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Salpetersäure

Salpetersäure ist eine starke anorganische Sauerstoffsäure. Sie wird als gefährlicher Stoff eingestuft und findet Verwendung in der Dünger- und Sprengstoffproduktion sowie in der Herstellung von Heilmitteln und Farbstoffen. Die Salze dieser Säure werden als Nitrate bezeichnet und haben vielfältige Anwendungen. Aber es gibt viel mehr, das du über Nitrate wissen musst - lies weiter!

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Die Autor*innen
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André Otto
Salpetersäure
lernst du in der Sekundarstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Beschreibung zum Video Salpetersäure

Sie ist eine starke anorganische Säure und als wichtige Grundchemikalie bedeutend für die chemische Industrie. Die Rede ist von der Salpetersäure. Du möchtest mehr über die Eigenschaften, die Herstellung und die Anwendung von Salpetersäure erfahren? Dann schau dir dieses Video an. Im Anschluss daran kannst du Übungsaufgaben lösen.

Grundlagen zum Thema Salpetersäure

Salpetersäure – einfach erklärt

Salpetersäure $\left( \ce{HNO3} \right)$ ist eine starke, anorganische Sauerstoffsäure des Stickstoffs. Sie ist sehr stabil und kann in Flaschen aufbewahrt werden. Die Konzentrationen $100$, $65$ und $53$ Prozent sind häufig zu finden, aber auch stärker verdünnte Lösungen gibt es zu kaufen. In wässriger Lösung dissoziiert Salpetersäure praktisch vollständig zu Ionen. Die Salze der Salpetersäure werden als Nitrate bezeichnet.

In der folgenden Abbildung ist die Strukturformel eines Salpetersäuremoleküls dargestellt. Die drei Sauerstoffatome sind direkt an den Stickstoff gebunden. Nur eine der drei Bindungen ist eine Doppelbindung (um die Oktettregel nicht zu verletzen), deshalb erhält eines der Sauerstoffatome eine negative Formalladung und Stickstoff eine positive Formalladung. Wird das gebundene Wasserstoffatom abgegeben, entsteht eine weitere negative Ladung, die nicht mehr ausgeglichen werden kann. So wird aus dem Molekül das Nitrat-Ion $\left( \ce{NO3}^{-} \right)$.

Strukturformel Salpetersäure

Salpetersäure ist eine starke, anorganische Säure. Sie ist ätzend und brandfördernd. Salpetersäure ist ein wichtiger Grundstoff in der Chemie. Sie wird zur Herstellung vieler wichtiger Chemikalien benötigt, zum Beispiel von Farbstoffen und Düngemitteln.

Salpetersäure – Formel

Salpetersäure wird auch Scheidewasser genannt. Formal gesehen ist sie eine Oxosäure, also eine Sauerstoffsäure mit der Säuregruppe –OOH, die über ein zentrales Stickstoffatom verknüpft ist. Das haben wir bereits in der vorangegangenen Abbildung gezeigt. Die Summenformel von Salpetersäure lautet $\ce{HNO3}$.

Eigenschaften der Salpetersäure – Steckbrief

Im folgenden Steckbrief sind die wichtigsten chemischen und physikalischen Eigenschaften der Salpetersäure aufgeführt.

Steckbrief Salpetersäure
Summenformel
der Salpetersäure
$\ce{HNO3}$
Aggregatzustand
der Salpetersäure
flüssig (unter Normalbedingungen)
Farbe
der Salpetersäure
farblos
Geruch
der Salpetersäure
unangenehm
Löslichkeit in Wasser
von Salpetersäure
in jedem Verhältnis mischbar
Schmelztemperatur
der Salpetersäure
$\pu{- 42 °C}$
Siedetemperatur
der Salpetersäure
$\pu{83 °C}$
Molare Masse
der Salpetersäure
$63,01\,\frac{\text{g}}{\text{mol}}$
Dichte $\rho$
der Salpetersäure
$1,5\,\frac{\text{g}}{\text{cm}^3}$

Vorkommen von Salpetersäure

In der Natur kommt Salpetersäure in reiner Form nicht vor. Einige Salze der Salpetersäure, verschiedene Nitrate, sind allerdings sehr wohl im Boden zu finden. Darüber hinaus spielt Salpetersäure bei den Folgen der Luftverschmutzung eine Rolle.

Saurer Regen bildet sich durch chemische Reaktionen, bei denen sich Schwefeloxide und Stickoxide mit Wasser aus der Luft verbinden. Dabei entsteht Schwefel- und Salpetersäure.

Herstellung von Salpetersäure

Salpetersäure kann durch verschiedene chemische Verfahren hergestellt werden, von denen wir uns drei genauer ansehen.

Ostwald-Verfahren

In der Industrie wird Salpetersäure nach dem sogenannten Ostwaldverfahren hergestellt. Dabei laufen nacheinander drei Reaktionsschritte ab:

Reaktionsschritte Chemische Reaktion
1. Oxidation von Ammoniak $\left( \ce{NH3} \right)$ $\ce{4NH3 + 5O2 \rightarrow 4NO + 6 H2O}$
2. Stickstoffmonoxid $\left( \ce{NO} \right)$ reagiert mit
Sauerstoff $\left( \ce{O2} \right)$ zu Stickstoffdioxid $\left( \ce{NO2} \right)$
$\ce{2NO + O2 \rightarrow 2NO2}$
3. Stickstoffdioxid $\left( \ce{NO2} \right)$ reagiert mit Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$
und Sauerstoff $\left( \ce{O2} \right)$ zu Salpetersäure $\left( \ce{HNO3} \right)$
$\ce{4NO2 + 2 H2O + O2 \rightarrow 4 HNO3}$

Im Grunde wird also Salpetersäure aus Ammoniak und Wasser hergestellt, wobei zwei Zwischenschritte über Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid notwendig sind.

4914 Salpetersäure Herstellungsprozess Ostwald-Verfahren

Im vollständigen Prozess gibt es noch weitere Teilreaktionen, die wir allerdings zur Vereinfachung weggelassen haben.

Herstellung aus Kaliumnitrat und Schwefelsäure

In kleineren Mengen kann Salpetersäure auch aus der Reaktion des Salzes Kaliumnitrat $\left( \ce{KNO3} \right)$ mit Schwefelsäure $\left( \ce{H2SO4} \right)$ gewonnen werden. Dabei entsteht Kaliumhydrogensulfat $\left( \ce{KHSO4} \right)$ als Nebenprodukt:

$\ce{KNO3 + H2SO4 -> HNO3 + KHSO4}$

Auf diese Weise wurde bereits im $17.$ Jahrhundert von dem berühmten Alchemisten Johann Rudolf Glauber $(1604 - 1670)$ Salpetersäure hergestellt.

Herstellung durch Lichtbogenverfahren

Ein Lichtbogen ist eine starke elektrische Entladung, die über ein Gas, genauer gesagt durch die Bildung einen leitfähigen Plasmas, stattfindet. Dabei wird sehr viel Energie frei. Durch diese Energiezufuhr können Stickstoff und Sauerstoff direkt in der Luft miteinander reagieren. Das dabei entstehende Stickstoffmonoxid reagiert weiter zu Stickstoffdioxid, welches wiederum mit Wasser zu Salpetersäure reagieren kann. Ähnlich wie beim Ostwaldverfahren handelt es sich also wieder um eine Reaktion in drei Schritten:

Reaktionsschritte Chemische Reaktion
1. Reaktion von Stickstoff $\left( \ce{N2} \right)$ und Sauerstoff $\left( \ce{O2} \right)$ $\ce{N2 + O2 \rightarrow 2NO}$
2. Stickstoffmonoxid $\left( \ce{NO} \right)$ reagiert mit
Sauerstoff $\left( \ce{O2} \right)$ zu Stickstoffdioxid $\left( \ce{NO2} \right)$
$\ce{2NO + O2 \rightarrow 2NO2}$
3. Stickstoffdioxid $\left( \ce{NO2} \right)$ reagiert mit Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$
und Sauerstoff $\left( \ce{O2} \right)$ zu Salpetersäure $\left( \ce{HNO3} \right)$
$\ce{4NO2 + 2 H2O + O2 \rightarrow 4 HNO3}$

Hier wird zwar kein Ammoniak $\left( \ce{NH3} \right)$ benötigt, trotzdem wird aufgrund des hohen Energiebedarfs des Verfahrens heutzutage im industriellen Maßstab das Ostwaldverfahren bevorzugt.

Verwendung der Salpetersäure

Salpetersäure ist ein sehr wichtiger Grundstoff in der chemischen Industrie, der zur Herstellung vieler Stoffe benötigt wird. Das Verfahren der Nitrierung wird bei der Herstellung von Farbstoffen, Heilmitteln und Desinfektionsmitteln eingesetzt. Die Salze der Salpetersäure werden zum Beispiel für Dünger und für die Herstellung von Sprengstoffen genutzt.

Salpetersäure und Stickstoffdünger

Das Element Stickstoff spielt auch in der organischen Chemie eine wichtige Rolle. Es ist beispielsweise ein elementarer Bestandteil von Proteinen. Pflanzen nehmen Stickstoff über Nitratsalze im Boden auf. Diese können auch als Dünger zugeführt werden. Stickstoffdünger enthalten Stickstoff in gebundener Form. Ein typisches Beispiel ist Ammoniumnitrat $\left( \ce{NH4NO3} \right)$, das durch die Reaktion von Salpetersäure mit Ammoniak hergestellt werden kann:

$\ce{NH3 + HNO3 -> NH4NO3}$

Ammoniumnitrat dissoziiert in Wasser zu einem Ammonium-Ion und einem Nitrat-Ion:

$\ce{NH4NO3 \rightleftharpoons NH4^{+} + NO3^{-}}$

Salpetersäure und Sprengstoffe

Zur Herstellung des bekannten Sprengstoffs Nitrogylcerin, auch Glycerinnitrat oder Trisalpetersäureester genannt, wird Glycerin mit Salpetersäure verestert. Die Reaktionsgleichung ist in der folgenden Abbildung mit Strukturformeln dargestellt.

Salpetersäure: Reaktionsgleichung Herstellung Nitroglycerin

Auch Schwefelsäure $\left( \ce{H2SO4} \right)$ ist an der Reaktion beteiligt und es entsteht Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$ als Nebenprodukt.

Salpetersäure und Salzsäure – Königswasser

Salpetersäure ist eine starke Säure und ein starkes Oxidationsmittel. Ein Gemisch aus konzentrierter Salpetersäure und konzentrierter, ebenfalls sehr starker, Salzsäure wird Königswasser genannt. Dieser Name wurde schon im Mittelalter verwendet und beruht auf der Eigenschaft des Königswassers, sogar sehr edle Metalle wie Gold und Platin zersetzen zu können. Gold wird durch Königswasser oxidiert und löst sich in diesem. Für die Alchemisten, die viel mit Gold experimentierten, war dies von ganz besonderer Bedeutung. Aber auch heutzutage wird Königswasser noch von Juwelieren verwendet, um den Goldgehalt von Schmuck zu prüfen.

Königswasser ist die einzige Säure, welche Gold auflösen kann. Sie besteht aus einem Gemisch von konzentrierter Salzsäure und konzentrierter Salpetersäure.

Reaktionen der Salpetersäure

In diesem Abschnitt werden einige der wichtigsten Reaktionen der Salpetersäure beschrieben.

Dissoziation in Wasser

Wie alle Säuren dissoziiert Salpetersäure in wässriger Lösung, d. h. die Säure spaltet sich in ihre ionischen Bestandteile auf. In Wasser dissoziiert Salpetersäure vereinfacht gesehen zu positiv geladenen Wasserstoff-Ionen und negativ geladenen Nitrat-Ionen:

$\ce{HNO3 \rightleftharpoons H^{+} +NO3^{-}}$

Genauer betrachtet findet eine Reaktion mit Wasser statt und es entsteht ein Oxonium-Ion (auch Hydronium-Ion genannt):

$\ce{HNO3 + H2O \rightleftharpoons H3O^{+} +NO3^{-}}$

Salpetersäure ist eine starke Säure, es findet also eine vollständige Dissoziation statt. Das heißt, der Schwerpunkt der Gleichgewichtsreaktion der Dissoziation liegt vollständig auf der rechten Seite der Reaktion. Praktisch alle Säuremoleküle dissoziieren und geben Protonen ab bzw. bilden damit Oxonium-Ionen.

Neutralisation von Basen

Bei einer Neutralisationsreaktion von Säuren und Basen entstehen Salze. Bei der Reaktion mit Salpetersäure werden diese Nitrate genannt. Reagiert zum Beispiel Salpetersäure mit Natronlauge $\left( \ce{NaOH} \right)$, bildet sich das Salz Natriumnitrat $\left( \ce{NaNO3} \right)$:

$\ce{NaOH + HNO3 \rightarrow NaNO3 + H2O}$

Oxidation von Metallen

Salpetersäure wirkt oxidierend. Sie kann sogar edle Metalle wie Kupfer oxidieren und reagiert dabei zu Kupfernitrat $\left( \ce{Cu(NO3)2} \right)$. Als Nebenprodukte entstehen Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$ und Stickstoffmonoxid $\left( \ce{NO} \right)$.

$\ce{8 HNO3 + 3Cu \rightarrow 3 Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO}$

Auch unedle Metalle wie Eisen können durch verdünnte Salpetersäure oxidiert werden. In diesem Fall entsteht Eisen(II)-nitrat $\left( \ce{Fe(NO3)2} \right)$ und als Nebenprodukt Wasserstoff $\left( \ce{H2} \right)$.

$\ce{Fe + 2HNO3 \rightarrow Fe(NO3)2 + H2}$

Rauchende Salpetersäure

Salpetersäure kann in verschiedenen Konzentrationen mit Wasser vermischt werden. Reine, also $100\,\%$-ige Salpetersäure wird rauchende Salpetersäure genannt, da sie sich an der Luft teilweise zersetzt, wodurch neben Wasser und Sauerstoff auch Stickstoffdioxid $\left( \ce{NO2} \right)$ gebildet wird, das abdampft.

$\ce{4 HNO3 \rightarrow 4 NO2 + 2 H2O + O2}$

Stickstoffdioxid ist zwar kein Rauch im eigentlichen Sinne, aber ein rötlich-braunes, sehr giftiges Gas. Wenn sich ein Teil davon wieder in der Säure löst, bekommt auch diese ein rötlich-braune Färbung.

Scheidewasser

Scheidewasser ist eine andere Bezeichnung für Salpetersäure. Sie kommt daher, dass konzentrierte Salpetersäure das Element Silber löst und daher verwendet werden kann, um Gold und Silber zu scheiden, also voneinander zu trennen.

Königswasser

Wie bereits erwähnt, ist Königswasser eine Mischung aus konzentrierter Salpetersäure und konzentrierter Salzsäure. Als solche kann sie sogar die edelsten Metalle, Gold und Platin, oxidieren. Die Reaktion, bei der elementares Gold $\left( \ce{Au } \right)$ zersetzt wird und die Verbindung Tetrachlorogoldsäure $\left( \ce{HAuCl4} \right)$ entsteht, läuft in zwei Schritten ab.

Zuerst reagieren Salpetersäure und Salzsäure und bilden Nitrosylchlorid $\left( \ce{NOCl} \right)$ und sogenanntes naszierendes Chlor $\left( \ce{Cl} \right)$:

$\ce{HNO3 + 3 HCl \rightarrow NOCl + 2 Cl_\text{nasc.} + 2 H2O}$

Beide Stoffe sind sehr reaktiv und reagieren weiter mit Gold und Salpetersäure zu Tetrachlorogoldsäure und Stickstoffdioxid $\left( \ce{NO2} \right)$:

$\ce{2 Au + 2 NOCl + 6 Cl_\text{nasc.} + 2 HNO3 \rightarrow 2 HAuCl4 + 4 NO2}$

Nachweis von Salpetersäure

Mithilfe der Ringprobe und Lunges Reagenz können Nitrat-Ionen und somit Salpetersäure im Labor nachgewiesen werden.

Nitrate – Salze der Salpetersäure

Wenn Salpetersäure mit einer Lauge bzw. Base reagiert, wie bei der Neutralisation gezeigt, entstehen spezielle Salze – sogenannte Nitrate. Auch bei Reaktionen mit Metallen, wie bei der Oxidation von Metallen gezeigt, entstehen solche Nitrate. Nitrate sind Ionenverbindungen in denen das einfach negativ geladene Nitrat-Ion $\left( \ce{NO3}^{-} \right)$ an ein Metall-Kation gebunden ist. Je nach Ladung des Metall-Ions können auch mehrere Nitrat-Ionen gebunden sein, wie das beispielsweise bei Kupfernitrat $\left( \ce{Cu(NO3)2} \right)$ der Fall ist. Eine Besonderheit stellt Ammoniumnitrat $\left( \ce{NH4NO3} \right)$ dar: Auch diese Verbindung ist ein Salz, obwohl das Ammonium-Kation $\left( \ce{NH4}^{+} \right)$ kein Metall-Ion ist. Bis auf wenige Ausnahmen sind alle Nitrat-Salze gut wasserlöslich. Die Ionen liegen in wässriger Lösung in dissoziierter Form vor. Das Nitrat-Ion ist weitgehend ungiftig, ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen und spielt deshalb in Düngemitteln eine große Rolle.

Salpetersäure – Gefahren

Salpetersäure wird als gefährlicher Stoff eingestuft. Bei Kontakt kann Salpetersäure schwere Verätzungen der Haut sowie schwere Augenschäden verursachen. Beim Einatmen der Stickoxid-Dämpfe wirkt sie giftig und gegenüber Metallen kann die Salpetersäure korrosiv bzw. korrodierend sein. Beim Arbeiten mit Salpetersäure ist deshalb wichtig, dass gewisse Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Gefahrensymbole Salpetersäure

Signalwort: Gefahr

Diese Gefahrstoffhinweise treffen umso mehr zu, je höher die Konzentration einer wässrigen Salpetersäurelösung ist. Konzentrierte Salpetersäure ist um ein Vielfaches gefährlicher als stark verdünnte Salpetersäure.

Salpetersäure – Sicherheitshinweise

Zusammenfassung der Salpetersäure

  • Salpetersäure hat die chemische Summenformel $\ce{HNO3}$. Sie ist eine Sauerstoffsäure des Stickstoffs und wird auch Scheidewasser genannt.
  • Salpetersäure ist eine starke Säure und ein starkes Oxidationsmittel. Sie zählt zu den wichtigsten anorganischen Säuren.
  • Salpetersäure ist ein wichtiger Grundstoff in der chemischen Industrie. Sie wird zur Herstellung unzähliger Chemikalien verwendet. Vor allem die Salze der Salpetersäure, die Nitrate, spielen eine sehr große Rolle, insbesondere in Düngemitteln.
  • Industriell hergestellt wird Salpetersäure mithilfe des Ostwaldverfahrens aus Ammoniak und Wasser.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Salpetersäure

Was ist Salpetersäure?
Wie entsteht Salpetersäure?
Wie nennt man Salpetersäure noch?
Wie stellt man Salpetersäure her?
Wie gefährlich ist Salpetersäure?
Warum ist Salpetersäure stärker als salpetrige Säure?
Für was wird Salpetersäure verwendet?
Wie reagiert Salpetersäure mit Wasser?
Ist Salpetersäure ätzend?
Was macht Salpetersäure mit der Haut?
Ist Salpetersäure krebserregend?
Wo kommt Salpetersäure in der Natur vor?
Wo kommt Salpetersäure vor?
Was passiert, wenn man Salpetersäure einatmet?
Welche Ionen liegen in einer Salpetersäure-Lösung vor?
Was ist die Formel von Salpetersäure?
Was bewirkt Salpetersäure?
Was ist konzentrierte Salpetersäure?
Was passiert, wenn man Ethanol mit Salpetersäure mischt?
Ist Salpetersäure eine starke Säure?
Wie heißen die Salze der Salpetersäure?
Wie entsteht Salpetersäure (inkl. Reaktionsgleichung)?
Welche Eigenschaften hat Salpetersäure?
Was ist eine rauchende Salpetersäure?
Was sind die Gefahren der Salpetersäure?
Warum wird die Herstellung mittels Lichtbogen kaum noch genutzt?
Was ist das Ostwald-Verfahren?
Was sind die Teilschritte des Ostwald-Verfahrens?
Wozu wird die hohe Temperatur im Kontaktofen benötigt?
Welcher Katalysator wird im Ostwald-Verfahren eingesetzt?
Wie wird die Salpetersäure konzentriert?
Wieso ist Salpetersäure so wichtig?

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 Kommentar
  1. gutes video

    Von Jean W., vor etwa 5 Jahren

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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.