Salpetersäure. von Anja Kalweit und Daniel Jost

Transkript

1 Salpetersäure von Anja Kalweit und Daniel Jost

2 Inhaltsangabe Geschichte Technische Darstellung Eigenschaften der Salpetersäure Auswirkung auf die Umwelt Verwendung Bilder Herstellung Weltweit Daten und Fakten Quellen

3 Geschichte Im späten Mittelalter 1250 wurde schon Salpeter benutzt zur Herstellung von Schwarzpulver (Salpeter, Kohle und Schwefel im Gemisch 6:2:1) 1838 patentierte Frèdèric Kuhlmann die grundlegende chemische Reaktion zu Herstellung von Salpetersäure 1866 wurde Salpetersäure zur Herstellung von Nitroglycerin (Glycerintrinitrat) und somit auch für Dynamit benutzt 1902 erweiterte der deutsche Chemiker Wilhelm Ostwald ( ) dieses Verfahren zur Salpetersäuresynthese 1921 explodierten bei der BASF in Oppau 4500 t dabei starben 5000 Menschen

4 2.Die technische Darstellung Durch Luftverbrennung seit 1905 Durch Umsetzung von Chilesalpeter mit Schwefelsäure ist das älteste angewandte Verfahren. NaNO 3 +H 2 SO 4 NaHSO 4 + HNO 3 Durch katalytische Ammoniakverbrennung. Diese wird seit 1908 angewendet.

5 2.1 Die katalytische Ammoniakverbrennung

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7 Eigenschaften der Salpetersäure Die 60 prozentige Salpetersäure kann durch Destillation auf max. 68 % aufkonzentriert werden. In sehr hoher Konzentration liegt Sie als farblose Flüssigkeit vor. Hochkonzentrierte Salpetersäure sollte möglichst lichtgeschützt und unter 0 C gelagert werden, da sich sonst Stickoxide bilden und die als Stammlösung gedachte HNO 3 das Ergebnis einer Messung verfälscht (systematischer Fehler). 4HNO 3 2H 2 O + 4NO 2 + O 2 Das Stickstoffdioxid bleibt gelöst und färbt die Salpetersäure gelb.

8 Eigenschaften der Salpetersäure Es gibt eine weiße rauchende Salpetersäure (WFNA: eng. white fuming nitric acid) welche maximal 2% Wasser und max. 0,5% Stickstoffdioxid enthält. Diese wird in Kombination mit rauchender Schwefelsäure und Distickstoffpentoxid als das stärkstes Nitriergemisch bezeichnet. Zusätzlich gibt es noch die rote rauchende Salpetersäure (RFNA: eng. red fuming nitric acid), Sie besteht aus 84% HNO 3, 13% Distickstofftetroxid und 3% Wasser. Normalerweise wird diese mit HF versetzt um eine höhere Stabilität zu erreichen. Die HNO 3 Ist ein starkes Oxidationsmittel wobei die Oxidationseigenschaft mit steigender Konzentration zunimmt. Bsp.: NO H + + 3e - NO + 2 H 2 O

9 Auswirkung auf die Umwelt Zu hohe Nitratgehalte im Trinkwasser oder in pflanzlichen Nahrungsmittelen (z.b. Salat) können im Speichel und im Dünndarm zur Nitrit-Bildung führen. Die Oxidation von Hämoglobin zu Methämoglobin führt zu Sauerstoffmangelsymptomen (Blausucht). Nitrit reagiert mit den einsenhaltigen Enzymen aus der Zellatmung. Die Salpetersäure ist zu etwa einem Drittel für die Versauerung der Niederschläge verantwortlich. 2NO 2 + H 2 O HNO 2 + HNO 3 N 2 O 4 + H 2 O HNO 2 + HNO 3 Aus der Verwendung als Düngemittel entstehen teilweise folgende Schäden: Ermüdung des Bodens, Sauerstoffmangel und Fischsterben

10 Verwendung Kunstdünger um den Wachstum der Pflanzen anzuregen wird aus den Salzen der Salpetersäure hergestellt. Salpetersäure wird schon seit einiger Zeit zur Herstellung von Sprengstoffen verwendet. Zunächst wurde das Trinitroglycerin (Umgangssprachlich: Nitroglycerin ) entwickelt, was aber sehr instabil ist. Daher wurde es in Kieselgel eingelagert, nun nannte man es Dynamit. Nachdem Toluol großtechnisch hergestellt werden konnte wurde dann mit Hilfe von Salpetersäure Trinitrotoluol hergestellt werden.

11 Verwendung Silbernitrat kann durch 2 verschiedene Methoden hergestellt werden: 1. 3 Ag + 4 HNO 3 3 AgNO H 2 O + NO oder 2. Ag 2 O + 2 HNO 3 2 AgNO H 2 O Dient zur Darstellung anderer Silbersalze, z.b. der Silberhalogenide die für Fotos verwendet werden. Es dient zur Herstellung von Silberspiegeln und als Haarfärbemittel. Unter dem Namen Scheidewasser verwendet man 50%ige Salpetersäure zur Trennung von Gold und Silber. (Quartation) Durch mischen von Salpetersäure mit Salzsäure im Verhältnis 3:1 entsteht Königswasser, dieses kann sogar Gold durch die starke oxidierende Wirkung des Gemisches auflösen. HNO 3 + 3HCL NOCl + 2Cl + 2 H 2 O Zum Beizen und Brennen von Metallen (grafische und galvanische Technik)

12 Bilder zum Thema Salpetersäure

13 Salpetersäure weltweite Herstellung und Verwendung Die weltweite Nachfrage nach Industriechemikalien auf Salpetersäure Basis wächst um durchschnittlich 7% pro Jahr. Die Produktionsstätten befinden sich größstenteils in Westeuropa und in den USA wobei auch in diesen Ländern der größte Bedarf an HNO 3 ist. Die Produktion verlagert sich mittlerweile jedoch auch nach Ost-Asien. In Russland wird Salpetersäure zu % zur Düngemittelherstellung verwendet wurden weltweit zwischen 700 und 800 mio. Tonnen hergestellt. Davon würden 15-20% direkt als Salpetersäure in den Markt verkauft. 8-10% wurden exportiert. Der Rest (ca. 75%) wurde weiterverarbeitet zu Adipinsäure, Stickstoffdünger, Sprengstoff und andere Chemikalien.

14 Daten und Fakten Lat. Sal petrae = Felsensalz KNO 3 Brandfördernd (O) und Ätzend (C) R: 8-35 S: (1/2) LD50: 430mg/kg Pks-Wert: -1,37 Siedetemperatur: 86 C Schmelztemperatur: -42 C Dichte: 1,51 g/ml (20 C) Molare Masse: 63,01 g/mol Aggregatzustand: flüssg Dampfdruck: 56hPa (20 C)

15 Quellen Bücher: Riedel/Janiak: Anorganische Chemie 7. Auflage Hollemann-Wiberg: Anorganische Chemie Auflage Internet: