Wie konzentriert man Ameisensäure?

Fragen zur allgemeinen Chemie; alles, was in keine andere Kategorie passt.

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Markus33
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Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Markus33 »

Hallo!
Ich wollte mal fragen wie man verdünnte Ameisensäure konzentriert auf ca 95 - 100%.
Ich finde nichts im Internet dazu.
Ich habe was von Einfrieren gelesen.... Kann man damit das Wasser absondern?


(Ich bin eigentlich Hobybchemiker habe aber schon Jahre lang nichts mehr gemacht. In früheren Jahren etwas mehr.
Mein Chemiewissen ist relativ bescheiden.)

Danke !

virgil
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von virgil »

Schwierig, da Ameisensäure einen Siedepunkt von 101°C hat, und sich bei dieser temperatur teilweise zersetzt.

Ansonsten würde ich den Weg über Natriumformiat gehen ( Ameisensäure mit Natriumcarbonat neutralisieren....eindampfen..) und
anschließend mit Schwefelsäure zu Ameisensäure und Natriumsulfat Umsetzen.......reinigung durch Vakuumdestillation.

Billigere lösung: konz Ameisensäure kaufen ;-)....aber wie heist es so schön, der Weg ist das Ziel.......

Glaskocher
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Glaskocher »

Zuerst mal Herzlich Willkommen bei Illumina-Chemie!


Von welcher Ausgangskonzentration willst Du zu der Zielkonzentration kommen? Das hat einen gewissen Einfluss auf den Aufwand und gegebenenfalls auch die Trocknungsmethode.

Auch konz. Schwefelsäure ist schwierig, da sie Ameisensäure in Kohlenmonoxid und Wasser zersetzen kann. Standardmethode zur Darstellung von CO im Labor! Man sollte in diesem Fall unter sehr guter Kühlung arbeiten, wenn man Natriumformiat mit Schwefelsäure umsetzen will. Außerdem ist ein Abzug ein MUSS, da man CO nicht riechen kann und der warnende Nachweis aufwändig ist.


PS: Stell Dich bitte hier mal vor, damit wir ungefähr wissen, auf welchem Bildungs- und Ausrüstungsstand wir Dich mit unseren Antworten "abholen" müssen.

Nail
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Nail »

Ich schließe mich den beiden an. Destillation, allerdings nur falls ein ausreichendes Vakuum vorhanden ist, da sonst zu viel CO entsteht und die Ausbeute gering ist. Alternativ könnte man evtl. im Vakuum-Exikkator über CaCl2 o. ä. trocknen, allerdings dauert dies recht lange. Die Methode habe ich zumindest beim konzentrieren von H2O2 mal gesehen, ob es auch bei HCOOH geht weiß ich nicht.
Q.E.D.

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lemmi
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von lemmi »

IMG_20201105_072034.jpg
aus Hager, 1948
Mfg
lemmi
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mgritsch
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von mgritsch »

Kreative Idee, nicht sicher ob das geht:
Eine Ether-Lösung von HCl kann man u.a. dadurch herstellen, dass man Konz. HCl in Ether gibt und das Wasser mit MgSO4 bindet. Soll ziemlich gut gehen und erspart die Sauerei mit Einleiten von HCl Gas.
Evtl geht sowas auch mit Ameisensäure (wenn die Konzentration nicht zu niedrig ist): entweder direktes Trocknen oder mit Ether verdünnen, trocknen und dann Ether und Ameisensäure (unter red. Druck) abdestillieren...

BJ68
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von BJ68 »

High-Concentration Formic Acid A Method for Its Production from Aqueous Acids

https://doi.org/10.1021/ie50310a035


Geht mit sci-hub...

bj68

Glaskocher
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Glaskocher »

Kurzinfo aus "Azeotropic Data":
Das Azeotrop siedet bei 107,2°C und enthält 22,5% Wasser. Gegenüber Ameisensäure (Siedepunkt 100,75°C) ist das Azeotrop der Hochsieder. Man muß also zunächst eine Konzentration von mehr als ~80% erreichen, bevor man destillativ trocknen kann. Je niedriger der Druck ist, desto höher ist die Konzentration an Wasser im Azeotrop (175Torr = 35%; 35Torr = 40%).

Borsäureanhydrid eignet sich als Trockenmittel vor dem Destillieren.
purification of laboratory chemicals hat geschrieben:Formic acid [64-18-6] M 46.0 (anhydrous), f 8.3o, b 25o/40mm, 100.7o/760mm, d 204 1.22, n 1.37140, n25 1.36938, pK25 3.74.
Anhydrous formic acid can be obtained by direct fractional distillation under reduced pressure,
the receiver being cooled in ice-water. The use of P2O5 or CaCl2 as dehydrating agents is
unsatisfactory. Reagent grade 88% formic acid can be satisfactorily dried by refluxing with phthalic anhydride
for 6hours and then distilling it. Alternatively, if it is left in contact with freshly prepared anhydrous CuSO4 for
several days about one half of the water is removed from 88% formic acid; distillation then removes the
remainder. Boric anhydride (prepared by melting boric acid in an oven at a high temperature, cooling in a
desiccator, and powdering) is a suitable dehydrating agent for 98% formic acid; after prolonged stirring with the
anhydride the formic acid is distilled under vacuum. Formic acid can be further purified by fractional
crystallisation using partial freezing. (Beilstein 2 IV 3.)

Markus33
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Markus33 »

75 oder 85 % ist die Basis.
Ich hab nicht viel Ahnung von Chemie. Zwar Abi bis 12 Klasse Chemie gemacht aber alles wieder vergessen.
Also ich weis was Formeln sind und was destillieren ist usw...
Aber manches hier ist mir unklar was ich gelesen hab.

Zur Schwefelsäure Methode: Mein Bescheidenes Wissen:
Konz Schwefelsäure will sich doch quasi immer verdünnen, H2O aufnehmen.
Wenn man die in die Ameisensäure kippt ... dann entsteht CO + H2O doch erst wenn die Ameisensäure zersetzt wird.
HCOOH ist doch ein Molekül was aus H2O + CO besteht. Wenn es zersetzt wird entsteht das giftige CO und das Wasser was die Säure unbedingt "haben will". Sie tut das solange bis sie zufrieden ist, stimmts?
Verdünnte HCOOH sind doch HCOOH Moleküle und H2O Moleküle.
Wenn man da hinein jetzt die konz Schwefelsäure gibt, nimmt sie sich dann nicht erst das freie H2O in der Lösung, bevor sie sich an die Zersetzung der HCOOH Moleküle macht? Dh erst mal entsteht kein giftiges CO? Erst später bzw wenn man weiter H2SO4 zugibt?
Dh man müsste nur eine gewisse Menge H2SO4 zugeben bis die Säure konzentriert ist?

Markus33
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Markus33 »

und was ist mit dem "gefrieren"?
https://de.wikipedia.org/wiki/Ameisens%C3%A4ure

Der englische Naturalist John Ray isolierte 1671 als Erster die Ameisensäure, indem er eine große Anzahl von Ameisen destillierte. Der Arzt Christoph Girtanner schrieb 1792 zur Gewinnung von Ameisensäure folgenden Text:

„Die Ameisensäure erhält man durch Destillation aus den großen Ameisen (Formica rufa). .......
.... Drückt man die Ameisen gelinde aus, wird die Säure stärker. Um die Säure zu reinigen, unterwirft man sie wiederholt der Destillation, und um sie zu konzentrieren, läßt man sie gefrieren.“

Glaskocher
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Glaskocher »

Man braucht zuerst eine gewisse Mindestkonzentration an Ameisensäure, bevor man sie durch partielles Gefrieren weiter reinigen kann. Man muß zuerst das Eutektikum mit dem Wasser überschritten haben, bevor die Ameisensäure zuerst ausfriert.

Bei der Destillation ist es ähnlich. Da muß man sich auf der richtigen Seite des Azeotropes befinden, um durch weitere Destillation eine weitere Aufkonzentration zu erreichen.

Da sich beide Konzentrationen vermutlich unterscheiden kann man zuerst mit der Einen arbeiten, um später mit der Anderen fortfahren zu können. Vermutlich, wie beschrieben, zuerst destillieren und später kristallisieren.

[OT] Es kann interessant sein, zur Destillation noch eine dritte Substanz zuzugeben, die eine der beiden Anderen bevorzugt über die Dampfphase austreibt. Danach kann dann die Trennung der restlichen Mischung einfacher werden. Beim Trennproblem "THF-Hexan" hilft eine Zugabe an Methanol, beide Substanzen zu trennen. Das überschüssige Methanol kommt zwischen den Azeotrop mit Hexan und dem THF. Zur Not lassen sich Spuren Methanol auch mit Natrium "wegtrocknen". In diesem Fall ist vermutlich die Mischungslücke von Methanol und Hexan der Grund für das Austreiben und die verbesserte Trennung. [/OT]

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mgritsch
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von mgritsch »

Benzol als „wasserschlepper“ bildet ein nettes azeotrop, müsste man prüfen ob Ameisensäure da mitspielt. Evtl auch Chloroform...

Glaskocher
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Glaskocher »

Bei Azeotropic Data werden die Systeme (Wasser-Ameisensäure-Benzol) und (Wasser-Ameisensäure-m-Xylol) beschrieben. Dabei trocknet das Benzol im Bezug auf den Verlust an Ameisensäure effektiver, verbraucht aber mehr Schleppmittel. Bei vermindertem Druck (144Torr) ist es effektiver als bei höherem Druck. Jetzt muß man noch das binäre System (Ameisensäure-Schleppmittel) betrachten, um zuletzt das Schleppmittel wieder los zu werden.

Das System (Ameisensäure-Benzol) siedet bei 71,05°C mit 31% Ameisensäure im Dampf.
Das System (Ameisensäure-m-Xylol) siedet bei 92,8°C mit 71,8% Ameisensäure im Dampf.

Insgesamt erscheint Benzol hier als geeigneteres Schleppmittel. Zwischen den Zeilen "lese" ich, daß Toluol vermutlich auch geeignet ist, da es das "Mittelding" dazwischen ist. Es gibt nur keine publizierten Daten in diesem Werk. Jetzt bleibt nur noch zu klären, wie man das im Kondensat enthaltene Schleppmittel möglichst effektiv rückgewinnen kann. Solange sich genug Wasser im Kondensat befindet besteht die Möglichkeit, daß es sich in zwei flüssige Phasen trennt und das Wasser weitgehend in die eigene Unterphase geht. Somit könnte das Auskreisen für größere Wassermengen geeignet sein. Allerdings muß man später sie gesammelten wässrigen Phasen mit ca. 30-40% Wasser auch wieder aufbereiten. Das bedeutet, daß man bei dieser Operation mit mindestens 50% Ameisensäure starten muß, um überhaupt sinnvoll weiter trocknen zu können.

Aus den Waserphasen kann man später Wasser abdestillieren, bis ca. 80%-ige Säure im Sumpf übrig bleibt.



Jetzt fehlt noch eine einfache Methode, um die Konzentration der Ameisensäure in wässriger Lösung zu bestimmen, um möglichst verlustlos und zeitsparend mehrfache Bestimmungen durchführen zu können. Möglich sind Leitfähigkeitsmessungen, die Dichte und der Brechungsindex, da die Titration relativ lange dauert und recht viel Material verbraucht. Bei den anderen Methoden braucht man ein Kalibrierdiagramm, das allerdings entweder mehrdeutig oder ungenau ausfallen kann. Mehrdeutig ist eine Kurve, die ein Maximum oder Minnimum aufweist. Ungenau werden Kurven, wenn sie im interessanten Bereich zu wenig Steigung aufweisen.


Nachtrag: Interessanter Artikel in Spektrum der Wissenschaft zur Nutzung der Säure durch Ameisen (Verdauungshilfe und Waffe).

virgil
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von virgil »

Wie von Glaskocher schon erwähnt ist Dichtemessung eine möglichkeit. Ich nutze für Konzentrationsbestimmungen in den letzten jahren
meist die Dichtebestimmung mit dem Pyknometer , soweit es möglich ist. find ich ideal, da wenig rumgepansche und geringstmöglicher Aufwand .
Ich benutze hierfür ein geeichtes 100ml Pyknometer, sowie eine passende Waage mit 01,mg auflösung , Themomteter mit 0,1°C auflösung. Pyknometer leer vorwiegen, dann füllen, Temperatur messen, Stopfen aufsetzen, überlaufende Flüssigkeit abwischen und Pyknometer abtrockenen....Wiegen, Pyknometergewicht abziehen ( oder vorher Tara machen ) Dichte ,Temperatur nach Liste Umrechnen...

z.B. Dichtetabelle:
https://www.internetchemie.info/chemie- ... saeure.php
IMG_20201108_193804.jpg

Glaskocher
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Re: Wie konzentriert man Ameisensäure?

Beitrag von Glaskocher »

100ml-Inkremente sind aber recht grob bei einer Destillation, wenn man das Destillat eines binären Systems vermessen will.

Von dieser Dichtetabelle weiß ich nicht, ob sie gemessen, interpoliert oder berechnet ist.
Zweite Tabelle

Antworten