Qu’est-ce que l’acide nitrique ?
L’acide nitrique est l’un des acides forts les plus courants, dont la formule chimique est HNO3.
L’acide nitrique est un produit chimique nocif qui peut envahir la peau, la bouche, l’œsophage et l’estomac. L’inhalation d’acide nitrique fumant peut également endommager la trachée et entraîner une pneumonie. Il doit donc être manipulé avec beaucoup de précautions.
Utilisations de l’acide nitrique
L’acide nitrique est utilisé dans de nombreux domaines, notamment l’agriculture, la construction, l’armée, l’industrie, les textiles, les produits chimiques et les produits pharmaceutiques. Les utilisations les plus courantes sont les suivantes :
1. Matière première pour les engrais
Les trois principaux composants des engrais pour la croissance des plantes et des cultures sont l’azote, l’acide phosphorique et le potassium. Les engrais à base d’acide nitrique sont utilisés comme source d’azote.
2. Matière première pour les explosifs
Il est utilisé dans la synthèse de composés nitrés tels que la nitroglycérine, la nitrocellulose, le trinitrotoluène (TNT) et l’acide picrique, qui sont des matières premières pour les explosifs utilisés sur les chantiers de construction et dans les applications militaires. L’acide nitrique concentré est également utilisé comme agent oxydant dans les propergols des fusées en raison de sa réaction et de sa décomposition rapides avec les amines.
3. Autres utilisations
Il est peut également être utilisé comme matière première dans la fabrication de celluloïd, de colorants (colorants azoïques, colorants anilines, etc.), de pigments, de galvanoplastie, de dissolution de métaux, de produits pharmaceutiques, de fibres synthétiques, de diisocyanate de toluène, principale matière première du polyuréthane, et d’acide adipique.
Propriétés de l’acide nitrique
L’acide nitrique est un liquide incolore dont le poids moléculaire est de 63,02 et la masse volumique de 1,502. Son point de fusion est à -42°C, et son point d’ébullition est à 86°C (pour l’acide nitrique concentré à 98%) ou à 121°C (pour l’acide nitrique dilué à 68%), il est facilement soluble dans l’eau, dans l’éther et l’alcool. Il se caractérise par sa couleur jaune pâle, son odeur particulière et la formation de fumées lorsqu’il est exposé à l’air. Il s’agit d’un acide fort qui réagit particulièrement avec les bases. De plus, l’acide nitrique se décompose à la lumière.
L’acide nitrique a un fort pouvoir oxydant et corrode la plupart des métaux, à l’exception de l’or et du platine, mais le fer, le chrome et l’aluminium ne se dissolvent pas dans l’acide nitrique car ils forment un état passif.
Lorsqu’il est chauffé, il se décompose et produit des fumées toxiques. C’est un agent oxydant puissant qui réagit violemment avec les substances inflammables ou réductrices. Il réagit également violemment avec de nombreux composés organiques courants, tels que l’acétone, l’acide acétique et l’anhydride acétique, ce qui présente des risques d’explosion et d’incendie.
Autres informations sur l’acide nitrique
Méthodes de production de l’acide nitrique
Il existe trois méthodes industrielles de production de l’acide nitrique : la décomposition de l’acide nitrique par l’acide sulfurique, la fixation de l’azote dans l’air et l’oxydation de l’ammoniac. L’acide nitrique est généralement produit par cette dernière méthode appelée méthode d’Ostwald.
Le processus d’Ostwald comprend trois étapes principales : l’oxydation de l’ammoniac (NH3) pour produire du monoxyde d’azote (NO), l’oxydation du monoxyde d’azote pour produire du dioxyde d’azote (NO2) et l’absorption du dioxyde d’azote dans l’eau. Chacune de ces étapes est décrite ci-dessous.
1. Oxydation de l’ammoniac (NH3)
En faisant passer un mélange d’ammoniac et d’air comprimé à travers un catalyseur platine-rhodium, l’ammoniac est oxydé pour former du monoxyde d’azote. Il s’agit d’une réaction exothermique avec une vitesse de réaction élevée et des réactions secondaires, mais le monoxyde d’azote est obtenu lorsque la réaction principale se déroule avec un rendement élevé de plus de 90 %.
Réaction principale 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
Sous-réaction 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
2. Oxydation du monoxyde d’azote (NO)
L’oxydation du monoxyde d’azote est réalisée en refroidissant le gaz de réaction contenant le monoxyde d’azote et l’oxygène excédentaire obtenu lors de la première étape de l’oxydation de l’ammoniac. Cette réaction d’oxydation est unique dans le sens où elle se produit à des températures plus basses et que la chaleur résiduelle du processus de refroidissement est utilisée efficacement dans l’usine.
2NO + O2 → 2NO2
3. Absorption du dioxyde d’azote dans l’eau
L’absorption dans l’eau du dioxyde d’azote gazeux produit lors de la deuxième étape de la réaction créé de l’acide nitrique (HNO3). Comme il s’agit d’une réaction exothermique, l’abaissement de la température entraîne la formation d’acide nitrique. La concentration d’acide nitrique obtenue de cette manière est généralement de l’ordre de 55 à 68 % et est appelée acide nitrique dilué.
3NO2 + H2O → 2HNO3 +NO
Pour produire de l’acide nitrique concentré de 68% ou plus, il est concevable d’éliminer l’eau par chauffage, mais la concentration ne peut pas être augmentée au-delà de 68% par cette méthode en raison du phénomène d’azéotropie, par lequel l’acide nitrique s’évapore parallèlement à l’évaporation de l’eau. Pour cette raison, des méthodes telles que l’ajout d’un agent de déshydratation absorbant exclusivement l’eau sont utilisées pour produire de l’acide nitrique concentré.