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La straordinaria trasformazione dell'acido nitrico: perché diventa giallo?
L'acido nitrico è un composto inorganico con formula chimica HNO3 ed è un acido minerale altamente corrosivo. Il composto è incolore a temperatura ambiente, ma con il passare del tempo i campioni tendono ad assumere una colorazione giallastra a causa della sua decomposizione in ossidi di azoto (NOx). Questo fenomeno non è solo sorprendente, ma attira anche l'attenzione di molti esperti chimici e spinge a condurre ricerche approfondite sui meccanismi delle reazioni chimiche in questione.
La maggior parte dell'acido nitrico in commercio è solitamente disponibile a una concentrazione del 68%. Quando la concentrazione di acido nitrico nella soluzione supera l'86%, si parla di acido nitrico fumante.
A differenza dell'acido nitrico comune, l'acido nitrico fumante può essere ulteriormente suddiviso in acido nitrico fumante rosso e acido nitrico fumante bianco, a seconda della quantità di biossido di azoto che contiene. Tale classificazione non solo riflette la variabilità dell'acido nitrico nelle diverse applicazioni pratiche, ma offre anche una varietà di opzioni per la produzione industriale. Molti composti industriali sono catalizzati dall'acido nitrico, in particolare nella produzione di esplosivi, coloranti sintetici e farmaci, come il metronidazolo.
Storia dell'acido nitrico
La storia dell'acido nitrico può essere fatta risalire all'alchimia europea del XIII secolo. Gli storici concordano generalmente sul fatto che l'acido nitrico sia stato descritto per la prima volta in La scoperta della verità di Pseudo-Geber. La presenza dell'acido nitrico è documentata anche in precedenti documenti arabi, come "La scatola della saggezza" di Jabir ibn Hayyan. Questi primi documenti dimostrano che gli esseri umani esploravano le proprietà e gli usi dell'acido nitrico già secoli fa.
Nel XVII secolo, Johann Rudolf Glauber propose un metodo per ottenere acido nitrico distillando nitrato di potassio con acido solforico, aprendo la strada alla moderna produzione di acido nitrico.
Nel XX secolo, grazie a una serie di innovazioni tecnologiche, i metodi di produzione industriale dell'acido nitrico si sono progressivamente diversificati. Tra questi, il processo Birkeland-Eyde è un metodo importante per produrre acido nitrico ossidando l'aria con un arco elettrico ad alta temperatura, che ha inaugurato una nuova era nella produzione industriale.
Proprietà fisiche e chimiche dell'acido nitrico
L'acido nitrico disponibile in commercio forma un azeotropo con l'acqua e solitamente contiene il 68% di HNO3. Il punto di ebollizione di questa soluzione alla pressione di 1 atmosfera è 120,5 °C. A temperatura ambiente, l'acido nitrico appare come un liquido incolore. Tuttavia, la sua sensibilità alla luce e al calore lo rende facilmente degradabile durante lo stoccaggio, rilasciando ossidi di azoto. Ecco perché l'acido nitrico conservato per lungo tempo apparirà giallo o addirittura rosso.
Questo processo di cambiamento di colore è causato dalla reazione di decomposizione termica dell'acido nitrico, e la sua equazione chimica è: 4 HNO3 → 2 H2O + 4 NO2 + O2.
Vale la pena ricordare che l'acido nitrico non è un acido semplice, perché può reagire con diversi metalli e la sua reattività varia a seconda della concentrazione di acido nitrico e della natura del metallo reagente. L'acido nitrico concentrato può ossidare i metalli inattivi; mentre l'acido nitrico diluito reagisce con la maggior parte dei metalli in modo tipicamente acido, rilasciando idrogeno gassoso.
Usi dell'acido nitrico
Nella produzione industriale, l'acido nitrico viene utilizzato principalmente nella fabbricazione di fertilizzanti, tra i quali un settore importante è quello dei fertilizzanti azotati. Dal 76% all'80% dell'acido nitrico totale prodotto ogni anno viene utilizzato per produrre acido amminico nitrico, il che riflette l'importanza dell'acido nitrico in agricoltura. La sua applicazione nella produzione di esplosivi, materie prime in fibre sintetiche e composti organici speciali riguarda l'industria della difesa nazionale e le relative applicazioni tecniche.
Inoltre, l'acido nitrico può essere utilizzato come ossidante ed è ampiamente utilizzato nel carburante per razzi, il che lo rende utile anche nel settore aerospaziale.
Tutte queste applicazioni non solo dimostrano la diversità dell'acido nitrico come importante sostanza chimica, ma evidenziano anche il suo impatto onnipresente nella nostra vita quotidiana e nella produzione industriale. Quindi, non si può fare a meno di chiedersi, mentre la scienza e la tecnologia continuano a progredire, quale sarà il futuro dell'acido nitrico?
