Axit nitric và axit sulfuric là hai axit vô cơ quan trọng bậc nhất trong công nghiệp hóa chất. Chúng cùng “hung dữ”, cùng ăn mòn mạnh, nhưng lại khác nhau khá sâu về bản chất hóa học, cách phản ứng và lĩnh vực sử dụng. Nhìn bên ngoài có thể giống nhau, nhưng dùng nhầm thì hậu quả không hề nhỏ.
Mục lục bài viết
Axit nitric là gì?
Axit nitric có công thức hóa học HNO₃. Ở điều kiện thường, đây là chất lỏng không màu hoặc hơi vàng nhạt, có mùi hắc, bốc khói nhẹ trong không khí ẩm. Axit nitric là axit mạnh và đồng thời là chất oxi hóa rất mạnh.
Điểm đáng chú ý là axit nitric có khả năng oxi hóa kim loại ngay cả khi kim loại đó đứng sau hydro trong dãy hoạt động hóa học. Phản ứng thường sinh ra các oxit nitơ (NO, NO₂) có màu nâu đỏ, rất độc.
Axit sulfuric là gì?
Axit sulfuric có công thức H₂SO₄. Đây là chất lỏng sánh, không màu, không mùi, nặng hơn nước và rất khó bay hơi. Axit sulfuric cũng là axit mạnh, nhưng nổi bật nhất là tính háo nước cực cao.
Ở dạng đậm đặc, axit sulfuric có khả năng hút nước từ các hợp chất hữu cơ, làm than hóa đường, giấy, vải… Một phản ứng kinh điển mà sinh viên hóa nào cũng từng thấy là nhỏ H₂SO₄ đậm đặc vào đường, lập tức tạo thành cột than đen.
So sánh công thức và cấu trúc phân tử
Axit nitric chứa một nguyên tử nitơ và ba nguyên tử oxy liên kết với nhóm hydroxyl. Axit sulfuric chứa một nguyên tử lưu huỳnh, hai nhóm hydroxyl và hai nguyên tử oxy liên kết đôi.
Chính cấu trúc này khiến H₂SO₄ có thể phân ly hai nấc, còn HNO₃ chỉ phân ly một nấc. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến độ mạnh, khả năng tạo muối và hành vi phản ứng của hai axit.
Độ mạnh axit và tính oxi hóa
Cả hai đều là axit mạnh, nhưng xét trong dung dịch loãng, axit nitric thường thể hiện tính axit “gọn gàng” hơn, phản ứng nhanh và rõ ràng.
Axit nitric là chất oxi hóa mạnh hơn axit sulfuric. Nó có thể oxi hóa đồng, bạc và nhiều kim loại khác mà axit sulfuric loãng không làm được. Ngược lại, axit sulfuric đậm đặc lại thiên về háo nước và gây biến tính vật chất hơn là oxi hóa mạnh.
Khả năng phản ứng với kim loại
Axit nitric phản ứng với hầu hết kim loại, tạo muối nitrat và khí oxit nitơ. Đặc biệt, phản ứng không giải phóng khí hydro như nhiều axit khác, mà sinh ra NO hoặc NO₂.
Axit sulfuric loãng phản ứng với kim loại đứng trước hydro, tạo muối sunfat và khí H₂. Axit sulfuric đậm đặc lại có thể oxi hóa một số kim loại như đồng, sinh ra SO₂.
Một chi tiết thú vị là sắt và nhôm có thể bị thụ động hóa bởi axit nitric đặc và axit sulfuric đặc nguội, tạo một lớp màng oxit bảo vệ bề mặt kim loại.
Ứng dụng công nghiệp
Axit nitric được sử dụng nhiều trong sản xuất phân đạm (ammonium nitrate), thuốc nổ, thuốc nhuộm, xử lý bề mặt kim loại và ngành luyện kim. Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp hữu cơ và phòng thí nghiệm.
Axit sulfuric có phạm vi ứng dụng còn rộng hơn. Đây là hóa chất “xương sống” của công nghiệp hiện đại, dùng trong sản xuất phân bón phosphate, ắc quy chì–axit, tinh chế dầu mỏ, xử lý nước thải và sản xuất hàng loạt hóa chất khác.
Mức độ nguy hiểm và an toàn
Cả hai axit đều ăn mòn mạnh và gây bỏng nặng nếu tiếp xúc với da. Tuy nhiên, axit nitric còn nguy hiểm hơn ở khía cạnh khí độc sinh ra trong phản ứng. NO₂ là khí cực độc, gây tổn thương phổi nghiêm trọng.
Axit sulfuric đậm đặc khi pha loãng sinh nhiệt rất lớn. Nếu đổ nước vào axit, dung dịch có thể bắn tung tóe. Quy tắc an toàn kinh điển là luôn rót axit vào nước, không làm ngược lại.
Nên dùng axit nào?
Không có axit nào “tốt hơn” axit nào, chỉ có phù hợp hay không. Nếu cần oxi hóa mạnh, tạo muối nitrat hoặc phản ứng nhanh với kim loại, axit nitric là lựa chọn phù hợp. Nếu cần tác nhân háo nước, môi trường axit bền và chi phí thấp, axit sulfuric chiếm ưu thế.
