FABRICATION DE L'ACIDE NITRIQUE

Gomme nous l’avons vu plus haut la seule méthode employée pour fabriquer l’acide nitrique consiste à traiter par l’acide sulfurique les nitrates de potasse ou de soude.

Théorie de la fabrication. — A une température relativement basse l’acide sulfurique forme avec la potasse un bisulfate dont la formule est KO, HO, 2S0'’. Si donc on n’employait qu’un seul équivalent d’acide sulfurique pour un équivalent de

salpêtre, la moitié seulement de ce corps serait décomposée d’abord. A la vérité, en élevant davantage la température, on arrive à faire réagir le bisulfate sur le nitrate et à obtenir du sulfate neutre anhydre -, mais, dans ces conditions, l’acide nitrique

mis en- liberté est décomposé par la chaleur en acide hyponitrique et oxygène, et on ne retire en réalité que un demi équivalent d’acide nitrique, tenant en dissolution de l’acide hyponitrique. La formule de la réaction est ;

2(KO.AzO») + 2(1I0.S0=) = 2(KO.SO») + 110 + AzO^HO + AzO* + 0.

D’après cela, de 100 parties de salpêtre et 48,46 d’acide sulfurique monohydraté, on retire 58.55 d’acide nitrique monohydraté rouge fumant.

Il se dégage un équivalent d’eau, on ne peut cependant pas chercher à opérer avec un acide sulfurique plus concentré, tel que l’acide fumant, car, au début de l’opération, le bisulfate qui se forme absorbe un équivalent d’eau pour deux équivalents d’acide sulfurique. Si donc ce dernier corps apportait moins d’eau, l’équivalent d’acide nitrique qui se dégage d’abord, ne trouvant pas la quantité d’eau nécessaire à la formation du monohydrate, serait forcément décomposé en partie, et on n’obtiendrait que la quantité d’acide nitrique équivalente à la quantité d’eau fournie.

Dans la seconde phase de l’opération, l’eau de constitution de bisulfate, mise en liberté par la chaleur, servirait uniquement à étendre l’acide nitrique monohydraté obtenu dans la première phase ; par suite la proportion d’eau ne serait pas diminuée, mais le rendement en acide serait plus faible.

■ La proportion d’eau ne pouvant être moindre que un équivalent pour un équivalent d’acide, il en résulte qu’on doit chercher à supprimer la seconde phase de l’opération qui détermine l’introduction de l’eau dans le produit sans donner l’acide nitrique. Il suffit pour cela d’employer assez d’acide sulfurique pour qu’il déplace directement de sa combinaison tout l’acide nitrique en formant du bisulfate.

K0.Az0= -+- 2(S0MI0) = K0,II0,2S0= -f- AzOSHO

Si l’acide sulfurique est monohydraté et si l’on ménage la chaleur, il fournit de l’acide nitrique concentré qui ne se décompose que très partiellement, et l’on a un produit qui sans être blanc absolument, est du moins très peu coloré. Ce n'est toutefois pas de l’acide monohydraté, car le bisulfate abandonne toujours un peu d’eau, l’acide sulfurique concentré du commerce contenant, comme on le sait, au moins 1,5 pour 100 d’eau en excès. Aussi, au lieu d’obtenir 62,5 parties d’acide nitrique avec 100 parties de salpêtre et 90,9 d’acide sulfurique monohydraté, retire-t-on jusqu’à 65 parties d’acide plus étendu, si, bien entendu, il n’y a pas eu de perte.

Il est facile avec ce corps d’obtenir le monohydrate, en le distillant avec cinq fois son poids d’acide sulfurique, à une température inférieure à 150".

Si au lieu d’employer le salpêtre, on emploie le nitrate de soude, comme le bisulfate de soude cède plus facilement son acide sulfurique que celui de potasse, on arrive à une production plus forte d’acide nitrique rouge, en faisant réagir un équivalent d’acide sulfurique monohydraté sur un équivalent de nitrate, parce qu’une quantité beaucoup moindre de l’acide nitrique dégagé dans la seconde période de l’opération est décomposée. La formule de la réaction est :

NaO.AzO» H- HO.SO= = NaO.SO = -4-HO,AzO*

Cet acide est un peu étendu, comme dans le cas du nitrate de potasse.

Si l’on surveille le chauffage, on peut arriver à obtenir un acide nitrique rouge fumant, ne contenant que la quantité d’eau correspondant au monohydrate, en

employant pour un e'quivalent de nitrate de soude, un équivalent d’aoidc sulfurique renfermant une quantité d’eau insuffisante pour faire passer tout l’aoide nitrique à l’état de monohydrate. Dans ce cas, il se décompose une quantité d’acide nitrique proportionnelle au manque d’eau, et il se forme une quantité correspondante d’acide hyponitrique. Si l’acide sulfurique n’est pas tout à fait concentré, on peut obtenir avec un équivalent d’acide pour un équivalent de nitrate de soude, un équivalent d’acide nitrique très peu coloré en rouge, en opérant à une température assez basse pour qu’il y ait une décomposition très faible de l’acide mis en liberté.

Ainsi pour obtenir de l’acide azotique monohydraté, il faut employer de l’acide sulfurique d’un degré très élevé.

Cet acide a peu d’emplois ; celui qu’on trouve dans le commerce contient de quatre à sept équivalents d’eau comme nous l’avons dit ci-dessus.

L’eau nécessaire à la production de cet acide faible peut être introduite soit dans l’acide sulfurique employé, soit dans les vases de condensation, ou à la fois dans les uns et les autres. Au voisinage des usines d’acide sulfurique, il y a naturellement avantage à employer de l’acide étendu pour éviter les frais de concentration; de plus on facilite ainsi la liquéfaction du bisulfate de soude, et la réaction de l’acide sulfurique sur le nitrate de soude.

On évite de plus l’effervescence assez violente qui se produit lorsqu’on verse de l’acide sulfurique concentré sur le nitrate de soude, et qui pourrait parfois déterminer l’obstruction des tubes de dégagement ou tout au moins l’entraînement de sulfate de soude dans les appareils de condensation. On a, par contre, l’inconvénient d’avoir une consommation de combustible plus grande pour vaporiser l’eau introduite qui absorbe une quantité notable de chaleur, et prolonge par suite la durée des opérations ; enfin si on employait un acide trop étendu, les vases en fonte où se produisent les réactions seraient assez rapidement attaqués.

On s’arrange généralement pour fournir dans les appareils de production la quantité d’eau nécessaire à la formation de l’hydrate à quatre équivalents d’eau, qui seul a un point d'ébullition fixe, ce qui assure une plus grande régularité de marche. Pour cela, on doit introduire pour un équivalent de nitrate de potasse, deux équivalents d’acide sulfurique apportant cinq équivalents d’eau, puisqu’il y en a un d’ absorbé par la formation du bisulfate. L’acide sulfurique doit donc avoir pour composition

c’est-à-dire marquer 60°B.

Si l’on veut avoir de l’acide plus étendu, l’acide à sept équivalents d’eau, marquant 57“B, (D = 1,558) il faut ajouter dans les appareils de condensation trois équivalents d’eau, pour 100 d’acide à 60, soit 26,7 litres d’eau.

D’après cela pour 100 de salpêtre, on doit employer 125,7 parties d’acide sulfurique à 60“, contenant 97,05 parties d’acide monohydraté, et obtenir 89 parties, d’acide nitrique à quatre équivalents d’eau, correspondant à 62,5 d’acide monohydraté.

Si on veut obtenir de l’acide à sept équivalents d’eau, on doit ajouter dans les

appareils do condensation 26,7 parties d’eau, et on obtient théoriquement 39 f 26,7 = 115,7 parties d'acide nitrique à 57'>B.

Quand, pour fabriquer l’acide nitrique étendu, on emploie le nitrate de soude, au lieu du salpêtre, ainsi que cela a lieu d’habitude, il suffirait théoriquement de faire réagir un seul équivalent d’acide sulfurique sur un équivalent de nitrate de soude. L’acide sulfurique devrait introduire quatre équivalents d’eau (si l’on n’en mettait pas dans les vases de condensation), c’est donc l’acide même des charnbres que l’on emploierait. Mais, on obtiendrait ainsi un pain de sulfate de soude difficile à extraire. On a l’habitude, afin de faciliter le travail, d’employer poids égaux de nitrate de soude et d’acide à fiO^B, de façon à obtenir un sulfate acide encore liquide à la fin de l’opération ; les proportions sont donc : un équivalent de nitrate de soude, 1,33 équivalent d’acide sulfurique à 60°B. Par un fractionnement convenable des liqueurs acides recueillies dans les vases de condensation, on obtient, dans la même opération, de l’acide à quatre équivalents et de l’acide à sept équivalents d’eau. Les proportions sont donc les suivantes : 100 parties de nitrate de soude, 100 parties d’acide sulfurique à 60“B, contenant 76,9 d’acide monohydraté, et on retire théoriquement en comptant tout le produit comme acide à 57", 137,7 kilogr. d’acide nitrique à sept équivalents d’eau qui correspondent à 74,1 parties d’acide monohydraté.

Le tableau suivant, dans lequel nous mettons en présence les quantités à employer pour obtenir l’équivalent de 100 kilogr. d’acide nitrique à sept équivalents d’eau, montre combien est justifiée la préférence accordée par les fabricants au nitrate de soude qui coûte moins cher et exige moins d’acide sulfurique.

POIDS DES MATIÈRES EMPLOYÉES POUR OBTENIR THÉORIQUEMENT LA QUANTITÉ d’aCIDE NITRIQUE ÉTENDU, CORRESPONDANT A 100 KIL. d’aCIDE A 37“ B.

Avec le salpêtre.

Avec le nilrate de soude.

AzOMtO . 86,4

AzOLNaO . 72,6

Le salpêtre n’est plus employé, à raison de son prix élevé, que pour préparer les petites quantités d’acide nitrique qu’on veut obtenir à un assez grand état de pureté, tandis que, dans les usines, on ne traite que le nitrate de soude, contenant 94-95 pour 100 de nitrate pur.