Anorganische Säuren zum Beizen von Metallen 3 – Salpetersäure „HNO3“

In der folgenden Beitragsreihe möchte ich einen kurzen Überblick über jene anorganischen Säuren geben, welche beim Beizen klassischerweise eingesetzt werden.

Salpetersäure:

Salpetersäure mit einer Molmasse von 63,0 g/mol und einer Dichte von 1,522 t/m³ ist im reinen Zustand eine farblose, stark saure, ätzende Flüssigkeit welche mit Wasser vollständig mischbar ist. Die Mischung Wasser, HNO3 weißt bei 68,3 %(m/m) ein Azeotrop auf wodurch diese Konzentration auch im Handel sehr üblich ist.

Die Handelsüblichen Säurekonzentrationen liegen im Bereich von 50 bis 65 %(m/m), das entspricht 655 bis 904 g HNO3/Liter und die dabei vorliegende Dichte ist bei 1,31 bis 1,39 t/m³

Die Tabelle zeigt den Dichte- und Konzentrationszusammenhang von Salpetersäure. Die Angeführten Zahlen wurden aus dem PERRY’S CHEMICAL ENGINEERS HANDBOOK SEVENTH EDITION entnommen.

Salpetersäure zersetzt sich bereits bei Raumtemperatur nach der folgenden Gleichung zu Stickoxid, Wasser und Sauerstoff, wodurch sich eine Gelb- bis Rotfärbung ergibt. Ebenso erfolgt die Abgabe von rotbraunen Dämpfen an die Luft. Licht führ ebenfalls zur Zersetzung von Salpetersäure.

2HNO3 -> H2O + 2 NO2 + 0,5 O2

Chemisch zeichnet sich Salpetersäure durch zwei Eigenschaften aus. Sie stellt gleichzeitig eine der stärksten anorganischen Säuren sowie ein starkes Oxidationsmittel dar. Welche Eigenschaft in den Vordergrund tritt ist stark Konzentrationsabhängig. In verdünnter Form liegt sie praktisch vollständig dissoziiert vor.

HNO3 + H2O -> H3O+ + NO3-

Kupfer und andere edlere Metalle werden von Salpetersäure gelöst wobei es bei verdünnter Säure zur NO und bei konzentrierter Säure zur NO2 Bildung kommt. Platin und Gold werden von Salpetersäure nicht gelöst und im Fall von Silber erfolgt der Lösevorgang zum Beispiel unter Bildung von Silbernitrat AgNO3.

Eine Weitere Interessante Eigenschaft von Salpetersäure ist, dass beispielsweise Eisen, Aluminium und Chrom von verdünnter Säure gelöst werden. Bei Konzentrierter Säure kommt es bei den angeführten Metallen jedoch zur Ausbildung einer dichten Schicht die passivierend wirkt und den Lösevorgang zum erliegen bringt.

Datenquelle: Beizen von Metallen, Dr. Ralf Rituper, Eugen G. Leuze Verlag

Siehe auch die Blog-Beiträge zu weiteren anorganischen Säuren: Salzsäure; Schwefelsäure; Phosphorsäure; Flusssäure