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Salpetersäure 06:40 min

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Transkript 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.

1 Kommentar
  1. gutes video

    Von Judicavida, vor 10 Monaten

Salpetersäure Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Salpetersäure kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe die Salptersäure.

    Tipps

    Salpetersäure bildet sich aus Oxiden des Stickstoffs, Sauerstoff und Wasser.

    Salpetersäure zerstört lebendes Gewebe und greift Oberflächen an.

    Lösung

    Salpetersäure gehört zu den anorganischen Säuren, da sie keinen Kohlenstoff enthält.

    Der stechende Geruch entsteht durch die nitrosen Gase, welche aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid bestehen. Man sollte daher auf das Einatmen der Gase verzichten, da sonst bleibende Lungenschädigungen entstehen können.

    Salpetersäure wird mithilfe des Ostwald-Verfahrens hergestellt, welches sehr kompliziert und aufwendig ist.

    Salpetersäure bildet sich aus Oxiden des Stickstoffs, Sauerstoff und Wasser.

    Sie wirkt ätzend auf unserer Haut und für lebendes Gewebe, daher ist im Chemieunterricht vorsichtig mit ihr umzugehen.

  • Beschreibe die Wirkung von Stickstoffdünger.

    Tipps

    Beachte: ${NH}_4{NO}_3$ und $ NH_4NO_2$

    Lösung

    Wie der Name schon verrät, enthalten Stickstoffdünger das Element Stickstoff. Es kommt gebunden vor, d.h. es kommt in einer Verbindung vor. Hier ist es das Ammoniumnitrat $NH_4NO_3$, welches nicht zu verwechseln ist mit dem Ammoniumnitrit $NH_4NO_2$. Weitere Stickstoffdünger sind zum Beispiel Ammoniumsulfat oder auch Ammoniumsulfatsalpeter.

  • Vervollständige die Reaktionsgleichungen der Salpetersäure.

    Tipps

    Dissoziiert Salpetersäure in Wasser, dann ist die Lösung sauer.

    Salpetersäure reagiert mit einer Lauge zu seinem Salz.

    Überlege, welches giftige Gas bei der Reaktion von Salpetersäure mit Kupfer entsteht.

    Lösung

    Salpetersäure dissoziiert in Wasser immer zu Hydronium-Ionen (auch: Oxonium-Ion) und Nitrat-Ionen. Nitrate können zum Beispiel mithilfe der Ringprobe nachgewiesen werden.

    Reagieren Natronlauge mit Salpetersäure, so bilden das $Na^+$-Ion und das ${NO_3}^-$-Ion das Salz Natriumnitrat.

    Reagiert Salpetersäure mit Kupfer, so entstehen Kupfernitrat, Wasser und Stickstoffmonoxid, welches toxisch und brandfördernd ist.

    Bei der Reaktion mit Eisen entsteht neben dem Eisen-(II)-Nitrat noch aufsteigender Wasserstoff.

  • Erkläre das Ostwald-Verfahren.

    Tipps

    Bei der ersten Teilreaktion entsteht $NO$.

    Bei der zweiten Teilgleichung entsteht $NO_2$.

    Lösung

    Das Verfahren hat seinen Namen dem deutschen Chemiker Wilhelm Friedrich Ostwald zu verdanken. Die Reaktionen sind alle exotherm, da Energie frei wird. Das Restgas bei der Herstellung enthält schädliches Stickstoffmonoxid und muss deshalb gründlich gereingt werden.

  • Bestimme die Reihenfolge beim Nachweis von Säuren mit Universalindikator.

    Tipps

    Wasser ist neutral.

    Oxonium-Ionen erzeugen eine saure Umgebung.

    Lösung

    Wasser ist eine neutrale Flüssigkeit. Gibt man zum Wasser den Universalindikator hinzu, so färbt sich die Lösung grün. Versetzt man die grüne Flüssigkeit dann mit einigen Tropfen der Salpetersäure, dann färbt sich die Lösung rot, denn bei der Dissoziation mit Wasser entstehen Oxonium-Ionen (Hydronium-Ionen), die eine saure Umgebung erzeugen.

  • Unterscheide zwischen starken und schwachen Säuren.

    Tipps

    Essigsäure dissoziiert nicht vollständig in Wasser.

    Salpetersäure und Salzsäure dissoziieren vollständig in Wasser.

    $HCN$ dissoziiert nicht vollständig in Wasser.

    Lösung

    Salzsäure und Salpetersäure sind sehr starke Säuren, da ihr $pK_S$-Wert kleiner als 0 ist.

    Essigsäure, Wasser und Cyanwasserstoff sind schwache Säuren, da ihr $pK_S$-Wert größer als 0 ist und sie nicht vollständig in Wasser dissoziieren. Je weiter also das Gleichgewicht auf Seiten der undissoziierten Säure verschoben ist, desto schwächer ist die Säure, da weniger Hydronium-Ionen (Oxonium-Ionen) in Lösung vorliegen.