El ácido nítrico, también conocido como nitrato de hidrógeno, es una de esas sustancias químicas que tiene una impresionante variedad de aplicaciones, desde la industria hasta la investigación (1). Pero no se deje engañar, este potente líquido es altamente corrosivo y tóxico (2). Descubra cómo se produce, sus múltiples usos y las precauciones necesarias cuando se trata con él.
Características Físicas y Químicas del Ácido Nítrico
Aspecto y Naturaleza
El ácido nítrico puro es incoloro. Sin embargo, si posee algunas impurezas, puede cambiar a un ligero tono amarillento. Este ácido es conocido por liberar humos amarillos y blancos cuando se expone a la temperatura ambiente (3).
REACCIÓN DEL ÁCIDO NÍTRICO EN ORO. Foto por PublicDomainPictures. Pixabay
Propiedades Reactivas
Este ácido es altamente reactivo, lo que le otorga un papel prominente en la industria metalúrgica (4). Es capaz de reaccionar con una amplia gama de metales, aunque curiosamente no causa oxidación en metales nobles como el platino y el oro.
Producción del Ácido Nítrico
A partir de Pentóxido de Dinitrógeno y Agua
Una forma de obtener ácido nítrico es mediante la combinación de agua y pentóxido de dinitrógeno (N2O5). En esta mezcla, el ácido nítrico forma un azeotropo con agua, lo que significa que actúan como un solo compuesto con un punto de ebullición único.
Síntesis a partir de Oxígeno y Amoníaco
Otro método de producción a nivel industrial involucra el uso de oxígeno y amoniaco. Esta reacción se cataliza típicamente mediante metales como rodio y platino (4).
Usos Industriales
En la Fabricación de Explosivos y Fertilizantes
El ácido nítrico es esencial en la producción de diversos productos, incluidos explosivos y fertilizantes, como el nitrato de amonio (1).
Aplicaciones Metalúrgicas
En la industria metalúrgica, se emplea debido a su capacidad para reaccionar con una gran cantidad de metales, facilitando procesos como la purificación y el grabado (4).
Combinaciones Notables: Agua Regia
Cuando se combina en una mezcla con ácido clorhídrico, se forma un potente disolvente llamado agua regia. Esta mezcla es capaz de disolver prácticamente todos los metales, lo que la hace invaluable en ciertas aplicaciones químicas (5).
Agua Regia: El Elixir para Metales Nobles
Una de las combinaciones más famosas que involucra al ácido nítrico es el agua regia, una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico. En proporciones típicas, se mezcla una parte de ácido nítrico con tres partes de ácido clorhídrico.
Esta mezcla es notablemente única porque es uno de los pocos agentes que pueden disolver metales como el oro y el platino (6).
Mecanismo de acción
La clave del poder del agua regia radica en su capacidad para generar iones cloro (Cl–) y nitrato (NO3–) en solución, que actúan de manera sinérgica para oxidar y solubilizar metales resistentes (7).
Ácido Nítrico y Ácido Sulfúrico: Nitración Orgánica
Otra combinación relevante es la del ácido nítrico con ácido sulfúrico, generalmente utilizada en procesos de nitración orgánica. En estas reacciones, el ácido sulfúrico actúa como catalizador y facilita la liberación de iones nitrato que pueden atacar sustratos orgánicos, introduciendo grupos nitro (-NO2) en la estructura molecular.
Este proceso es fundamental en la fabricación de varios tipos de compuestos, incluidos explosivos como el TNT y ciertos tipos de fármacos (8).
Precauciones y Usos Industriales
Dada la naturaleza altamente reactiva y potencialmente peligrosa de esta mezcla, su manejo requiere condiciones de control estrictas. En la industria, este tipo de reacciones se llevan a cabo en reactores diseñados especialmente para manejar condiciones extremas, y con sistemas de seguridad robustos para mitigar cualquier riesgo asociado (9).
Ácido Nítrico y Metales: Formación de Sales de Nitrato
El ácido nítrico es también ampliamente utilizado para la formación de sales de nitrato. Al reaccionar con metales como sodio, potasio y calcio, se forman respectivamente nitrato de sodio (NaNO3), nitrato de potasio (KNO3) y nitrato de calcio (Ca(NO3)2). Estas sales tienen aplicaciones variadas, desde la fabricación de fertilizantes hasta la preservación de alimentos (10).
Beneficios y Limitaciones
El uso de ácido nítrico para la formación de sales es altamente efectivo, pero es crucial entender las limitaciones termodinámicas y las condiciones de equilibrio en cada caso específico para optimizar el rendimiento del proceso.
Efectos sobre la Salud y Precauciones
Reacciones con Proteínas y Olor Penetrante
Al entrar en contacto con proteínas, el ácido nítrico puede inducir una reacción llamada xantoproteica, que resulta en compuestos de color amarillo intenso. Además, es importante tener en cuenta su olor penetrante, que puede ser perjudicial para las vías respiratorias si se encuentra en altas concentraciones.
Riesgos y Precauciones
Dada su corrosividad y toxicidad, es vital manejar el ácido nítrico con el máximo cuidado, ya que puede causar graves quemaduras al entrar en contacto con la piel y otras superficies orgánicas.
El ácido nítrico es una sustancia de gran relevancia en diversas áreas de la ciencia y la industria. Su capacidad para reaccionar con una amplia gama de sustancias lo hace invaluable, aunque también peligroso si no se maneja con el cuidado adecuado.
Es imperativo entender sus propiedades, usos y riesgos para aprovechar de manera segura y efectiva todo lo que este notable compuesto tiene para ofrecer.
Referencias
- Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2012). Inorganic Chemistry (4th ed.). Pearson.
- Holleman, A. F., Wiberg, E., & Wiberg, N. (2001). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102nd ed.). Walter de Gruyter.
- Cotton, F. A., Wilkinson, G., Murillo, C. A., & Bochmann, M. (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). Wiley.
- Gray, T., & Mann, T. (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. Black Dog & Leventhal Publishers.
- Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2012). Inorganic Chemistry (4th ed.). Pearson.
- Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Elsevier.
- Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., & Murphy, C. (2014). Chemistry: The Central Science (13th ed.). Pearson.
- March, J. (1992). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (4th ed.). Wiley.
- Crowl, D. A., & Louvar, J. F. (2011). Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications (3rd ed.). Prentice Hall.
- Riegel, E. R., & Kent, J. A. (2007). Kent and Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology (11th ed.). Springer.
