ประวัติศาสตร์การค้นพบกรดไนตริกสู่การนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ

กรดไนตริก (Nitric acid) เป็นสารเคมีที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในแวดวงวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม ด้วยคุณสมบัติที่เป็นกรด มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและสามารถทำปฏิกิริยาได้กับสารหลายชนิด ทำให้ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในหลายด้านของชีวิตประจำวัน ตั้งแต่การเกษตรไปจนถึงอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย อย่างไรก็ตาม ก่อนที่สารนี้จะถูกนำมาใช้ในวงกว้างเช่นทุกวันนี้ ก็มีประวัติศาสตร์การค้นพบที่น่าสนใจและสะท้อนถึงพัฒนาการของวิทยาศาสตร์ในแต่ละยุคสมัยอย่างชัดเจน 

จุดเริ่มต้นของการค้นพบ กรดไนตริก (Nitric acid)

Nitric acid เริ่มเป็นที่รู้จักในยุโรปตั้งแต่ช่วงศตวรรษที่ 13 โดยนักเล่นแร่แปรธาตุ เช่น อัลแบร์ตุส มักนุส (Albertus Magnus) และนักเคมีคนอื่นๆ ในยุคกลาง ได้ทดลองให้ความร้อนกับดินประสิว (โพแทสเซียมไนเตรต, KNO₃) ร่วมกับกรดซัลฟิวริก ผลลัพธ์ที่ได้คือไอของสารที่เมื่อควบแน่นจะได้กรดไนตริกบริสุทธิ์ในรูปของเหลว การทดลองเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของความเข้าใจเกี่ยวกับคุณสมบัติของสารชนิดนี้ และเป็นก้าวแรกของการศึกษาทางเคมีในยุคต่อมา (ที่มา)

ในศตวรรษที่ 17 โยฮันน์ รูดอล์ฟ กลอเบอร์ ได้คิดค้นกระบวนการเพื่อให้ได้ Nitric acid โดยการกลั่นโพแทสเซียมไนเตรตด้วยกรดซัลฟิวริก ในปี ค.ศ. 1776 อองตวน ลาวัวซีเยได้อ้างอิงงานของโจเซฟ พรีสต์ลีย์เพื่อชี้ให้เห็นว่ากรดไนตริกสามารถเปลี่ยนได้จากไนตริกออกไซด์ รวมกับอากาศบริสุทธิ์ในปริมาณที่เท่ากันโดยประมาณ และน้ำในปริมาณมาก จนในปี ค.ศ. 1785 เฮนรี คาเวนดิชได้กำหนดองค์ประกอบที่แม่นยำของกรดชนิดนี้และแสดงให้เห็นว่าสามารถสังเคราะห์ได้โดยการส่งกระแสประกายไฟฟ้าผ่านอากาศชื้น (ที่มา)

ในปี ค.ศ. 1806 ฮัมฟรี เดวี ได้รายงานผลการทดลองอิเล็กโทรไลซิสของน้ำกลั่นอย่างละเอียด ซึ่งสรุปได้ว่ากรดไนตริกถูกผลิตขึ้นที่ขั้วบวกจากก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศที่ละลายอยู่ เขาใช้แบตเตอรี่แรงดันสูงและอิเล็กโทรดที่ไม่ทำปฏิกิริยากับภาชนะ เช่น กรวยอิเล็กโทรดทองคำ ซึ่งทำหน้าที่เป็นภาชนะที่เชื่อมด้วยแร่ใยหินที่ชื้น การผลิต Nitric acid จากอากาศในชั้นบรรยากาศในเชิงอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในปี 1905 ด้วยกระบวนการ Birkeland–Eyde หรือที่เรียกอีกอย่างว่ากระบวนการอาร์กโดยกระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการออกซิเดชันไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศโดยออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ (ที่มา)

วิธีการผลิตในยุคแรกอีกวิธีหนึ่งถูกคิดค้นโดยวิศวกรชาวฝรั่งเศสชื่ออัลเบิร์ต โนดอน ราวปี 1913 วิธีการของเขาผลิตกรดไนตริกจากอิเล็กโทรไลซิสของแคลเซียมไนเตรตที่เปลี่ยนโดยแบคทีเรียจากสสารไนโตรเจนในพรุพีต หม้อดินเผาที่ล้อมรอบด้วยหินปูนถูกฝังลงในพรุและยึดด้วยไม้ที่ทาด้วยน้ำมันดินเพื่อสร้างช่องสำหรับขั้วบวกคาร์บอนซึ่งกรดไนตริกก่อตัวขึ้นโดยรอบ Nitric acid ถูกสูบออกจากท่อดินเผาที่ฝังลงไปที่ก้นหม้อ น้ำจืดถูกสูบเข้าไปที่ด้านบนผ่านท่อดินเผาอีกท่อหนึ่ง เพื่อแทนที่ของเหลวที่ถูกเอาออก ภายในถูกเติมด้วยโค้ก แคโทดเหล็กหล่อถูกฝังลงในพรุที่อยู่รอบๆ ความต้านทานอยู่ที่ประมาณ 3 โอห์มต่อลูกบาศก์เมตรและไฟฟ้าที่จ่ายอยู่ที่ประมาณ 10 โวลต์ การผลิตจากแหล่งหนึ่งคือ 800 ตันต่อปี เมื่อมีการนำกระบวนการ Haber มาใช้ในการผลิตแอมโมเนียอย่างมีประสิทธิภาพในปี 1913 การผลิตกรดไนตริก จากแอมโมเนียโดยใช้กระบวนการ Ostwald ก็แซงหน้าการผลิตจากกระบวนการ Birkeland–Eyde และวิธีการผลิตนี้ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน (ที่มา)

แม้ว่า Nitric acid จะถูกผลิตได้ในระดับห้องทดลองมาอย่างยาวนาน แต่การผลิตในระดับอุตสาหกรรมเริ่มต้นอย่างจริงจังในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ด้วยการพัฒนา กระบวนการออสต์วัลด์ (Ostwald Process) โดย วิลเฮล์ม ออสต์วัลด์ (Wilhelm Ostwald) นักเคมีชาวเยอรมัน ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี ค.ศ. 1909 กระบวนการนี้ใช้แอมโมเนีย (NH₃) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (O₂) ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม ได้ไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งสามารถแปลงเป็นกรดชนิดนี้ได้ในขั้นตอนต่อมา การคิดค้นกระบวนการนี้ไม่เพียงช่วยให้สามารถผลิตกรดชนิดนี้ในปริมาณมากและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น แต่ยังปูทางให้กับการผลิตสารประกอบไนเตรต อื่นๆ ที่จำเป็นต่ออุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง 

การนำกรดไนตริกมาใช้ในอุตสาหกรรม

1. อุตสาหกรรมปุ๋ยเคมี : หนึ่งในบทบาทสำคัญที่สุดของ Nitric acid คือเป็นกรดแร่ที่ใช้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน ซึ่งเป็นหนึ่งในธาตุอาหารพืชที่จำเป็น โดยเฉพาะสำหรับพืชที่ต้องการไนโตรเจนในกระบวนการเจริญเติบโต เช่น ข้าว ข้าวโพด ข้าวสาลีและพืชไร่อื่นๆ โดยกรดชนิดนี้มีบทบาทสำคัญในการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต (NH₄NO₃) ซึ่งเป็นปุ๋ยไนโตรเจนที่นิยมใช้อย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรม โดยกระบวนการผลิตจะเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกรดไนตริกกับแอมโมเนีย (NH₃) ทำให้สามารถดูดซึมได้รวดเร็วและให้ผลเร็วกับพืช โดยประโยชน์ของแอมโมเนียมไนเตรตในเกษตรกรรม มีดังนี้
   
   
   • เพิ่มการเจริญเติบโตของพืชโดยเฉพาะใบและลำต้น
   • ส่งเสริมการสังเคราะห์แสง
   • ให้ไนโตรเจนในสองรูปแบบ ทั้ง NH₄⁺ (แอมโมเนียม) และ NO₃⁻ (ไนเตรต)
   • ละลายน้ำได้ดี ใช้งานสะดวก และเหมาะกับระบบน้ำหยดหรือระบบชลประทาน
     
     

   การใช้กรดไนตริกในปุ๋ยชนิดอื่น

   • ปุ๋ยผสม (Compound Fertilizers) : Nitric acid ใช้ในการผลิตปุ๋ย NPK (ไนโตรเจน-ฟอสฟอรัส-โพแทสเซียม) โดยช่วยปรับค่า pH และละลายแร่ธาตุบางชนิด
   • การปรับปรุงดินในระบบน้ำหยด : Nitric acid เจือจางมักถูกเติมในระบบน้ำหยดเพื่อช่วยละลายแร่ธาตุในดิน ลดการอุดตันของท่อและช่วยปรับสภาพดินให้เหมาะสมกับการปลูกพืช
     
     
2. อุตสาหกรรมเคมี : กรดไนตริกเป็นวัตถุดิบสำคัญในการผลิตสารเคมีอินทรีย์และอนินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย เช่น การผลิตไนโตรเบนซีน ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของอนิลีนและสีสังเคราะห์ ด้วยคุณสมบัติเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง และสามารถทำปฏิกิริยาได้กับสารประกอบหลากหลายประเภท จึงเป็นวัตถุดิบหลักหรือสารตั้งต้นในกระบวนการผลิตเคมีภัณฑ์ทั้งในระดับพื้นฐานและขั้นสูง โดยมีรายละเอียดดังนี้
   
   
   • การผลิตสารประกอบไนโตร (Nitro Compounds) กรดไนตริกมีบทบาทสำคัญในการผลิตสารประกอบไนโตร โดยเฉพาะในกระบวนการ ไนเตรชัน (Nitration) ซึ่งเป็นการเติมหมู่ไนโตร (–NO₂) ลงในสารอินทรีย์ ได้แก่ ไนโตรเบนซีน โดยใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตอนิลีน ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในอุตสาหกรรมสีย้อม พลาสติกและยาง รวมถึงการผลิตสารไตรไนโตรโทลูอีน (TNT) ที่ใช้เป็นวัตถุระเบิดชนิดหนึ่งในอุตสาหกรรมทางทหารและการผลิตไนโตรกลีเซอรินที่ใช้ทางการแพทย์ เช่น ยารักษาโรคหัวใจ
     
     
   • การผลิตกรดอะดิปิก (Adipic Acid) กรดไนตริกมีบทบาทในกระบวนการออกซิไดซ์ ไซโคลเฮกซาโนน (Cyclohexanone) หรือไซโคลเฮกเซานอล (Cyclohexanol) เพื่อผลิตกรดอะดิปิก (Adipic acid) ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต ไนลอน-6,6 (Nylon-6,6) ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ พลาสติก วิศวกรรและชิ้นส่วนรถยนต์
     
     
   • การผลิตสารออกซิไดซ์และเคมีภัณฑ์อื่นๆ เช่น โซเดียมไนเตรต (NaNO₃), โพแทสเซียมไนเตรต (KNO₃) ใช้ในอุตสาหกรรมแก้ว เซรามิกส์ ดอกไม้ไฟและสารกันบูดในอาหาร และการสังเคราะห์อินทรีย์เพื่อผลิตสารเคมีอื่นๆ เช่น กรดออกโซนิกหรือสารระเหยที่มีฟังก์ชั่นทางอุตสาหกรรม
     
     
3. อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และโลหะ : กรดไนตริก มีคุณสมบัติเป็นกรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง จึงสามารถควบคุมการเกิดปฏิกิริยาได้แม่นยำ รวมถึงช่วยในกระบวนการทางเทคนิคที่ต้องการความสะอาดและความบริสุทธิ์สูง เช่น 
   
   
   • ในกระบวนการผลิตแผงวงจรไฟฟ้า กรดชนิดนี้ถูกใช้ในการกัดโลหะ รวมถึงการทำความสะอาดพื้นผิวโลหะเพื่อเตรียมเข้าสู่กระบวนการชุบ 
     
     
   • ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การทำความสะอาดแผงวงจรและเวเฟอร์ (Wafer Cleaning), กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น IC (Integrated Circuit) หรือแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จำเป็นต้องทำความสะอาดพื้นผิววัสดุซิลิกอน (Si) หรือโลหะบางชนิด นอกจากนั้น กรดไนตริก ยังถูกนำมาใช้เพื่อขจัดอนุภาคฝุ่น โลหะปนเปื้อนหรือสารอินทรีย์ตกค้าง โดยเฉพาะในกระบวนการทำความสะอาดแบบ “RCA Cleaning” ที่มักใช้กรดไนตริกร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
     
     
   • ในการผลิตSolar Cell โดย Nitric acid ใช้ล้างผิวหน้าของเวเฟอร์ซิลิกอนก่อนเคลือบสารกึ่งตัวนำ ซึ่งช่วยสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนและสะอาด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับแสงของเซลล์
     
     
   • การกัดลายโลหะ (Etching) โดยใช้กรดไนตริกผสมกับกรดอื่น เช่น กรดอะซิติกหรือกรดฟอสฟอริกเพื่อกัดโลหะบางชนิด เช่น ทองแดง อะลูมิเนียมหรือโครเมียม ในกระบวนการสร้างวงจรบนแผ่น PCB
     
     
   • การกัดผิวและขจัดสนิม (Metal Pickling) Nitric acid ถูกใช้ร่วมกับกรดไฮโดรคลอริกในการผลิตสารที่เรียกว่า Aqua Regia ซึ่งสามารถละลายทองคำและแพลทินัมได้ ในการผลิตเครื่องประดับหรือชิ้นส่วนโลหะมีค่า Aqua Regia มักถูกใช้เพื่อละลายโลหะและแยกธาตุบริสุทธิ์ออกจากกัน
     
     
   • การฟอกผิวโลหะและขจัดคราบออกไซด์ ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) หรือโลหะผสมพิเศษ จะต้องมีการ “passivation” เพื่อขจัดเหล็กอิสระบนพื้นผิวและทำให้โลหะทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้น โดยกรดไนตริก จะช่วยขจัดชั้นสนิมหรือออกไซด์และสร้างชั้นฟิล์มโครเมียมออกไซด์บางๆ เพื่อป้องกันสนิมในอนาคตได้อีกด้วย
     
     
   • การทดสอบคุณภาพโลหะ Nitric acid สามารถใช้ในการทดสอบทองคำ โดยหยดลงบนตัวอย่าง เพื่อดูการเกิดปฏิกิริยาว่าทองนั้นเป็นของแท้หรือไม่ (ทองแท้จะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดชนิดนี้)
     
     
4. อุตสาหกรรมพลาสติกและวัตถุไวไฟ : กรดไนตริก ถูกนำไปใช้ในการผลิต ไนโทรเซลลูโลส (Nitrocellulose) ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติก ฟิล์มถ่ายภาพและวัตถุไวไฟชนิดต่างๆ เพราะมีคุณสมบัติเป็นกรดและสารออกซิไดซ์ที่รุนแรง จึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องการกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารอินทรีย์อย่างแม่นยำ เช่น อุตสาหกรรม พลาสติกและวัตถุไวไฟ

การใช้กรดไนตริกในอุตสาหกรรมพลาสติก ซึ่งการผลิตไนโทรเซลลูโลส (Nitrocellulose) เกิดจากการทำปฏิกิริยาไนเตรชันของเซลลูโลส (จากฝ้ายหรือเยื่อไม้) โดยใช้ Nitric acid ร่วมกับกรดซัลฟูริกเข้มข้นผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ ไนโทรเซลลูโลส หรือที่รู้จักกันในชื่อ “ฝ้ายปืน” (Guncotton) สามารถนำไปใช้ผลิตพลาสติกโปร่งแสง ชนิดแรกๆ ของโลก เช่น Celluloid, ใช้ทำแผ่นฟิล์มถ่ายภาพเก่า, ลูกปิงปอง, เครื่องประดับหรือกรอบแว่นตา เป็นต้น

การใช้กรดไนตริกในอุตสาหกรรมวัตถุไวไฟ กรดไนตริกมีบทบาทอย่างมากในการสร้างไนโตรกลีเซอริน (Nitroglycerin) ใช้ในอุตสาหกรรมวัตถุระเบิด เช่น ไดนาไมต์ที่พัฒนาโดยอัลเฟรด โนเบล หรือในอาวุธหรือหัวรบจรวดสมัยใหม่ และดอกไม้ไฟ 

จะเห็นได้ว่าจากสารเคมีในห้องทดลองของนักเล่นแร่แปรธาตุในยุคกลาง ถูกพัฒนาและทดลองจนได้ Nitric acid ที่ดีที่สุดเพื่อกลายมาเป็นวัตถุดิบสำคัญของโลกอุตสาหกรรมในปัจจุบัน กรดไนตริก คือเครื่องยืนยันถึงพัฒนาการของความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ไม่หยุดยั้ง ความสามารถในการเข้าใจธรรมชาติของสารเคมีและการพัฒนาวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพ นำไปสู่การประยุกต์ใช้อย่างหลากหลายที่ส่งผลต่อเศรษฐกิจ เกษตรกรรม และคุณภาพชีวิตของมนุษย์ในวงกว้างจนถึงปัจจุบัน

หากคุณกำลังมองหากรดไนตริก เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมยาของคุณ RHK Group เราเป็นผู้ผลิตและจำหน่ายสารเคมี เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ทั้ง อุตสาหกรรมสี, ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์, เหล็ก, ยาง, น้ำมันอุตสาหกรรม, สิ่งทอ, การพิมพ์, อาหาร, เครื่องดื่มและเครื่องสำอาง ที่มีคุณภาพและได้มาตรฐานจากแหล่งผลิตทั้งในและต่างประเทศให้คุณได้เลือกใช้กับอุตสาหกรรมของคุณได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัยแน่นอน

ติดต่อสอบถามข้อมูลหรือสั่งซื้อสินค้า

https://www.rhkchemical.com/
โทร : 02-394-0222
Line id : @rhkgroup
อีเมล: rhkgroup@hotmail.com , mktg@rhkchemical.com