Procesos industriales: fabricación de ácido nítrico

Escrito por Quimitube el 29 marzo

Hemos visto que el ácido nítrico interviene en numerosas reacciones químicas. Lo hemos utilizado en múltiples ejercicios de ácido base por sus propiedades, obviamente, ácidas, y también lo hemos usado en numerosos ejercicios de reacciones redox por las propiedades oxidantes del ión nitrato. De hecho, se trata de un producto muy utilizado tanto a nivel industrial como a nivel de análisis de laboratorio. Ahora bien, ¿cómo se produce? ¿Qué reacciones químicas están implicadas en su obtención y en qué condiciones? Principalmente hallamos dos procesos industriales en función de la pureza requerida:

• Para obtener el ácido nítrico puro (concentración del 100%), se usa la reacción entre el nitrato sódico y el ácido sulfúrico concentrado en caliente. Es decir:

NaNO3 + H2SO4 <–> NaHSO4 + HNO3

Aunque se trata de una reacción reversible (vemos que es un equilibrio químico) el ácido nítrico producido se halla en forma gaseosa, por lo que, al desprenderse, el equilibrio se va desplazando a la derecha por el principio de Le Chatelier. Estos vapores desprendidos de ácido nítrico son posteriormente condensados, por lo que tenemos un ácido nítrico líquido y totalmente puro.

A pesar de que una cantidad apreciable de ácido nítrico es sintetizado a una concentración cercana al 100%, es más habitual sintetizarlo en concentraciones inferiores, generalmente entre el 50 y el 70%. En un laboratorio químico, es frecuente que se utilice un ácido nítrico al 65% para aplicaciones como, por ejemplo,  la determinación de metales en aguas por ICP (plasma de acoplamiento inducido). Para esta otra síntesis se usa el método siguiente:

• Fabricación industrial por el método de Ostwald. 

Éste es el proceso industrial de síntesis de ácido nítrico más común, y consiste en la oxidación catalítica del amoníaco a monóxido de nitrógeno (se usa como catalizador platino con un pequeño porcentaje de paladio o rodio), con una posterior oxidación del mismo a dióxido de nitrógeno para, finalmente, reaccionar con agua, produciendo ácido nítrico. Las tres reacciones especificadas son:

4NH3 + 5O2 –> 4NO + 6H2O                  Catalizada por platino a 800ºC

2NO + O2 –> 2NO2

3NO2 + H2O –> 2HNO3 + NO

El NO producido en la última reacción se recicla, volviendo a la cámara de reacción para producir NO2 a partir de la segunda reacción.

Curiosamente, lo que más encarece el proceso de producción de ácido nítrico por medio del método de Ostwald es que una pequeña cantidad del platino utilizado como catalizador se va perdiendo por oxidación, pasando a PtO2. Se necesitan en torno a 50 toneladas anuales de platino para reponer el que se va perdiendo por oxidación.

Considerando que el precio del platino a 28 de marzo de 2012 (ayer) era de 1640 dólares por onza (1 onza = 28,3495 gramos, por lo que hablamos de 58 dólares el gramo), 50 toneladas anuales de platino cuestan la friolera de 2900 millones de dólares, es decir, unos 2184 millones de euros.

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