L'acide nitrique
et d'acide sulfurique sont deux des produits chimiques industriels les plus
importants et sont produites en grandes quantités. Ils sont reliés à un certain
nombre de manières, en ce qui concerne leur fabrication et leurs utilisations.
Les deux acides sont essentiels 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 responsables des pluies acides.
Une première
méthode de fabrication de l'acide sulfurique était par chauffage salpêtre
(NaNO3) et de soufre à la vapeur. L'acide nitrique (HNO 3) a été produite
d'abord par distillation le salpêtre avec de l'acide sulfurique concentré (H 2
SO 4). Les deux produits chimiques réagissent pour produire de l'acide nitrique
et sulfate acide de sodium: H 2 SO 4 + NaNO 3 → NaHSO 4 + HNO 3. Le mélange est
chauffé et 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 en
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 caoutchouc, le liège et la
plupart des plastiques.
Aujourd'hui,
l'acide nitrique est produit commercialement par le catalyseur d'oxydation de
l'ammoniac, en formant du dioxyde d'azote, qui est dissous dans de l'eau pour
produire de l'acide. L'acide brut peut être distillé pour produire des
concentrations allant jusqu'à 68,5%, à quel point il forme un azéotrope avec
l'eau. Ceci 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 anhydre,
ou très fortement concentré acide nitrique - souvent appelé "l'acide
nitrique fumant» - est nécessaire, elle peut être produite par distillation
sous pression réduite avec de l'acide sulfurique concentré, ce qui élimine
l'eau.
La plus grande
utilisation à la fois de l'acide nitrique et l'acide sulfurique se trouve dans
l'industrie des engrais. L'acide nitrique est utilisé dans la production
d'engrais azotés, 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
engrais les plus largement utilisés. L'acide sulfurique est mis à réagir avec
du phosphate de roche ou de 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'usage
militaire et commercial sont synthétisés par nitration des composés organiques,
dans ce processus, les ions nitronium (NO 2 +) sont utilisés pour remplacer
hydroxyle (OH) avec nitro (NO 2) groupes. Les ions NO 2 + sont fournis par la
combinaison de l'acide nitrique et l'acide sulfurique, qui réagissent de la
manière suivante: HNO 3 + 2H 2 SO 4 → H 3 O + + + + 2 NO 2HSO 4 -.
Pour certains
explosifs, par exemple de trinitrotoluène (TNT), le mélange doit être exempt
d'eau. Cela peut être assuré en utilisant anhydre, ou "fumage", de
l'acide nitrique. En variante, l'acide nitrique commercial peut être utilisé
avec de l'oléum - faite en dissolvant du tri-oxyde de soufre (SO 3) en acide
sulfurique concentré, - si bien que l'eau est éliminée par combinaison avec le
SO 3 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 qui produit de l'acide sulfurique plus. L'acide nitrique fumant est
relativement coûteux à produire, dangereux pour le transport et sujettes à la
décomposition 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 agent de déshydratation puissant 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 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 responsables
des pluies acides. L'acide nitrique est formé lorsque le dioxyde d'azote gazeux
- trouvé dans les gaz d'échappement du véhicule et produite naturellement par
l'action de la foudre - se dissout dans l'eau. L'acide sulfurique est formé
lorsque le dioxyde de soufre - produite par la combustion de combustibles
fossiles et, naturellement, par les volcans - réagit avec l'oxygène pour former
du tri-oxyde 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 est le plus
grand contributeur, comme le dioxyde de soufre est un polluant plus commun que
le dioxyde d'azote.