ASAM NITRAT (HNO3): STRUKTUR, SIFAT, SINTESIS DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The asam nitrat merupakan senyawa anorganik yang terdiri dari asam okso nitrogen. Ini dianggap sebagai asam kuat, meskipun pKa-nya (-1,4) mirip dengan pKa ion hidronium (-1,74). Sejak saat ini, ini mungkin yang "terlemah" dari banyak asam kuat yang diketahui.

Penampilan fisiknya terdiri dari cairan tak berwarna yang berubah menjadi warna kekuningan saat disimpan, akibat pembentukan gas nitrogen. Rumus kimianya adalah HNO ₃ .

Sumber: Aleksander Sobolewski melalui Wikimedia Commons

Ini agak tidak stabil, mengalami sedikit dekomposisi dari paparan sinar matahari. Selain itu, dapat sepenuhnya terurai dengan pemanasan, menimbulkan nitrogen dioksida, air dan oksigen.

Gambar di atas menunjukkan beberapa asam nitrat yang terkandung dalam labu ukur. Pewarnaan kuningnya dapat terlihat, menandakan dekomposisi parsial.

Ini digunakan dalam pembuatan nitrat anorganik dan organik, serta senyawa nitroso yang digunakan dalam pembuatan pupuk, bahan peledak, zat perantara untuk pewarna, dan berbagai senyawa kimia organik.

Asam ini sudah dikenal oleh para alkemis abad ke-8, yang mereka sebut "agua fortis". Ahli kimia Jerman Johan Rudolf Glauber (1648) merancang metode pembuatannya, yang terdiri dari pemanasan kalium nitrat dengan asam sulfat.

Ini disiapkan secara industri mengikuti metode yang dirancang oleh Wilhelm Oswald (1901). Metodenya, secara umum, terdiri dari oksidasi katalitik amonium, dengan pembentukan oksida nitrat dan nitrogen dioksida berturut-turut untuk membentuk asam nitrat.

Di atmosfer, NO _{2 yang} dihasilkan oleh aktivitas manusia bereaksi dengan air di awan, membentuk HNO ₃ . Kemudian, saat hujan asam, ia mengendap bersama tetesan air, menggerogoti, misalnya patung-patung di lapangan umum.

Asam nitrat adalah senyawa yang sangat beracun, dan paparan uapnya secara terus menerus dapat menyebabkan bronkitis kronis dan pneumonia kimiawi.

Struktur asam nitrat

Sumber: Ben Mills, dari Wikimedia Commons

Gambar atas menunjukkan struktur molekul HNO ₃ dengan model bola dan batang. Atom nitrogen, bola biru, terletak di tengah, dikelilingi oleh geometri bidang trigonal; namun, segitiga tersebut terdistorsi oleh salah satu simpul terpanjangnya.

Molekul asam nitrat kemudian menjadi datar. Ikatan N = O, NO dan N-OH membentuk simpul dari segitiga datar. Jika Anda perhatikan lebih dekat, ikatan N-OH lebih memanjang daripada dua lainnya (di mana bola putih yang mewakili atom H ditemukan).

Struktur resonansi

Ada dua mata rantai yang memiliki panjang yang sama: N = 0 dan NO. Fakta ini bertentangan dengan teori ikatan valensi, dimana ikatan rangkap diperkirakan lebih pendek dari pada ikatan tunggal. Penjelasannya terletak pada fenomena resonansi, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Sumber: Ben Mills, dari Wikimedia Commons

Oleh karena itu, kedua ikatan, N = O dan NO, ekivalen dalam hal resonansi. Ini direpresentasikan secara grafis dalam model struktur dengan menggunakan garis putus-putus antara dua atom O (lihat struktur).

Ketika HNO ₃ dideprotonasi , anion nitrat stabil NO ₃ ^{- terbentuk} . Di dalamnya, resonansi sekarang melibatkan ketiga atom O. Inilah alasan mengapa HNO ₃ memiliki keasaman Bronsted-Lowry yang tinggi (spesies donor ion H ⁺ ).

Sifat fisik dan kimia

Nama kimiawi

-Asam sendawa

Asam -Azotic

-Hidrogen nitrat

-Agua fortis.

Berat molekul

63,012 g / mol.

Penampilan fisik

Cairan tidak berwarna atau kuning pucat, yang bisa berubah menjadi coklat kemerahan.

Bau

Karakteristik tajam dan menyesakkan.

Titik didih

181 ° F sampai 760 mmHg (83 ° C).

Titik lebur

-41,6 ° C.

Kelarutan air

Sangat larut dan larut dengan air.

Massa jenis

1,513 g / cm ³ pada 20 ° C.

Kepadatan relatif

1,50 (dalam kaitannya dengan air = 1).

Kepadatan uap relatif

2 atau 3 kali diperkirakan (dalam kaitannya dengan udara = 1).

Tekanan uap

63,1 mmHg pada 25 ° C.

Penguraian

Saat terpapar kelembaban atau panas atmosfer, ia dapat terurai membentuk nitrogen peroksida. Ketika dipanaskan sampai dekomposisi, ia mengeluarkan asap nitrogen oksida dan hidrogen nitrat yang sangat beracun.

Asam nitrat tidak stabil, dapat terurai jika terkena panas dan paparan sinar matahari, serta mengeluarkan nitrogen dioksida, oksigen, dan air.

Viskositas

1.092 mPa pada 0 ° C, dan 0,617 mPa pada 40 ° C.

Korosi

Ia mampu menyerang semua logam dasar, kecuali aluminium dan baja kromik. Menyerang beberapa jenis plastik, karet, dan pelapis. Ini adalah zat kaustik dan korosif, jadi harus ditangani dengan sangat hati-hati.

Entalpi Penguapan Molar

39,1 kJ / mol pada 25 ° C.

Entalpi molar standar

-207 kJ / mol (298 ° F).

Entropi molar standar

146 kJ / mol (298 ° F).

Tegangan permukaan

-0,04356 N / m pada 0 ºC

-0,04115 N / m pada 20 ºC

-0,0376 N / m pada 40 ºC

Ambang bau

-Bau rendah: 0,75 mg / m ³

-Bau tinggi: 250 mg / m ³

-Konsentrasi yang mengiritasi: 155 mg / m ³ .

Konstanta pemisahan

pKa = -1,38.

Indeks bias (η / D)

1,393 (16,5 ° C).

Reaksi kimia

Hidrasi

-Itu dapat membentuk hidrat padat, seperti HNO ₃ ∙ H ₂ O dan HNO ₃ ∙ 3H ₂ O: "es nitrat".

Disosiasi dalam air

Asam nitrat adalah asam kuat yang terionisasi dengan cepat dalam air melalui cara-cara berikut:

HNO ₃ (l) + H ₂ O (l) => H ₃ O ⁺ (aq) + NO ₃ ^-

Pembentukan garam

Bereaksi dengan oksida basa membentuk garam nitrat dan air.

CaO (s) + 2 HNO ₃ (l) => Ca (NO ₃ ) ₂ (aq) + H ₂ O (l)

Demikian juga, ia bereaksi dengan basa (hidroksida), membentuk garam nitrat dan air.

NaOH (aq) + HNO ₃ (l) => NaNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

Dan juga dengan karbonat dan asam karbonat (bikarbonat), juga membentuk karbondioksida.

Na ₂ CO ₃ (aq) + HNO ₃ (l) => NaNO ₃ (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

Protonasi

Asam nitrat juga bisa berperilaku sebagai basa. Untuk alasan ini, dapat bereaksi dengan asam sulfat.

HNO ₃ + 2H ₂ SO ₄ <=> TIDAK ₂ ⁺ + H ₃ O ⁺ + 2HSO ₄ ^-

Autoprotolisis

Asam nitrat mengalami autoprotolisis.

2HNO ₃ <=> TIDAK ₂ ⁺ + TIDAK ₃ ^- + H ₂ O

Oksidasi logam

Dalam reaksi dengan logam, asam nitrat tidak berperilaku seperti asam kuat, yang bereaksi dengan logam, membentuk garam yang sesuai dan melepaskan hidrogen dalam bentuk gas.

Namun, magnesium dan mangan bereaksi panas dengan asam nitrat, sama seperti asam kuat lainnya.

Mg (s) + 2 HNO ₃ (l) => Mg (NO ₃ ) ₂ (aq) + H ₂ (g)

Lain

Asam nitrat bereaksi dengan logam sulfit untuk membentuk garam nitrat, sulfur dioksida, dan air.

Na ₂ SO ₃ (s) + 2 HNO ₃ (l) => 2 NaNO ₃ (aq) + SO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Dan ia juga bereaksi dengan senyawa organik, menggantikan hidrogen dengan gugus nitro; dengan demikian merupakan dasar untuk sintesis senyawa eksplosif seperti nitrogliserin dan trinitrotoluene (TNT).

Perpaduan

Industri

Ini diproduksi pada tingkat industri dengan oksidasi katalitik amonium, menurut metode yang dijelaskan oleh Oswald pada tahun 1901. Proses tersebut terdiri dari tiga tahap atau langkah.

Tahap 1: Oksidasi amonium menjadi oksida nitrat

Amonium dioksidasi oleh oksigen di udara. Reaksi dilakukan pada suhu 800ºC dan pada tekanan 6-7 atm, dengan menggunakan platina sebagai katalis. Amonia dicampur dengan udara dengan perbandingan sebagai berikut: 1 volume amonia dengan 8 volume udara.

4NH ₃ (g) + 5O ₂ (g) => 4NO (g) + 6H ₂ O (l)

Nitrit oksida diproduksi dalam reaksi, yang dibawa ke ruang oksidasi untuk tahap selanjutnya.

Tahap 2. Oksidasi nitrit oksida menjadi nitrogen dioksida

Oksidasi dilakukan oleh oksigen yang ada di udara pada suhu di bawah 100ºC.

2NO (g) + O ₂ (g) => 2NO ₂ (g)

Tahap 3. Pelarutan nitrogen dioksida dalam air

Pada tahap inilah terjadi pembentukan asam nitrat.

4NO ₂ + 2H ₂ O + O ₂ => 4HNO ₃

Ada beberapa metode untuk penyerapan nitrogen dioksida (NO ₂ ) dalam air.

Di antara metode lainnya: NO ₂ dimerisasi menjadi N ₂ O ₄ pada suhu rendah dan tekanan tinggi, untuk meningkatkan kelarutannya dalam air dan menghasilkan asam nitrat.

3N ₂ O ₄ + 2H ₂ O => 4HNO ₃ + 2NO

Asam nitrat yang dihasilkan oleh oksidasi amonia memiliki konsentrasi antara 50-70%, yang dapat diubah menjadi 98% dengan menggunakan asam sulfat pekat sebagai agen dehidrasi, sehingga konsentrasi asam nitrat dapat ditingkatkan.

Di laboratorium

Dekomposisi termal tembaga (II) nitrat, menghasilkan gas nitrogen dioksida dan oksigen, yang dilewatkan melalui air untuk membentuk asam nitrat; seperti dalam metode Oswald, dijelaskan sebelumnya.

2Cu (NO ₃ ) ₂ => 2CuO + 4NO ₂ + O ₂

Reaksi garam nitrat dengan H ₂ SO ₄ pekat. Asam nitrat yang terbentuk dipisahkan dari H ₂ SO ₄ dengan distilasi pada suhu 83 ° C (titik didih asam nitrat).

KNO ₃ + H ₂ SO ₄ => HNO ₃ + KHSO ₄

Aplikasi

Produksi pupuk

60% produksi asam nitrat digunakan dalam pembuatan pupuk, terutama amonium nitrat.

Hal ini ditandai dengan konsentrasi nitrogen yang tinggi, salah satu dari tiga nutrisi utama tanaman, nitrat digunakan segera oleh tanaman. Sedangkan amonia dioksidasi oleh mikroorganisme yang ada di dalam tanah, dan digunakan sebagai pupuk jangka panjang.

Industri

-15% produksi asam nitrat digunakan dalam pembuatan serat sintetis.

-Ini digunakan dalam produksi ester asam nitrat dan turunan nitro; seperti nitroselulosa, cat akrilik, nitrobenzene, nitrotoluene, akrilonitril, dll.

-Anda dapat menambahkan gugus nitro ke senyawa organik, dan properti ini dapat digunakan untuk membuat bahan peledak seperti nitrogliserin dan trinitrotoluene (TNT).

-Asam adipat, prekursor nilon, diproduksi dalam skala besar melalui oksidasi sikloheksanon dan sikloheksanol oleh asam nitrat.

Pembersih Logam

Asam nitrat karena kapasitas oksidasinya, sangat berguna dalam pemurnian logam yang ada dalam mineral. Demikian juga, digunakan untuk memperoleh unsur-unsur seperti uranium, mangan, niobium, dan zirkonium, dan dalam pengasaman batuan fosfat untuk mendapatkan asam fosfat.

Air kerajaan

Ini dicampur dengan asam klorida pekat untuk membentuk "aqua regia". Larutan ini mampu melarutkan emas dan platina, yang memungkinkan penggunaannya dalam pemurnian logam-logam tersebut.

Mebel

Asam nitrat digunakan untuk mendapatkan efek antik pada furnitur yang terbuat dari kayu pinus. Perawatan dengan larutan asam nitrat 10% menghasilkan warna abu-abu emas pada kayu furnitur.

Pembersihan

- Campuran larutan asam nitrat 5-30% dan asam fosfat 15-40% digunakan dalam pembersihan peralatan yang digunakan dalam pekerjaan pemerahan, untuk menghilangkan residu endapan senyawa magnesium dan kalsium.

-Hal ini berguna untuk membersihkan peralatan gelas yang digunakan di laboratorium.

Fotografi

-Asam nitrat telah digunakan dalam fotografi, khususnya sebagai aditif untuk pengembang sulfat besi dalam proses pelat basah, dengan tujuan mempromosikan warna yang lebih putih pada ambrotipe dan tintipe.

-Ini digunakan untuk menurunkan pH bak perak dari pelat collodion, yang memungkinkan untuk mendapatkan pengurangan tampilan kabut yang mengganggu gambar.

Lainnya

-Karena kapasitas pelarutnya, ini digunakan dalam analisis logam yang berbeda dengan teknik spektrofotometri serapan atom nyala, dan spektrofotometri massa plasma yang digabungkan secara induktif.

-Kombinasi asam nitrat dan asam sulfat digunakan untuk konversi kapas biasa menjadi selulosa nitrat (kapas nitrat).

-Obat Salcoderm untuk penggunaan luar digunakan dalam pengobatan neoplasma jinak pada kulit (kutil, jagung, kondiloma dan papiloma). Ini memiliki sifat kauterisasi, menghilangkan rasa sakit, iritasi dan gatal. Asam nitrat adalah komponen utama formula obat.

Asam nitrat berasap merah dan asam nitrat berasap putih digunakan sebagai oksidan untuk bahan bakar roket cair, terutama pada rudal BOMARC.

Toksisitas

-Kena kulit, dapat menyebabkan kulit terbakar, nyeri hebat dan dermatitis.

-Kena mata dapat menyebabkan rasa sakit yang hebat, robek dan dalam kasus yang parah, kerusakan pada kornea dan kebutaan.

-Inhalasi uap dapat menyebabkan batuk, gangguan pernapasan, menyebabkan mimisan, radang tenggorokan, bronkitis kronis, pneumonia dan edema paru dalam eksposur yang intens atau kronis.

-Karena menelan, ada lesi di mulut, air liur, rasa haus yang intens, nyeri menelan, nyeri hebat di seluruh saluran pencernaan dan risiko perforasi dinding yang sama.

Referensi

1. Wikipedia. (2018). Asam sendawa. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
2. PubChem. (2018). Asam sendawa. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Editor Encyclopaedia Britannica. (23 November 2018). Asam sendawa. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
4. Shrestha B. (nd). Sifat asam nitrat dan kegunaannya. Chem Guide: tutorial pembelajaran kimia. Diperoleh dari: chem-guide.blogspot.com
5. Buku Kimia. (2017). Asam sendawa. Diperoleh dari: chemicalbook.com
6. Imanol. (10 September 2013). Produksi asam nitrat. Diperoleh dari: ingenieriaquimica.net