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El ácido nítrico es un tipo de ácido mineral potente que se usa para crear productos como fertilizantes, tintes y explosivos fuertes. El líquido cáustico y sin color se suele producir a escala industrial usando procesos y equipos químicos altamente especializados. Sin embargo, también puedes preparar ácido nítrico con diferentes niveles de pureza usando materiales de laboratorio comunes, como sales de nitrato, ácido sulfúrico y cobre. Algunas de las substancias necesarias para este experimento son corrosivas, por lo que debes usar el equipo de seguridad apropiado antes de sostenerlos. También puedes repasar los procedimientos de seguridad en laboratorios a fin de estar preparado por si ocurre un accidente.
Pasos
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Disuelve 80 g (3 oz) de sal de nitrato en 50 ml (2 oz) de agua. Primero agrega la sal de nitrato en un recipiente de vidrio pequeño. Luego vierte toda el agua de una sola vez. Bate la mezcla en el recipiente para que se disuelva más rápido. [1] X Fuente de investigación
- Es importante que uses agua destilada en lugar de agua de grifo común. Por lo general, el agua de grifo contiene residuos de otros químicos que pueden arruinar la composición del ácido que produzcas. [2] X Fuente de investigación
- Para este experimento, lo más fácil será usar nitrato de sodio, de potasio o de amonio. Todos estos químicos están disponibles en todas las tiendas de suministros químicos en línea.
- Algunas de estas tiendas solo venderán a instituciones, no a personas particulares. Esto podría causarte dificultades para conseguir los que necesites, salvo que un profesor o supervisor los compre en tu nombre. [3] X Fuente confiable Science Buddies Ir a la fuente
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Agrega 100 ml (3,5 oz) de ácido clorhídrico. Mide el ácido en una probeta graduada para garantizar que uses la cantidad adecuada. Transfiere el ácido a la solución de sal de nitrato con cuidado, evitando que se derrame o salpique. Bate el contenido del recipiente de nuevo para mezclar los componentes químicos. [4] X Fuente de investigación
- Puedes comprar un recipiente de ácido clorhídrico concentrado por alrededor de $1 por cada 30 ml (1 oz).
- Es una buena idea que trabajes debajo de una campaña extractora o que coloques el equipo en un área abierta ventilada, ya que los materiales de la prueba emitirán gases fuertes cuando entren en contacto con el ácido.
Advertencia: siempre usa guantes y gafas de seguridad cuando trabajes con ácidos. El ácido clorhídrico en particular es muy corrosivo. Si no usas la protección adecuada, incluso una gota pequeña en tu piel podría causarte quemaduras graves. [5] X Fuente de investigación
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Llena un segundo recipiente más grande con 50 ml (2 oz) de agua. Vierte suficiente agua como para cubrir el fondo del segundo recipiente. Colocarás el recipiente de la mezcla dentro de él para evitar que se derrame o se rebalse, por lo que debes verificar que sea lo suficientemente grande como para contener los materiales de prueba de manera cómoda. [6] X Fuente de investigación
- Lo ideal es que el segundo recipiente también sea un poco más alto que el primero.
- Si vas a usar un vaso de precipitados de 250 ml para preparar la mezcla, podrías colocarlo en uno de 1000 ml para dejar espacio suficiente.
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Coloca el recipiente de la mezcla en el fondo del recipiente grande. Coloca el recipiente de la mezcla en el agua poco profunda. Verifica que por lo menos 0,5 cm (1/4 de pulgada) de agua sigan expuestos en todos los lados del recipiente de la mezcla. De lo contrario, consigue uno más grande. [7] X Fuente de investigación
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Agrégale como mínimo 32 g (1 oz) de cobre a la mezcla de ácido. Si es posible, usa gránulos de cobre para laboratorio con una pureza del 99 %. Pésalos en una balanza de precisión dentro de un recipiente ligero, asegurándote de pesar el recipiente solo primero y restarle el peso a la lectura final. Cuando tengas un mínimo de 32 g (1 oz), deposita el cobre en el recipiente para la mezcla. [8] X Fuente de investigación
- Si no puedes conseguir gránulos de cobre, también puedes usar cobre en pedazos pequeños, virutas, alambre o incluso monedas. Sin embargo, ten en cuenta que la mezcla de ácido disolverá el cobre en su mayoría, así que lo perderás. [9] X Fuente de investigación
- El cobre es necesario para iniciar la reacción de oxidación que producirá ácido nítrico.
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Cubre el recipiente de la mezcla con otro recipiente y espera alrededor de una hora. El tercer recipiente retendrá el dióxido de nitrógeno generado a medida que el cobre se disuelva en la mezcla de ácido. El gas saldrá del recipiente de la mezcla y ascenderá por el agua formando burbujas en el recipiente que lo contiene, lo que producirá ácido nítrico. [10] X Fuente de investigación
- Un vaso de precipitados uno o dos tamaños más grande cabrá a la perfección sobre el que tenga la mezcla. También podrías usar un frasco u otro recipiente de bebidas, siempre y cuando esté hecho de vidrio.
- Puede ser de utilidad que coloques un objeto pesado pequeño (como un libro o un pedazo de madera) sobre el recipiente de cobertura para asegurarlo y evitar que se mueva cuando el gas que escape lo impulse hacia arriba.
- El ácido nítrico que produzcas con este método solo tendrá una pureza del 40 al 60 %. Para elaborar uno de mayor pureza, tendrás que destilarlo usando sales de nitrato y ácido sulfúrico. [11] X Fuente de investigación
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Mide 80 g (3 oz) de nitrato de potasio puro en un matraz. La mezcla de nitrato de potasio y ácido sulfúrico suele producir ácido nítrico con el mayor grado de pureza. Usa una balanza de precisión para medir la cantidad exacta de sal de nitrato. Recuerda tener en cuenta el peso del recipiente medidor. [12] X Fuente de investigación
- Tienes que usar un matraz de fondo redondo para este experimento. La superficie curvada y la boca reducida del matraz evitarán que el ácido nítrico evaporado escape durante el proceso de destilación.
- También puedes usar nitrato de sodio o amonio si lo tienes a la mano, pero la pureza del ácido resultante podría ser mucho más baja. [13] X Fuente de investigación
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Agrega de 60 a 65 ml (de 2 a 2,2 oz) de ácido sulfúrico concentrado. Vierte el ácido en el matraz usando un embudo plástico. Si no tienes uno a la mano, también puedes usar un instrumento con gotero, siempre y cuando tenga señalados incrementos precisos para la medición de líquidos. [14] X Fuente de investigación
- Trabaja bajo una campana extractora o en un espacio al aire libre ventilado, y colócate guantes y gafas de seguridad antes de sostener alguno de los químicos necesarios. [15] X Fuente de investigación
- Mientras más pureza tenga el ácido, mejor. Si usas ácido sulfúrico diluido con agua, esto producirá un ácido nítrico más débil.
Consejo: si entras en contacto directo con un ácido por accidente, lava el área afectada con agua fría por un mínimo de 15 a 20 minutos.
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Prepara un recipiente de vidrio vacío y un condensador para la destilación. Introduce un cabezal de destilación con tapón de vidrio en la boca del matraz. Conecta el vástago inclinado del cabezal con un tubo condensador. Coloca el extremo inferior del condensador en la abertura del recipiente vacío. [16] X Fuente de investigación
- Puedes conseguir un kit de destilación básico (con todo lo que necesites para realizar tus propias destilaciones químicas en casa) en cualquier tienda de suministros químicos.
- Vuelve a revisar que los tapones del aparato de destilación estén asegurados. De lo contrario, ¡los gases perjudiciales podrían fugarse!
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Calienta la mezcla de ácido por una hora. Enciende un mechero o una placa calefactora, siéntate y mira cómo ocurre la magia. A medida que la mezcla de ácido se caliente, la sal de nitrato y el ácido sulfúrico reaccionarán y producirán bisulfato y ácido nítrico líquido. El ácido nítrico se evaporará e irá al condensador, en donde se enfriará y formará gotas pequeñas que se drenarán poco a poco hacia el recipiente vacío. [17] X Fuente de investigación
- Si tienes un termómetro, colócalo en la parte superior del cabezal de destilación y vigílalo mientras la mezcla de ácido esté en la fuente de calor. La temperatura dentro del matraz fluctuará un poco, pero lo ideal es que se mantenga alrededor del punto de ebullición del ácido (337 °C o 639 °F). [18] X Fuente de investigación
- Podrías notar que el ácido nítrico concentrado desarrolla un tono amarillo a medida que se acumula. Este es un efecto secundario normal de la contaminación del dióxido de hidrógeno. El ácido seguirá siendo lo suficientemente puro como para usar en diversos fines.
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Échale aire al ácido nítrico para probar su pureza. Toma un tubo de goma o una pajilla de plástico, y coloca un extremo dentro de la boca del matraz. Sopla con suavidad en el otro extremo. A medida que soples, observa que el ácido emita gases ralos de color amarillo pálido. Solo surgirá una cantidad considerable de gases si el ácido nítrico tiene una pureza de más del 80 %. Debido a este efecto único, el ácido con una pureza elevada a veces se denomina como “fumante”. [19] X Fuente de investigación
- Sé muy cuidadoso para no inhalar los gases. Esto podría causarte una irritación grave en las vías respiratorias.
- Si usas guantes de látex o nitrilo, quítatelos antes de probar el ácido. Esto podría parecerte contraproducente, ¡pero el ácido nítrico puro puede hacer que el látex y el nitrilo se prendan en llamas! [20] X Fuente de investigación
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Consejos
- Siempre ten un kit de primeros auxilios a la mano en el área de trabajo, por si ocurre un percance inesperado.
- El ácido nítrico es útil para iniciar reacciones químicas y producir muchos otros compuestos químicos en un laboratorio.
- El cobre no es barato, en especial si vas a derretirlo. Recíclalo agregando pedazos pequeños de papel aluminio en los residuos de cobre líquido, y colándolo a través de un papel toalla una vez que se disuelva. Los pedazos sólidos sobrantes tendrán poca pureza, y podrás usarlos para otros experimentos.
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Advertencias
- Algunos de los procedimientos descritos en este artículo pueden ser peligrosos si no se llevan a cabo de manera responsable. Por este motivo, lo mejor es que solo los especialistas en química y el personal de laboratorio experimentados los usen. Si es la primera vez que realizas un experimento de química, considera realizar un proyecto más simple, como cambiar el pH del agua o neutralizar el ácido cítrico.
- Solicita atención médica inmediata si notas alguna quemadura, hinchazón, picazón o irritación como resultado de la exposición a los químicos. Si no se tratan, las quemaduras químicas pueden conducir a síntomas más graves, incluido un choque. [21] X Fuente de investigación
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Cosas que necesitarás
Conseguir ácido nítrico del cobre
- sales de nitrato
- agua destilada
- ácido clorhídrico
- gránulos de cobre
- recipientes de vidrio de laboratorio
- cilindro graduado
- balanza de precisión
- campana extractora
- guantes de goma
- gafas de seguridad
- monedas de cobre (opcional, para pureza del 90 % o más)
Destilar ácido nítrico puro
- nitrato de potasio
- ácido sulfúrico concentrado
- matraz de fondo redondo
- cilindro graduado
- balanza de precisión
- embudo plástico o instrumento con gotero
- equipo de destilación
- fuente de calor
- tubo de goma o pajilla de plástico
- campana extractora
- guantes de goma
- gafas de seguridad
- termómetro (opcional)
Referencias
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=31
- ↑ https://sciencing.com/distilled-good-control-science-projects-7418493.html
- ↑ https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/references/science-fair-approved-suppliers
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=52
- ↑ https://chlorine.americanchemistry.com/Science-Center/Chlorine-Compound-of-the-Month-Library/Hydrochloric-Acid-HCl-An-Acid-With-Many-Uses/
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=58
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=61
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=66
- ↑ https://chem.umn.edu/nitric-acid-acts-upon-copper
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=72
- ↑ https://hackaday.com/2017/07/07/anyone-need-a-little-fuming-nitric-acid/
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=imR0cDqSwec&feature=youtu.be&t=14
- ↑ https://sciencing.com/potassium-nitrate-reaction-experiments-5297155.html
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=imR0cDqSwec&feature=youtu.be&t=26
- ↑ https://ehs.stanford.edu/wp-content/uploads/Fume-Hood-Use.pdf
- ↑ http://www.wiredchemist.com/chemistry/instructional/laboratory-tutorials/distillation
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=2yE7v4wkuZU&feature=youtu.be&t=348
- ↑ http://www.wiredchemist.com/chemistry/instructional/laboratory-tutorials/distillation
- ↑ https://youtube/QmCdrDLyNXQ?t=328
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=aBVdGGml6bU&feature=youtu.be&t=14
- ↑ https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/15312-treating-chemical-burns
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