Salpetersäure

Guten Tag und herzlich willkommen. Wir befassen uns wieder mit der Stickstoffgruppe, der 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Heute geht es im 6. Teil um Salpetersäure. Allgemeines: Salpetersäure ist eine starke anorganische Säure. Sie ist eine wichtige Grundchemikalie. Der industrielle Herstellungsprozess der Salpetersäure ist recht kompliziert. Mithilfe der Salpetersäure erhält man wichtige Folgeprodukte. Salpetersäure ist wirtschaftlich unentbehrlich. Salpetersäure kann man in Flaschen aufbewahren. Ihre chemische Formel ist HNO3. Es ist möglich reine 100%ige Salpetersäure herzustellen. Salpetersäure ist stark ätzend und giftig. Im Handel wird weiter 65%ige, 53%ige und auch noch verdünntere Salpetersäure angeboten.  Physikalische Eigenschaften: Salpetersäure ist eine farblose Flüssigkeit. Salpetersäure hat einen unangenehmen Geruch. Diese Gase sind giftig. Es handelt sich dabei um sogenannte nitrose Gase. Salpetersäure ist relativ niedrig siedend. Die Siedetemperatur beträgt 83°C. Salpetersäure ist schwerer als Wasser. Die Dichte beträgt 1,5g/cm3. Dissoziation: Salpetersäure dissoziiert in wässriger Lösung. Ein Molekül Salpetersäure dissoziiert in ein positiv geladenes Wasserstoffion und in ein negativ geladenes Nitration. HNO3 H+ + NO3-. Die genauere Darstellung der Dissoziation ist nur für Schülerinnen und Schüler der höheren Klassen geeignet. HNO3 +  H2O H3O+ + NO3-. 1 Molekül Salpetersäure reagiert mit einem Molekül Wasser unter Bildung eines Hydroniumions H3O+ und eines Nitrations NO3-. Salze: Wenn Natriumhydroxid mit Salpetersäure reagiert, so bildet sich ein Salz. Es entsteht Natriumnitrat NaNO3 und Wasser. Diese Reaktion bezeichnet man als Neutralisation. NaNO3 ist Natriumnitrat. Die Salze der Salpetersäure heißen Nitrate. Der nächste Abschnitt ist wieder nur für die höheren Klassenstufen geeignet. Reaktion mit Kupfer: HNO3 Salpetersäure und Kupfer 3CU--> Salzkupfernitrat 3CU(NO3)2 + 4H2O Wasser + 2NO Stickstoffmonoxid. Das besondere an dieser Reaktion ist, dass es sich um eine Oxidation handelt. Kupfer ist relativ edel. Eine analoge Reaktion mit Salzsäure funktioniert nicht. Reaktion mit Eisen: Eisen Fe reagiert mit verdünnter Salpetersäure HNO3 zu Eisen-2-Nitrat Fe(NO3)2 und Wasserstoff H2 wird frei. Stickstoffdünger: Stickstoffdünger enthalten das chemische Element Stickstoff in gebundener Form. Ein besonders interessanter Vertreter ist Ammoniumnitrat NH4NO3. In wässriger Lösung dissoziiert Ammoniumnitrat in ein Ammoniumion NH4+ und in ein Nitration NO3-. Die Wirkung der beiden Ionen ist unterschiedlich. Nitrat ist zu Beginn sehr aktiv, dann nimmt die Aktivität ab. Das Ammoniumion wirkt langsamer, dafür nachhaltiger. Sprengstoffe: Nehmen wir zum Beispiel die chemische Verbindung Glycerin. Bei der Reaktion mit Salpetersäure HNO3 bildet sich eine neue chemische Verbindung. Die funktionellen Gruppen dieser Verbindung habe ich rot gekennzeichnet, es handelt sich dabei um Glycerinnitrat. Umgangssprachlich auch als Nitroglyzerin bezeichnet. 3 Moleküle Wasser werden frei. Zum Schluss einiger Worte über die Herstellung von Salpetersäure. Auch dieser Abschnitt ist mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad. Zur Herstellung von Salpetersäure benötigt man 1. Ammoniak, welches oxidiert wird. Bei dieser Oxidation entsteht Stickstoffmonoxid und Wasser wird frei. 4NH3 + 5O2 --> 4NO + 6H2O. Diese Reaktion benötigt einen Katalysator und läuft bei hohen Temperaturen ab. 2. Stickstoffmonoxid reagiert mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid. 2NO + O2 --> 2NO2. 3. Stickstoffdioxid reagiert mit Wasser zu Salpetersäure und Stickstoffmonoxid wird frei. 3NO2 + H2O --> 2HNO3 + NO. Salpetersäure HNO3 konnte hergestellt werden. Ich bedanke mich für Eure Aufmerksamkeit. Alles Gute und auf Wiedersehen.