Nitraat

Uit PyroWiki.nl

Nitraat (NO₃^-) is de algemene naam van een zout waarvan het anion 1 stikstofatoom bevat en 3 zuurstofatomen. Chemisch gezien is salpeterzuur (HNO₃) de stamverbinding of "hoofdstof" van de nitraatgroep. Nitraationen gaan snel een verbinding aan met (aard-)-alkali-metalen zoals kalium, natrium, strontium en barium. De verbindingen met zilver en lood zijn veelgebruikte stoffen in het laboratorium. Met alle metaalionen (en het ammonium-ion) vormt het opmerkelijk genoeg altijd een in water oplosbaar zout. We onderscheiden anorganische nitraten en organische nitraten. Organische nitraten zijn vaak zeer brandbaar en/of explosief, anorganische nitraten vormen altijd een zout, en zijn vaak een goede oxidator.

Nitraten worden in de triviale naamgeving vaak als achtervoegsel salpeter genoemd:

• Kaliumnitraat: kalisalpeter of salpeter
• Calciumnitraat: kalksalpeter
• Ammoniumnitraat: ammonsalpeter
• Natriumnitraat: chilisalpeter

Inhoud 1 Toepassingen 2 Productie 3 Nitraten in de chemie 4 Zie ook

Toepassingen

Er bestaan pyrotechnische knallers die door jongeren "nitraat" worden genoemd. Dit is echter een incorrecte benaming want deze bevatten altijd een mengsel van kaliumchloraat of kaliumperchloraat, aluminiumpoeder en soms zwavel, ze bevatten dus geen nitraatverbinding.

Nitraatzouten vormen vaak de oxidator en/of het vlamkleurend ingrediënt in pyrotechnische sassen. Het meest gebruikt worden: kalium, barium en strontiumnitraat. Strontium kleurt rood wanneer een chloordonor in de sas aanwezig is. Hiervoor wordt meestal PVC gebruikt. Barium kleurt helder groen. Zie ook vlamkleuring. Ammonium en natriumnitraat worden zelden gebruikt in sassen omdat ze zeer hygroscopisch zijn

Ammoniumnitraat (NH₄NO₃)is het enige nitraatzout dat zonder enige bewerkingen kan worden gebruikt als secundair explosief. De stof is echter zeer stabiel en dus zeer moeilijk te detoneren. Om de stof gevoeliger te maken wordt soms benzine, kerosine of dieselolie met de stof gemengd. Het verkregen explosief heet ANFO. Het is een veilig en zeer krachtig explosief. Om die reden heeft het, in de mijnbouw, dynamiet al bijna verdrongen. Er is echter nog wel een booster nodig om het explosief te detoneren, hiervoor wordt meestal nog wel dynamiet gebruikt. Soms worden nitraatzouten gemengd met nitromethaan. Hiervoor wordt meestal ammonium of kaliumnitraat gebruikt. Het nadeel van deze explosieven is dat ze veel onstabieler zijn dan ANFO. De verkregen explosieven heten respectievelijk ANNM, bij ammoniumnitraat en PNNM, bij kaliumnitraat.

Nitraatzouten worden ook gebruikt in kunstmest, omdat hun anion stikstof bevat. Dit zijn meestal ammonium en natriumnitraat. KAS (kalkamonsalpeter) bestaat uit zo'n 70% ammoniumnitraat (NH₄NO₃), 25% calciumcarbonaat (CaCO₃) en de rest uit magnesium(II)oxide (MgO). Ook chilisalpeter (voor 90% NaNO₃) wordt gebruikt (de naam verwijst naar de vroegere vindplaats). Het werd alleen maar in de Chileense woestijn gevonden, omdat er daar zo goed als geen neerslag valt en de lucht zeer droog is. Chilisalpeter is namelijk zeer hygroscopisch en wordt daarom in andere klimaten niet in de natuur gevonden.

Productie

In de industrie wordt meestal salpeterzuur als beginstof genomen om een nitraatzout te maken. Salpeterzuur wordt gevormd uit ammoniak en zuurstofgas via de volgende globale reactie:

NH₃ + 2 O₂ → HNO₃ + H₂O

Deze reactie verloopt in werkelijkheid in een drietal stappen:

1. 4 NH₃ + 7 O₂ → 4 NO₂ + 6 H₂O

2. 3 NO₂ + H₂O → HNO₃ + NO

3. 2 NO + O₂ → 2 NO₂

Er is een Pt-katalysator nodig voor reactiestap 1, omdat anders in plaats van HNO₃ onnuttig en onreactief N₂ ontstaat. Het in stap 3 gevormde NO₂ laat men via recirculatie van het gas weer stap 2 ondergaan.

Daarna kan salpeterzuur worden omgezet in andere nitraatzouten. In de meeste gevallen laat men het ontstane salpeterzuur nogmaals reageren met ammoniak waardoor ammoniumnitraat ontstaat. Voor kaliumnitraat wordt meestal kaliumcarbonaat (K₂CO₃) of kaliumchloride (KCl), en in sommige gevallen metallisch kalium gebruikt maar dit reageert zeer agressief met de HNO₃. Het is echter ook mogelijk om een nitraatzout uit een chloridezout en een nitraatzout te maken maar dit is erg duur.

Bij de productie van organische nitraten wordt nitreerzuur gebruikt (mengsel van zwavelzuur en salpeterzuur, 50/50). Organisch materiaal wordt in het zuur gelegd waardoor in een chemische reactie de ONO₂-groep zich aan het organische molecuul hecht. Zo'n reactie heet een nitratie. Organische nitraten zijn zeer brandbaar of explosief. Hooggenitreerde varianten kunnen in de open lucht in bepaalde hoeveelheden al tot detonatie overgaan (voorbeelden: cellulosenitraat, nitrozetmeel (zetmeelnitraat). Ook suikers als sacharose kunnen genitreerd worden.

Nitraten in de chemie

Nitraten worden in het laboratorium veel gebruikt omdat er geen onoplosbare verbindingen gevormd worden met metaalionen. Kaliumnitraat wordt toegepast in zoutbruggen, loodnitraat is het loodzout en zilvernitraat speelt een belangrijke rol in de bepaling van halogeniden, met name chloride. Ook worden er veel fotografische proeven mee gedaan. Als men een oplossing natriumchloride (NaCl) toevoegt aan een oplossing van zilvernitraat (AgNO₃) ontstaat zilverchloride (AgCl) dat niet oplosbaar is in water en direct zal neerslaan, waardoor het makkelijk is af te filtreren. Gezien de eigenschap van zilverchloride om direct te ontleden bij blootstelling aan daglicht in zilver (Ag) en chloorgas, (Cl₂) wordt zilvernitraat gebruikt als basis voor deze proeven.

Zie ook

veel voorkomende nitraatverbindingen:

• Ammoniumnitraat
• Calciumnitraat
• Kaliumnitraat
• Natriumnitraat
• Zilvernitraat
• Loodnitraat
• Bariumnitraat
• Kobaltnitraat

organische verbindingen

• nitroglycerine (glycerinenitraat)
• nitrocellulose(cellulosenitraat)
• nitrozetmeel (zetmeelnitraat)

Bij een molecuulformule van een organisch nitraat wordt nooit NO₃ geschreven, maar ONO₂