• Azotan amonu techniczny(saletra amonowa)
• Wodorotlenek sodu(soda żrąca)

Otrzymywanie soli niklu w warunkach laboratoryjnych , półlaboratoryjnych i amatorskich

Jak wiadomo , związki niklu są niezwykle ważne nie tylko w galwanotechnice ,laboratoriach ale także w naszym małym domowym laboratorium . Zastosowań i związków jest tak wiele ,że nie sposób wszystkich wymienić , dlatego podam tylko kilka .

Największe znaczenie mają sole rozpuszczalne w wodzie :

• Siarczan niklu –NiSO₄ spotykany najczęściej jako heptahydrat(łac. Hepta-siedem , hydros-woda czyli siedmiowodny ) NiSO₄ * 7H₂O Tworzy piękne , dobrze rozpuszczalne w wodzie kryształy. Tabela rozpuszczalności soli niklu jest podana na końcu .Stosuje się go głównie w galwanotechnice , w laboratorium jako źródło Ni²⁺ w sporadycznych przypadkach jako źródło SO₄^2-

• Chlorek niklu – obok siarczanu i azotanu , często stosowana sól niklu . uwodniony tworzy zielone kryształy. Bezwodny –analogicznie do chlorku miedzi zmienia kolor na brunatny/żółty. Dobrze rozpuszczalny w wodzie.

• Węglan niklu – Nierozpuszczalny , zielonkawy proszek , jeden z produktów , podczas domowego oczyszczania soli niklu w celu oddzielenia od soli litowców i amonowych.

Nikiel

T.t : 1455 *C 1728 K         T.w : 2900 *C  3173 K

Wartościowość : II i III

Na samym początku ludzie a konkretnie górnicy i hutnicy mieli z tym metalem nie lada problem : Otóż arsenowa ruda niklu jest bardzo podobna do rudy miedzi. Nieszczęście całe poległo na tym , że zmieszane obie rudy , po próbie obróbki hutniczej nie dawały miedzi tylko porowatą , nie dającą się dalej przerabiać masę soli niklu i miedzi. Nazwa niklu miała więc oznaczać złe duszki robiące złośliwe kawały górnikom.

Niedługo jednak potem odkryto metody przeróbki tej rudy i powstał pierwszy bilon ze stopów niklu.

Mimo ,że kula ziemska nie zawiera w sobie dużej ilości niklu (skorupa , jądro jest dla ludzi niedostępne)  , to jest on dość obficie występującym pierwiastkiem w życiu codziennym.

Omówienie surowców

Zależnie od naszego położenia surowców jest wiele :

• Akumulatory/ki – najbardziej dostępny surowiec . Przed pracami z tym  surowcem należy sprawdzić czy  jest to na pewno akumulatorek niklowy (oznaczenie Ni-Cd lub Ni-MH)  minusem jest to ,że stykamy się tutaj dodatkowo z kadmem co grozi nie tylko uszczerbkiem zdrowotnym ale i zatruciem środowiska.

• Spirala grzejna – rzadko stosowany surowiec , ze względu na konieczność orientowania się w składzie stopu, co zmusza do wykonywaniu analizy (przynajmniej jakościowych). Plusem jest jednak bezpieczeństwo przeróbki.

• Doprowadzenia w żarówkach – najrzadziej stosowany surowiec. Jest on przerabiany przy okazji pozyskiwania molibdenu i wolframu z żarówki. Dodatkowy problem to ilość surowca , konieczność procesów wstępnych a także , podobnie jak w przypadku spiralek grzejnych – domieszki innych metali.

• Złom niklowy – stosuje się głównie KOWAR –przy jednej obróbce oddziela się także kobalt . Zamiast Kowaru stosowano też stary polski bilon (monety o nominale 10 wzwyż)  surowiec ten jest jednak w większości przypadków nieopłacalny(monety).

Po małym przypomnieniu BHP , warto zabrać się do pracy.

Surowcem jaki obrałem i stosuję po dziś dzień są akumulatorki niklowe , najczęściej niklowo –kadmowe , ze względu na to , że pozyskuje się dodatkowo sole kadmu jako odczynnik. Dobre i bezpieczniejsze są akumulatory Ni-MH – nie zawierają kadmu tylko stop o zmiennym składzie , który odwracalnie wiąże wodór .

Z analiz wychodzi , że jest to stop niklu i LANTANU .

Nie wolno przerabiać ogniw gdy :

• Nie są właściwymi akumulatorami tylko np.: Alkalicznymi ogniwami

• Widać zmiany na powierzchni ogniwa w postaci rozdęcia gazem – grozi wybuchem lub popryskania twarzy żrącą  cieczą.

• Nie można zidentyfikować typu ogniwa – brak etykietki , napisu itp.

• Naładowanych ogniw – podczas rozbierania może dojść do wybuchu – trzeba rozładować w rr soli kuchennej przez okres ok. 24 h. łączymy za pomocą kabli i elektrod węglowych , a nie wrzucamy baterii do roztworu!

• Rozładowywać ogniw nie należy , gdy metalowa powłoka jest uszkodzona – wyciek groźnych substancji

Zaczynamy !

Mamy już surowiec , potrzebne będą nam jeszcze odczynniki do przeróbki. Zależnie od celu jakim będzie chlorek , siarczan bądź azotan , będziemy potrzebowali kwasu solnego lub siarkowego czy siarkowego i azotowego. Jeśli będziemy chcieli otrzymać sól bardzo czystą lub po prostu azotan , to będzie potrzebny jeszcze węglan(może być wodorowęglan)sodu. Gdy stosujemy akumulatorki Ni-Cd , będzie potrzebny podchloryn sodu i żywica epoksydowa lub styrenowa do neutralizacji kadmu .

Sprzęt :

- 2 probówki do testów na kationy

- krystalizator

- bagietka szklana do mieszania

- zlewka (poj. Zależna od ilości surowca)

- miedziany drucik

- słoik do płukania elektrod

- kombinerki

- piłka do metalu

- cęgi

opcjonalnie :

- plastikowa forma na zanieczyszczenia

- zestaw żywicy i utwardzacza

- drewienko do mieszania

Z pomocą narzędzi , uzbrojeni w rękawice , okulary ochronne i maskę przeciwpyłową , rozbieramy kilka- kilkanaście ogniw.

Ostrożnie rozdzielamy elektrody – najłatwiej z akumulatorków w kształcie niskiego , szerokiego cylindra. Segregujemy je na Ni , Cd i NH . Pomyłka może być przyczyną zanieczyszczenia przyszłego odczynnika – są bardzo podobne – wszystkie są czarne i gdzie niegdzie srebrne. Test na nikiel – próbka elektrody + kwas solny – zielony roztwór. Na kadm : Próbka elektrody + HCl , po roztworzeniu zobojętnić amoniakiem. W reakcji z siarczkiem lub wielosiarczkiem sodu– żółty osad. Niklowa elektroda  zawsze jest dodatnia , a kadmowa lub NH – ujemna.

Niklowe elektrody są wykonane z żelaznej (czasami nilowej) gąbki , w którą wprasowano tlenek niklu lub pastylkami z proszku niklowego , owinięte miedzianą/mosiężną/żelazną, drobną siateczką. – taki typ najłatwiej przerabiać.

Aby w miarę pozbyć się soli potasu (papierek nasączony jest KOH) , elektrody Ni zanurzamy w słoiku z wrzątkiem delikatnie skrobiąc pod wodą , zdrapujemy/rozdrabniamy elektrodę . Gąbka najlepiej , aby pozostała w całości –(jest bardzo krucha! ) Sole potasu ulegają rozpuszczeniu , tlenki niklu w postaci czarnego pyłu osiadają na dnie. Przepłukujemy ostrożnie 2 razy osad. Następnie dekantujemy przemyty osad , tak aby zostało jak najmniej wody. Teraz jesteśmy na półmetku. Dodajemy kroplami kwas solny lub siarkowy, często mieszając i ogrzewając. Nadmiar kwasu jest szkodliwy. Jeśli chcemy otrzymać azotan , to musimy – dla większej czystości przejść z siarczanu – najpierw dodajemy kwas siarkowy (wystarczy o gęstości 1.28 g/cm3)  a następnie zielony roztwór  ogrzewamy – w ten sposób pozbędziemy się przyszłego kwasu węglowego , który będzie pienił nam roztwór. Dodajemy MAŁYMI !!! porcjami sodę lub węglan sodu , aż do momentu gdy przestanie dawać to objawy reakcji. Podgrzewając roztwór , zwiększyliśmy też rozpuszczalność soli sodowych i zmieniliśmy fizykochemiczne właściwości osadu – łatwiej będzie go sączyć.

Dekantujemy i przemywamy osad wrzątkiem  3-4 razy. Ponownie dekantujemy i dodajemy rozcieńczony roztwór kwasu azotowego , tak aby doszło do roztworzenia się węglanu.

Niezależnie jaką drogę obraliśmy , otrzymaliśmy zielony roztwór soli niklu  (chlorku, siarczanu lub azotanu). No dobra mamy teraz coś a’la jeziorko w którym pływają rybki – kolorowe i szare. Chcemy szybko wszystkie jednocześnie wyłowić. Jak to zrobić ?

Osuszyć jezioro. Woda wyparuje , a ryby zostaną . W rolę kolorowych rybek weszły kationy niklu , a szarych – anionu.

Roztwór ostrożnie przelewamy po bagietce do krystalizatora i stawiamy w ciepłe miejsce. Temperatura ma tu niebanalne znaczenie : zależnie od niej otrzymujemy różne hydraty lub nawet bezwodne sole.

U góry podano liczbę uwodnienia , a w środku temperaturę graniczną , do której krystalizuje sól o podanej ilości wody . Przykład : roztwór siarczanu  pozostawiamy w bezpiecznym miejscu , gdzie temperatura wynosi 25 *C otrzymamy wtedy kryształy 7 wodne.

Teraz , gdy mamy czas , zastanowimy się nad reakcjami , które niedawno zaszły.

Dla tlenku niklu i kwasu siarkowego :

NiO + H₂SO₄ à  NiSO₄ + H₂O

Dla tlenku niklu i kwasu solnego :

NiO + 2HCl à NiCl₂ + H₂O

Dla otrzymywania azotanu :

1. NiO + H₂SO₄ à  NiSO₄ + H₂O

1. NiSO₄ + Na₂CO₃ à NiCO₃ + Na₂SO₄

Lub

NiSO₄ + 2NaHCO₃ à NiCO₃ + Na₂SO₄+ H₂O + CO₂

1. NiCO₃ + HNO₃ à Ni(NO₃)₂ + H₂O

Tak więc w pocie czoła zsyntezowaliśmy związki niklu , ale co z kadmem i MH?

Skrót MH pochodzi z angielskiego i oznacza Metal hydride – wodorek metalu. Jeśli elektroda dała wynik pozytywny na nikiel – (patrz wyżej)   , to można się postarać o rozdzielenie niklu od innych pierwiastków.

Kadm – jeśli jesteś początkujący , to nawet nie patrz w kierunku tego metalu. Nawet wielu doświadczonych chemików umierało od zatrucia kadmem . Prawie nigdy nie wywołuje ostrych zatruć , tylko przewlekłe . Dawka 3mg jest wystarczającą dawką , aby po latach dać efekt zatrucia (taka ilość występuje w papierosie).

Doświadczeni eksperymentatorzy posiadający już lepsze wyposażenie – głównie wyciąg mogą się pokusić o otrzymanie siarczanu Kadmu. Procedury są analogiczne do niklu , tylko tym razem wszystkie ciecze mające kontakt z kadmem i jego solami , zbieramy do butelki z PET z naklejoną , wielką trupią czaszką i opisem + symbolem Cd, a po skończeniu doświadczeń , wszystkie naczynia przemywamy podchlorynem sodowym , a po przemyciu , roztwór podchlorynu przelewamy do butelki ze zlewkami (tą butelkę z trupią czaszką). Jeśli dobrze strącaliśmy węglan kadmu , to nie powinien pojawić się osad(przynajmniej po krótkim czasie). Butelkę zostawiamy do obserwacji  z dala od osób niepowołanych i dzieci . Po 3 dniach , jeśli nie pojawił się osad , to można „zutylizować” ciecz tak jak inne zlewki soli metali ciężkich z naszego laboratorium. W przeciwnym razie , po 3 dniowym odstaniu , osad należy odsączyć na gęstej bibule , umieścić z sączkiem w ciepłym tygielku pod wyciągiem , aby wysuszyć , następnie osad wraz z sączkiem umieścić w „grobowcu” –

Formę z plastiku smarujemy olejem silnikowym , tworzymy powłokę o grubości co najmniej 5 mm , a gdy stwardnieje – umieszczamy suchy sączek i zalewamy nowo rozrobioną żywicą .

Po zastygnięciu otrzymujemy bloczek tworzywa sztucznego. Podobne działania wykonuje się dla uranu , plastik chroni przed rozkładem i kontaktem z ziemią. Jeśli nie przerabialiśmy elektrod kadmowych , to należy zamknąć je szczelnie w słoiku i oddać do miejsca , zbiórki odpadów niebezpiecznych .

Zakończenie

Po skończeniu doświadczeń , należy dokładnie umyć całe szkło laboratoryjne , pościerać stolik , czyli jednym słowem porządki poeksperymentalne. Dla zabezpieczenia się przed możliwymi złymi skutkami metali ciężkich na organizm ludzki , należy pić profilaktycznie mleko –ok. 3 szklanki przed i po doświadczeniach z metalami ciężkimi. Jeśli przedostały się nawet minimalne dawkiki tych metali , to białka mleka zwiążą je w nierozpuszczalne substancje , a co za tym idzie – małotoksyczne. Jeśli nie lubisz mleka , nie szkodzi , możesz wypić 3-4 jajka na surowo , uprzednio sparzone wrzątkiem dla zabicia ewentualnych bakterii.

PAMIĘTAJ ! Jeśli popełnisz błąd – autor nie będzie miał na to wpływu , tylko Ty będziesz winny !

CompaqChemlab 2014-05-23.

Za nim przystąpimy do syntezy należy przeczytać cały opis.Jeśli jesteś zielony z chemi organicznej , nie umiesz udzielić pierwszej pomocy to dalej tego nie czytaj! Substancje (produkty , substraty ) są naprawde niebezpieczne!

chloroaceton:

Inaczej chloropropanon ,organiczny związek chemiczny .chlorowa pochodna acetonu.SILNA TRUCIZNA !Bezbarwna ciecz o ostrej woni.

Skura w kontakcie z nim daje wyraźnie znać ,że jej się to nie podoba(owrzodzenia,trudno gojące się rany.)

Otrzymuje się ją przez chlorowanie acetonu.

Bromoaceton:

bezbarwna lub lekko żółta ciecz. Ma silne właściwości łzawiące.

Jodoaceton:

Ma podobne właściwości do bromoacetonu,lecz jego właściwości "bojowe" są nieco słabsze.

Teraz zajmiemy się syntezą tych dwóch ostatnich.

UWAGA ! Przedstawiony artykuł ma na celu demonstrację reakcji substytucji (podmiany) wodoru na chlorowiec w ketonach. Autor artykułu nie pisał go w celu dostarczenia przepisu czytelnikom na środki bojowe. Niedopuszczalne jest więc wykorzystywanie gotowego produktu w "niecnych"celach(w tym militarnych)!Wdychanie par produktów jak i substaratów jest surowo zakazane i grozi poważnym zatruciem.

Prawnie jest zakazanie stosowanie środków masowej zagłady(tutaj chlorowcopochodna).

Gotowy preparat jest materiałem wyjściowym do rozbudowy łańcucha węglowego w związkach organicznych.(np : chlorowiec ----> grupa OH).

Bromoaceton:

Odczynniki:

-Aceton

-brom atomowy (nie woda bromowa!)

-chloran potasu lub inny podobny utleniacz

-tlenek magnezu MgO

Sprzęt:

-kolbka lub duża probówka z chłodnicą zwrotną

-lampka spirytusowa

-łaźnia wodna

-biureta

OPIS DOŚWIADCZENIA

Doświadczenie powinno być przeprowadzone pod sprawnym wyciągiem ,przez doświadczonego chemika !!!

5ml czystego acetonu(może być techniczny , ale musi być wolny od kwasu octowego !)rozcieńczyć 2ml wody destylowanej.

dodać 0,8ml z biurety(chodzi o dokładność).Lekko ogrzewamy całość pod chłodnicą zwrotną na łaźni wodnej.

reakcja jest gwałtowna,ciecz burzy się ,pieni.Ciecz odbarwia się ,ale obserwuje się takrze ponowne zciemnienie.

Jeśli chcemy aby całkowicie wykorzystać brom ,to dodajemy chloranu potasu.Utlenia on kwas bromowodorowy do wolnego bromu.

stosujemy wtedy 2X mniej bromu.

Na sam koniec dodajemy tlenku magnezowego.Zobojętnia on powstałe kwasy.a zarazem usuwa wodę ze środowiska.

Gotową ciecz przechowujemy w fiolce z ciemnego szkła, z dala od osób postronnych i źródeł zapłonu.

środek można przetestować w następujący sposób:

Na parowniczkę za pomocą pipety wkraplamy JEDNĄ kroplę bromobenzenu i chwilę czekamy. Po kilku minutach wachlującym ruchem ręki naganiamy opary w kierunku twarzy.Ostra potrzeba "zwilżenia" gałek ocznych lub ostry ból w nosie to dowód ,że reakcja zaszła poprawnie.Należy robić to bardzo ostrożnie gdyż można napytać sobie biedy.Normalnie substancja jest superdrażniąca oraz trująca , ale zanim dojdzie do zatrucia ,człowiek przejdzie chociażby przez ścianę aby stamtąd uciec.

Temperatura wrzenia bromopropanolu to ok: 136*C NIEZALECAM DESTYLACJI MIMO TO(z wiadomych przyczyn[Nawet kolba Florkeg'o nie daje rady -opary)]

Nigdy nie należy przeprowadzać syntezy w pomieszczeniach bez wyciągu, szczególnie w obecności dzieci i zwierząt(koty są szczególnie wrażliwe na chemikalia(autor miał kiedyś kota labolatoryjnego-do pomocy {główne jego zadanie to wylegiwanie się na grzejniku},ale kota już nie ma i to nie z powodu jego śmierci czy choroby zawodowej lecz zmiany gustu[kot nadal żyje i ma się dobrze .Zachorował na ciężkie lenistwo ,jak to kot]).

Jodoaceton:

jodoaceton jest łatwiejszy w syntezie ale takrze niebezpieczny!

sprzęt:

-patrz bromoaceton.

dodatkowo :

miedziany drucik zwinięty w kłębuszek (śr.ok 0.5 cm)-katalizator.

Odczynniki:

-jod atomowy krystaliczny(może być jodyna)

-aceton(jako szkielet naszego związku)

-gips prażony

-MgO lub soda oczyszczona.

-H₂O₂·3%

OPIS :

Do probówki nalewamy ok 5 ml acetonu , wrzucamy 2-3 małe kryształki jodu lub dodajemy jodyny(acetonowy rr powinien mieć kolor herbaty bez cytryny)

probówkę zatykamy korkiem z chłodnicą zwrotną(zapobieganie utracie surowców oraz toksycznego produktu) i wstawiamy do łażni wodnej i ogrzewamy.

Ciecz odbarwia się po max.2godzinach. Jeśli do tego nie dojdzie to obejmujemy inną drogę postępowania.

ciecz po ochłodzeniu przelewamy do szklanej przezroczystej buteleczki i dodajemy ok 1ml wody utlenionej ichwilowo korkujemy.

Nad palnikiem ogrzewamy ostrożnie zwitek miedziany. Gasimy szybko palnik a kuleczkę którą ogrzewaliśmy umieszczamy jak najszybciej ,tak aby nie ostygła w buteleczce z odczynnikiem.Słyszymy syk.Rozpoczyna się powolna reakcja(zalecane oświetlanie buteleczki światłem słonecznym).Zostawiamy buteleczkę w spokoju na kilka godzin pod naszym nadzorem! W tym czasie wytwarza się zielono-żółty osad jodku miedzi i tlen który uchodzi z fazy ciekłej.

Ciecz powinna się odbarwić (reakcja z miedzią).Oczyszczamy produkt tak jak wyżej.(zobojętniamy kwasy a gipsem pochłaniamy wodę z rozkładu nadtlenku wodoru. Sączymy całość przez lejek z watą(wszystko pod dygestorium !)

otrzymujemy ok 4-5 ml acetowego roztworu jodoacetonu.W brew pozorom łatwiej tu o odczynniki niż z bromopochodną.

UTYLIZACJA PRODUKTÓW

Do naszych produktów dodajemy roztworu Na₂S.Związki się rozkładają i nie są już szkodliwe.Wylewamy rr do WC.UWAGA! kwaśne środowisko powoduje wydzielanie siarkowodoru , Którego siła jest porównywalna do cyjanowodoru !

Niewyobrażam sobię "antyracjonalizatorskiego" podejścia do sprawy.Te doświadczenia są wybitnie niebezpieczne , a my jak już wiesz czytelniku przede wszystkim dbamy o nasze ,wasze i innych zdrowie i bezpieczenstwo !

Pomijam oczywiste sprawy tj: Nie otrzymujemy amatorsko chloropochodnej , bo to się musi skończyć źle jeśli nawet stosujemy BHP! Oczywiście okulary i rękawice ochronne.Stare maski gazowe raczej nie dadzą rady ,poza tym pamiętajmy , że tylko my(chyba a raczej na pewno) mamy maskę.

Już bromopochodna jest bardzo szkodliwa a co dopiero chloro-! Produkty,substraty są trujące a pary acetonu mają dodatkowo właściwości narkotyczne!

AUTOR NIE PONOSI ODPOWIEDZIALNOŚCI za jakiekolwiek uszczerbki na zdrowiu , przedmiotach fizycznych czy szkodach psychicznych(frustracja niewychodzącym doświadczeniem itp).Opis jest zamieszczony w celach naukowych.

Zastosowanie :

jeśli do produktu bezwodnego dodamy sodu to zajdzie reakcja Wurtza , i cząsteczki się połączą a produktem ubocznym będzie jodek sodu.

Powodzenia w syntezie i pamiętajmy: BHP przede wszystkim. Z pewnością przydzą się nam te związki do syntezy organicznej.·(wprowadzenie cząsteczki propanonu do z.organicznego itp.