Asam nitrat dan asam sulfat adalah dua bahan kimia industri yang paling penting dan diproduksi dalam jumlah besar. Mereka terhubung dalam beberapa cara, dalam hal pembuatan dan penggunaannya. Kedua asam sangat penting untuk industri pupuk dan bahan peledak dan merupakan salah satu reagen laboratorium yang paling banyak digunakan. Mereka juga merupakan polutan serius dan penyumbang hujan asam.
Metode awal pembuatan asam sulfat adalah dengan memanaskan sendawa (NaNO3) dan belerang dengan uap. Asam nitrat (HNO3) pertama kali diproduksi dengan menyuling sendawa dengan asam sulfat pekat (H2SO4). Kedua bahan kimia tersebut bereaksi menghasilkan asam nitrat dan natrium hidrogen sulfat: H2SO4 + NaNO3 → NaHSO4 + HNO3. Campuran dipanaskan dan asam nitrat, yang mendidih pada 181.4°F (83°C), dihasilkan sebagai uap yang dikondensasikan dalam penerima.
Metode produksi ini telah digantikan dalam konteks industri, tetapi distilasi logam nitrat dengan asam sulfat masih dapat digunakan untuk menghasilkan sejumlah kecil asam nitrat di laboratorium. Uap asam nitrat yang panas cenderung terurai sebagian menjadi nitrogen dioksida, air dan oksigen, menghasilkan asam yang tidak murni. Untuk mendapatkan asam murni, distilasi dilakukan di bawah tekanan rendah, sehingga lebih sedikit panas yang dibutuhkan. Peralatan yang digunakan harus semua kaca, karena asam nitrat dengan cepat menghancurkan karet, gabus, dan sebagian besar plastik.
Saat ini, asam nitrat diproduksi secara komersial oleh oksidasi katalitik amonia, membentuk nitrogen dioksida, yang dilarutkan dalam air untuk menghasilkan asam. Asam mentah dapat disuling untuk menghasilkan konsentrasi hingga 68.5%, di mana ia membentuk azeotrop dengan air. Ini adalah asam nitrat komersial yang digunakan untuk sebagian besar aplikasi dan sebagai reagen laboratorium. Konsentrasi yang lebih tinggi tidak dapat diperoleh dengan distilasi sederhana. Ketika asam nitrat anhidrat, atau sangat pekat – sering disebut “asam nitrat berasap” – diperlukan, itu dapat diproduksi dengan distilasi di bawah tekanan yang dikurangi dengan asam sulfat pekat, yang menghilangkan air.
Penggunaan terbesar untuk asam nitrat dan asam sulfat adalah dalam industri pupuk. Asam nitrat digunakan dalam produksi pupuk nitrat, yang melepaskan nitrogen esensial dalam bentuk yang dapat dengan mudah diserap oleh tanaman. Amonium nitrat adalah salah satu pupuk yang paling banyak digunakan. Asam sulfat direaksikan dengan batuan fosfat atau tepung tulang untuk menghasilkan “superfosfat”, yang menyediakan fosfor, elemen penting lainnya bagi tanaman. Asam ini juga digunakan dalam produksi amonium sulfat, pupuk umum.
Aplikasi industri utama lainnya untuk asam nitrat dan asam sulfat adalah dalam produksi bahan peledak. Mayoritas bahan peledak dalam penggunaan militer dan komersial disintesis oleh senyawa organik nitrasi; dalam proses ini, ion nitronium (NO2+) digunakan untuk menggantikan gugus hidroksil (OH) dengan gugus nitro (NO2). Ion NO2+ diperoleh dengan menggabungkan asam nitrat dan asam sulfat, yang bereaksi sebagai berikut: HNO3 + 2H2SO4 → H3O+ + NO2+ + 2HSO4-.
Untuk beberapa bahan peledak, misalnya trinitrotoluene (TNT), campurannya harus bebas air. Ini dapat dipastikan dengan menggunakan asam nitrat anhidrat, atau “berasap”. Sebagai alternatif, asam nitrat komersial dapat digunakan dengan oleum — dibuat dengan melarutkan sulfur trioksida (SO3) dalam asam sulfat pekat — sehingga air dihilangkan dengan kombinasi dengan SO3 untuk menghasilkan lebih banyak asam sulfat. Metode yang terakhir umumnya lebih disukai, karena oleum mudah dibuat dengan proses yang sama yang menghasilkan sebagian besar asam sulfat. Asam nitrat berasap relatif mahal untuk diproduksi, berbahaya untuk diangkut dan rentan terhadap dekomposisi kecuali disimpan dalam lemari es.
Selain aplikasi industrinya, asam nitrat dan asam sulfat adalah salah satu reagen laboratorium yang paling umum digunakan. Keduanya berguna dalam prosedur yang membutuhkan asam kuat. Asam sulfat adalah zat dehidrasi kuat yang dapat digunakan untuk mengeringkan beberapa gas yang baru disiapkan dan dalam reaksi yang melibatkan penghilangan air dari senyawa. Ini juga dapat digunakan untuk melepaskan asam lain dari garamnya. Asam nitrat berguna sebagai zat pengoksidasi, sebagai zat penitrasi dan banyak digunakan dalam analisis kimia, terutama dalam mengidentifikasi logam yang ada dalam sampel tanah dan mineral.
Asam sulfat dan nitrat juga merupakan polutan utama dan penyumbang hujan asam. Asam nitrat terbentuk ketika gas nitrogen dioksida – ditemukan di knalpot kendaraan dan diproduksi secara alami oleh petir – larut dalam air. Asam sulfat terbentuk ketika belerang dioksida — yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil dan secara alami oleh gunung berapi — bereaksi dengan oksigen untuk membentuk belerang trioksida, yang larut dalam air untuk menghasilkan asam sulfat. Terlepas dari produksi alami senyawa-senyawa ini, sumber-sumber buatan manusia menyumbang sebagian besar hujan asam. Asam sulfat adalah kontributor yang lebih besar, karena sulfur dioksida adalah polutan yang lebih umum daripada nitrogen dioksida.