Salpetersäure HNO3 . aq
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In braunen Flaschen
aufbewahren
Farblose oder gelbliche,
an der Luft rauchende
Flüssigkeit |
Molmasse
(reine HNO3)
63,013 g/mol
AGW
1 ml/m3 (TRGS 900)
Dichte (69,2%)
1,42 g/cm3
Schmelzpunkt (69,2%)
ca. -42 °C
Siedepunkt (69,2%)
+121,8 °C
Wasserlöslichkeit
in jedem Verhältnis
mischbar |
Piktogramme
GHS 03
GHS 05
Gefahr |
Gefahrenklassen
+ Kategorie
Oxidierende Flüssigkeiten
3
Ätz-/Reizwirkung auf
die Haut 1A
(Abstufung bei Verdünnungen) |
HP-Sätze
(siehe auch Hinweis)
H 272,
314 P
220, 260,
280.1-3+7,
303+361+353,
304+340, 305+351+338,
310
Entsorgung |
| Etikett
drucken |
Deutscher Name |
Englischer Name |
| CAS
7697-37-2 |
Salpetersäure |
Nitric acid |
| Bemerkung
für Schulen: Für Schülerversuche sollte höchstens die
12%ige Säure verwendet werden. Rauchende oder konzentrierte Salpetersäure
ist kein Explosivstoff, sie kann aber zur Herstellung von derartigen Stoffen
verwendet werden (>Hinweise). |
Eigenschaften
Die konzentrierte Säure
wirkt auf Haut, Augen und Schleimhäute stark ätzend. Das Einatmen
der Dämpfe führt zu Bronchialkatarrh, Lungenentzündung und
Verätzung der Lungenbläschen. Bei Hautkontakt erfolgt eine Gelbfärbung
in einer Xanthoprotein-Reaktion. Dabei
bildet sich ein gelber Nitrofarbstoff.
Rauchende Salpetersäure
Rauchende Salpetersäure
setzt Stickstoffdioxid frei
|
Xanthoproteinreaktion
Xanthoproteinreaktion
am Daumen des Webmasters
|
Die handelsübliche,
konzentrierte Salpetersäure besitzt eine Konzentration von etwa 65%.
Die 100%-ige, rote, rauchende Salpetersäure ist im absolut reinen
Zustand farblos, wenn sie unter Luftabschluss gekühlt aufbewahrt wird.
Die rauchende Salpetersäure zersetzt sich schon an der Luft oder beim
Sieden unter Bildung von rotbraunem Stickstoffdioxid,
das die Rotfärbung verursacht:
4 HNO3
-----> 4 NO2 + 2 H2O +
O2
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.
| Konzentration |
Bezeichnung |
Dichte |
| 100% |
rauchend |
1,52 g/cm3 |
| 65% |
konzentriert |
1,40 g/cm3 |
| 10% |
verdünnt |
1,05 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 
Nitrat-Ion + Hydronium-Ion
HNO3 +
H2O
NO3-
+ H3O+
Bei der Reaktion mit
den Metallen entstehen die Salze der
Salpetersäure, die Nitrate. Mit
Zink erhält man Zinknitrat, mit Kupfer Kupfernitrat. Gleichzeitig
wird rotbraunes Stickstoffdioxid (NO2) freigesetzt:
2 HNO3 (aq)
+ 2 Zn -----> 2 ZnNO3 + NO2
+ H2O
2 HNO3 (aq)
+ 2 Cu -----> 2 CuNO3 + NO2
+ H2O
Reaktionen von konzentrierter
Salpetersäure mit Metallen
Magnesium, Zink, Kupfer
und Silber lösen sich auf. Dabei entstehen Stickstoffdioxid und die
entsprechenden Salze der Metalle. Gold ist dagegen beständig, erst
bei der Zugabe von konzentrierter Salzsäure löst sich auch dieses.
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Film
erhältlich auf >DVD
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 (siehe Foto oben rechts). Dabei bildet
sich die Goldverbindung Tetrachlorogold(III)-säure (Summenformel:
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 (1663 von dem Arzt Cassius entdeckt):
Cassius'scher Goldpurpur
Gold in kolloidaler
Form...
|
Kolloidales Gold
...ist purpurrot oder
violett gefärbt.
|
Die Tetrachlorogold(III)-säure
dient als Ausgangsstoff zur Herstellung anderer Goldverbindungen wie Gold(III)-chlorid
oder Gold(III)-oxid. Gold(III)-chlorid und gold-organische Verbindungen
eignen sich als Katalysator für organische Synthesen. Mit Gold(III)-oxid
lassen sich Gläser färben. |
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 untergeschobenenen
pseudo-lullischen Schriften wird um 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 -----> Salpetersäure +
Kaliumhydrogensulfat
KNO3 +
H2SO4
-----> HNO3
+
KHSO4
Glauber entwickelte auch
als erster ein Verfahren zur Darstellung von Königswasser ("Aqua regis")
aus Kochsalz und Salpetersäure.
Im Jahre 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 -----> 2 NO
2 NO + O2
2 NO2
Reaktionskugel und
Hochspannungsquelle
In der Reaktionskugel
befindet sich Luft. Nach dem...
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Funkenbogen
...Einschalten der Hochspannung
entsteht ein gelbes Gas.
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Film
erhältlich auf >DVD
Wenn das entstehende
Stickstoffdioxid in Wasser geleitet wird, dann bildet sich Salpetersäure
und erneut Stickstoffmonooxid:
3 NO2
+ H2O -----> 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 |
Verwendung
Salpetersäure ist
ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung von Düngemitteln
und anderen chemischen Verbindungen (z. B. Phosphorsäure,
Oxalsäure, Collodium, Amine, Farbstoffe,
Medikamente, u.a.). Sie ist auch ein Ausgangsstoff zur Herstellung von
Sprengstoffen wie Nitroglycerin
(beim Aufsaugen auf Kieselgur erhält man mit diesem Dynamit), Trinitrotoluol
(TNT) oder Hexogen (RDX). Kaliumnitrat, ein
Salz der Salpetersäure, ist ein Bestandteil des Schwarzpulvers.
Prüfsäurekasten
zum Testen von Gold
Im Prüfsäurekasten
befinden sich Flaschen mit Probiersäuren verschiedener Konzentrationen.
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Schieferplatte mit
Abrieben eines Goldringes
Die Abriebe eines Goldstückes
auf einer Schieferplatte werden mit den Probiersäuren behandelt.
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Film
erhältlich auf >DVD
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. |
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