กรดไนตริก/กรดดินประสิว (Nitric acid) การผลิต ประโยชน์ และพิษกรดไนตริก

3933
แชร์ต่อให้เพื่อนได้อ่าน
  •  
  •  
  •  
  •  

กรดไนตริก (Nitric acid) หรือ กรดดินประสิว จัดเป็นกรดแก่อนินทรีย์ มีลักษณะเป็นของเหลวใส ไม่มีสี ถูกใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมหลายประเภท อาทิ สิ่งทอ สีย้อม สารทำความสะอาด ปุ๋ย สารเคมีทางการเกษตร และวัตถุระเบิด เป็นต้น ทั้งนี้ หากสูดดมสารชนิดนี้เป็นเวลานานอาจทำให้เกิดหลอดลม และปอดอักเสบเรื้อรังได้

กรดไนตริก เป็นกรดของไนโตรเจนออกไซด์ มีสูตรทางเคมีเป็น HNO3 ประกอบด้วยอะตอมไนโตรเจนที่จับกับกลุ่มไฮดรอกซี (OH-) และอะตอมของออกซิเจน (O) อีก 2 อะตอม

คุณสมบัติเฉพาะ[1]
• ลักษณะทางกายภาพ (physical properties) : มีสถานะเป็นของเหลวใส ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น
• สูตรทางเคมี (Chemical Formula) : HNO3
• น้ำหนักโมเลกุล (Molecular Weight) : 63.013 กรัม/โมล
• จุดเยือกแข็ง (freezing point) : -42 องศาเซลเซียส
• จุดหลอมเหลว (Melting point) : 83 องศาเซลเซียส
• การละลาย (Solubility) : ละลายได้ดีในน้ำ และแอลกอฮอล์
• ความดันไอ (Vapor pressure) : 48 มิลลิเมตรปรอท (30 องศาเซลเซียส)
• ความหนาแน่นไอ (Vapor Density) : 2-3
• ความหนาแน่น (Density) : 1.5129 (กรัม/มล. ที่ 20 องศาเซลเซียส)
• สารที่ต้องหลีกเลี่ยง (Materials to Avoid) : สารประกอบเซลลูโลส ด่าง โลหะต่างๆ

ทั้งนี้ ความหนาแน่น และความดันไอของกรดไนตริกจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไนโตรเจนไดออกไซด์ที่มีอยู่

การผลิตกรดไนตริก [1]
กรดไนตริกที่ผลิตขึ้นในปัจจุบันเกือบทั้งหมดจะผลิตได้จากกระบวนการออกซิเดชันของแอมโนเนียกับอากาศจนเกิดเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) จากนั้น นำไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ไปทำปฏิกิริยากับน้ำจนได้เป็นผลิตภัณฑ์กรดไนตริก ดังสมการ

สมการที่ 1 โดยใช้แอมโมเนียเป็นสารตั้งต้นสำหรับทำปฏิกิริยากับอากาศหรือออกซิเจน
• 4NH3+7O2 = 4NO2 + 6H2O (สมการ 1)

สมการที่ 2-5 เป็นการผลิตกรดไนตริก โดยใช้ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ทำปฏิกิริยากับน้ำ
• 4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3 (สมการ 2) หรือ
• 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 (สมการ 3) หรือ
• 3HNO2 = HNO3 + 2N + H2O (สมการ 4) หรือ
• 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (สมการ 5)

ขั้นตอนการผลิตกรดไนตริกเรียกว่า กระบวนการ กระบวนการ Ostwald แบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่
1. การเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียด้วยออกซิเจนในบรรยากาศเพื่อให้ได้ไนโตรเจนมอนออกไซด์ (NO)
2. การออกซิเดชั่นไนโตรเจนมอนออกไซด์เพื่อให้ได้ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2)
3. การทำปฏิกิริยาระหว่างไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) กับ น้ำ เพื่อให้ได้กรดไนตริก (HNO3)

ประโยชน์กรดไนตริก [1]
กรดไนตริกที่มีจำหน่ายตามท้องตลาดมีระดับความเข้มข้นที่แตกต่างกัน โดยมีการผลิตออกมาในรูปกรดไนตริกเข้มข้นสูงสุดที่ความเข้มข้น 70% โดยถูกนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ดังนี้
1. ด้านอุตสาหกรรม
– ใช้เป็นสารตัวเร่งปฏิกิริยา ใช้เป็นตัวทำละลายโลหะ อาทิ มีการใช้กรดไนตริกเป็นตัวทำละลายโลหะในเหมืองทองคำ หรือ ใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์
– ใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดต่างๆ อาทิ ผลิตภัณฑ์ล้างจาน สบู่, สารชะล้าง, น้ำยาปรับผ้านุ่ม เป็นต้น รวมถึงใช้เป็นสารทำความสะอาดโดยตรง โดยเฉพาะการทำความสะอาดโลหะในภาคอุตสาหกรรม
– ใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ต่างๆเพื่อช่วยต้านการเกิดโฟม ช่วยให้สารจับเป็นเนื้อเดียวกันได้ดี ช่วยในการกระจายตัวของส่วนผสม ช่วยให้เกิดฟอง และช่วยปรับสภาพความหนืด เป็นต้น
– ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ และฟอกหนัง
– ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตสี และสารเคลือบ
– ใช้ในระบบบำบัดน้ำเสีย เพื่อปรับสภาพความเป็นกรด-ด่าง
– ใช้ในกระบวนการผลิตบุหรี่หรือผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับบุหรี่
2. ด้านการเกษตร ใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์สำหรับป้องกัน และกำจัดเชื้อราในทางการเกษตร
3. ในครัวเรือน ถูกใช้สำหรับการฆ่าเชื้อโดยตรง อาทิ ใช้ทำความสะอาดโลหะหรือเครื่องเรือน และใช้ทำความสะอาดพืชผลทางการเกษตร เพื่อการฆ่าเชื้อโรค และป้องกันเชื้อรา ทั้งนี้ จะใช้ในลักษณะสารละลายเจือจาง และมีการล้างทำความสะอาดอีกรอบด้วยน้ำสะอาด
4. ห้องปฏิบัติการ ใช้กรดไนตริกสำหรับการเตรียมสารละลาย และการปรับสภาพความเป็นกรด-ด่างของสารละลาย รวมถึงใช้ปรับความเป็นกรดของตัวอย่างคุณภาพน้ำ เพื่อช่วยป้องกันการตกตะกอนของโลหะหนักหรือการเกาะติดของโลหะหนักกับภาชนะ รวมถึงป้องกันการเติบโตของจุลินทรีย์
5. ในทางการแพทย์ พบการใช้กรดไนตริกสำหรับการรักษาหูด ใช้เป็นตัวทำละลายในทางเภสัชกรรม และใช้เป็นส่วนผสมของยาฆ่าเชื้อ เป็นต้น นอกจากนี้ ยังพบรายงานการศึกษาที่ทดลองนำสารละลายของกรดไนตริก หรือที่เรียกว่า Solcoderm solution มารักษาเนื้องอกบริเวณผิวหนังชั้นนอก ซึ่งพบว่า ผลการรักษามีการตอบสนองต่อสารละลายกรดไนตริกได้เป็นอย่างดี
6. ทางทหาร กรดไนตริกถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตวัตถุระเบิด

ข้อมูลความปลอดภัย
1. เมื่อละลายในน้ำ โมเลกุลจะแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H+) ทำให้สารละลายมีฤทธิ์เป็นกรด
2. มีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะ และวัสดุที่ทำจากเซลลูโลส
3. หากสัมผัสกับวัสดุที่มีเซลลูโลสจะทำให้เกิดควันของสารจำพวกออกไซด์ที่เป็นพิษ และมีโอกาสลุกติดไฟได้เอง
4. สามารถสลายตัว และระเหยได้ง่าย โดยเฉพาะเมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะจะทำให้เกิดไอระเหยของไฮโดรเจน และไนโตรเจนไดออกไซด์ ซึ่งมีลักษณะเป็นควันน้ำตาลสีแดง
5. ภาชนะบรรจุ หากได้รับความร้อนอาจทำให้ระเบิดได้

ความเป็นพิษของกรดไนตริก
1. การสูดดม
– หากสูดดมไอระเหยของกรดไนตริกเข้าไป ไอระเหยของกรดไนตริกจะทำให้เกิดการระคายเคืองต่อเนื้อเยื่อในระบบทางเดินหายใจทันที อาการที่เกิดขึ้น ได้แก่ แสบจมูก แสบลำคอ แสบ และแน่นหน้าอก
– หากสูดดมไอระเหยของกรดไนตริกเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดหลอดลม และปอดอักเสบเรื้อรังได้
2. การสัมผัส
– การสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดการระคายเคือง เกิดอาการปวดแสบปวดร้อน และผิวหนังอักเสบ และเป็นแผลได้
– การสัมผัสกับตา หากความเข้มข้นน้อยจะทำให้เกิดการระคายเคือง มีอาการแสบตา แต่หากมีความเข้มข้นสูงอาจทำให้ดวงตาอักเสบ และถึงกับตาปอดได้
3. การนำเข้าสู่ร่างกาย (ดื่ม)
ห้ามดื่มกินกรดไนตริกเข้าสู่ร่างกาย จะทำให้เกิดการระคายเครื่องต่อเยื่อบุทางเดินอาหารอย่างรุนแรง โดยเฉพาะกรดไนตริกเข้มข้น โดยจะเกิดอาการปวดแสบปวดร้อนทั้งบริเวณช่องปาก ลำคอ และกระเพาะอาหาร อาจทำให้เยื่อบุทุกส่วนในระบบทางเดินอาหารเป็นแผล และทะลุ มีเลือดออก อาเจียนเป็นเลือด และเกิดอาการช๊อคได้

ข้อปฏิบัติ
1. การปฏิบัติงานหรือการใช้กรดไนตริกทุกครั้งต้องสวมชุดหรืออุปกรณ์ป้องกันสารเคมี ได้แก่ ชุดป้องกันสารเคมี หน้ากากกันสารเคมี แว่นตากันสารเคมี ถุงมือที่ทนต่อกรด และรองเท้าบูท
2. การใช้กรดไนตริกในห้องปฏิบัติการ ควรใช้ภายในตู้ดูดอากาศ
3. ผู้ใช้งานต้องมีความรู้หรือความเข้าใจเกี่ยวกับข้อมูลต่างๆของกรดไนตริก
4. เมื่อมีการสัมผัสบริเวณผิวหนังหรือดวงตา ให้รีบล้างออกด้วยน้ำสะอาดทันที ทั้งนี้ หากผู้ได้รับสารเกิดอาการอักเสบที่รุนแรงให้รีบพบแพทย์ทันที
5. เมื่อเกิดไอระเหยที่รุนแรงให้รีบออกจากแหล่งกำเนิดทันที และหากมีการสูดดมจนเกิดอาการปวดแสบภายในระบบหายใจที่รุนแรงให้รีบนำส่งแพทย์ทันที

การจัดเก็บ
– เก็บในภาชนะที่เป็นแก้วชนิดสีชา
– แยกเก็บหรือเก็บให้ห่างสารประกอบเซลลูโลส น้ำ สารที่เป็นด่าง และโลหะต่างๆ
– เก็บในอาคาร ห่างจากแสงแดดส่องถึง และมีการระบายอากาศดี
– เก็บให้ห่างจากแหล่งความร้อน และเปลวไฟเย็น
– เก็บให้ห่างจากวัตถุระเบิด สารออกซิไดซ์ และสารที่ปล่อยรังสี
– พื้นที่จัดเก็บควรมีป้ายกำกับ ป้ายเตือน ข้อห้าม และมีข้อมูลความปลอดภัยที่สามารถอ่านได้ และชัดเจน

เอกสารอ้างอิง
[1] U.S. National Library of Medicine. เข้าถึงได้ที่ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Nitric-acid


แชร์ต่อให้เพื่อนได้อ่าน
  •  
  •  
  •  
  •