Salpetersäure
HNO3
CAS 7697-37-2
Salpetersäure
Nitric acid
63,013 g/mol

1 ml/m3 (TRGS 900)
−1,377 
1,513 g/cm3 
−41,6 °C
+83 °C
in jedem Verhältnis mischbar


Farblose oder gelbliche, an der Luft rauchende Flüssigkeit (100%)

Braune Flaschen und Teflonverschluss (konzentrierte Lösungen)

Flasche
Gefahrenklassen + Kategorie
Oxidierende Flüssigkeiten 2 (>=99%)
Ox. Flüssigkeiten 3 (65 bis 99%)
Ätzwirkung auf die Haut 1A
Schwere Augenschädigung 1
Korrosiv gegenüber Metallen 1
Ätzwirkung auf die Atemwege (EUH)
Piktogramme
GHS 03 
GHS 05
Gefahr
Seite oben Spezielle Bemerkungen für Schulen
Es wird empfohlen, für Schülerversuche in der Sekundarstufe I nur Konzentrationen bis maximal 12% zu verwenden. Auch in höheren Klassen empfehlen sich für Schülerversuche verdünnte Lösungen. Im Schullabor werden nur Konzentrationen bis maximal 65% aufbewahrt. Rauchende oder konzentrierte Salpetersäure ist kein Explosivstoff, sie kann aber zur Herstellung von derartigen Stoffen verwendet werden (>Hinweise). Sie wirkt stark ätzend auf Haut und Augen. Das Einatmen der Dämpfe kann zu einem lebensgefährlichen Lungenödem führen. Schutzbrillen, Schutzkittel und Schutzhandschuhe sind für alle Konzentrationen obligatorisch. Es sollte bei allen Arbeiten mit Salpetersäure im Abzug gearbeitet werden. Zur Aufbewahrung der konzentrierten Säure werden Flaschen mit Teflonverschluss oder das Originalgebinde empfohlen. Geeignet sind auch Schraubverschlusskappen aus PBT, die mit PTFE beschichtet sind. Salpetersäure kann beim Erhitzen oder bei der Reaktion mit Metallen toxisches Stickstoffdioxid freisetzen. Experimente mit Stickstoffdioxid sind für Schulen nicht geeignet.

Gefährdungsbeurteilung Deutschland
(auch EU)
GBU  Arbeiten mit Salpetersäure

Sicherheitsbetrachtung Schweiz
SB  Arbeiten mit Salpetersäure
Seite oben Eigenschaften
Wirkung auf den menschlichen Körper

Die Lösung und die Dämpfe wirken auf Haut, Augen und Schleimhäute stark ätzend. Das Einatmen führt zu Bronchialkatarrh, Lungenentzündung und Verätzung der Lungenbläschen. Beim Entstehen eines Lungenödems besteht Lebensgefahr. Bei Hautkontakt erfolgt eine Gelbfärbung in einer Xanthoprotein-Reaktion. Dabei bildet sich ein gelber Nitrofarbstoff:

Xanthoproteinreaktion

Chemisch-physikalische Eigenschaften

Als „Konzentrierte Salpetersäure“ bezeichnet man die handelsübliche, etwa 65 bis 69%ige Lösung der Salpetersäure in Wasser. Die 100%ige, rote, rauchende Salpetersäure ist im reinen Zustand farblos, wenn sie unter Luftabschluss gekühlt aufbewahrt wird. Die rauchende Salpetersäure zersetzt sich aber schon an der Luft oder beim Sieden unter Bildung von rotbraunem und stark toxischem Stickstoffdioxid, das die Orangefärbung verursacht: 

4 HNO3 reagiert zu    4 NO2  +  2 H2O  +  O2    

Rauchende Salpetersäure

Rauchende Salpetersäure setzt Stickstoffdioxid frei.

Rauchende Salpetersäure ist ein sehr starkes Oxidationsmittel und kann Holz oder Stroh spontan entzünden. Die Dichte variiert bei den unterschiedlichen Konzentrationen. Beim Verdünnen der Säure muss dies berücksichtigt werden. Für den Unterricht in Schulen wird „verdünnte“ und „konzentrierte“ Salpetersäure gebraucht, damit meint man meistens die 12%ige und die 65%ige Salpetersäure. Die „rauchende“ Salpetersäure hat ein hohes Gefahrenpotenzial, sie wird für den Unterricht nicht empfohlen.


Konzentration, Massenprozent
Konzentration, Stoffmenge
Bezeichnung
Dichte bei 20 °C
100 % 24,01 mol/l „rauchend“ 1,513 g/cm3
69 % 15,42 mol/l
„konzentriert“ 1,409 g/cm3
65 % 14,35 mol/l
„konzentriert“ 1,391 g/cm3
12 % 2,03 mol/l
„verdünnt“ 1,066 g/cm3


Eine 69,2%ige Salpetersäure bildet ein azeotropes Gemisch, das bei 121,8 °C siedet. Die Salpetersäure ist eine relativ starke Säure, sie ist in wässriger Lösung fast vollständig dissoziiert: 

Salpetersäure  +  Wasser im Gleichgewicht zu   Nitrat-Ion  +  Hydronium-Ion 
HNO3  +  H2im Gleichgewicht zu   NO3 +  H3O+  

Bei der Reaktion mit den Metallen entstehen die Salze der Salpetersäure, die Nitrate. Mit Zink erhält man Zinknitrat, mit Kupfer Kupfer(II)-nitrat. Das bei dieser Reaktion gebildete Stickstoffmonooxid NO reagiert mit Luft sofort weiter zu rotbraunem Stickstoffdioxid NO2

3 Zn  +  8 HNO3 reagiert zu  3 Zn(NO3)2  +  4 H2O  +  2 NO
3 Cu  +  8 HNO3 reagiert zu  3 Cu(NO3)2  +  4 H2O  +  2 NO 

Bei der Reaktion der konzentrierten Salpetersäure mit Metallen lösen sich Magnesium, Zink, Kupfer und Silber auf. Gold ist dagegen beständig, erst bei der Zugabe von konzentrierter Salpetersäure und von konzentrierter Salzsäure löst sich auch dieses:

Metalle reagieren mit Salpetersäure

Diese Versuche sind für Schulen nicht geeignet.

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Scheidewasser und Königswasser

Salpetersäure ist neben Salzsäure und Schwefelsäure eine der stärksten Säuren und zersetzt sogar Edelmetalle wie Silber. Nur Gold und Platin sind beständig. Da man mit einer 50%igen Salpetersäure Silber aus Gold herauslösen kann, wurde diese Lösung früher auch als Scheidewasser bezeichnet. Vermischt man ein Volumenteil konzentrierte Salpetersäure mit drei Volumenteilen konzentrierter Salzsäure, entsteht Königswasser. Diese Mischung löst Gold auf. Dabei bildet sich die Goldverbindung Tetrachlorogold(III)-säure HAuCl4. Diesen Stoff kann man auskristallisieren lassen, wobei lange, gelbe Nadeln entstehen, die an der Luft zerfließen und sich in Wasser und Alkohol sehr gut lösen. Bei der Zugabe von Zinn(II)-chlorid entsteht kolloidales Gold, das purpurrot oder violett gefärbt ist. Das Pigment wird auch als Cassius'scher Goldpurpur bezeichnet. Es ist nach dem Arzt Cassius benannt, der es im Jahr 1663 entdeckte. Die Tetrachlorogold(III)-säure dient zur Herstellung anderer Goldverbindungen. Gold(III)-chlorid und gold-organische Verbindungen eignen sich als Katalysator für organische Synthesen. Mit Gold(III)-oxid lassen sich Gläser färben. 

Kolloidales Gold

Kolloidales Gold
Seite oben Herstellung
Die Herstellung von Salpetersäure kommt schon bei den mittelalterlichen Alchimisten wie Geber vor. In dem Werk De inventione veritatis („Von der Entdeckung der Wahrheit“, erschienen vermutlich im 14. Jahrhundert) wird das Erhitzen einer Mischung aus Kupfervitriol (Kupfersulfat), Alaun (Kaliumaluminiumsulfat) und Salpeter (Kaliumnitrat) auf Rotglut beschrieben. Die dabei entstehenden (nach heutigem Wissen) nitrosen Gase ließen sich mit Wasser zur Salpetersäure umsetzen. Möglicherweise stellten aber die arabischen Alchimisten schon vor dem Mittelalter Salpetersäure her. Die Herstellung von Königswasser aus Salpetersäure und Ammoniumchlorid geht vermutlich bis in die Zeit vor dem Mittelalter, bis zu den arabischen Alchimisten im 7. oder 8. Jahrhundert zurück. In den Raimundus Lullus untergeschobenen pseudo-lullischen Schriften wird um das Jahr 1332 die Wirkung der Salpetersäure auf Metalle, die Herstellung von Scheidewasser („aqua fortis acuta“) und von Königswasser beschrieben. Die heute im Labor noch gebräuchliche Herstellung aus Schwefelsäure und Kaliumnitrat geht auf Johann Rudolph Glauber (1604–1670) zurück: 

Kaliumnitrat + Schwefelsäure reagiert zu  Salpetersäure + Kaliumhydrogensulfa
KNO3  +  H2SO4 reagiert zu  HNO3  +  KHSO4  

Glauber entwickelte auch als erster ein Verfahren zur Darstellung von Königswasser („Aqua regis“) aus Kochsalz und Salpetersäure.   
  
Im Jahr 1903 entwickelten der norwegische Physiker Kristian Olaf Bernhard Birkeland (1867–1917) und der norwegische Ingenieur Sam Eyde (1866–1940) ein Verfahren, bei dem sie Luftstickstoff mit Luftsauerstoff im Lichtbogen zur Reaktion brachten. Legt man zwischen zwei Elektroden in einer Reaktionskugel eine Hochspannung an, entsteht ein Lichtbogen. Dabei reagiert der Luftstickstoff mit dem Luftsauerstoff zu Stickstoffmonooxid NO. Dieses reagiert mit noch vorhandenem Sauerstoff weiter zu Stickstoffdioxid NO2, das orangebraun gefärbt ist:  

N2  +  O2 reagiert zu  2 NO  
2 NO  +  O2  im Gleichgewicht zu   2 NO2 

Herstellen von Stickoxiden in einer Reaktionskugel am Lichtbogen

Herstellen von Stickoxiden in einer Reaktionskugel am Lichtbogen

Film erhältlich auf >DVD

Wenn das entstehende Stickstoffdioxid in Wasser geleitet wird, dann bildet sich Salpetersäure und erneut Stickstoffmonooxid:  

3 NO2  +  H2reagiert zu  2 HNO3  +  NO   

Dieses Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure wird selten angewandt. Es konnte sich einige Zeit lang nur in Skandinavien behaupten, also in Ländern, wo die Elektrizität durch Wasserkraft preiswert zur Verfügung steht. Heute wird Salpetersäure in der chemischen Industrie hauptsächlich nach dem Ostwald-Verfahren durch die Oxidation von Ammoniak hergestellt.  

Ostwald-Verfahren zur Salpetersäureherstellung  
Geschichte zur Entwicklung des Ostwald-Verfahrens
Seite oben Verwendung
Salpetersäure ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung von Düngemitteln und anderen chemischen Verbindungen, zum Beispiel Phosphorsäure, Oxalsäure, Collodium, Amine, Farbstoffe oder Medikamente. Sie ist auch ein Ausgangsstoff zur Herstellung von Sprengstoffen wie Nitroglycerin: Beim Aufsaugen auf Kieselgur erhält man mit diesem Dynamit. Auch für die Herstellung von Trinitrotoluol (TNT) oder Hexogen (RDX) wird Salpetersäure benötigt. Kaliumnitrat, ein Salz der Salpetersäure, ist ein Bestandteil des Schwarzpulvers. Juweliere verwenden Salpetersäure in verschiedener Konzentration und Kombination mit Salzsäure als Prüfsäure zur Bestimmung des Goldgehaltes in Schmuck. Dabei überprüfen sie, ob sich ein Abrieb des Schmuckstückes in der Prüfsäure löst. Die Konzentration wird ständig erhöht, löst sich der Abrieb, dann liegt der Goldgehalt darunter.

Prüfsäurekasten

Prüfsäurekasten mit Salpetersäure
zum Testen verschiedener Konzentrationen

Film erhältlich auf >DVD
Schieferplättchen

Aufträufeln der Probiersäure auf Abriebe
von Goldschmuck auf einer Schieferplatte

Film erhältlich auf >DVD

Weitere Infos und Medien
Der Säurebegriff im Haushalt und in der Chemie, Nitrate
Filme: Platin und Gold in Salpetersäure
Herstellen der Salpetersäure im Ostwaldverfahren
Experimente zum kolloidalen Gold und Silber
Digitale Folien: Säuren, Laugen, Salze
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