Hva er forbindelsen mellom salpetersyre og svovelsyre?
Salpetersyre og svovelsyre er to av de viktigste industrielle kjemikaliene og produseres i enorme mengder. De er koblet på flere måter, med tanke på produksjon og bruk. Begge syrene er viktige for gjødsel- og eksplosivindustrien og er blant de mest brukte laboratoriereagensene. De er også alvorlige miljøgifter og bidrar til sur nedbør.
En tidlig metode for fremstilling av svovelsyre var ved å varme opp saltpeter (NaNO 3 ) og svovel med damp. Salpetersyre (HNO 3 ) ble først produsert ved å destillere saltpeter med konsentrert svovelsyre (H2S04). De to kjemikaliene reagerer og produserer salpetersyre og natriumhydrogensulfat: H 2 SO 4 + NaNO 3 → NaHSO 4 + HNO 3 . Blandingen blir oppvarmet og salpetersyren, som koker ved 83 ° C, produseres som en damp som kondenseres i en mottaker.
Disse produksjonsmetodene er erstattet i industriell sammenheng, men destillasjonen av et metallnitrat med svovelsyre kan fortsatt brukes til å produsere små mengder salpetersyre i laboratoriet. Den varme salpetersyredampen har en tendens til delvis å bryte ned til nitrogendioksid, vann og oksygen, noe som resulterer i en uren syre. For å få den rene syren utføres destillasjon under redusert trykk, slik at mindre varme er nødvendig. Apparatet som brukes må være av alt glass, da salpetersyre raskt ødelegger gummi, kork og mest plast.
I dag produseres salpetersyre kommersielt ved katalytisk oksydasjon av ammoniakk, og danner nitrogenoksyd som løses opp i vann for å produsere syren. Den rå syren kan destilleres for å produsere konsentrasjoner opp til 68,5%, på hvilket tidspunkt den danner en azeotrop med vann. Dette er den kommersielle salpetersyren som brukes til de fleste bruksområder og som laboratoriereagens. Høyere konsentrasjoner kan ikke oppnås ved enkel destillasjon. Når vannfri, eller veldig sterkt konsentrert salpetersyre - ofte kalt "rykende salpetersyre" - kan den produseres ved destillasjon under redusert trykk med konsentrert svovelsyre, som fjerner vannet.
Den største bruken for både salpetersyre og svovelsyre er i gjødselindustrien. Salpetersyre brukes i produksjonen av nitratgjødsel, som frigjør essensielt nitrogen i en form som lett kan tas opp av planter. Ammoniumnitrat er en av de mest brukte gjødsel. Svovelsyre reageres med fosfatbergart eller benmel for å produsere "superfosfat", som gir fosfor, et annet viktig element for planter. Denne syren brukes også i produksjonen av ammoniumsulfat, en vanlig gjødsel.
En annen viktig industriell applikasjon for salpetersyre og svovelsyre er produksjon av eksplosiver. Majoriteten av eksplosiver i militær og kommersiell bruk syntetiseres ved nitrering av organiske forbindelser; i denne prosessen brukes nitronium (NO 2 + ) -ioner for å erstatte hydroksylgrupper (OH) med nitro (NO2) -grupper. NO 2 + -ionene tilveiebringes ved å kombinere salpetersyre og svovelsyre, som reagerer som følger: HNO 3 + 2H 2 SO 4 → H 3 O + + NO 2 + + 2HSO 4 - .
For noen sprengstoff, for eksempel trinitrotoluen (TNT), må blandingen være vannfri. Dette kan sikres ved å bruke vannfri, eller "røkende", salpetersyre. Alternativt kan kommersiell salpetersyre brukes sammen med oleum - laget ved å løse opp svoveltrioksid (SO 3 ) i konsentrert svovelsyre - slik at vannet fjernes ved kombinasjon med SO 3 for å produsere mer svovelsyre. Sistnevnte metode er generelt foretrukket, ettersom oleum lett fremstilles ved den samme prosess som produserer mest svovelsyre. Røk salpetersyre er relativt kostbar å produsere, farlig for transport og utsatt for spaltning med mindre den oppbevares i kjøleskap.
Bortsett fra deres industrielle anvendelser, er salpetersyre og svovelsyre blant de mest brukte laboratoriereagensene. Begge er nyttige i prosedyrer som krever sterke syrer. Svovelsyre er et kraftig dehydratiseringsmiddel som kan brukes til å tørke noen nylaget gasser og i reaksjoner som involverer fjerning av vann fra forbindelser. Det kan også brukes til å frigjøre andre syrer fra saltene deres. Salpetersyre er nyttig som et oksidasjonsmiddel, som et nitreringsmiddel og er mye brukt i kjemisk analyse, spesielt for å identifisere metaller som er tilstede i jord- og mineralprøver.
Svovelsyre og salpetersyre er også viktige miljøgifter og bidrar til sur nedbør. Salpetersyre dannes når gassnitrogendioksid - som finnes i kjøretøyets eksos og produseres naturlig ved hjelp av lyn - oppløses i vann. Svovelsyre dannes når svoveldioksid - produsert ved forbrenning av fossilt brensel og naturlig av vulkaner - reagerer med oksygen og danner svoveltrioksyd, som løses opp i vann for å produsere svovelsyre. Til tross for den naturlige produksjonen av disse forbindelsene, er menneskeskapte kilder for mest sur nedbør. Svovelsyre er den største bidragsyteren, da svoveldioksid er et mer vanlig forurensende stoff enn nitrogendioksid.