اسید نیتریک چه فلزاتی را حل میکند؟
اسید نیتریک در شرایط مناسب مس، نقره، روی و سرب را حل میکند و پالادیوم هم میتواند در آن حل شود. طلای خالص و پلاتین معمولاً در اسید نیتریکِ تنها حل نمی‌شوند. رفتار آهن، آلومینیوم، کروم و فولاد زنگ‌نزن به غلظت اسید، دما و وضعیت سطح بستگی دارد. در بعضی شرایط، تشکیل لایه محافظ روی سطح سرعت خوردگی را کم میکند. [۱، ۲، ۴، ۵]
اسید نیتریک هم اسید قوی است و هم اکسیدکننده. همین ویژگی میتواند مس را به گونههای محلول تبدیل کند و روی فلزی دیگر به تشکیل لایه محافظ کمک کند. برای آشنایی با فرمول HNO₃ و کاربردهای عمومی، مقاله اسید نیتریک چیست؟ را ببینید.
جدول واکنش اسید نیتریک با فلزات
| فلز یا آلیاژ | رفتار معمول | نکته مهم |
|---|---|---|
| مس (Cu) | حل میشود | یون مس وارد محلول میشود و ممکن است اکسیدهای نیتروژن آزاد شوند. [۵، ۶] |
| نقره (Ag) | حل میشود | نقره به یون نقره تبدیل میشود و میتواند به‌صورت نیترات نقره در محلول باشد. [۴] |
| روی (Zn) | معمولاً حل میشود | روی اکسید میشود. محصولات واکنش به شرایط بستگی دارند. [۱، ۷] |
| سرب (Pb) | در شرایط مناسب حل میشود | نیترات سرب میتواند تشکیل شود. [۵] |
| پالادیوم (Pd) | میتواند حل شود | رفتار آن با پلاتین یکسان نیست. [۱، ۴] |
| آهن (Fe) | وابسته به شرایط | در اسید رقیق‌تر میتواند حل شود و در بعضی شرایط در اسید غلیظ پسیو میشود. [۱] |
| آلومینیوم (Al) | میتواند پسیو شود | لایه اکسیدی و ترکیب آلیاژ روی نتیجه اثر دارند. [۱] |
| کروم (Cr) | میتواند پسیو شود | تشکیل لایه سطحی محافظ سرعت واکنش را کاهش می‌دهد. [۱] |
| فولاد زنگ‌نزن یا استیل | وابسته به گرید و شرایط | گرید، دما و غلظت اسید در ارزیابی خوردگی مهم‌اند. [۲] |
| طلای خالص (Au) | معمولاً حل نمی‌شود | در قطعه آلیاژی، مس یا نقره موجود در قطعه میتواند واکنش بدهد. [۱، ۴] |
| پلاتین (Pt) | معمولاً حل نمی‌شود | این رفتار را نمی‌توان به همه فلزات گروه پلاتین تعمیم داد. [۱، ۴] |
جدول رفتار معمول را خلاصه میکند. برای ارزیابی سازگاری تجهیزات، باید جنس و گرید دقیق قطعه و شرایط فرایند مشخص باشد. [۲]
چرا اسید نیتریک مس را حل میکند؟
مس الکترون از دست می‌دهد و به یون Cu²⁺ تبدیل میشود. هم‌زمان، بخشی از نیترات در محیط اسیدی کاهش می‌یابد. بسته به شرایط، فرآورده‌های گازی میتوانند فرق کنند. دو معادله متداول این تفاوت را نشان می‌دهند. [۶]
حالت متداول با اسید غلیظ‌تر
Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
حالت متداول با اسید رقیق‌تر
3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
این معادله‌ها توصیف شیمیایی‌اند. NO در تماس با اکسیژن هوا میتواند به NO₂ تبدیل شود. نبود بخار قهوه‌ای، نشانه بی‌خطر بودن محیط نیست. [۳، ۶]
چرا آهن، آلومینیوم و کروم ممکن است پسیو شوند؟
پسیوشدن یا غیرفعال‌شدن سطح یعنی روی فلز لایهای تشکیل شود که سرعت ادامه واکنش را کم کند. آهن ممکن است در اسید نیتریک رقیق‌تر حل شود و در بعضی شرایط در اسید غلیظ رفتار پسیو نشان دهد. آلومینیوم و کروم نیز میتوانند لایه اکسیدی محافظ تشکیل دهند. برای پیش‌بینی نتیجه، علاوه بر غلظت باید دما و وضعیت سطح را در نظر گرفت. [۱]
آیا اسید نیتریک استیل را حل میکند؟
بسیاری از گریدهای فولاد زنگ‌نزن در محدوده‌هایی از دما و غلظت در برابر اسید نیتریک مقاومت دارند. لایه سطحی غنی از کروم در این مقاومت نقش دارد و از اسید نیتریک در پسیواسیون بعضی قطعات استیل استفاده میشود. برای انتخاب جنس مخزن، لوله یا قطعه، داده سازگاری همان گرید را در شرایط واقعی فرایند بررسی کنید. [۲]
آیا اسید نیتریک طلا را حل میکند؟
طلای خالص در شرایط معمول با اسید نیتریکِ تنها حل نمی‌شود. اگر قطعه آلیاژ طلا باشد، اجزایی مانند مس و نقره میتوانند واکنش بدهند و ظاهر قطعه تغییر کند. بنابراین تغییر ظاهر قطعه به‌تنهایی نشان نمی‌دهد که طلا حل شده است. [۱، ۴]
نقره میتواند وارد محلول شود، پلاتین معمولاً مقاوم است و پالادیوم میتواند حل شود. ترکیب واقعی قطعه برای پیش‌بینی رفتارش اهمیت دارد. [۱، ۴]
اسید نیتریک ۵۵ و ۶۵ درصد روی فلزات چه فرقی دارند؟
اگر درصد بر پایه وزن اعلام شده باشد، هر ۱۰۰ گرم محلول ۵۵٪ حدود ۵۵ گرم و هر ۱۰۰ گرم محلول ۶۵٪ حدود ۶۵ گرم اسید نیتریک دارد. این درصد ترکیب محلول را نشان می‌دهد. سرعت خوردگی به فلز، گرید، دما و وضعیت سطح هم وابسته است. در فلزاتی که پسیو می‌شوند، اسید غلیظ‌تر لزوماً فلز را سریع‌تر حل نمی‌کند. برای جزئیات، مقایسه اسید نیتریک ۵۵ و ۶۵ درصد را ببینید. [۱، ۲]
از کجا بفهمیم فلز واقعاً حل شده است؟
در انحلال، بخشی از فلز به گونههای شیمیایی محلول تبدیل میشود. رنگ محلول، تشکیل گاز، رسوب و تغییر ظاهر سطح میتوانند علت‌های متفاوتی داشته باشند. در یک آلیاژ، ممکن است یک جزء وارد محلول شود و جزء دیگری باقی بماند. برای تشخیص قطعی باید ترکیب نمونه و نتیجه آنالیز را کنار هم بررسی کرد. [۱، ۴]
نکته ایمنی
اسید نیتریک خورنده است و واکنش آن با بعضی فلزات میتواند اکسیدهای نیتروژن آزاد کند. این گازها و بخارات برای دستگاه تنفسی خطرناک‌اند. بررسی عملی این واکنش‌ها به محیط مجهز و افراد آموزش‌دیده نیاز دارد. برای اطلاعات حفاظت و مواجهه، به برگه اطلاعات ایمنی (SDS) همان محصول و راهنمای NIOSH مراجعه کنید. [۳، ۶]
پرسش‌های متداول
اسید نیتریک مس و نقره را حل میکند؟+
بله. هر دو در شرایط مناسب میتوانند به گونههای محلول تبدیل شوند. واکنش مس ممکن است همراه با آزاد شدن اکسیدهای نیتروژن باشد.
چرا اسید نیتریک غلیظ گاهی روی آهن اثر کمتری دارد؟+
در بعضی شرایط، لایهای محافظ روی سطح آهن تشکیل میشود و سرعت واکنش را کم میکند. به این پدیده پسیوشدن میگویند.
پالادیوم و پلاتین در اسید نیتریک رفتار یکسانی دارند؟+
پالادیوم میتواند در اسید نیتریک حل شود و پلاتین معمولاً در برابر اسید نیتریکِ تنها مقاوم است.
اسید نیتریک ۶۵ درصد همیشه فلز را سریع‌تر از ۵۵ درصد حل میکند؟+
خیر. سرعت واکنش به فلز، گرید آلیاژ، دما و وضعیت سطح بستگی دارد. در فلزاتی که پسیو می‌شوند، افزایش غلظت لزوماً سرعت انحلال را بیشتر نمی‌کند.
خرید و استعلام اسید نیتریک صنعتی
منابع
- EPA / MARLAP، فصل Sample Dissolution
- British Stainless Steel Association، انتخاب فولاد زنگ‌نزن برای اسید نیتریک
- CDC / NIOSH، راهنمای خطرات اسید نیتریک
- NIOSH Manual of Analytical Methods، بخش‌های مربوط به فلزات
- Testing Precious Metals، جدول واکنش فلزات با اسید
- New World Encyclopedia، واکنش اسید نیتریک با فلزات
- دیجی شیمی، واکنش اسید نیتریک با فلزات