Hvad er forbindelsen mellem salpetersyre og svovlsyre?
Salpetersyre og svovlsyre er to af de vigtigste industrikemikalier og produceres i enorme mængder. De er forbundet på flere måder, hvad angår deres fremstilling og deres anvendelse. Begge syrer er vigtige for gødningsindustrien og eksplosivindustrien og er blandt de mest anvendte laboratoriereagenser. De er også alvorlige forurenende stoffer og bidrager til surt regn.
En tidlig metode til fremstilling af svovlsyre var ved opvarmning af saltpeter (NaN03) og svovl med damp. Salpetersyre (HN03) blev først produceret ved at destillere saltpeter med koncentreret svovlsyre (H2S04). De to kemikalier reagerer og producerer salpetersyre og natriumhydrogensulfat: H 2 SO 4 + NaNO 3 → NaHSO 4 + HNO 3 . Blandingen opvarmes, og salpetersyren, der koges ved 83 ° C (181,4 ° F), produceres som en damp, der kondenseres i en modtager.
Disse produktionsmetoder er blevet erstattet i industriel sammenhæng, men destillationen af et metalnitrat med svovlsyre kan stadig anvendes til at fremstille små mængder salpetersyre i laboratoriet. Den varme salpetersyre damp har en tendens til delvis at nedbrydes til nitrogenoxid, vand og ilt, hvilket resulterer i en uren syre. For at få den rene syre udføres destillation under reduceret tryk, så der kræves mindre varme. Det anvendte apparat skal være alt glas, da salpetersyre hurtigt ødelægger gummi, kork og mest plast.
I dag fremstilles salpetersyre kommercielt ved katalytisk oxidation af ammoniak og danner kvælstofdioxid, der opløses i vand for at producere syren. Den rå syre kan destilleres for at producere koncentrationer op til 68,5%, på hvilket tidspunkt den danner en azeotrop med vand. Dette er den kommercielle salpetersyre, der bruges til de fleste anvendelser og som laboratoriereagens. Højere koncentrationer kan ikke opnås ved simpel destillation. Når vandfri eller meget stærk koncentreret salpetersyre - ofte kaldet "røg salpetersyre" - kræves, kan den produceres ved destillation under reduceret tryk med koncentreret svovlsyre, der fjerner vandet.
Den største anvendelse til både salpetersyre og svovlsyre er i gødningsindustrien. Salpetersyre bruges til produktion af nitratgødning, som frigiver essentielt nitrogen i en form, der let kan optages af planter. Ammoniumnitrat er en af de mest anvendte gødningsstoffer. Svovlsyre omsættes med fosfatsten eller knoglemel for at producere "superphosphat", som giver fosfor, et andet vigtigt element for planter. Denne syre bruges også til produktion af ammoniumsulfat, en almindelig gødning.
En anden vigtig industriel anvendelse af salpetersyre og svovlsyre er produktion af sprængstoffer. Størstedelen af eksplosiver i militær og kommerciel anvendelse syntetiseres ved nitrering af organiske forbindelser; i denne proces anvendes nitronium (NO2 + ) -ioner til at erstatte hydroxylgrupper (OH) med nitro (NO2) -grupper. NO 2 + -ionerne tilvejebringes ved at kombinere salpetersyre og svovlsyre, som reagerer som følger: HNO 3 + 2H2SO4 → H3O + + NO2 + + 2HSO 4 - .
For nogle sprængstoffer, f.eks. Trinitrotoluen (TNT), skal blandingen være vandfri. Dette kan sikres ved anvendelse af vandfri eller "røg" salpetersyre. Alternativt kan kommerciel salpetersyre anvendes sammen med oleum - fremstillet ved at opløse svovltrioxid (SO 3 ) i koncentreret svovlsyre - således at vandet fjernes ved kombination med SO 3 for at producere mere svovlsyre. Den sidstnævnte metode foretrækkes generelt, da oleum let fremstilles ved den samme proces, der producerer mest svovlsyre. Røg salpetersyre er relativt dyrt at fremstille, farlig for transport og tilbøjelig til nedbrydning, medmindre den opbevares i køle.
Bortset fra deres industrielle anvendelser er salpetersyre og svovlsyre blandt de mest anvendte laboratoriereagenser. Begge er nyttige i procedurer, der kræver stærke syrer. Svovlsyre er et kraftigt dehydratiseringsmiddel, der kan bruges til tørring af nogle frisk fremstillede gasser og i reaktioner, der involverer fjernelse af vand fra forbindelser. Det kan også bruges til at frigive andre syrer fra deres salte. Salpetersyre er nyttig som et oxidationsmiddel, som et nitreringsmiddel og er vidt brugt i kemisk analyse, især til identifikation af metaller, der er til stede i jord- og mineralprøver.
Svovlsyre og salpetersyre er også vigtigste forurenende stoffer og bidrager til sur nedbør. Salpetersyre dannes, når gassen nitrogendioxid - der findes i køretøjets udstødning og produceres naturligt ved hjælp af lynet - opløses i vand. Svovlsyre dannes, når svovldioxid - produceret ved forbrænding af fossile brændstoffer og naturligt af vulkaner - reagerer med ilt og danner svovltrioxid, der opløses i vand for at producere svovlsyre. På trods af den naturlige produktion af disse forbindelser tegner menneskeskabte kilder sig for mest surt regn. Svovlsyre er den største bidragyder, da svovldioxid er et mere almindeligt forurenende stof end kvælstofdioxid.