كتب الماء والنار

نظرة عامة حول ماء النار

يُطلق اسم ماء النار على حمض النيتريك (بالإنجليزية: Nitric acid) ذي الصيغة الكيميائية (HNO₃)، والمعروف بالماء القوي، أو الماء الحاد، أو رَوْح النترات، وهو حمض قوي غير عضوي شديد التآكل والسُّمية، ويُمكن أن يُسبّب حروقاً خطيرة، وعند دخوله في تفاعلات مع الهيدروكسيدات والفلزات والأكاسيد ينتج أملاح النترات.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لماء النار

الخصائص الفيزيائية لماء النار

فيما يأتي أهم الخصائص الفيزيائية لماء النار:

• اللون: سائل لا لون له عندما يكون نقياً، لكن إذا تعرّض للحرارة أو الضوء يتحوّل لونه إلى اللون الأصفر أو البني المُحمّر.
• الكتلة المولية: 63.01 غم/مول.
• درجة الغليان: 83 درجة مئوية.
• درجة التجمّد: -42 درجة مئوية.
• درجة الحموضة (PH): 3.01.
• الكهرلية: مادة شديدة الكهرلية (وسط ناقل للكهرباء).

الخصائص الكيميائية لماء النار

عند تعرّض ماء النار للضوء أو الحرارة فإنّه يتحوّل ببطء إلى غاز ثاني أكسيد النيتروجين (NO₂)، والذي بدوره يذوب في الحمض فيُحوّل لونه إلى الأصفر أوالبني المحمّر، ويُسمّى عندئذٍ بحمض النيتريك المدخّن، وذلك وفقاً للمعادلة الآتية:

4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

تفاعل ماء النار مع الفلزات

يتفاعل ماء النار مع الفلزات وفق المعادلات الآتية:

• يُعدّ ماء النار من العوامل المؤكسدة القوية، حيث يتفاعل مع معظم الفلزات، مثل: الحديد، والفضة، والنحاس، ويُسبّب ذوبانها وتآكلها وفقاً للمعادلة الآتية:

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

• يتفاعل ماء النار المُخفّف مع الفلزات ويُنتج غاز أول أكسيد النيتروجين عديم اللون وفقاً للمعادلة الآتية:

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

• يتصاعد غاز الهيدروجين عند تفاعل ماء النار المُخفّف البارد مع عنصر المغنيسيوم أو الكالسيوم وفقاً للمعادلة الآتية:

Mg + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂

• يتفاعل ماء النار مع الفلزات النبيلة ويُسبّب ذوبانها عند إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى وعاء التفاعل.
• لا يُذيب ماء النار المُركّز الفلزات النشطة مثل الحديد والألمنيوم.

تفاعل ماء النار مع اللافلزات

يتفاعل ماء النار المُخفّف مع جميع اللافلزات باستثناء الهالوجينات "عناصر المجموعة السابعة" وعنصر السيليكون، ويؤكسدهم إلى أعلى حالات الأكسدة منتجاً غاز ثاني أكسيد النيتروجين وفقاً للمعادلة الآتية:

C + 4HNO₃ → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

أمّا عند تفاعل ماء النار المركّز مع اللافلزات فينتج غاز أول أكسيد النيتروجين وفقاً للمعادلة الآتية:

3C + 4HNO₃ → 3CO₂ + 4NO + 2H₂O

تفاعل ماء النار مع المواد العضوية

يتفاعل ماء النار بشدّة مع جميع المواد العضوية، مثل: الأسيتون وأنهيدريد الأَسيتيك (بالإنجليزية: Acetic anhydride)، مُسبّباً الحرائق والانفجارات العنيفة، كما يتفاعل مع العوامل المختزلة والمواد القابلة للاشتعال، مثل: الكحول، وزيت التربنتين، والفحم.

كيفية تحضير ماء النار

تعتمد الطريقة الرئيسية في تحضير حمض النيتريك على أكسدة الأمونيا، وهي طريقة طوّرها الكيميائي الألماني ويليام أوستوالد عام 1901م، ليحصل بعد ذلك على جائزة نوبل للعلوم عام 1909م، حيث يتمّ أكسدة الأمونيا إلى أول أكسيد النيتروجين (أكسيد النيتريك) وثاني أكسيد النيتروجين بالهواء أو الأكسجين، بوجود شبكة من البلاتين والروديوم كعوامل مُحفّزة عند درجة حرارة 850 درجة مئوية و5 ضغط جوي، ثمّ يُمتص ثاني أكسيد النيتروجين في الماء مكوّناً حمض النيتريك (HNO3).

استخدامات ماء النار

يُعدّ ماء النار أحد أهم الأحماض غير العضوية التي يكثر استخدامها في المعامل والمصانع، حيث يدخل في تحضير العديد من المركبات الكيميائية، ومن أهم استخداماته ما يأتي:

• صناعة نترات الأمونيوم الذي يدخل في صناعة الأسمدة والمتفجّرات.
• عمليات الحفر الضوئي.
• إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك.
• الاصطناع العضوي.
• تعويم المواد الخام.
• صناعة المطاط.
• صناعة اليوريثانات.
• تنقية الفضة، والذهب، والبلاتينيوم.
• الحفر على الفولاذ، والنقش على النحاس والنحاس الأبيض والبرونز.
• صناعة الأصباغ والبوليمرات.

آثار التعرّض لماء النار

يُعتبر ماء النار من المواد شديدة الخطورة ذات السمية العالية، وينتج عنه آثار خطيرة في حال تعرّض أحد أعضاء الجسم له كما يأتي:

• التأثير على العينين: إذا تعرّضت العينان بشكل مباشر لماء النار فإنّ ذلك يُسبّب قروحاً في القرنية، أو حروق شديدة في ظهارة القرنية، وقد يؤدّي إلى ضرر دائم في الرؤية، أمّا إذا تمّ التعرّض لأبخرة الحمض فإنّ ذلك يؤدّي إلى تهيّج العينين حتّى عند التراكيز المنخفضة منه، وقد يؤدّي إلى التهاب أو نخر ملتحمة العين.
• التأثير على الجلد: يُسبّب ماء النار حروق خطيرة للجلد، وتقرّحات وندبات على الجلد، وقد يُسبّب التهاب الجلد، وتلوُّن الجلد باللون الأصفر.
• تأثير استنشاق أبخرة الحمض: يُسبّب استنشاق أبخرة حمض النيتريك سعالاً شديداً، وتهيّج الجهاز التنفسي، وتغيّرات في وظائف الرئة، وقد يؤدّي إلى الإصابة بوذمة الرئة أو وذمة الحنجرة، والالتهاب الرئوي، وضيق في التنفس، وتشنّج الحنجرة.
• تأثير ابتلاع ماء النار: يُسبّب ابتلاع ماء النار التهاب المعدة أو التهاب المعدة النزفي، وحروق في المعدة، وقد يؤدّي إلى تآكل المريء أو تضيّق وثقب المعدة.