Salpetersäure

Chemie: Salpetersäure (HNO₃) Beat Schmid


Allgemeines: • Sauerstoffsäure, die sich vom fünfwertigen Stickstoff ableitet.
• Kommt in der Natur nur in Form ihrer Salze (Nitrate) vor.
• Salpetersäure ist eine wichtige anorganische Säure (Mineralsäure).

Eigenschaften: Reine wasserfreie Salpetersäure ist eine farblose, stechend riechende Flüssigkeit.
• Dichte: 1,522 g·cm^{- 3}
• Siedepunkt: 83°C - 87°C
• Schmelzpunkt: - 41,6°C
Wenn die Salpetersäure kälter als - 41,6°C ist, erstarrt sie zu schneeweissen Kristallen. Mit Wasser bildet Salpetersäure bei 112,8°C ein siedendes, azeotropes Gemisch, das 69,2% HNO₃ enthält (konzentrierte Salpetersäure).
Am Licht zersetzt sich Salpetersäure unter Bildung von Sauerstoff und Stickstoffdioxid (NO₂), das sich in der Salpersäure in gelb - roter Farbe löst.
Rote rauchende Salpetersäure enthält Stickstoffoxide in grösserer Menge.
Verwendung: Salpetersäure ist eine stark oxidierende Säure, die die meissten unedlen Metalle löst.
Daneben löst sie auch das Edelmetall Silber und kann dadurch dieses von Gold trennen, auch schneiden genannt. Salpetersäure wird deshalb auch Schneidewasser genannt. Bei hoher Konzentration der Salpetersäure kann die Reaktion mit brennbaren Stoffen zur Entflammung führen. Salpetersäure wird vorallem zur Herstellung von Nitratdüngemittel, dadurch als Nitrier - und Oxidationsmittel in der chemischen Industrie verwendet. Salpetersäure ist auch ein wichtiger Grundstoff für Farbstoffe und Arzneimittel. Hoch konzentrierte Salpetersäure dient als Oxidationskomponente für Raketentreibstoff. Eine Lösung aus Salpetersäure und Salzsäure, genannt Königswasser, kann sogar das Edelmetall Gold lösen.

Valenzstrichformel:

O O
oder
N N

O O O O

H H
Herstellung: Theorie
In der Theorie erfolgt die Salpetersäureherstellung so:
Zuerst wird Stickstoffmonoxid (NO) erzeugt, das zu Stickstoffdioxid (NO₂ ) oxidiert wird, welches dann mit Wasser unter Sauerstoffzufuhr zu Salpetersäure reagiert.

4NO₂ + 2H₂O + O₂ 4HNO₃

Lichtbogenverfahren
Bei diesem Verfahren erhält man das Stickstoffmonoxid durch Einwirkung eines elektrischen Lichtbogens auf ein stoff - Gemisch (Luftverbrennung). Dieses Verfahre Dieses Verfahren ist aber nur noch dort sinnvoll, wo billige elektrische Energie vorhanden ist.

"Turm" - Verfahren
Die überwiegende Menge der Salpetersäure wird durch die Ammoniakverbrennung erzeugt. Bei diesem Verfahren wird Ammoniak (NH₃) an Platinnetzen als Katalysatoren mit Luft oder reinem Sauerstoff bei 780°C - 940°C zu Stickstoffmonoxid oxidiert.
4NH₃ + 5O₂ 4NO + 6H₂O
Die Reaktionsgase, die etwa 97.5% Stickstoffmonoxid enthalten, werden in mehrere hintereinandergeschaltete Reaktionstürme (daher der Name) geleitet. im ersten erfolgt die Oxidation zu Stickstoffdioxid. Dann wird im Absorbtionsturm Wasser hinzugefügt. Zuletzt wird die Salpetersäure im Entgasungsstadium von nicht umgesetzten Stickstoffmonoxidmolekülen befreit und als 40 - 60% ige "Turmsäure" abgesogen. Höhere Konzentrationen werden durch destillieren erreicht.

Geschichte: Schon im 12. Jahrhundert wurde in Italien aus Salpeter, Alaun und Kupfervitrol gewonnen. Im späteren Mittelalter wurde dies mit Salpeter und Schwefel erreicht. Ihre chemische Zusammensetzung wurde 1784 - 86 von L. A. de Lavoiser und J. Priestuy aufgeklärt.

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