اسید نیتریک چه فلزاتی را حل می کند؟

اسید نیتریک یکی از قدرتمندترین اسیدهای صنعتی است که می‌ تواند طیف وسیعی از فلزات را حل کند. این اسید به دلیل خاصیت اکسید‌ کنندگی قوی، فلزاتی مانند مس، نقره، روی، آهن، سرب و جیوه را به راحتی حل می‌کند. اما نکته جالب اینجاست که طلا و پلاتین در این اسید حل نمی‌ شوند و برای حل آن‌ ها به ترکیب خاصی به نام آب سلطانی نیاز است.

میزان حل شدن فلزات به غلظت اسید نیز بستگی دارد. برخی فلزات مانند آهن و آلومینیوم در اسید غلیظ “غیرفعال” می‌شوند و لایه محافظ تشکیل می‌ دهند. در این مقاله به طور کامل بررسی می‌ کنیم که چه فلزاتی در اسید نیتریک حل می‌ شوند، واکنش‌ های شیمیایی آن‌ها چگونه است و کاربردهای صنعتی این ویژگی کدام است. 

در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا با هم به طور کامل بررسی کنیم ...

فلزاتی که اسید نیتریک حل می‌ کند :

1. مس (Copper)

مس یکی از رایج‌ ترین فلزاتی است که در اسید نیتریک حل می‌شود و این ویژگی در صنایع مختلف کاربرد دارد.

واکنش با اسید رقیق :

3Cu + 8HNO₃ (رقیق) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

در این واکنش گاز بی‌رنگ NO تولید می‌شود که در هوا به رنگ قهوه‌ای درمی‌آید.

واکنش با اسید غلیظ :

Cu + 4HNO₃ (غلیظ) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

گاز قهوه‌ای NO₂ مستقیماً تولید می‌ شود.

2. نقره (Silver)

نقره به سرعت و به راحتی در اسید نیتریک حل می‌ شود:

3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

این ویژگی در صنعت جواهرسازی و تصفیه نقره کاربرد زیادی دارد.

3. روی (Zinc)

روی با اسید نیتریک بسیار رقیق واکنش می‌ دهد :

4Zn + 10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

4. آهن (Iron)

آهن در اسید نیتریک رقیق حل می‌شود اما در اسید غلیظ سرد غیرفعال می‌ شود.

Fe + 4HNO₃ (رقیق) → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

5. سرب (Lead)

سرب در اسید نیتریک به راحتی سرب نیترات تشکیل می‌دهد.

6. جیوه (Mercury)

جیوه در اسید نیتریک حل شده و جیوه نیترات تولید می‌کند که در آزمایشگاه‌ها کاربرد دارد.

فلزات قلیایی و قلیایی خاکی که در اسید نیتریک حل می شود شامل موارد زیر است :

تمام فلزات این گروه‌ها با واکنش شدید و سریع در اسید نیتریک حل می‌شوند :

• قلیایی : لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم

• قلیایی خاکی : منیزیم، کلسیم، استرونسیم، باریم

واکنش منیزیم :

Mg + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂

هشدار ایمنی : این واکنش‌ ها بسیار تند و خطرناک هستند و نباید بدون تجهیزات ایمنی انجام شوند.

فلزاتی که اسید نیتریک حل نمی‌ کند :

طلا (Gold)

طلا در اسید نیتریک معمولی حل نمی‌شود. برای حل طلا باید از آب سلطانی استفاده کرد.

تیزاب آب سلطانی چیست؟

ترکیبی از اسید نیتریک و هیدروکلریک به نسبت 1:3

Au + HNO₃ + 3HCl → HAuCl₄ + NO + 2H₂O

این ویژگی برای تست اصالت طلا در جواهرسازی استفاده می‌شود.

پلاتین (Platinum)

پلاتین نیز فقط در آب سلطانی حل می‌شود، نه در اسید نیتریک معمولی.

پدیده غیرفعال‌ سازی (Passivation)

برخی فلزات در اسید نیتریک غلیظ و سرد لایه اکسیدی محافظ تشکیل می‌دهند :

آلومینیوم (Aluminum)

لایه Al₂O₃ محافظ ایجاد می‌کند که مانع از حل شدن بیشتر می‌شود.

آهن در اسید غلیظ

در اسید نیتریک غلیظ و سرد غیرفعال می‌شود.

کروم (Chromium)

لایه اکسیدی مقاوم تشکیل می‌دهد.

استیل ضد زنگ

به دلیل وجود کروم و نیکل، در برابر اسید نیتریک مقاوم است.

برای تهیه اسید نیتریک با خلوص بالا و سایر مواد شیمیایی مورد نیاز آزمایشگاهی و صنعتی، می‌توانید به شرکت آداک شیمی مراجعه کنید. این شرکت با ارائه محصولات استاندارد و مشاوره تخصصی، نیازهای صنایع مختلف را پوشش می‌ دهد.

اسید نیتریک چیست و چطور کار می‌ کند؟

اسید نیتریک با فرمول شیمیایی HNO₃ یک اسید معدنی قوی است که دو ویژگی منحصر به فرد دارد:

1. خاصیت اسیدی قوی

pH بسیار پایین (حدود 1-)

2. قدرت اکسید‌کنندگی بالا

می‌تواند فلزات را بدون تولید گاز هیدروژن حل کند.

مشخصات فنی

• وزن مولکولی : 63.01 گرم بر مول

• نقطه جوش : 83 درجه سانتی‌ گراد

• چگالی : 1.51 گرم بر سانتی‌ متر مکعب

• رنگ : بی‌ رنگ تا زرد کم‌ رنگ

• بو: تند و خفه‌ کننده

تفاوت اسید نیتریک رقیق و غلیظ

نوع اسید نیتریک تأثیر زیادی بر نحوه حل شدن فلزات دارد.

اسید نیتریک رقیق (کمتر از 20%)

محصول گازی :

• NO (بی‌رنگ)

• N₂O (بی‌رنگ)

• NH₄⁺ (در محلول)

ویژگی‌ ها :

• واکنش آرام‌ تر و کنترل‌ پذیرتر

• برای فلزات فعال مناسب

• خطر کمتر در استفاده

اسید نیتریک غلیظ (بیش از 68%)

محصول گازی :

• NO₂ (قهوه‌ای سمی)

ویژگی‌ ها :

• واکنش شدید تر و سریع‌ تر

• ایجاد غیرفعالی در برخی فلزات

• قدرت اکسید‌ کنندگی بسیار بالا

• خطرناک‌ تر و نیاز به احتیاط بیشتر

آزمایشگاه‌های تحلیلی

• آماده‌ سازی نمونه برای آنالیز عناصر

• حل نمونه‌ های فلزی برای طیف‌سنجی

• تعیین خلوص فلزات

• تجزیه شیمیایی

جدول مقایسه واکنش فلزات با اسید نیتریک

چرا اسید نیتریک فلزات را حل می‌ کند؟

برخلاف اسیدهای معمولی (مثل هیدروکلریک) که با تولید گاز هیدروژن فلز را حل می‌کنند، اسید نیتریک به روشی متفاوت عمل می‌کند:

 اکسیداسیون فلز

یون نیترات (NO₃⁻) به عنوان اکسید‌کننده قوی عمل می‌کند.

 احیای نیترات

یون نیترات اللاف اسیدهای معمولی (مثل هیدروکلریک) که با تولید گاز هیدروژن فلز را حل می‌کنند، اسید نیتریک به روشی متفاوت عمل می‌ کند:

 اکسیداسیون فلز

یون نیترات (NO₃⁻) به عنوان اکسید‌کننده قوی عمل می‌کند.

احیای نیترات

یون نیترات الکترون دریافت کرده و به ترکیبات مختلف نیتروژن تبدیل می‌شود.

تشکیل نمک

فلز با یون نیترات ترکیب شده و نمک نیترات تشکیل می‌دهد.

عوامل مؤثر بر سرعت حل شدن

غلظت اسید

غلیظ‌ تر = واکنش سریع‌تر و شدیدتر

دما

گرم‌تر = سریع‌تر (با احتیاط)

سطح تماس

پودر فلز = سریع‌تر از قطعه یکپارچه (سطح تماس بیشتر)

خلوص فلز

خالص‌ تر = واکنش یکنواخت‌ تر و قابل پیش‌ بینی‌تر

نکات ایمنی حیاتی

تجهیزات حفاظت فردی الزامی

• عینک ایمنی ضد اسید - محافظت چشم

• دستکش نیتریل یا نئوپرن - نه دستکش لاتکس

• روپوش آزمایشگاهی - پوشش کامل بدن

• ماسک تنفسی - در فضای بسته حتماً

شرایط محیطی ایمن

• هود شیمیایی یا تهویه قوی

• دوش اضطراری و چشم‌شوی

• آتش‌نشانی مناسب در دسترس

• دور از مواد قابل اشتعال و مواد آلی

ذخیره‌ سازی صحیح

• ظروف شیشه‌ای تیره یا پلاستیک HDPE

• محیط خنک و خشک (زیر 25 درجه)

• برچسب‌گذاری واضح با تاریخ

• دور از بازها و مواد احیاکننده

اقدامات فوری در صورت حادثه

تماس با پوست :

شستشو فوری با آب فراوان به مدت 15 دقیقه

تماس با چشم :

شستشو با آب ولرم 20 دقیقه + مراجعه فوری به پزشک

استنشاق :

انتقال به هوای آزاد + اکسیژن + مراجعه به پزشک

بلع :

هرگز استفراغ ندهید + آب زیاد بنوشید + فوراً به اورژانس

سوالات متداول (FAQ)

آیا اسید نیتریک طلا را حل می‌ کند؟

خیر، اسید نیتریک معمولی طلا را حل نمی‌کند. برای حل طلا باید از آب سلطانی (ترکیب اسید نیتریک و هیدروکلریک به نسبت 1:3) استفاده شود. این ویژگی برای تشخیص اصالت طلا به کار می‌ رود.

چرا آهن در اسید نیتریک غلیظ حل نمی‌ شود؟

آهن در اسید نیتریک غلیظ و سرد “غیرفعال” می‌شود. روی سطح آن لایه‌ای نازک از اکسید آهن (Fe₂O₃) تشکیل می‌شود که مانع از ادامه واکنش می‌گردد. اما در اسید رقیق یا گرم، این لایه تشکیل نمی‌شود و آهن حل می‌شود.

تفاوت گاز تولید شده در اسید رقیق و غلیظ چیست؟

اسید رقیق : گاز NO بی‌رنگ تولید می‌کند که در تماس با هوا به رنگ قهوه‌ای درمی‌آید.

اسید غلیظ : مستقیماً گاز NO₂ قهوه‌ای و سمی تولید می‌کند.

آیا اسید نیتریک برای تمیز کردن جواهرات امن است؟

فقط برای جواهرات نقره و در غلظت‌های کنترل شده و توسط متخصص. برای جواهرات طلا استفاده نشود مگر برای تست اصالت. برای سنگ‌های قیمتی هرگز استفاده نکنید.

چطور می‌ توان واکنش را کنترل کرد؟

• استفاده از غلظت مناسب اسید

• کنترل دقیق دما

• همیشه اسید را به فلز اضافه کنید (نه بالعکس)

• کار در محیط تهویه شده

• استفاده از ظروف مقاوم

چه فلزاتی را می‌ توان با اسید نیتریک بازیافت کرد؟

مس، نقره، روی، طلا (با آب سلطانی) و بسیاری از فلزات دیگر از ضایعات الکترونیکی، مدارهای چاپی، و باتری‌های قدیمی قابل بازیافت هستند.

آیا می‌ توان از اسید نیتریک در خانه استفاده کرد؟

قطعاً خیر. اسید نیتریک بسیار خطرناک است و فقط باید در محیط آزمایشگاهی با تجهیزات ایمنی کامل استفاده شود. استفاده خانگی غیرقانونی و بسیار خطرناک است.

استیل ضد زنگ در اسید نیتریک حل می‌ شود؟

استیل‌های ضد زنگ آستنیتی (حاوی کروم و نیکل مانند AISI 304 و 316) در برابر اسید نیتریک مقاوم هستند. به همین دلیل از این استیل‌ها برای نگهداری اسید نیتریک استفاده می‌شود.

چرا رنگ گاز تولیدی قهوه‌ای است؟

گاز NO₂ (نیتروژن دی‌اکساید) به طور ذاتی قهوه‌ای رنگ است. این گاز در واکنش با اسید غلیظ یا اکسیداسیون NO در هوا تولید می‌شود و بسیار سمی است.

برای خنثی کردن اسید نیتریک چه باید کرد؟

با احتیاط زیاد و به تدریج با بازهای ضعیف مانند :

• سدیم بی‌ کربنات (جوش شیرین)

• آهک خاموش

• سدیم هیدروکسید رقیق

هشدار: هرگز آب مستقیم به اسید غلیظ اضافه نکنید - واکنش شدید گرمازا ایجاد می‌شود.

نتیجه‌ گیری نهایی

اسید نیتریک به دلیل قدرت اکسید‌کنندگی فوق‌العاده، توانایی حل کردن طیف گسترده‌ای از فلزات را دارد. مس، نقره، روی، آهن، سرب و جیوه به راحتی در این اسید حل می‌شوند، اما طلا و پلاتین تنها در آب سلطانی حل می‌شوند.

برخی فلزات مانند آلومینیوم، آهن و کروم در اسید غلیظ سرد غیرفعال شده و لایه محافظ اکسیدی تشکیل می‌دهند که از حل شدن بیشتر جلوگیری می‌ کند.

نکات کلیدی :

• غلظت اسید تعیین‌کننده نوع واکنش است

• محصولات گازی بسته به غلظت متفاوت هستند

• کاربردهای صنعتی متنوع در فلزکاری، جواهرسازی و بازیافت

• رعایت نکات ایمنی حیاتی و غیرقابل چشم‌پوشی است

توصیه نهایی : همیشه هنگام کار با اسید نیتریک از تجهیزات حفاظتی کامل استفاده کنید و در محیط مناسب با تهویه کافی کار کنید. این اسید بسیار خطرناک است و نیاز به دانش تخصصی دارد.