L'acide nitrique et d'acide sulfurique sont deux des produits chimiques industriels les plus importants et sont produites dans des quantités énormes. Ils sont reliés à un certain nombre de manières, en fonction de leur fabrication et leurs utilisations. Les deux acides sont vitaux pour les industries des engrais et d'explosifs et sont parmi les réactifs de laboratoire les plus largement utilisés. Ils sont également des polluants graves et contributeurs à la pluie acide.
Une première méthode de fabrication de l'acide sulfurique était en chauffant le salpêtre (NaNO3) et de soufre à la vapeur. L'acide nitrique (HNO3) a été produite d'abord par distillation salpêtre l'acide sulfurique concentré (H2SO4). Les deux produits chimiques réagissent pour produire de l'acide et du sulfate de sodium hydrogène nitrique: H2SO4 + NaNO3 NaHSO4 → + HNO3. Le mélange est chauffé et de l'acide nitrique, qui bout à 181,4 ° F (83 ° C), est produit sous forme de vapeur qui est condensée dans un récepteur.
Ces procédés de production ont été remplacées dans le contexte industriel, mais la distillation d'un nitrate de métal avec de l'acide sulfurique peuvent encore être employées pour produire de petites quantités d'acide nitrique dans le laboratoire. La vapeur d'acide nitrique chaud a tendance à se décomposer partiellement dans le dioxyde d'azote, l'eau et l'oxygène, ce qui entraîne un acide impur. Pour obtenir l'acide pur, la distillation est effectuée sous pression réduite, de sorte que moins de chaleur est requise. L'appareil utilisé doit être tout en verre, que l'acide nitrique détruit rapidement le caoutchouc, le liège et la plupart des plastiques.
Aujourd'hui, l'acide nitrique est produit commercialement par oxydation catalytique de l'ammoniac pour former du dioxyde d'azote, qui est dissous dans l'eau pour produire de l'acide. L'acide brut peut être distillé pour produire des concentrations allant jusqu'à 68,5%, après quoi il forme un azéotrope avec l'eau. C’est l'acide nitrique commercial utilisé pour la plupart des applications et en tant que réactif de laboratoire. Des concentrations plus élevées ne peuvent pas être obtenues par simple distillation. Lorsque l'acide nitrique anhydre, ou très fortement concentrée - souvent appelé "acide nitrique fumant» - est nécessaire, il peut être produit par distillation sous pression réduite avec de l'acide sulfurique concentré, ce qui élimine l'eau.
L'utilisation la plus importante à la fois pour l'acide nitrique et d'acide sulfurique est dans l'industrie des engrais. L'acide nitrique est utilisé dans la production d'engrais à base de nitrate, qui libèrent de l'azote essentiel sous une forme qui peut être facilement absorbé par les plantes. Le nitrate d'ammonium est l'un des plus largement utilisés engrais. L'acide sulfurique est mis à réagir avec de la roche de phosphate ou de la farine d'os pour produire "superphosphate», qui fournit du phosphore, un autre élément essentiel pour les plantes. Cet acide est également utilisé dans la production de sulfate d'ammonium, un engrais commun.
Une autre application industrielle majeure pour l'acide nitrique et l'acide sulfurique est dans la production d'explosifs. La majorité des explosifs dans l'utilisation militaire et commerciale sont synthétisés par nitration des composés organiques; dans ce processus, nitronium ions (NO2 +) sont utilisés pour remplacer hydroxyle (OH) avec nitro (NO2) groupes. Les ions de NO2 + sont fournis par la combinaison de l’acide nitrique et l'acide sulfurique, qui réagissent comme suit: → HNO3 + 2H2SO4 H3O + + + + NO2 2HSO4-.
Pour certains explosifs, par exemple de trinitrotoluène (TNT), le mélange doit être exempt d'eau. Cela peut être assuré en utilisant anhydre, ou "fumage", l'acide nitrique. En variante, l’acide nitrique commercial peut être utilisé avec de l'oléum - préparée en dissolvant du trioxyde de soufre (SO3) dans de l'acide sulfurique concentré - de sorte que l'eau est éliminée par combinaison avec SO3 pour produire de l'acide sulfurique plus. Cette dernière méthode est généralement préférée, en tant que l'oléum est facilement fabriqué par le même procédé que produit de l'acide sulfurique plus. L'acide nitrique fumant est relativement coûteux à produire, dangereux à transporter et sujettes à la décomposition à moins conservé au réfrigérateur.
En dehors de leurs applications industrielles, de l'acide nitrique et d'acide sulfurique sont parmi les réactifs de laboratoire les plus couramment utilisés. Les deux sont utiles dans des procédures nécessitant des acides forts. L'acide sulfurique est un puissant agent de déshydratation qui peut être utilisé pour le séchage des gaz et fraîchement préparés dans des réactions faisant intervenir l'élimination d'eau à partir de composés. Il peut également être utilisé pour libérer d'autres acides à partir de leurs sels. L'acide nitrique est utile en tant qu'agent oxydant, comme un agent de nitration et est largement utilisé dans l'analyse chimique, en particulier dans l'identification des métaux présents dans les échantillons de sol et de minéraux.
Les acides sulfurique et nitrique sont également les principaux polluants et les contributeurs à la pluie acide. L'acide nitrique est formé lorsque le dioxyde d'azote gazeux - trouvées dans les gaz d'échappement et produite naturellement par l'action de la foudre - dissout dans l'eau. L'acide sulfurique est formé lorsque le dioxyde de soufre - produit par la combustion de combustibles fossiles et, naturellement, par les volcans - réagit avec l'oxygène pour former du trioxyde de soufre, qui se dissout dans l'eau pour produire de l'acide sulfurique. Malgré la production naturelle de ces composés, les sources artificielles représentent plus de pluie acide. L’acide sulfurique le plus grand contributeur, le dioxyde de soufre est un polluant plus commun que le dioxyde d'azote.