor, como en el caso de óxidos, sulfuros, etc.

-Es soluble en agua completamente miscible

Se han evidenciado reacciones violentas entre el ácido nítrico y:

- Acido y anhídrido acético, acetona, acetonitrilo y alcoholes, por lo que no se lo recomienda para limpiar material de laboratorio.

- 2-aminotiazol, amoniaco, aminas aromáticas, pentafluoruro de bromo, celulosa, nitruro de cobre, hidrocarburos en general, yoduro de hidrógeno, peróxido de hidrógeno, resinas de intercambio iónico, óxido de hierro(II), hidruros no metálicos, no metales, madera, productos celulósicos en general, entre otros.

• Propiedades físicas:

- Apariencia: Líquido fumante incoloro, amarillento o rojizo

- Olor: Acre, sofocante

- Punto de ebullición: 83 °C

- Punto de fusión: −41,6 °C

- Densidad relativa (agua = 1): 1,4

- Solubilidad en agua: miscible

- Presión de vapor a 20 °C: 6,4 kPa

- Densidad relativa de vapor (aire = 1): 2,2

- Peso molecular: 63.02 g/mol.

• FORMA DE COMERCIALIZACION:

        El ácido nítrico se vende concentrado (aprox 65% peso/peso) en estado líquido (tambien vi que lo vendían en forma de piedritas en mercado libre pero no se eh).

        El producto se vende en recipientes (botellas o bidones) de polietileno de alta densidad, que a su vez, pueden ir dentro de recipientes hermético rellenos con material absorbente resistente al ácido para minimizar el peligro de pérdidas de ácido.

¿Con qué otros nombres se le conoce al ácido nítrico?

El ácido nítrico también se le puede conocer con los siguientes nombres:

• Nitrato de Hidrógeno

• Ácido Trioxonítrico

• Trioxonitrato de Hidrógeno

• Agua Fuerte

• Espíritu de Sal

Entre otros.

• TRANSPORTE:

        A nivel industrial, el ácido nítrico se transporta, por vía terrestre, en cisternas de acero inoxidable (cargadas por camiones). La principal ventaja es el fácil lavado interno y la nula transmisión de contaminantes al producto.

(Datos que encuentro que sirven para deducir como se transporta porque no hay nada muy claro al respecto):

• MANIPULACIÓN:

Prohibido comer, beber o fumar durante su manipulación.

Evitar contacto con ojos, piel y ropa. Lavarse los brazos, manos, y uñas después de

manejar este producto. El uso de guantes es recomendado.

Evitar la inhalación de los vapores. Mantener cerrado el recipiente. Usar con

ventilación apropiada. Maneje los recipientes con cuidado. Abra lentamente con el

fin de controlar posible alivio de presión.

CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO:

Almacenar en un área limpia, seca y bien ventilada, a temperatura superior al punto

de fusión. Proteger de la luz solar directa. No apilar los contenedores. Mantener

alejado de bases o álcalis y metales.

Material de empaque apropiado: el suministrado por el fabricante. Acero

inoxidable, vidrio o PVC.

Código NFPA: 3 0 1 OX

• TRANSPORTE TERRESTRE:

Nombre Apropiado para Embarque: ÁCIDO NÍTRICO

No UN/ID: 2031

Clase de Peligro: 8 (5.1)

Grupo de Empaque: I

Cantidad Exenta: 0 / E0

• TRANSPORTE AÉREO (ICAO/IATA):

Nombre Apropiado para Embarque: ÁCIDO NÍTRICO

No UN/ID: 2031

Clase de Peligro: 8 (5.1)

Grupo de Empaque: I

Avión de Pasajero y Carga: Solo con aprobación de autoridad competente

Avión de Carga Solamente: 854, 2.5L CRE: 8X

• TRANSPORTE MARÍTIMO (IMDG/IMO):

Nombre Apropiado para Embarque: ÁCIDO NÍTRICO

No UN/ID: 2031 Clase de Peligro: 8 (5.1)

Grupo de Empaque: I

Contaminante Marino: NO

Código EMS: F-A; S-Q Estiba y Segregación: D

14d 12 l

• PRODUCCION EN ARGENTINA:

1888 José María Palma instala en Zárate, Prov. de Buenos Aires, una fábrica integrada de dinamita, incluyendo producciones de ácidos sulfúrico, nítrico y clorhídrico.

1933 Luis Grassi comienza a producir ácidos sulfúrico y nítrico, sulfuro de carbono y otros productos químicos en Esther, Santa Fe.

1947 la DGFM constituye el Grupo Químico Río Tercero, con plantas de amoníaco vía carbón, ácido nítrico y sulfúrico, óleum y sulfato y nitrato de amonio.

1981 en Río Tercero, Córdoba se inauguran las plantas de amoníaco y ácido nítrico de la DGFM y de TDI de Petroquímica Río Tercero, sociedad controlada por Atanor con participación minoritaria de la DGFM y de YPF.

Las principales productoras de ácido nírico en Argentina son:

• Fabricaciones Militares (empresa estatal).
• FIASA
• BASF Argentina
• BioPack
• Química Oeste

• PRODUCCION MUNDIAL:[pic 2]

El tamaño del mercado global de ácido nítrico fue valorado en 12,51 mil millones de dólares (entre 50 y 60 millones de toneladas) en 2016. Siendo su mayor uso en fertilizantes, aunque también encontramos las fabricaciones de ácido adipico, nitrobenceno, y otros. Europa, América del Norte y China dominan las estadísticas del mercado. En conjunto, estas regiones representan más del 80% de la oferta y la demanda mundial. Desde el año 2000, los mayores incrementos en la capacidad, la producción y el consumo se han producido en China, a una tasa de crecimiento anual promedio del 7,3%. Alemania representó el 13.0% de los ingresos globales en Europa Occidental en 2014 con empresas químicas líderes como BASF, Bayer y Henkel. Mientras que en América Latina, la producción fue mucho menor, siendo Brasil, el productor primario.

[pic 3]

• PROCESO DE ÁCIDO NITRICO.

El método industrial de Ostwald o también denominado por oxidación del amoniaco, ocurre por la unión directa entre el nitrógeno y el oxígeno, desarrollado y patentado en 1902 por Wilhelm Ostwald. En el proceso Ostwald, se utilizan altas temperaturas y catalizadores de platino para convertir amoníaco en ácido nítrico. Esta forma de obtención abarato notablemente este producto y desarrollo enormemente la industria del ácido nítrico por oxidación de la sustancia.

[pic 4]

Este proceso consiste de tres reacciones exotérmicas:

1. Oxidación catalítica de NH3(g) a NO(g): El aire es presurizado por medio de un compresor impulsado por una turbina de gas y vapor, además es purificado. Se precalienta por medio de un intercambio de calor con los gases del producto. El amoníaco proporcionado como materia prima líquida se evapora y precalienta a la misma temperatura por medio de vapor. Después se mezclan ambas corrientes, donde tenemos 10% de amoníaco y un 90% de oxígeno, se precalientan a 300ºC. La concentración de amoníaco en el aire alimentado se debe limitar, para que al alcanzar la temperatura máxima no dañe el costoso catalizador y además el contenido de NH3 de la mezcla debe mantenerse bajo debido al riesgo de explosión, que llega a ser peligroso cuando el porcentaje en volumen de NH3 en la mezcla supera el 15.5 %. Luego se alimentan a un reactor adiabático donde el oxígeno oxida al amoníaco a NO, en exceso de aire. Dentro del reactor se encuentra una malla o tela de rodio-platino, que se usa como catalizador, precalentada a 850ºC eléctricamente y a una presión de 1 a 12 bar. El catalizador empleado en la reacción es una aleación de Pt que contiene Rh o Pd: Pt/Rh (90:10) o Pt/Rh/Pd (90:5:5). En las condiciones de trabajo pierde entre un 0.05-0.45 g/tn de HNO3 de Pt, en forma de PtO2. Debido al elevado coste del Pt este metal debe ser recuperado por absorción. Puede llegar a recuperarse hasta el 80% de las pérdidas en forma de óxido. Una vez iniciada la reacción, el calor desprendido es suficiente para mantener la temperatura, produciéndose la siguiente reacción:

4 NH3(g) + 5 O2(g) (Pt; 850ºC)→ 4 NO(g) + 6 H2O(g)
(1) Las temperaturas a las que se realiza esta reacción son de 800ºC a 900ºC, a presión atmosférica o mayor. La reacción es exotérmica, produciendo 216,7 Kcal, es además sumamente rápida (10¯¹¹) y es muy selectiva.

1. Oxidación del NO(g) a NO2(g): También se presenta una segunda reacción en el reactor debido al exceso de oxígeno presente, esta es una reacción muy lenta y es muy difícil de manejar debido a que presenta una cinética de tercer orden y si se tratase de optimizar se afectaría la primera reacción. A medida que crece la temperatura decrece la velocidad de reacción, retardará la formación de dióxido de nitrógeno, por lo cual la conversión completa a NO2 no resulta práctica desde el punto de vista comercial, debiéndose trabajar a temperatura baja para favorecer su formación. Esta reacción es levemente exotérmica, ya que libera 26,9 Kcal y además es reversible. Se logra mejorar la conversión enfriándola violentamente

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) ΔH = -56 KJ/mol (2)

Por lo tanto el óxido nítrico que se forma en la oxidación catalítica del amoníaco se lleva a una cámara de enfriamiento y se introduce más aire. Los gases desprendidos en esta parte del proceso se usan en una caldera para aprovecharlos en la producción de vapor de agua, donde se introduce más aire, luego pasan por el precalentador de aire y un calentador de gas residual, antes de hacerlos pasarlos pasar por un condensador enfriador, del cual salen a 40ºC aproximadamente. Bajo estas condiciones la mayor parte del óxido nítrico se convierte en dióxido de nitrógeno. Como dijimos esta reacción se favorece a bajas temperaturas y a elevadas presiones, condiciones que también favorecen la dimerización del NO2: 2 NO2 N2O4 ΔH = -57 kJ mol-1 .

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