Salpeterzuur produceren

[User1]

Goedenmiddag

Al een tijdje verdiep ik me in het maken van salpeterzuur.
Na veel potentiële getest te hebben, heb ik iets gevonden.
Tot nu toe heb ik nog nergens deze methode gezien, het is dan ook puur een idee.
Het uitgangspunt was om van de meest goedkope stoffen gebruik te maken.
Toen kwam ik met het idee om natriumbisulfaat en ammoniumnitraat samen te verhitten.
Het bisulfaat dient hier min of meer als vervanger voor de zwavelzuur die normaal gesproken gebruikt zou worden.
De reden dat ik voor AN heb gekozen komt omdat dit van de beschikbare nitraten de makkelijkst ontleedbare variant is.

Dit is het idee:

_verwarmen
NaHSO₄ + NH₄NO₃ ---------------> HNO₃ + restproducten

Aangezien er vele stoffen vormen bij deze ontleding kan ik de reactie vergelijking niet oplossen en zijn de verhouding gesteld op 50/50.




Na een paar dagen geleden een hele kleine hoeveelheid van dit mengsel verhit te hebben en de karakteristieke geur/kleur waargenomen te hebben leek het me tijd voor een iets grotere test:

2 gram NaHSO₄
2 gram NH₄NO₃

Beide stoffen werden in een rond bodem kolf geplaatst.
De fles onder een hoek van ongeveer 22.5 graden boven een vlam geplaatst.
In de fles werd een rubberen stop met glazen buisje bevestigd.
(de verbinding tussen de stop en glazen buis was nogal slecht , dit zorgde voor veel verlies en zware corrosie aan de rubberen stop, dat was te verwachten )
Geen solide constructie.

Nadat alles opgehangen was werd het vuur langzaam opengedraaid zodat eerst het resterende water verdampte en de massa vloeibaar werd.
De temperatuur werd verder opgevoerd en rode/bruine dampen ontwikkelde zich in de kolf.



Foto 1 :
Duidelijk zichtbare dampen na ligt verwarmen.


Foto 2:
Een paar seconden later

Foto 3: Vlak voor het beëindigen van de verwarming.

De gassen werden opgevangen in een maatcilinder, dit was verre van efficiënt doordat er zoveel gas niet condenseerde.
Normaal gesproken zou ik hier een koeler voor gebruiken.
Toen de verwarming werd afgebroken was het eindpunt waarschijnlijk nog niet bereikt maar door een lek in de overbrenging van de stop en het glazen buisje corrodeerde het rubber zo snel dat er een lek ontstond.



In ieder geval is dit het opgevangen resultaat:

Foto 4:

Het is niet veel (+/-0.5ml) , het gaat puur om het laten zien dat het mogelijk is.

Deze vloeistof met PH papier getest en deze slaat direct heel erg donker uit.
Ook heeft het de typische geur en rookt de vloeistof lichtelijk.
Mijn conclusie is dat het salpeterzuur is en dat de methode werkt.




In de nabije toekomst zal ik het ietsjes upscalen en met een degelijke glazen setup proberen.

Ik noem het : " User's method " :D

Edited July 6, 2009 by User1

[pyrobass]

Ziet er wel leuk uit als experiment.

Alleen is de yield in verhouding net zo groot als dat je xNO3/H2SO4 gebruikt?
Een paar weken geleden heb ik geprobeerd "standaart" nitreerzuur alá KNO3/H2SO4 te destileren maar dat eindigte in één grote rode wolk
Dus ik heb mezelf maar een flesje 53% gehaald en dit overgedestileerd, met een gelijk volume zwavelzuur om het water weg te houden. Uit 50ml HNO3 oplossing haalde ik 23ml rood rokend salpeterzuur. Ik heb er nu ureum aan toegevoegd, het volume bedraagd nu 18ml (dichtheid weet ik niet omdat ik geen goede balans heb)

Edited July 6, 2009 by pyrobass

[User1]

Dat is dus de grote grap, al zou de yield maar 50% bedragen, dan nog zou het goedkoper zijn dan het gebruik van zwavelzuur.
De yield moet ik nog bepalen, evenals optimalisatie van het proces.
Dingen als verhoudingen temperaturen etc etc.

Ps concentratie kun je ook bepalen dmv titratie, een simpele injectiespuit bied al mogelijkheden.
Gewoon eerst 100x verdunnen in een maatkolfje.


Edit: Vandaag even de bekende munttest gedaan.
Dit zegt niets over de concentratie maar de geproduceerde vloeistof reageerd erg heftig met de koperen munt, op de welbekende manier.
Werderom een indicatie dat het salpeterzuur is.

Edited July 7, 2009 by User1

[pyrobass]

Ps concentratie kun je ook bepalen dmv titratie, een simpele injectiespuit bied al mogelijkheden.
Gewoon eerst 100x verdunnen in een maatkolfje.

Helemaal niet aangedacht, doe nog wel MLO, ik doe het hele jaar niks anders dan volumetrische bepalingen
Moet je alleen niet vergeten je titer te stellen anders wordt je titratie veel te onnouwkeurig.

Ik zie ook dat je met een gasbrander aan het verwarmen bent, is het niet beter om een elektische warmtebron te gebruiken? Hierdoor het je een veel betere en constantere warmte overdracht, bij die brander wil het nog zo zijn dat de warmte op één punt geconcentreerd wordt.

[User1]

Uiteraard is het beter om met hotplate te verwarmen.
Zoals ik al probeerde duidelijk te maken was het een quick and dirty testje.
Overigens ga ik zo meteen bezig met het daadwerkelijk destilleren van de 2 stoffen.
grappige is dat bij het mengen in de aanwezigheid van luchtvochtigheid al het typische bekende geurtje op te merken is.

Ik zal zo dadelijk of morgen de resultaten posten.

Ps: doe dat dan gewoon op school , merk niemand :D

Edited July 7, 2009 by User1

[User1]

De destillatie in volledige setup.

8 gram NaHSO4
8 gram NH4NO3 ( niet volledig droog dus gewicht is een slechte indicatie)

Beide stoffen werden grof gemengd en in de erlemeyer geplaatst.
Een van mijn koelers aangesloten en pomp aangezet.
Linker stop eraf gehaald om eerst het water af te laten dampen.
De temp werd in kleine stapjes opgevoerd gedurende een half uur.

Na heel ligt verwarmen:


Bijna gesmolten massa:


Eerste verschijnselen van decompositie:


Bruine gele dampen:


Opstijgende gassen:


Gesmolten kokende massa:


Thermometer:


Gecondenseerd zuur:


Het opgevangen destilaat:


Ik heb wel een beetje vals gespeeld, tijdens de destillatie heb ik nog 12 gram 50/50 toegevoegd aan de gesmolten massa.
Opmerkelijk was dat er vrijwel niets gebeurde tijdens het proces, er waren slechts enkele moment waarop er flinke druppels uit de condenser kwamen rollen.
Totaal heb ik ongeveer 4.5 ml zuur opgevangen.

Wat ik helaas niet op de foto heb gezet was het moment waarop ik de stop eruit haalde en er dikke witte dampen vanaf kwamen.
De lucht in mijn lab was bijzonder slecht te harden, gelukkig bood mijn gasmasker uitkomst, alleen een droge mond dus

Ik ga de dichtheid nog even meten, ik laat het jullie weten.
Groeten User1


* edit *

Oke, ik heb inmiddels nog een destillatie afgerond (hierbij niets afgewogen) dit was puur om te kijken of snelle verhitting verschil maakt.
Conclusie: minder ontleding product en een wittere kokende massa, ook kwam er na verhouding meer over.

Ook heb ik de dichtheid gemeten en die naast een tabel gelegd te hebben kom ik uit op ongeveer: 25% salpeterzuur.
Dit is enig sinds teleurstellend maar tevens brengt dit mij ook op nieuwe ideeën.
Er moet dus sowieso minder water in de begin stoffen zitten, misschien een idee om van de natriumwaterstofsulfaat eerst pyrosulfaat te maken.
Zo ook de AN volledig drogen voor gebruik.
En eventueel het gebruik van een natronkalkbuisje.

Verder is het misschien wel mogelijk om een soort van katalysator te gaan gebruiken of een andere zuur donor of een stof die een laag smeltend eutecticum bevorderd of een inert oplosmiddel zoals parrafine. kortom genoeg ideeën.

Edited July 7, 2009 by User1

[Leander]

Die 25% salpeterzuur geld alleen als je het hebt over zuivere stoffen. In dit geval zegt dat weinig, net als de dichtheid. Ik zou hier zeker niet mee gaan nitreren of iets dergelijks. Titratie is wel zinvol.

Natriumpyrosulfaat (Na2S2O7) en natriumsulfaat (Na2SO4) gaan waarschijnlijk niet of nauwlijks werken, omdat er simpelweg geen H+ vrijkomt bij oplossen in water. Het ammoniumion zal eerder ontleden in water dan voor de betreffende H+ gaan zorgen. Zelfs met zwavelzuur merk je dat NH4+ ontleed, en bij destillaties met zwavelzuur op hoge temperatuur zijn opbrengsten hoger dan 80% niet haalbaar, terwijl je met KNO3 en dezelfde methode zo 95%+ conc. salpeterzuur haalt.

[User1]

Die 25% salpeterzuur geld alleen als je het hebt over zuivere stoffen. In dit geval zegt dat weinig, net als de dichtheid. Ik zou hier zeker niet mee gaan nitreren of iets dergelijks. Titratie is wel zinvol.

Ik ben het absoluut met je eens , de dichtheid zegt niet zo heel veel, wel als het zuur erg sterk was geweest overigens dan had er namelijk niet veel anders meer bij gepast

Er moet inderdaad water of iniedergeval H aanwezig zijn, alleen kan ik me voorstellen dat de hoeveelheid een rol speelt op het resultaat, bij niets tot nauwelijks beginnen kan dan een mooi startpunt zijn.
Eventueel zelfs een externe/alternatieve donor.
Ik was ook van plan om hetzelfde met natrium/kalium nitraat zouten te proberen.
Ook zat ik te denken aan andere metaal zouten zoals bijv epsom.

[Bass]

Zorg er maar voor dat je geen NOx dampen inademt. Deze zijn echt heel slecht voor je. Verder zou ik als koeler een cold-finger gebruiken zodat ál het gasvormige HNO3 condenseert. Improviseer zelf een cold-finger en vul deze met b.v. ijs/zout mengsel aangezien je waarschijnlijk geen droogijs voor handen hebt.

Succes

[User1]

Ik zei al dat ik een gasmasker gebruik ( overigens zit er een of ander super filter op dat heel veel beloofd )
Ik denk dat een goeie koeler effectiever is , een cold finger heeft niet zo gek veel contact oppervlakte en als de stroom snelheid hoog is dan kan ze dat waarschijnlijk gewoon niet bijhouden.
HNO3 laat zich overigens niet bepaald makkelijk condenseren, Ik denk ook dat dat komt doordat er veel gassen ontstaan die simpelweg niet condenseren bij temp. rond de 20 graden.
Mijn gepompte koelwater is in de zomer een stuk warmer, helaas.



*edit*
Net even snel een reageerbuis testje gedaan met NaNO3 ipv AN , en ik moet zeggen dat de resultaten beter lijken.
Er is meer gas vorming voordat er ontleding optreed.
interessant :D

Edited July 8, 2009 by User1

[vigi]

Is hier nog iemand mee verder gegaan? Een probleem met PH- is dat het kristalwater bevat, voorstoken lijkt mij een goed plan al is het natriumbisulfaat dan een harde niet meer te breken massa na stolling.. Calcium nitraat gebruiken misschien een idee?

[User1]

Calciumnitraat vormt ook kristalwater en is volgens mijn niet watervrij te verkrijgen in de handel.
Maargoed water is ook een must, als er geen water aanwezig is zal er zich ook geen zuur vormen.
H3O+ is nodig voor deze reactie.

Op het moment ligt het projectje even stil, ik ga hier zeker weer mee verder als ik weer wat meer tijd heb.

[Hazardious]

Vraagje hierover: Is er ook een methode om geconcentreerd salpeterzuur te maken zonder destillatie? Mijn destillatie opstelling is gebroken tijdens verhuis dus spijtig want destillatie maakte alles 'makkelijker'. Maar nu dacht ik of er misschien een mogelijkheid is om deze reactie van H2SO4 en HNO3 53% te concentreren maar zonder middel van een destillatie opstelling.

Ik had verschillende manieren gelezen en gezien op youtube zoals de reactie te laten plaatsvinden met KNO3 en HCI in een bokaal en daar een andere over te plaatsen dat deze reageert met het water.

[High Density]

Is goed mogenlijk, zoek maar even naar een topic van huis tuin en keuken oid.

kijk je uit voor je vingers?

Edited February 8, 2013 by High Density

[The Freak]

Ik was van plan salpeterzuur te concentreren door destillatie met zwavelzuur, ik ben alleen niet in het bezit van een vacuüm opstelling. Aangezien salpeterzuur blijkbaar ontleedt bij 83 graden vraag ik mij af in hoeverre dit te doen is met gewone destillatie. Iemand hier ervaring mee?

[Tim5]

Je moet denk ik in dit topic wezen, staat oneindig veel info in.

'?do=embed' frameborder='0' data-embedContent>>

[Tim5]

Gisteren heb ik weer HNO3 gemaakt en had de schaal iets vergroot. Ik was het zat om elke keer de hele opstelling naar buiten te tillen voor een kleine 35 ml, dus heb m'n 1000 ml kolf erbij gepakt en gevuld met 300 ml H2SO4 en 400 gram KNO3. De kolf in een zandbad gezet, de waterpomp aangeslingerd en wachten maar... Pas na 2,5 uur (!!) verwarmen begon het eindelijk te koken. Buiten was het ondertussen donker geworden waardoor ik een lamp moest gebruiken om wat te kunnen zien Overal muggen en motten natuurlijk. De eerste paar minuten kwam de HNO3 er rijkelijk uit vloeien, maar dat hield snel op. Ook was refluxen een probleem, en moest de kolf inpakken in aluminiumfolie om sterk terugvloeien te voorkomen. De temperatuur was erg aan het schommelen en bereikte af en toe 90 °C/95 °C, dat terwijl ik de warmtebron (elektrische kookplaat) op dezelfde temperatuur hield. Uiteindelijk destilleerde het net zo snel als met een kleine kolf, dus om 2 uur 's nachts zat ik nog te kijken hoe elke seconde een druppel HNO3 in de opvangkolf viel. Volgende keer gewoon weer 4 kleinere destillaties uitvoeren, dat werkt een stuk prettiger en sneller !

Zal straks de opbrengst posten nadat ik de HNO3 wit heb gemaakt.

Edit: 125 ml

Edited July 17, 2013 by Tim5