49.
Die Salpetersäure HNO 3, Molekulargewicht = 62,58, spez. Gew. bei 0° = 1,56, bei 15° = 1,530, kommt auf der Erde hauptsächlich in der Form von Salzen, den Nitraten, vor, z. B. als salpetersaures1 Kali (Kalisalpeter), und ganz besonders als salpetersaures Natron (Chilesalpeter), letzteres in ungeheuren Lagern in einigen Distrikten Chiles und Perus. Zur Darstellung der Salpetersäure benutzt man hauptsächlich den Chilesalpeter, indem man2 4 Gewichtsteile desselben mit 4-1/2 Gewichtsteilen englischer Schwefelsäure langsam destilliert, wobei die Salpetersäure übergeht3, während Natriumhydrosulfat zurückbleibt. 1 Molekül Chilesalpeter NaNO 3 wird nämlich4 zersetzt durch 1 Molekül Schwefelsäure H 2 SO 4, zu HNO 3 und zu NaHSO 4. Destilliert man den Salpeter mit einer geringeren Menge von Schwefelsäure, als oben angegeben wurde, oder erhitzt ein Gemenge von Chilesalpeter und Thonerde zum Glühen, so erhält man eine mit Untersalpetersäure5 verunreinigte Salpetersäure von sehr ätzender Wirkung als rotgelbe Flüssigkeit, die sogen.6 rote rauchende Salpetersäure. Die reine Salpetersäure ist eine farblose, an der Luft stark rauchende Flüssigkeit, die bei 86° siedet, bei -40° zu einer farblosen Krystallmasse erstarrt. Mit Wasser mischt sie sich in jedem Verhältnis. Der Säuregehalt7 der Mischung wird durch das spezifische Gewicht bestimmt. Die gewöhnliche konzentrierte Säure des Handels besitzt bei 15,5° das spez. Gew. 1,41 entsprechend einem Gehalt an reiner Salpetersäure von 68 Prozent; ihr Siedepunkt liegt bei 123°. Die Salpetersäure färbt die Haut und manche organische Stoffe gelb, wirkt überhaupt sehr ätzend8 und zerstörend und muss mit Vorsicht behandelt werden. Sie ist ziemlich unbeständig9 und zersetzt sich schon unter dem Einfluss des Lichts (2 HNO 3 =2 NO 2 + H 2 O + O), wobei sie wegen des Stickstoffdioxydgehalts eine gelbe Farbe annimmt. Der durch den gasförmig entweichenden Sauerstoff ausgeübte Druck kann dichtgeschlossene Gefässe zersprengen. Es empfiehlt sich daher, die Salpetersäure in kühlen Räumen vor Licht geschützt aufzubewahren. Infolge ihrer leichten Zersetzbarkeit unter Sauerstoffabgabe ist die Salpetersäure ein starkes Oxydationsmittel. Die meisten Metalle werden von ihr oxydiert. Die gebildeten Oxyde10 lösen sich fast alle (nicht z. B. Zinn und Antimon) in der überschüssigen Säure11 zu salpetersauren Salzen, Nitraten. Ihrer Eigenschaft, Silber zu lösen und Gold nicht anzugreifen, verdankt die Salpetersäure den Namen Scheidewasser12, weil man sie schon früher dazu benutzte, um damit Gold vom Silber zu scheiden. Die Salpetersäure hat in der chemischen Industrie, besonders zur Darstellung vieler sogenannter Nitroverbindungen (Nitrobenzol, Schiessbaumwolle, Dynamit etc.) eine sehr bedeutende Anwendung gefunden. Mit dem drei- bis vierfachen Volumen Salzsäure vermischt, bildet sie eine gelbe, stark nach Chlor riechende Flüssigkeit, welche Gold und Platin auflöst und Königswasser13 genannt wird.
50.
Die Schwefelsäure H 2 SO 4, Molekulargewicht = 97,35, spez. Gew. = 1,854, ist auf der Erde in der Form ihrer Salze sehr verbreitet. Sie bildet sich beim Zusammentritt1 von Schwefeltrioxyd und Wasser. Schwefeltrioxyd entsteht leicht durch Oxydation von schwefliger Säure SO 2 mittels des Sauerstoffs der Luft. Findet dieser Prozess bei Gegenwart von Wasser statt, so wird direkt aus der schwefligen Säure Schwefelsäure gewonnen:
SO 2 +O+H 2 O=H 2 SO 4.
Diese Entstehungsart2 ist die Grundlage der grossartigen Schwefelsäureindustrie.
Auf geeigneten Herden3 wird Schwefel zu schwefliger Säure4 verbrannt (S+O 2 =SO 2 ) oder es5 werden in geeigneten Rostöfen natürlich vorkommende Metallsulfide, z. B. Schwefelkies (FeS 2 ), Zinkblende (ZnS), Bleiglanz (PbS) in der Glühhitze bei Luftzutritt oxydiert, wobei sich der Schwefel der Sulfide ganz oder teilweise in schwefligsaures Gas verwandelt, z. B.
4 FeS 2 + 11 O 2 = 2 Fe 2 O 3 (Eisenoxyd)+ 8 SO 2
Die bei dieser Reaktion entstehende Wärme ist genügend, um den Röstprozess ohne besondere Feuerung zu unterhalten. Die zum grössten Teil aus schwefliger Säure bestehenden Röstgase werden in Bleikammern mit Wasserdampf und Salpetersäure zusammengebracht, wobei man dafür sorgt6, dass gleichzeitig immer frische Luft zutreten kann und dass im Innern der Kammern eine Temperatur von ungefähr 40° herrscht. Während nun die schweflige Säure durch die Bleikammern strömt und gleichzeitig mit Luft und den Dämpfen der Salpetersäure bei Vorhandensein7 von Wasser in Berührung kommt, wird sie durch den Sauerstoff der Salpetersäure zu Schwefelsäure oxydiert, während sich die Salpetersäure zu Stickstoffdioxyd (Untersalpetersäure8 ) reduziert. Sobald aber letzteres mit den vorhandenen Wasserdämpfen in Berührung kommt, zerfällt9 es zu Salpetersäure, die von neuem eine entsprechende Menge von schwefliger Säure zu Schwefelsäure oxydiert, und zu Stickstoffoxyd, das unter Aufnahme von Sauerstoff aus der in der Kammer vorhandenen Luft von neuem in Stickstoffdioxyd übergeht10, so dass also eine kleine Menge Salpetersäure genügt, um grosse Mengen von schwefliger Säure in Schwefelsäure überzuführen11.
Die Schwefelsäure des Handels, zuweilen auch englische Schwefelsäure oder Vitriolöl genannt, ist eine farblose, durchsichtige, geruchlose Flüssigkeit von 1,83 Dichte und einem Gehalt von 98 Prozent Schwefelsäure neben 2 Prozent Wasser; oder im reinsten, konzentriertesten Zustande von 1,854 Dichte. Sie besitzt einen brennend scharfen, ätzenden, oder, wenn mit viel Wasser verdünnt, rein sauren Geschmack, siedet bei 338° oder wenn ihre Dichte nur 1,83 bei 326°. Auf die meisten organischen Substanzen wirkt sie zerstörend ein, verkohlt z. B. Holz, Stärke, Zucker, löst Haut und Leder auf und wirkt daher innerlich genossen12, im konzentrierten Zustande als ätzendes, heftiges Gift. Will man Schwefelsäure verdünnen, so muss die Säure langsam und unter Umrühren in das Wasser gegossen werden. Giesst man unvorsichtigerweise wenig Wasser zu Schwefelsäure, so entsteht oft heftiges Spritzen der Flüssigkeit, wodurch man leicht beschädigt werden könnte. Je mehr man die Säure mit Wasser verdünnt, desto niedriger wird ihre Dichte. Man muss die Schwefelsäure in gut mit Glasstöpsel verschlossenen Flaschen aufbewahren, da sie sonst, die Feuchtigkeit aus der Luft anziehend, allmählig verdünnter wird.