El ácido nítrico (HNO3) es un compuesto químico tan esencial para la vida moderna como lo es para la química de laboratorio. Famoso por su naturaleza corrosiva y su poder oxidante, este ácido mineral fuerte es el pilar de la producción mundial de fertilizantes y es un reactivo indispensable en la síntesis orgánica, la metalurgia y la fabricación de explosivos.
La historia del ácido nítrico se remonta a la alquimia medieval, donde era conocido como aqua fortis (agua fuerte), una referencia a su capacidad para disolver la mayoría de los metales. Hoy en día, su producción masiva a través del Proceso Ostwald es un indicador clave de la capacidad industrial de un país. Sin embargo, su fuerza requiere un manejo extremadamente riguroso, ya que su capacidad para oxidar y corroer lo convierte en un riesgo químico significativo.
Esta guía detallada explorará la química única del ácido nítrico, desde cómo se produce hasta sus usos más críticos y las medidas de seguridad esenciales que todo profesional debe conocer.
I. Qué Es el Ácido Nítrico y sus Propiedades Químicas
El ácido nítrico es un ácido mineral fuerte inorgánico. Su fórmula es HNO3, y es un ácido monoprótico que se disocia completamente en agua, liberando un protón (H+) y el anión nitrato (NO3-).
A. Características Físicas Clave
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Apariencia: En su forma pura, es un líquido incoloro. Sin embargo, puede volverse amarillo o marrón debido a la descomposición fotoquímica (por luz) o térmica que produce dióxido de nitrógeno (NO2), un gas tóxico.
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Volatilidad: Es un líquido volátil con un olor acre y sofocante característico.
- Ácido Fuerte: Al igual que el ácido sulfúrico o el clorhídrico, se disocia completamente en agua, otorgándole una acidez extrema (pH 0).
B. El Poder Oxidante
La propiedad más distintiva del ácido nítrico es su capacidad como agente oxidante muy fuerte.
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Oxidación de Metales: El ácido nítrico, especialmente en concentraciones altas, no solo reacciona con metales a través de la liberación de H+, sino que también utiliza su anión nitrato (NO3-) como un oxidante, atacando metales que normalmente serían resistentes a otros ácidos.
- "Aqua Regia": Aunque el ácido nítrico por sí solo no disuelve el oro o el platino, una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico (generalmente en una proporción 1:3) forma aqua regia (agua real), una solución capaz de disolver estos metales nobles al crear complejas reacciones redox.
C. Producción Industrial: El Proceso Ostwald
La producción de HNO3 se realiza casi exclusivamente a través del Proceso Ostwald, un método catalítico en tres etapas que convierte el amoníaco (NH3) en ácido nítrico.
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Oxidación de Amoníaco: El amoníaco se oxida con aire sobre un catalizador de platino-rodio para formar óxido nítrico (NO).
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Oxidación Adicional: El óxido nítrico se oxida adicionalmente para formar dióxido de nitrógeno (NO2).
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Absorción: El NO2 se absorbe en agua para producir ácido nítrico (HNO3).
II. Usos Principales y Aplicaciones Críticas del Ácido Nítrico HNO3
El ácido nítrico tiene una increíblemente amplia gama de aplicaciones, pero su uso está dominado por la necesidad de fijar el nitrógeno en formas utilizables.
A. Producción de Fertilizantes (El Uso Más Grande)
Más del 75% del ácido nítrico producido se utiliza en la fabricación de nitrato de amonio (NH4NO3).
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Función: El nitrato de amonio es un fertilizante de alto contenido de nitrógeno, esencial para aumentar el rendimiento de los cultivos. La reacción de HNO3 con el amoníaco es el método principal para crear esta forma de nitrógeno asimilable por las plantas.
- Seguridad Agrícola: El control de calidad en la producción de fertilizantes es vital, ya que el nitrato de amonio también es un agente oxidante potente (ver sección III).
B. Industria de Explosivos y Propelentes
El carácter oxidante del HNO3 lo hace indispensable para la nitración de compuestos orgánicos, un proceso clave en la fabricación de explosivos.
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Nitroglicerina: Reacción con glicerina.
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TNT (Trinitrotolueno): Reacción con tolueno.
- Nitrocelulosa: Utilizada en propelentes y explosivos sin humo.
En estos procesos, el ácido nítrico concentrado (a menudo en combinación con ácido sulfúrico) se utiliza para añadir grupos nitro ($\text{NO}_2$) a las moléculas orgánicas, haciéndolas químicamente inestables y ricas en energía.
C. Síntesis Orgánica y Producción de Plásticos
El HNO3$ es un reactivo de partida para numerosos productos químicos de alto valor.
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Adiponitrilo: Un precursor clave para la fabricación de Nylon 6,6, un polímero esencial en la industria textil y automotriz.
- Poliuretanos: Utilizado en la producción de ácidos dicarboxílicos que son intermediarios en la fabricación de espumas y recubrimientos de poliuretano.
D. Metalurgia y Acabado de Metales
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Grabado y Decapado: Las soluciones de ácido nítrico se utilizan en la industria electrónica y de la joyería para grabar placas de circuito impreso y para limpiar o decapar metales (eliminar impurezas superficiales).
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Pasivación: Se utiliza para pasivar (crear una capa protectora de óxido) ciertos metales, como el acero inoxidable, para aumentar su resistencia a la corrosión.
III. Seguridad y Manejo del Ácido Nítrico
Debido a su doble función como ácido fuerte y oxidante potente, el ácido nítrico presenta riesgos significativos que exigen el más estricto cumplimiento de las Buenas Prácticas de Laboratorio (BPL).
A. Riesgos para la Salud
El contacto con el ácido nítrico provoca quemaduras químicas inmediatas y graves.
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Piel: Una característica única es que tiñe la piel de amarillo brillante por la reacción con las proteínas (reacción xantoproteica), causando necrosis y quemaduras.
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Inhalación: La inhalación de los vapores de ácido o del dióxido de nitrógeno (NO2) liberado por su descomposición es extremadamente peligrosa. El NO2 es un gas de color marrón-rojizo que puede causar edema pulmonar, a menudo con un inicio retardado de varias horas.
- Corrosión: El ácido ataca muchos materiales y debe almacenarse en recipientes de vidrio o plásticos resistentes (ej. polipropileno o teflón).
B. Medidas de Seguridad y EPP
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Ventilación: La manipulación, especialmente de concentraciones superiores al 60% (conocido como ácido nítrico fumante), debe realizarse siempre dentro de una campana extractora de gases que funcione correctamente.
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Equipo de Protección Personal (EPP): Se requieren guantes de nitrilo/neopreno de grosor adecuado, protección ocular completa (careta facial y gafas de seguridad) y batas de laboratorio.
- Almacenamiento: Debe almacenarse en áreas frescas y bien ventiladas, lejos de la luz solar directa para minimizar la descomposición. Es crucial mantenerlo separado de bases fuertes, metales y, especialmente, de materiales orgánicos como solventes, ya que puede provocar una reacción oxidativa violenta o una ignición espontánea.
C. Gestión de Derrames y Neutralización
La neutralización de un derrame de ácido nítrico requiere el uso de bases débiles como el bicarbonato de sodio o carbonato de sodio. Es vital realizar la neutralización gradualmente debido a la liberación de calor y dióxido de carbono durante la reacción ácido-base. La CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) y la FDA proporcionan guías de seguridad sobre el manejo de reactivos químicos de alta peligrosidad.
IV. El Ácido Nítrico en la Agricultura y el Medio Ambiente
La conexión más profunda del ácido nítrico con el mundo es a través del ciclo del nitrógeno.
A. La Fijación de Nitrógeno Artificial
La limitación natural del crecimiento de los cultivos es el nitrógeno. El desarrollo del Proceso Haber-Bosch (para producir amoníaco) y el posterior Proceso Ostwald (para convertir el amoníaco en ácido nítrico) permitieron la fijación artificial del nitrógeno atmosférico.
- Impacto Global: Esta innovación química permitió la producción masiva de fertilizantes, sosteniendo la población mundial actual, pero también generando desafíos ambientales (ej. contaminación por nitratos de las aguas subterráneas).
B. Control de Calidad y Reactivos de Laboratorio
El ácido nítrico es también un reactivo clave para la digestión de muestras antes del análisis instrumental. Se utiliza para oxidar la materia orgánica y solubilizar metales en muestras de suelo, agua o alimentos, permitiendo la cuantificación de metales pesados mediante técnicas como la Espectrometría de Absorción Atómica o ICP-MS.
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Pureza: Para estos fines, se requiere ácido nítrico de ultra-alta pureza (grado trace metal o ultrex) para evitar la introducción de contaminantes metálicos en la muestra.
Conclusión: El Poder Dual del Ácido Nítrico
El ácido nítrico (HNO3) es un compuesto químico dual: un ácido fuerte y un potente agente oxidante. Esta combinación lo hace insustituible en la producción de fertilizantes, que alimentan el mundo, y en la síntesis de explosivos y plásticos, que impulsan la industria.
Su uso refleja un equilibrio entre el tremendo beneficio industrial y la responsabilidad química. La garantía de la seguridad y el cumplimiento ambiental se basa en el conocimiento riguroso de su naturaleza corrosiva y la adhesión estricta a los protocolos de ventilación, protección y almacenamiento adecuado. El ácido nítrico seguirá siendo una pieza clave en la química industrial, siempre y cuando se maneje con el respeto que exige su poder.
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