Schwefelsäure und Salpetersäure: Eigenschaften von oxidierenden Säuren

Analyse der Reaktionen von konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure mit Metallen, Nichtmetallen, Halogenwasserstoffen und Sulfiden. Reduktionsprodukte in Abhängigkeit von Metallaktivität und Säurekonzentration.

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Oxidierende Säuren: Allgemeine Eigenschaften

Zu den oxidierenden Säuren gehören Salpetersäure HNO₃ jeder Konzentration und konzentrierte Schwefelsäure H₂SO₄. Ihr charakteristisches Merkmal ist, dass ihre oxidierenden Eigenschaften nicht durch das Wasserstoffkation bestimmt werden, sondern durch das säurebildende Element in seiner höchsten Oxidationsstufe (N⁺⁵, S⁺⁶).

Grundlegende Unterschiede zu gewöhnlichen Säuren:

Reaktionen von konzentrierter H₂SO₄ mit Metallen

Das Reduktionsprodukt des Schwefels hängt von der Aktivität des Metalls ab. Je aktiver das Metall ist, desto mehr Elektronen nimmt das Schwefelatom (S⁺⁶) auf:

Wichtig: Verdünnte H₂SO₄ verhält sich wie eine gewöhnliche Säure — sie reagiert nur mit Metallen links von Wasserstoff unter Freisetzung von H₂. In der Kälte passiviert konzentrierte H₂SO₄ Fe, Al, Cr.

Reaktionen von HNO₃ mit Metallen

Das Reduktionsprodukt des Stickstoffs wird durch zwei Faktoren bestimmt: die Metallaktivität und die Säurekonzentration. Je aktiver das Metall und je verdünnter die Säure ist, desto weitergehend ist die Reduktion des Stickstoffs (Logik: bei Verdünnung sind weniger „konkurrierende“ HNO₃-Moleküle vorhanden, sodass jedes einzelne mehr Elektronen erhält).

Konzentrierte HNO₃ passiviert Fe, Al, Cr, Ni in der Kälte; mit Au und Pt reagiert sie nicht (sie werden von „Königswasser“ gelöst).

Wechselwirkung mit Nichtmetallen

Oxidierende Säuren sind in der Lage, S, P, C, I₂ zu oxidieren. Das Nichtmetall geht in der Regel in seine höchste Oxidationsstufe über:

Die Reduktionsprodukte sind standardmäßig: für konzentrierte HNO₃ — NO₂, für verdünnte — NO, für konzentrierte H₂SO₄ — SO₂.

Ausnahme: Die Reaktion von konzentrierter H₂SO₄ mit Schwefel ist eine Komproportionierung, es entsteht ausschließlich SO₂ (es bildet sich keine H₂SO₄, da die Reaktion sonst nach links verlaufen würde): S + 2H₂SO₄(konz) → 3SO₂ + 2H₂O.

Reaktionen mit Halogenwasserstoffsäuren und Salzen

Oxidierende Säuren oxidieren HI und HBr (jedoch nicht HCl und HF). Dabei zeigt sich deutlich der Unterschied in der Oxidationskraft:

Mit Halogenwasserstoffsalzen (KBr, KI) entstehen ein Reinstoff (Br₂, I₂), ein saures Salz (KHSO₄ oder KNO₃) sowie das Reduktionsprodukt der Säure und Wasser.

Reaktionen mit „schwarzen Sulfiden“

Es gibt vier unlösliche schwarze Sulfide: CuS, PbS, HgS, Ag₂S. Sie reagieren nur mit konzentrierter HNO₃ nach einem speziellen Schema: Das Metall geht in das Nitrat über, Schwefel wird sofort zu S⁺⁶ oxidiert (in Form von H₂SO₄) und Stickstoff wird nur bis NO₂ reduziert (nimmt 1 Elektron auf):

MeS + HNO₃(konz) → Me(NO₃)ₙ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O.

Besonderheit der Reaktion: Das Sulfid ist unlöslich, die Säure konzentriert, daher findet keine tiefgehende Reduktion des Stickstoffs statt, dafür wird der Schwefel maximal oxidiert — um 8 Elektronen.

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