Név: nátrium-tetratioantimonát-
nonahidrát Schlipp-só
6.3.2.6.14. fénykép. Na3SbS4 · 9H2O Összegképlet: Na3SbS4 · 9H2O
CAS-szám: 10101-91-4
Biztonsági információk: R: 20/22-51/53 S: 61
Előállítás reakcióegyenletei:
6 NaOH(aq) + 4 S(sz) = Na2S(aq) + Na2S2O3(aq) + 3 H2O(f) Sb2S3(sz) + 3 Na2S(aq) + 2 S(sz) = 2 Na3SbS4(aq)
Előállítás menete:
Nátrium-tetratioantimonát előállításához antimon(III)-szulfidot kénporral nátrium-hidroxid-oldatban főzünk.
Egy porcelántálban 9,0 g (0,225 mol) NaOH-ot kb. 50 cm3 vízben kevergetés közben oldunk, majd hozzáadunk 8,5 g (0,25 mol) finoman porított antimon(III)-szulfidot (Sb2S3) és 4,8 g (0,15 mol) kénport. Az elegyet állandó kevergetés mellet forrásig melegítjük, majd addig forraljuk, míg az oldat szürke színe sárgásbarnába át nem megy (A forrás közben elpárolgott vizet pótoljuk!). Ezután az oldatot dekantálva szűrjük (az oldhatatlan maradékot ne vigyük fel a szűrőre), és a porcelántálban lévő maradékot 50 cm3 vízzel forralva kilúgozzuk. A kilúgozás után kapott oldatot is leszűrjük, és a két szűrletet egyesítjük. Az egyesített oldatot vízfürdőn kristályhártya képződéséig bepároljuk (ha az oldat bepárlás közben megbarnulna, akkor kevés nátrium-hidroxidot tegyünk még bele), majd a lehűlés közben kivált kristályokat Büchner-tölcséren szűrjük. Az anyalúgot bepárolva újabb kristályokat nyerhetünk. A kristályokat szűrőpapírok között rövid ideig szárítjuk, majd jól záródó edényben tároljuk.
Tulajdonságok:
Halványsárga kristályos anyag. Levegőn a kristályok elmállanak, és felületükön barna antimon(V)-szulfid (Sb2S5) képződik. Savas hidrolízisével antimon(V)-szulfid állítható elő, amit gumivulkanizálásra, illetve gyufa előállítására használnak.
6.4. A nitrogén oxosavai és sói 6.4.1. A salétromossav és a nitritek
A tiszta salétromossav (HNO2) nem izolálható, instabil, salétromsavra (HNO3) és nitrogén-monoxidra (NO) diszproporcionálódik, különösen melegítésre. A nitrogén-monoxid levegőn gyorsan oxidálódik nitrogén-dioxiddá (NO2).
3 HNO2(aq) = HNO3(aq) + 2 NO(g) + H2O(f) 2 NO(g) + O2(g) = 2 NO2(g)
(Vegyük észre, hogy a salétromossavhoz, melyben a nitrogén oxidációfoka +3, nem tartozik savanhidrid. A nitrogén és oxigén reakciójából magas hőmérsékleten keletkező nitrogén-monoxidban, s a belőle további oxidáció hatására könnyen keletkező nitrogén-dioxidban a nitrogén oxidációfoka +2, illetve +4.) A salétromossav vizes oldata előállítható nitrit-sók hideg vizes oldataiból erős savakkal (pl. sósav).
NaNO2(aq) + HCl(aq) = HNO2(aq) + NaCl(aq)
Salétromossav vizes oldata keletkezik akkor is, ha NO és NO2 1:1 arányú keverékét vízbe vezetjük.
NO(g) + NO2(g) + H2O(f) 2 HNO2(aq)
A salétromossav közepesen erős sav (pKS = 3,29), redukáló- és oxidálószerként is viselkedhet. Sói a nitritek. Nitritek keletkeznek, ha NO és NO2 keverékét lúgba vezetjük, illetve alkáli-nitrátok termikus bomlásakor.
NO(g) + NO2(g) + 2 NaOH(aq) = 2 NaNO2(aq) + H2O(f) KNO3(sz) = KNO2(sz) + 1/2 O2(g)
A nitrit-oldatok – ellentétben a salétromossavval - stabilak diszproporcionálódással szemben.
A nátrium-nitrit (NaNO2) gyakran használt tartósítószer az élelmiszeriparban. A túladgolás elkerülése céljából ún. pácsót használnak, melynek NaNO2-tartalma nem lehet 0,5%-nál magasabb. A nitrit-só gátolja a mikroorganizmusok, baktériumok szaporodását. Sokszor a nitrit-só alkalmazásának nem annyira a tartósítás a célja, hanem inkább az esztétikus hatás elérése; a húsáru levegőn gyorsan megszürkül, mivel a vörös színű mioglobin elhalványodik, ugyanis a mioglobinban levő vas(II)-ionok vas(III)-ionokká oxidálódnak. A nitritből képződő NO-ot megkötik a vas(II)-ionok és megmarad a vörös szín.
6.4.2. A salétromsav és a nitrátok
6.4.2.1. A salétromsav és a nitrátok tulajdonságai
A salétromsav (HNO3) a nitrogén legfontosabb oxosava. A salétromsavat iparilag nagy mennyiségben állítják elő az Oswald-eljárás szerint. Az eljárás lényege: az ammónia égetésével keletkező NO lehűlés közben NO2-dá oxidálódik, amely részben N2O4-dá dimerizálódik. A NO2/N2O4 keveréket nyomás alatt vízbe vezetik, ahol salétromossav és salétromsav keletkezik.
2 NO2(g) N2O4(f)
2 NO2(g) + H2O(f) = HNO2(aq) + HNO3(aq)
A salétromossav azonban nem stabil, salétromsavra és nitrogén-monoxidra bomlik (6.4.1. A salétromossav diszproporciója), mely utóbbit visszavezetik a gyártási folyamatba, és ismét felhasználják. A teljes gyártási folyamatban végül csak salétromsav keletkezik.
Az Ostwald-eljárás terméke 69%-os salétromsavoldat (cc. HNO3, azeotrópos elegy). A tiszta salétromsav színtelen, olajos kinézetű folyadék, amely 83 oC-on forr. Állás közben, fény hatására NO2
keletkezése közben bomlik (“füstölgő salétromsav"), amely vörösbarna színnel oldódik a salétromsavoldatban.
2 HNO3(aq) = H2O(f) + 2 NO2(g) + 1/2 O2(g)
A salétromsav nemcsak erős sav, de erős oxidálószer is. Néhány nemesfém kivételével, mint pl.
az arany és a platina, minden fémet oxidál. A réz, az ezüst és a higany is oldódik salétromsavban.
Azért nevezik a salétromsavat választóvíznek, mert ezzel az ezüst és arany szétválasztható. Az oldáshoz 50%-os salétromsavat használnak. Ha a fémek salétromsavval reagálnak, a sav koncentrációjától, a hőmérséklettől és az oxidálódó anyagtól függően általában valamelyik nitrogén-oxid keletkezik. Híg salétromsavból (mintegy 30%-os) leginkább NO, tömény sav használatakor NO2
fejlődik. (Megjegyzendő, hogy ez általában heves, nem egyensúlyi reakció. Nagyon gyakran keletkeznek a nitrogén egyéb oxidációfokú termékei (pl nitrogén, vagy akár ammónia), és noha a redoxpotenciálok alapján ez nem várható, előfordul a komplex reakcióelegyben hidrogénfejlődés is.)
Cu(sz) + 4 HNO3(aq) = Cu(NO3)2(aq) + 2 NO2(g) + 2 H2O(f)
6.4.2.1.1. fénykép. Cu oldása salétromsavban
A koncentrált HNO3 és HCl 1:3 arányú elegyét királyvíznek nevezzük, amely oldja az aranyat és a platinát is kloro-komplex keletkezése közben.
Pt(sz) + 4 HNO3(aq) + 6 HCl(aq) = H2[PtCl6](aq) + 4 NO2(g) + 4 H2O(f)
Egy sor negatív standard eletródpotencálú fémet, mint az alumínium, vas vagy króm, viszont nem támadja meg a koncentrált salétromsav. Ezeknek a fémeknek a felületén egy vékony, de tömör, jól tapadó oxidréteg keletkezik, amely megvédi a fémet a további oldódástól. Ez a folyamat a passziválás.
A salétromsav sói a nitrátok. Majdnem minden fém képez nitrátokat, amelyek mind vízoldhatók.
(A legrosszabbul oldódó bárium-nitrát telített oldata mintegy 0,1 mólos.) Mivel a nitrátion a salétromsavval ellentétben alig hat oxidálóan vizes oldatban, előállíthatók nitrátok a fémek alacsony oxidációs állapotában is (pl. Fe(II)-nitrát). A nitrátok termikus viselkedése a kationtól függ.
Megolvasztott NH4NO3 szinproporciós reakcióban N2O-ra és vízre bomlik, a KNO3-ból KNO2 és O2
keletkezik. A legtöbb fém-nitrát már viszonylag alacsony hőmérsékleten megolvasztható, az olvadékból magasabb hőmérsékleten vízgőz mellett nitrogén-dioxid, salétromsav és oxigén távozik, visszamarad a fém oxidja.
Az ammónium-nitrát, amit ammóniából és salétromsavból nagy mennyiségben állít elő az ipar, kiváló N-tartalmú műtrágya. A szilárd ammónium-nitrát azonban veszélyes lehet, mivel magas hőmérsékleten robbanásszerűen bomlik.
2 NH4NO3(sz) 2 N 2(g) + 2 O2(g) + 4 H2O(g) 6.4.2.2. A nitrátok előállítása
A nitrátok vízben jól oldódó sók, így vizes oldatukból kristályosítással állíthatók elő. Nitrát-oldatokat a következőképpen nyerhetünk:
1. Fémek oldása salétromsavban.
A salétromsav a legtöbb fémet oxidálja. Azok a fémek, amelyeket a tömény salétromsav passzivál, hígabb salétromsavban oldhatók fel.
3 Zn(sz) + 8 HNO3(aq) = 3 Zn(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(f)
2. Oxidok, hidroxidok és fém-sók (pl. karbonátok, szulfidok) oldása salétromsavban.
CuO(sz) + 2 HNO3(aq) = Cu(NO3)2(aq) + 2 H2O(f) Ca(OH)2(aq) + 2 HNO3(aq) = Ca(NO3)2(aq) + 2 H2O(f) CaCO3(sz) + 2 HNO3(aq) = Ca(NO3)2(aq) + CO2(g) + H2O(f) 3. Fém-hidroxid oldatba nitrogén-dioxid és levegő vezetése.
Ca(OH)2(aq) + 2 NO2(g) + 1/2 O2(g) = Ca(NO3)2(aq) + H2O(f)
4. Olyan nitrátok, amelyek oldhatósága nagymértékben függ a hőmérséklettől, frakcionált kristályosítással állíthatók elő olyan vizes oldatból, amely az adott fém valamely sóját és pl.
NaNO3-ot tartalmaz (reciprok sópárokat tartalmazó oldat). Ha a kristályosítás körülményeit helyesen választjuk meg, akkor a kívánt só kristályosítható ki.
BaCl2(aq) + 2 NaNO3(aq) = Ba(NO3)2(aq) + 2 NaCl(aq) 6.4.2.3. A nitrit- és nitrátionok analitikai kimutatása
A nitrition kimutatásának alapja egy intenzív meggyszínű azoszínezék előállítása, amelyhez a kétkomponensű GriessIlosvay-reagenst használjuk ecetsavas közegben. Öntsük a reagens két komponensét, ecetsavas szulfanilsavat és-naftilamint 1:1 arányban egy kis Wassermann-kémcsőbe, majd adjuk az oldathoz a nitritionokat tartalmazó oldat egy cseppjét. A reakció nagyon érzékeny, sok NO2
-ion jelenlétében a színezék elroncsolódik, a piros szín eltűnik, az oldat megsárgul.
Nitrátionok jelenlétében a GriessIlosvay-reagens nem képez színezéket, az oldat színtelen marad. Ha viszont cinkforgácsot is teszünk az oldatba, a cink redukálja a nitrátionokat nitritionokká, és megpirosodik az oldat.
Nitrition Nitrátion cinkforgáccsal
6.4.2.3.1. fénykép. Nitrition kimutatása Griess–Ilosvay-reagenssel
6.4.2.4. Feladatok nitrátok előállítására