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Salpetersäure: Eigenschaften, Verwendung und Herstellung

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Rini Knitter

15.12.2020

Chemie

Salpetersäure

Salpetersäure: Eigenschaften, Verwendung und Herstellung

Salpetersäure (HNO₃) gehört zu den wichtigsten und bekanntesten Säuren in der Chemie und spielt eine zentrale Rolle in industriellen Prozessen. Sie ist die stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs und wird seit 1908 hauptsächlich durch das Ostwald-Verfahren hergestellt. Diese farblose Flüssigkeit ist für ihre stark oxidierenden Eigenschaften bekannt und löst die meisten Metalle auf, wobei sich häufig braune Stickstoffdioxid-Dämpfe bilden. Salpetersäure findet vielfältige Anwendungen - von der Düngemittelproduktion bis zur Metallverarbeitung und ist ein faszinierendes Beispiel für die praktische Anwendung chemischer Reaktionen.

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15.12.2020

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Salpetersäure ist die bekannteste und stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs.
Name: von Chilesalpeter (NaNO3), aus dem sie bis zum 1. Wel

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Salpetersäure und das Ostwald-Verfahren

Salpetersäure HNO3HNO₃ ist die bekannteste und stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs. Ihr Name leitet sich vom Chilesalpeter NaNO3NaNO₃ ab, aus dem sie bis zum 1. Weltkrieg mit konzentrierter Schwefelsäure hergestellt wurde.

Seit 1908 wird Salpetersäure industriell nach dem Ostwald-Verfahren hergestellt, das aus drei wichtigen Schritten besteht:

  1. Erster Schritt: Ammoniak NH3NH₃ reagiert mit Sauerstoff O2O₂ bei 600-700°C an einem Platin-Rhodium-Katalysator zu Wasser und Stickstoffmonoxid. Reaktionsgleichung: 4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O Das Gasgemisch darf den Katalysator nur kurz berühren, sonst zerfällt das NO wieder
  2. Zweiter Schritt: Bei unter 50°C oxidiert das Stickstoffmonoxid weiter zu Stickstoffdioxid. Reaktionsgleichung: 2 NO + O₂ → 2 NO₂
  3. Dritter Schritt: In Rieseltürmen reagiert NO₂ mit Wasser zu Salpetersäure. Reaktionsgleichung: 4 NO₂ + 2 H₂O + O₂ → 4 HNO₃ Als Zwischenprodukt entsteht dabei auch Salpetrige Säure HNO2HNO₂

Wichtige Reaktion: Bei der Herstellung von Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren ist eine unerwünschte Nebenreaktion die Oxidation von Ammoniak zu elementarem Stickstoff: 4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O. Diese läuft auch ohne Katalysator ab und verringert die Ausbeute.

Eigenschaften der Salpetersäure:

  • In reinem Zustand ist sie farblos
  • Löst die meisten Metalle auf
  • Bei Lichteinfall zersetzt sie sich unter Bildung von braunem Stickstoffdioxid, was zu gelber bis roter Färbung führt

Merke: Die Salpetersäure-Herstellung im Labor kann über verschiedene Methoden erfolgen, jedoch ist das Ostwald-Verfahren mit seinem Platin-Katalysator die wichtigste industrielle Methode.

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Chemie

1.174

15. Dez. 2020

2 Seiten

Salpetersäure: Eigenschaften, Verwendung und Herstellung

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Rini Knitter

@riniknitter_394727

Salpetersäure (HNO₃) gehört zu den wichtigsten und bekanntesten Säuren in der Chemie und spielt eine zentrale Rolle in industriellen Prozessen. Sie ist die stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs und wird seit 1908 hauptsächlich durch das Ostwald-Verfahren hergestellt. Diese farblose Flüssigkeit ist... Mehr anzeigen

Salpetersäure ist die bekannteste und stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs.
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Salpetersäure und das Ostwald-Verfahren

Salpetersäure HNO3HNO₃ ist die bekannteste und stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs. Ihr Name leitet sich vom Chilesalpeter NaNO3NaNO₃ ab, aus dem sie bis zum 1. Weltkrieg mit konzentrierter Schwefelsäure hergestellt wurde.

Seit 1908 wird Salpetersäure industriell nach dem Ostwald-Verfahren hergestellt, das aus drei wichtigen Schritten besteht:

  1. Erster Schritt: Ammoniak NH3NH₃ reagiert mit Sauerstoff O2O₂ bei 600-700°C an einem Platin-Rhodium-Katalysator zu Wasser und Stickstoffmonoxid. Reaktionsgleichung: 4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O Das Gasgemisch darf den Katalysator nur kurz berühren, sonst zerfällt das NO wieder
  2. Zweiter Schritt: Bei unter 50°C oxidiert das Stickstoffmonoxid weiter zu Stickstoffdioxid. Reaktionsgleichung: 2 NO + O₂ → 2 NO₂
  3. Dritter Schritt: In Rieseltürmen reagiert NO₂ mit Wasser zu Salpetersäure. Reaktionsgleichung: 4 NO₂ + 2 H₂O + O₂ → 4 HNO₃ Als Zwischenprodukt entsteht dabei auch Salpetrige Säure HNO2HNO₂

Wichtige Reaktion: Bei der Herstellung von Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren ist eine unerwünschte Nebenreaktion die Oxidation von Ammoniak zu elementarem Stickstoff: 4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O. Diese läuft auch ohne Katalysator ab und verringert die Ausbeute.

Eigenschaften der Salpetersäure:

  • In reinem Zustand ist sie farblos
  • Löst die meisten Metalle auf
  • Bei Lichteinfall zersetzt sie sich unter Bildung von braunem Stickstoffdioxid, was zu gelber bis roter Färbung führt

Merke: Die Salpetersäure-Herstellung im Labor kann über verschiedene Methoden erfolgen, jedoch ist das Ostwald-Verfahren mit seinem Platin-Katalysator die wichtigste industrielle Methode.

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Eigenschaften und Verwendung von Salpetersäure

Besondere Eigenschaften bei Metallreaktionen:

  • Manche Metalle widerstehen der Salpetersäure durch Passivierung
  • Zu diesen gehören: Gold, Platin, Iridium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Niob, Tantal und Wolfram
  • Bei der Passivierung bildet sich eine fest haftende, undurchlässige Oxidschicht auf dem Metall

Salpetersäure wurde früher "Scheidewasser" genannt, weil sie Gold und Silber trennen konnte Silberwirdaufgelo¨st,GoldnichtSilber wird aufgelöst, Gold nicht. Gemischt mit Salzsäure entsteht "Königswasser", das auch Gold auflösen kann.

Wichtiger Fachbegriff: Salpetrige Säure HNO2HNO₂ entsteht als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Salpetersäure und ist weniger stabil als Salpetersäure selbst.

Verwendung von Salpetersäure:

  • Als Nitrate SalzederSalpetersa¨ureSalze der Salpetersäure für Düngemittel und Explosivstoffe
  • Silbernitrat für die Photoindustrie
  • Zur Trennung von Gold und Silber QuartationQuartation
  • In Königswasser zum Auflösen von Gold
  • Zum Beizen und Brennen von Metallen
  • Bei der Herstellung von Farbstoffen, Heilmitteln und Desinfektionsmitteln
  • Zum Polieren von Metallen
  • Neuerdings zur Erzeugung von DNA-Mutationen Achtung:krebserregend!Achtung: krebserregend!

Chemischer Nachweis: Salpetersäure kann durch die Ringprobe nachgewiesen werden. Dabei wird die Probe mit EisenIIII-sulfat-Lösung versetzt und mit konzentrierter Schwefelsäure unterschichtet, wodurch eine ringförmige Braunfärbung entsteht.

Reaktion mit Kupfer - Versuchsbeobachtung:

  • Es entstehen braune Dämpfe NO2NO₂
  • Kupfer löst sich auf, die Flüssigkeit färbt sich blau Cu2+IonenCu²⁺-Ionen
  • Reaktionsgleichung: M + HNO₃ → 3MNO₃ + NO + 4H₂O M=Mu¨nze/KupferM = Münze/Kupfer
  • Anschließend: 2NO + O₂ → 2NO₂

Hinweis zur Sicherheit: Salpetersäure ist im Haushalt nur selten zu finden und sollte wegen ihrer ätzenden und oxidierenden Wirkung mit großer Vorsicht behandelt werden. Sie hat einen stechenden Geruch und darf niemals ohne Schutzausrüstung verwendet werden.

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Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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Marcus B

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Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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