Salpetersäure ist die bekannteste und stabilste Sauerstoffsäure des Stickstoffs. Die chemische Formel lautet HNO3. Salpetersäure liegt in wässriger Lösung weitgehend dissoziiert vor. Als starke anorganische Säure zählt sie zu den Mineralsäuren. Ihre Salze heißen Nitrate oder mit Trivialnamen "-salpeter" (Natronsalpeter, Mauersalpeter etc.)
Eigenschaften
Salpetersäure ist in reinem Zustand farblos. Konzentrierte Salpetersäure jedoch zersetzt sich leicht (besonders unter Lichteinwirkung) und hat aufgrund des in ihr gelösten Stickstoffdioxids (NO2) oft einen gelblichen oder rötlichen Farbton. Reine Salpetersäure, die freies Stickstoffdioxid enthält, wird rauchende Salpetersäure genannt. Sie enthält über 90% HNO3 und wirkt stark oxidierend und kann manche leicht brennbaren Stoffe entzünden. Salpetersäure, die durch gelöstes Stickstoffdioxid gelb gefärbt ist, kann durch eine kleine Menge Harnstoff oder besser Harnstoffnitrat entfärbt werden.
Salpetersäure wird technisch seit 1908 nach dem Ostwaldverfahren hergestellt. Es handelt sich dabei um die katalytische Oxidation von Ammoniak. Das Ammoniak-Luft-Gemisch wird rasch (1/1000s Berührungszeit) durch heiße Platin-Rhodium-Netze (Katalysator) geleitet. Bei 800 °C entsteht Stickstoffmonoxid, das beim Abkühlen mit überschüssigem Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und dann in Rieseltürmen mit Wasser zu etwa 60%iger Salpetersäure reagiert. Die 60%ige Salpetersäure kann durch Destillation bis 68 % konzentriert werden, was dem Azeotrop mit Siedepunktmaximum (122 °C) entspricht. Höhere Konzentrationen lassen sich durch Entwässerung mit Magnesiumnitrat (Mg(NO3)2) oder durch Behandlung von Distickstofftetroxid (N2O4) mit der stöchiometrisch nötigen Menge von Luft und Wasser erreichen.
Im Labormaßstab kann rauchende Salpetersäure durch Umsetzung konzentrierter Schwefelsäure mit Alkalinitraten dargestellt werden. Vor 1908 wurde Salpetersäure durch dieses Verfahren unter Verwendung von Natriumnitrat (Chilesalpeter) gewonnen.
Verwendung
Salpetersäure ist einer der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie. Sie dient:
Gemische mit Schwefelsäure (zwei Teile Schwefelsäure und ein Teil Salpetersäure) werden Nitriersäure genannt und zur Nitrierung von organischen Verbindungen verwendet.
Sie wurde bis in die späten 1980er Jahre in der Raketentechnik als Oxidator verwendet (z. B. in der Agena-Oberstufe).
Geschichte
Bereits im 9. Jahrhundert gewann der arabische AlchimistGeber rohe Salpetersäure („Aqua dissolutiva“) durch trockenes Erhitzen von Salpeter (lat.sal petrae = Felsensalz; KNO3), Cyprischem Vitriol (CuSO4.5H2O) und Alaun (KAl(SO4)2.12H2O; erwähnt in De inventione veritatis aus dem 12. Jahrhundert. Im 13. Jahrhundert benutzte Albertus Magnus die Salpetersäure, um Gold und Silber zu trennen („Scheidewasser“). Schon 1225 stellte Raymund von Lullius sie fabrikmäßig durch Glühen von Salpeter mit Ton her. Später wurde Salpeter mit Eisenvitriol (FeSO4.7H2O) erhitzt, was höhere Ausbeuten bei niedrigerer Temperatur lieferte.
Eine rationelle Fabrikation begann erst Anfang des 19. Jahrhunderts, als billige Schwefelsäure und Chilesalpeter in ausreichenden Mengen verfügbar waren. Auch die „Luftverbrennung“ in einem elektrischen Lichbogen wurde zu einem großtechnischen Verfahren entwickelt (Birkeland – Eyde), das jedoch nur in Ländern mit billigem Strom konkurrenzfähig war. Die Katalytische Oxidation von Ammoniak über Platin wurde von C. F. Kuhlmann (1838) entdeckt. Bis zur Erfindung der Ammoniaksynthese durch Haber und Bosch blieb jedoch Ammoniak zu teuer im Vergleich zu Chilesalpeter. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte Wilhelm Ostwald die Herstellung von Salpetersäure aus Ammoniak zur industriellen Reife. Die billige Ammoniak-Oxidation hat heute alle anderen großtechnischen Verfahren verdrängt.
"Salpetersäure"
