Was ist die Verbindung zwischen Salpetersäure und Schwefelsäure?
Salpetersäure und Schwefelsäure sind zwei der wichtigsten Industriechemikalien und werden in großen Mengen hergestellt. Sie sind in Bezug auf ihre Herstellung und ihre Verwendung auf verschiedene Weise verbunden. Beide Säuren sind für den Dünger und die Sprengstoffindustrie von entscheidender Bedeutung und gehören zu den am häufigsten verwendeten Laborreagenzien. Sie sind auch schwerwiegende Schadstoffe und Mitwirkende zum sauren Regen.
Eine frühe Methode zur Herstellung von Schwefelsäure bestand durch Erhitzen von Salzpeter (Nano 3 ) und Schwefel mit Dampf. Salpetersäure (HNO 3 ) wurde zuerst durch Destillieren von Salzpeter mit konzentrierter Schwefelsäure (H 2 so 4 ) erzeugt. Die beiden Chemikalien reagieren, um Salpetersäure und Natriumwasserstoffsulfat zu produzieren: H 2 SO 4 + nano 3 → nahso 4 + hno 3 . Das Gemisch ist erhitzt und die Salpetersäure, die bei 83 ° C 181,4 ° F kocht, wird als Dampf erzeugt, der in einem Empfänger kondensiert wird.Industrieller Kontext, aber die Destillation eines Metallnitrates mit Schwefelsäure kann weiterhin eingesetzt werden, um kleine Mengen Salpetersäure im Labor zu produzieren. Der heiße Salpetersäuredampf zersetzt sich in der Regel teilweise in Stickstoffdioxid, Wasser und Sauerstoff, was zu einer unreinen Säure führt. Um die reine Säure zu erhalten, wird die Destillation unter reduziertem Druck durchgeführt, so dass weniger Wärme erforderlich ist. Der verwendete Apparat muss alles Glas sein, da Salpetersäure schnell Gummi, Kork und die meisten Kunststoffe zerstört.
Heute wird Salpetersäure kommerziell durch die katalytische Oxidation von Ammoniak hergestellt, wobei Stickstoffdioxid bildet, das in Wasser gelöst ist, um die Säure zu produzieren. Die rohe Säure kann destilliert werden, um Konzentrationen von bis zu 68,5%zu erzeugen. An diesem Punkt bildet sie ein Azeotrop mit Wasser. Dies ist die kommerzielle Salpetersäure, die für die meisten Anwendungen und als Laborreagenz verwendet wird. Höhere Konzentrationen können nicht erhalten werdendurch einfache Destillation. Wenn wasserfreie oder sehr hoch konzentrierte Salpetersäure - oft als „röhrende Salpetersäure“ bezeichnet - erforderlich ist, kann sie durch Destillation unter reduziertem Druck mit konzentrierter Schwefelsäure erzeugt werden, wodurch das Wasser entfernt wird.
Die größte Verwendung sowohl für Salpetersäure als auch für Schwefelsäure liegt in der Düngemittelindustrie. Salpetersäure wird bei der Herstellung von Nitratdünger verwendet, die essentiellen Stickstoff in einer Form freisetzen, die leicht von Pflanzen absorbiert werden kann. Ammoniumnitrat ist einer der am häufigsten verwendeten Düngemittel. Schwefelsäure wird mit Phosphatgestein oder Knochenmehl umgesetzt, um „Superphosphat“ zu produzieren, das Phosphor liefert, ein weiteres wesentliches Element für Pflanzen. Diese Säure wird auch bei der Herstellung von Ammoniumsulfat verwendet, einem gemeinsamen Dünger.
Eine weitere wichtige industrielle Anwendung für Salpetersäure und Schwefelsäure ist die Produktion von Sprengstoff. Die Mehrheit der Sprengstoffe im militärischen und kommerziellen Gebrauch wird durch Nitrationsorgel synthetisiertIC -Verbindungen; In diesem Prozess werden Nitronium (nein 2 +) Ionen verwendet, um Hydroxylgruppen (OH) durch Nitro -Gruppen (no 2 ) zu ersetzen. The NO2+ ions are provided by combining nitric acid and sulfuric acid, which react as follows: HNO3 + 2H2SO4 → H3O+ + NO2+ + 2HSO 4 -.
Für einige Sprengstoffe, zum Beispiel Trinitrotoluol (TNT), muss die Mischung wasserfrei sein. Dies kann durch die Verwendung von wasserfreiem oder „saugeren“ Salpetersäure sichergestellt werden. Alternativ kann kommerzielle Salpetersäure mit Oleum verwendet werden - hergestellt durch das Auflösen von Schwefeltrioxid (damit 3 ) in konzentrierter Schwefelsäure - so dass das Wasser durch Kombination mit SO 3 entfernt wird, um mehr Schwefelsäure zu produzieren. Die letztere Methode wird im Allgemeinen bevorzugt, da Oleum leicht durch denselben Prozess hergestellt wird, der die meisten Schwefelsäure erzeugt. Raute Salpetersäure ist für P relativ kostspieligRoduce, gefährlich zu transportieren und zur Zersetzung zu neigen, sofern nicht gekühlt gehalten.
Abgesehen von ihren industriellen Anwendungen gehören Salpetersäure und Schwefelsäure zu den am häufigsten verwendeten Laborreagenzien. Beide sind nützlich für Verfahren, die starke Säuren erfordern. Schwefelsäure ist ein starkes Dehydrationsmittel, das zum Trocknen von frisch hergestellten Gasen und bei Reaktionen mit der Entfernung von Wasser aus Verbindungen verwendet werden kann. Es kann auch verwendet werden, um andere Säuren aus ihren Salzen freizusetzen. Salpetersäure ist als Oxidationsmittel als Nitrationsmittel nützlich und wird in der chemischen Analyse häufig verwendet, insbesondere bei der Identifizierung von Metallen, die in Boden- und Mineralproben vorhanden sind.
Schwefel- und Salpetersäuren sind ebenfalls wichtige Schadstoffe und Mitwirkenden für sauren Regen. Salpetersäure wird gebildet, wenn das Gasstickstoffdioxid - im Fahrzeugabgasen gefunden und auf natürliche Weise durch die Wirkung des Blitzes erzeugt wird - in Wasser löst. Schwefelsäure wird gebildet, wenn Schwefeldioxid - produziert von der BDas Urnen von fossilen Brennstoffen und natürlich durch Vulkane - reagiert mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid, das in Wasser löst, um Schwefelsäure zu produzieren. Trotz der natürlichen Produktion dieser Verbindungen machen künstliche Quellen den meisten sauren Regen aus. Schwefelsäure ist der größere Beitrag, da Schwefeldioxid ein häufigerer Schadstoff als Stickstoffdioxid ist.