Stoffe, Schulbuch

Abb. 109.1: Verwendung der Salpetersäure Abb. 109.2: Herstellung von Ammoniak Abb. 109.3: Verwendung von Ammoniak Technisch wichtige Säuren und Basen 109 Herstellung von Salpetersäure Das zur Produktion von Salpetersäure benötigte Stickstoff- oxid lässt sich aber nicht einfach durch Verbrennung von Stickstoff herstellen. Stickstoff brennt nicht, sonst gäbe es unsere Luft nicht. Daher gewinnt man Stickstoffoxid auf anderem Weg, nämlich durch Verbrennung von Ammoniak NH 3 mit Kata- lysatoren aus Platinmetallen. Das entstandene Stickstoffoxid reagiert mit Wasser zu Salpetersäure. Ammoniak Die wichtigste Base in der Technik ist Ammoniak NH 3 . Ammoniak dient einerseits direkt zur Düngemittelherstellung, andererseits als Ausgangsstoff für Salpeter- säure. Die Ammoniak-Weltproduktion liegt knapp bei 100 Millionen Tonnen. Ammoniak ist ein stechend riechendes, giftiges Gas. Obwohl er nur eine schwa- che Base ist, verätzt das Gas die Schleimhäute von Nase und Mund. Der Geruch ist allerdings so unangenehm, dass Ammoniakvergiftungen nur sehr selten auf- treten. Ammoniak löst sich hervorragend in Wasser. 1 Liter Wasser kann bei Zimmertemperatur etwa 750 Liter Ammoniakgas lösen. Als wässrige Lösung kommt Ammoniak auch in den Handel, meist 25%ig. Herstellung von Ammoniak Man stellt Ammoniak durch Reaktion von Stickstoff mit Wasserstoff her. Den Stickstoff gewinnt man aus der Luft, den Wasserstoff aus Erdgas. Die Ammoniaksynthese gelingt nur bei sehr hohem Druck mit Katalysatoren. Sie wurde 1913 von den deut- schen Chemikern Haber und Bosch entwickelt. Das Ziel war, Ammoniak zur Salpetersäureherstellung zu gewinnen, um Sprengstoffe zu produzieren. Bald entwickelte sich die Synthese aber zur Basis der Düngemittelherstel- lung und damit der Welternährung. Daher wurde die Entdeckung 1918 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. N 2 + 3 H 2 → 2 NH 3 hoher Druck und Katalysator HNO 3 für: Metallbearbeitung Düngemittel Lacke Sprengstoffe Luft H 2 O Erdgas CH 4 Komprimieren Reaktion Trennen Restgas H 2 N 2 Spaltung Trennung CO 2 O 2 NH 3 NH 3 für: Harnstoff Düngemittel Kunststoffe Kühlanlagen Soda Salpetersäure Versuch 109.1 (Lehrer/in) Verkohlung durch Schwefelsäure Man wiederholt Versuch 72.2. Um die raschere Wirkung von heißer konzentrierter Schwefelsäure zu zeigen, erhitzt man etwa 20 mL Schwefelsäure in einem kleinen Becherglas, bis sie zu rauchen beginnt. Dann wirft man ein angefeuchtetes Stück Leinenstoff ins Becherglas. Es erfolgt eine sofortige Zersetzung zu einem Kohlenstoffbrei. Versuch 109.2 (Lehrer/in) Reaktion von Schwefelsäure mit Wasser In einen 250 mL Erlenmeyerkolben gibt man etwa 50 mL Wasser und setzt portionsweise unter Umschwenken ca. 50 mL Schwefelsäure zu. Die Erwärmung kann man mit der Hand am Kolben feststellen oder mit einem Thermometer messen. Die verdünnte Säure wird im Labor weiterverwendet. Versuch 109.3 (Lehrer/in) Lösen von Kupfer in Salpetersäure In einen 250 mL Erlenmeyerkolben gibt man ein kleines Stück Kupfer- blech und übergießt mit ca. 20 mL Salpetersäure (65 %). Sofort tritt lebhafte NO 2 -Entwicklung auf. Man stoppt die Reaktion durch Verdünnen mit Wasser. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv