CAPÍTULO IMARCO TEORICO SOBRE EL ACIDO NITRICO

1.1 Definiciones conceptualesDentro de la investigación hemos considerado definir las variables conceptuales de la siguiente manera para entender mejor el tema.

1.1.1 Acido

1.1.2 Mezclas

1.1.3 Reactvos

1.1.4 Nomenclatura

1.2 Acido Nitrico

1.2.1 DefinicionEl compuesto químico ácido nítrico es un líquido corrosivo, tóxico, que puede ocasionar graves quemaduras y se utiliza para fabricar explosivos como la NITROGLICERINA. Es el oxácido más importante del nitrógeno y probablemente el segundo (tras el sulfúrico) más importante de todos los ácidos inorgánicos. Es un líquido aceitoso, incoloro, que por acción de la luz toma una coloración marrón, más intensa debido a su parcial descomposición en NO2.Ácido nítrico, también conocido como agua fuerte y el espíritu de nitro, es un ácido mineral fuerte altamente corrosivo. El compuesto puro es incoloro, pero las muestras mayores tienden a adquirir un tinte amarillo debido a la descomposición en óxidos de nitrógeno y agua. Ácido nítrico más disponible en el comercio tiene una concentración de 68%. Cuando la solución contiene más de 86% HNO3, que se conoce como ácido nítrico fumante. Dependiendo de la cantidad de dióxido de nitrógeno presente, ácido nítrico fumante se caracteriza además como blanco ácido nítrico fumante o ácido nítrico fumante rojo, en concentraciones por encima de 95%.El ácido nítrico es el reactivo primario utilizado para la nitración - la adición de un grupo nitro, típicamente a una molécula orgánica. Mientras que algunos compuestos nitro resultantes son los golpes y explosivos térmicamente sensibles, unos pocos son lo suficientemente estable como para ser utilizado en las municiones y demolición, mientras que otros son todavía más estables y se utiliza como pigmentos en tintas y

colorantes. Ácido nítrico también se usa comúnmente como un agente oxidante fuerte.

1.2.2 Tipos de acido nitrico

1.2.2.1 Ácido nítrico fumante

A nivel comercial de ácido nítrico fumante, a que se refiere en el comercio como "fuerte ácido nítrico" contiene 90% de HNO3 y tiene una densidad de 1,50 g/mL. Este grado se utiliza mucho en la industria de los explosivos. No es tan volátil ni tan corrosivo como el ácido anhidro y tiene la concentración aproximada de 21,4 molar.Ácido nítrico fumante rojo, o RFNA, contiene cantidades sustanciales de dióxido de nitrógeno disuelto dejando la solución con un color rojizo-marrón. Una formulación de RFNA especifica un mínimo de 17% NO2, especifica otro 13% de NO2. Debido a que el dióxido de nitrógeno disuelto, la densidad de ácido nítrico fumante rojo es inferior a 1,490 g/ml.Un inhibido ácido nítrico fumante se puede hacer mediante la adición de 0,6 a 0,7% de fluoruro de hidrógeno. El fluoruro se añade a la resistencia a la corrosión en tanques de metal. El fluoruro crea una capa de fluoruro de metal que protege el metal.

1.2.2.2. Ácido nítrico anhidro

Blanco ácido nítrico fumante, también llamado ácido nítrico 100% o WFNA, está muy cerca de ácido nítrico anhidro. Una especificación para el blanco de ácido nítrico fumante es que tiene un máximo de 2% de agua y un máximo de 0,5% disuelto NO2. Ácido nítrico anhidro tiene una densidad de 1,513 g/ml y tiene la concentración aproximada de 24 molar. Ácido nítrico anhidro es un líquido móvil incoloro con una densidad de 1,512 g/cm3, que solidifica a -42 C para formar cristales de color blanco. Todo se reduce a 83 C. El ácido anhidro requieres de almacenamiento por debajo de 0 º C para minimizar la descomposición.

1.2.3 Propiedades quimicas

El ácido nítrico es un reactivo muy utilizado, tanto en el laboratorio como en la industria, por sus propiedades. Posee tres comportamientos químicos bien diferentes que vamos a analizar por separado:

Como acido: El ácido nítrico es totalmente miscible en agua siendo catalogado como uno de los ácidos más fuertes que se conocen (Ka muy alta). En disoluciones acuosas se encuentra disociado prácticamente en un 100%:

HNO3 + H2O H3O+ + NO3- pKa = 1'32

Este equilibrio se encuentra muy desplazado hacia la derecha debido a la estabilidad del ion nitrato (NO3 ).

El ácido nítrico dará en disolución acuosa reacciones típicas de los ácidos tales como:

LiOH + HNO3 H2O + LiNO3

PbO2 + 2 HNO3 H2O + Pb (NO3)2

Zn +2 HNO3 H2 + Zn (NO3)2

Como oxidante: Cuando se encuentra disuelto en elevadas concentraciones, posee, un elevado poder oxidante, reflejado en su alto potencial de reducción de la semi-reacción:

NO3- + 4 H+ + 3 e- NO + 2 H2O Eº = + 0'96V

Por ejemplo:

3 Cu (s) + 8 HNO3 (ac) 3 Cu(NO3)2 (ac) + 2 NO (g) + 4 H2O (l)

De forma análoga reaccionan la plata, el mercurio y otros muchos metales (consulta la tabla de potenciales de reducción que aparece en el tema 6). Tan solo el oro y el platino se resisten a la acción del ácido nítrico, aunque puedan ser oxidados por una mezcla de ácidos nítrico y ácido clorhídrico en proporción 1:3 (la llamada agua regia).Tampoco son atacados el Al, Cr, Ni y Co porque se cubren de una película protectora de óxido que impide que el ácido penetre.

Como agente nitrante: el ácido nítrico es capaz de sustituir a un átomo de hidrógeno de un compuesto orgánico por el grupo funcional nitro ( NO2), dando agua y un nitrocompuesto. Para facilitar la formación del agua se utiliza un deshidratante como el ácido sulfúrico:

R H + HO NO2 R NO2 + H2O

- El ácido nítrico se descompone con cierta facilidad, generando óxidos de nitrógeno

- Reacciona con álcalis, óxidos y sustancias básicas, generando gases.- Es un oxidante fuerte, dependiendo de su concentración.

- Ataca a la mayoría de los metales, excepto platino y oro, en el caso de Aluminio y Cloro, la pasiva, presentando un ataque muy

leve. Algunos son convertidos a óxidos, como en el caso de Arsénico, Antimonio y Estaño; otros son convertidos a nitratos.

- Es capaz de oxidar a elementos en este de bajo número de oxidación hasta su más alto valor, como en el caso de óxidos, sulfuros, etc.

1.2.4 Propiedades Fisicas

El ácido nítrico puro es un líquido viscoso, incoloro e inodoro a condiciones normales (en ausencia de agua) que se descompone lentamente por acción de la luz, adoptando una coloración amarilla por el 〖NO〗_2que se produce en la reacción.

A menudo, distintas impurezas lo colorean de amarillo-marrón.

A temperatura ambiente libera humos rojos o amarillos.

El ácido nítrico concentrado tiñe la piel humana de amarillo al contacto, debido a una reacción con la Cisteína presente en la queratina de la piel.

PROPIEDAD VALOR

Peso molecular 63.0

Estado físico liquido

Punto de ebullición83-87 100%121°C en agua

Punto de fusión -41.6°C

Presión a vapor mmHg

62; 100%42 en agua

Densidad vapor (aire-1)2-3 a ebullición de HNO3puro

pH 1.0 solución acuosa 0.1M

Límites de inflamabilidad N°1

Puntos de inflamación No reportado

SolubilidadSoluble en agua en cualquier proporción y cantidad

Umbral de olor 0,3 y 1 ppm (0,75-2,5 mg

m3

1.2.5 Nomenclatura

CAPÍTULO II

HISTORIA DEL ACIDO NITRICO

2.1 Descubrimiento del acido nitrico

Actualmente en el Perú este es un fenómeno que se da en un porcentaje bastante alto. Conoceremos a continuación cuales son las causas de porque las personas emigran e inmigran internamente en el Perú.

2.2 Primeros usos

2.3

2.4 Acido nitrico en la actualidad

CAPÍTULO III

OBTENCION, PROCESOS Y APLICACIONES DEL ACIDO NÍTRICO

NOMENCLATURA SISTEMÁTICATrioxonitrato (V) de Hidrogeno

NOMENCLATURA STOCK Oxido Trioxonitrato

NOMENCLATURA TRADICIONAL Ácido Nítrico

3.1 Obtencion del acido nitricoHay dos formas de obtener ácido nítrico:

En el Laboratorio: tratando al Nitrato de Sodio con ácido sulfúrico concentrado. Se aplica acá una de las reglas de Bertholet, pues el ácido sulfúrico es más fijo que el ácido nítrico.

〖NaNO〗_3+ H_2 SO_4→ 〖NaHSO〗_(4 )+ 〖HNO〗_3

Si se eleva la temperatura:

〖NaHSO〗_4+ 〖NaNO〗_3→〖Na〗_2 SO_4+ 〖HNO〗_3

Sumando ambas reacciones:

2NaNO_3+ H_2 SO_4→ 〖Na〗_2 SO_4+2HNO_3

Método Industrial: La Síntesis de Oswald Se hace pasar vapores de amoníaco y aire previamente calentados por una malla de platino a 1000ºC. El platino actúa como catalizador absorbiendo los gases en una superficie, facilitando el contacto entre los reaccionantes:

4〖NH〗_3+ 〖5O〗_2→4NO+6H_2 O

Este gas pasa a unas torres metálicas de absorción donde se produce esta otra reacción:

2NO+O_2→2NO_2

Este dióxido de nitrógeno con agua forma:3NO_2+H_2 O→2HNO_3+NO

El óxido nítrico vuelve a dar la reacción:2NO+O_2→2NO_2

3.2 Procesos 3.2.1 Procesos de Acido débil

La producción de Ácido Nítrico a través de estos procesos incluye la oxidación del amoniaco, previamente tratado para eliminar agua e impurezas, con aire atmosférico, también acondicionado. En este primer paso se genera una corriente que contiene óxidos de Nitrógeno, vapor de agua y material no reactivo o sin reaccionar. Luego de un acondicionamiento de esta corriente que puede consistir en variaciones de temperatura o presión o los dos, la corriente gaseosa se

alimenta a una torre de absorción con agua donde se produce en los fondos el Ácido Nítrico cuya concentración está en el orden de 50% a 68% y en la cima una corriente gaseosa llamada gas de cola que por lo general contiene hasta unas 200 ppm de óxidos de Nitrógeno. La eficiencia de generación de ácido y de aprovechamiento de la energía de los diferentes tipos de procesos empleados se encuentra relacionada de una manera muy fuerte con la presión a la que se lleve a cabo la combustión del Amoniaco con el aire y de la presión en la que se efectúe el proceso de absorción de los óxidos de Nitrógeno en el agua. Las presiones de operación empleadas en cada tipo de tecnología dividen los procesos de producción de Ácido Nítrico débil en procesos de presión baja, procesos de presión media, procesos de alta presión y procesos de presión dual.Los procesos de baja presión no se usan actualmente por su baja eficiencia. La oxidación del Amoniaco en estos procesos se llevaba a cabo a presión atmosférica y la absorción de los óxidos de Nitrógeno ocurre en torres a baja presión. Los procesos de presión media operan por lo común a presiones en el orden de 550 kPa. Los de presiones altas operan en presiones alrededor de 1 MPa y finalmente los procesos de presión dual operan en el mismo intervalo de presiones que los de presiones medias en la sección de oxidación catalítica del amoniaco pero a presiones altas en la sección de absorción de Óxidos de Nitrógeno en el agua.

3.2.2 Procesos de Acido concentradoLos procesos que usan torres de absorción con agua para generar Ácido Nítrico no pueden lograr concentraciones de ácido mayor que el 68% o 69% debido a la presencia de un azeótropo del agua y el Ácido Nítrico en este punto. Para generar ácido de concentraciones mayores se puede seguir una de dos metodologías, la directa o la indirecta.

3.2.3 Proceso directoEmplea amoniaco y aire atmosférico como materias primas. El Amoniaco se oxida con aire primero en una combustión y luego pasa a un lecho catalítico. La corriente gaseosa generada contiene vapor de agua, óxidos de Nitrógeno y material no reactivo. Se induce la eliminación del vapor de agua por medio de un enfriamiento rápido. Los óxidos de Nitrógeno totalmente oxidados pueden seguir dos vías para producir Ácido Nítrico concentrado; la primera es absorber los óxidos en Ácido Nítrico concentrado que luego reacciona con ácido débil para generar más ácido concentrado; la segunda metodología implica el enriquecimiento de Ácido Nítrico Azeotrópico con los Óxidos de Nitrógeno hasta producir un ácido de mayor concentración que la azeotrópica para luego por medio de una destilación obtener Ácido Nítrico concentrado y Ácido Nítrico Azeotrópico.

3.2.4 Proceso indirectoEl proceso indirecto opera con una tecnología conocida como destilación extractiva. Existen dos posibles vías en las que se puede obtener Ácido Nítrico concentrado por medio de esta tecnología; proceso de ácido sulfúrico y proceso de Nitrato de Magnesio. La idea fundamental en este tipo de tecnologías es aprovechar la mayor afinidad existente entre el agua y otro material que entre el agua y el Ácido Nítrico. Así pues, se usa el ácido sulfúrico con una

concentración mínima de 80% o soluciones de nitrato de magnesio de concentración del 72% para deshidratar Ácido Nítrico Azeotrópico. La deshidratación se realiza en una torre donde se alimenta en la parte superior una de las dos sustancias deshidratantes y en algún punto lateral el Ácido Nítrico diluido en forma de vapor. Las soluciones deshidratantes se reconcentran y se alimentan de nuevo al proceso y la corriente de Ácido Nítrico concentrado (concentración mayor del 97% en peso) se pasa por un condensador y un desaireador para su acondicionamiento final.

3.3 Aplicaciones y usosAlrededor del 60% de la producción mundial de ácido nítrico se emplea para la fabricación de nitrato de amonio, usado bien como fertilizante o como materia prima para la obtención de explosivos mineros. En torno a un 15% de la producción se dedica a fabricación de fibras sintéticas, el 10% a la fabricación de ésteres de ácido nítrico y nitro derivado tales como: nitrocelulosa, pólvora, pinturas acrílicas, nitrobenceno, nitrotolueno, acrilonitrilos, etc. y el 1,5% a la obtención de disocianatos (poliuretanos). En un porcentaje menor también es utilizado para diversas aplicaciones que se mencionan acto seguido.Debido a la capacidad oxidante del ácido nítrico, es muy eficaz en la purificación de metales de sus respectivos minerales. Por otro lado, también es utilizado en la obtención de uranio, manganeso, niobio, circonio o ácido fosfórico (acidificando la roca fosfórica).Una aplicación muy interesante es la mezcla de ácido nítrico con ácido clorhídrico para producir “agua regia”. Esta disolución es una de las pocas disoluciones capaces de disolver el oro y platino, y que a su vez se puede utilizar para purificar ambos metales.Otra de las aplicaciones de este ácido es la de generar artificialmente un efecto de antigüedad en muebles de pino a partir de una disolución de aproximadamente 10% de ácido nítrico en agua. Este proceso produce un color "gris-oro" para la madera que no es muy diferente al color de la madera envejecida con otros tratamientos.Asimismo, mezclas acuosas de ácido nítrico 5-30% y ácido fosfórico 15-40% se utilizan comúnmente para la limpieza de alimentos y equipamiento de ordeño con el fin de eliminar los compuestos de magnesio y calcio precipitado.Entre sus aplicaciones a nivel de laboratorio, es utilizado para análisis por espectrometría de absorción atómica de llama e ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) de diferentes metales, debido a su capacidad de disolverlos. Además de ello, el ácido nítrico es aplicable para limpiar los materiales de vidrio del laboratorio.

CAPÍTULO IVEFECTOS EN LA SALUD

El Ácido Nítrico no es una sustancia de uso doméstico, solo se emplea a nivel industrial y en laboratorios y por tanto estos son los lugares donde existe mayor riesgo de exposición en niveles peligrosos para la salud de una manera aguda.

4.1 InhalacionLa fuente de exposición al Ácido Nítrico en el aire obedece a que éste desprende humos tóxicos aun a temperatura ambiente; estos humos corresponden principalmente a óxido nítrico y dióxido de nitrógeno, por lo que la contaminación del aire con los humos del ácido se da de manera rápida y puede alcanzar niveles peligrosos si la habitación donde se encuentra la sustancia no está correctamente ventilada.

4.2 Contacto con la pielEl contacto con la piel ocurre por accidentes y por manipulación inadecuada de esta sustancia en entornos laborales.Las personas del común en las ciudades están expuestas a concentraciones bajas de Ácido Nítrico por causa de las lluvias ácidas que barren de la atmósfera óxidos de Nitrógeno producto de la combustión de fracciones de petróleo y otros combustibles o desechos que contienen Nitrógeno en su estructura o que contienen sustancias nitrogenadas como componentes o en trazas.El contacto de la piel con gases concentrados de Ácido Nítrico en periodos cortos provoca amarilla miento de la piel y dermatitis. Si la exposición es por tiempo prolongado se pueden dar quemaduras y ulceraciones profundas que son muy dolorosas. Cuando los ojos entran en contacto con nieblas de Ácido Nítrico o sus gases se producen irritación, enrojecimiento y dolor agudo, existe erosión de la córnea y, dependiendo el grado del daño se puede perder la visión de forma permanente.

4.3 Ingestion

Esta es una de las formas menos comunes de contacto con el Ácido Nítrico en concentraciones peligrosas. Se puede dar en incidentes accidentales o en casos de intento de suicidio. Debido a que el Ácido Nítrico no está presente en el medio ambiente en concentraciones elevadas, este tipo de exposición no posee relevancia en los efectos gastrointestinales de la sustancia.Los efectos de la ingestión de Ácido Nítrico concentrado pueden ser muy severos e incluyen salivación, sed intensa, dificultad para tragar, escalofríos y dolor abdominal. Por causa de sus propiedades corrosivas, son comunes las quemaduras orales, de la garganta y en el estómago. En este tipo de exposición es muy probable que se presente colapso respiratorio. La dosis letal mínima aproximada de esta sustancia a concentraciones comerciales (mayores de 50%) se encuentra en el orden de los 5 ml para una persona de 70 Kg.

4.4 Efectos crónicos

La exposición repetida o prolongada a nieblas o a vapores de alta concentración de Ácido Nítrico puede causar erosión de los dientes. Se ha asociado la exposición crónica de nieblas o vapores de Ácido Nítrico con riesgos de infecciones respiratorias en seres humanos; se puede generar daño a los bronquios.

4.5 Efectos sistémicosEfectos Cardiovasculares: La absorción de óxidos de Nitrógeno puede conducir el desarrollo de pulso rápido y débil, dilatación del corazón, congestión en el pecho y colapso circulatorio.

Efectos Hematológicos: Exposiciones a dosis altas de Ácido Nítrico pueden llevar la conversión del Fe+2 de la hemoglobina en Fe+3 en virtud de la presencia de Óxido Nítrico (NO), causando fallas en el transporte de Oxígeno en la sangre.

CAPITULO VRESPUESTA ANTE ACCIDENTES

5.1 Primeros auxilios 5.1.1 Exposicion en ojos y piel 5.1.2 Inhalacion 5.1.3 Ingestion

5.2 Incendios

5.3 Procedimientos en caso de derrames o fugas

CAPITULO VICONDICIONES PARA MANEJO SEGURO PARA DISMINUIR EL RIESGO A

LA SALUD HUMANA

6.1 Fases de seguridad

6.2 Almacenamiento

6.3 Proteccion respiratoria

CAPITULO VIICOMPORTAMIENTO EN EL MEDIO AMBIENTE

7.1 Comportamiento en el suelo7.2 Comportamineto en el aire7.3Comportamiento en el agua7.4 Ecotoxicidad

CONCLUSIONESRECOMENDACIONESREFERENCIAS BIBLIOGRAFICASANEXOS