Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Anorganische Chemie.

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Vanadiumpentoxid
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Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

Um den Thread zur Herstellung von Schwefelsäure thematisch zu entlasten, habe ich folgende, noch offene Fragestellung nun hierher in einen eigenen Thread verschoben (und am ursprünglichen Ort zur Vermeidung von Doppelpostings wieder gelöscht):

Womit entwässert man als Hobbychemiker ab 02.02.2022 eigentlich sein frisch hergestelltes Brom? :?

Die Herstellung aus Bromid selbst ließe sich ja notfalls auch noch mit 15 %iger H2SO4 und 12 %igem H2O2 bewerkstelligen (wodurch aber noch mehr Wasser neben dem Brom in der Vorlage landet) - oder aber so, wie ich es neulich gemacht habe: ganz ohne Säure einfach nur mit Bromid und Persulfat in nicht zu viel Wasser. Eine sehr saubere Angelegenheit mit zügigem und trotzdem nicht zu lebhaftem Reaktionsablauf, ohne Verunreinigung des überständigen (und nützlich weiterverwendbaren) Bromwassers durch HBr oder Schwefelsäureaerosole - absolut eine Empfehlung wert! :thumbsup:
(natürlich weiterhin unter Einhaltung aller für die Darstellung von elementarem Brom erforderlichen Schutzmaßnahmen, versteht sich von selbst...)
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mgritsch
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von mgritsch »

P2O5 vielleicht?

Vanadiumpentoxid
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

Hm, einerseits hätte ich dann doppelt Grund, mir das Pentoxid doch noch zuzulegen. Andererseits hätte ich vor dieser Methode noch mehr Bammel als schon beim Eintrag in konz. H3PO4 (zwecks dessen Aufkonzentrierung). Bei einem möglichen Splashing wäre ich dann lieber nicht in der Nähe dieser heftigen Mischung... Das ist ja schon bei Trocknung mit konz. Schwefelsäure im Scheidetrichter nicht ganz ohne, zumindest hat man danach aber trennbare Flüssigkeitsphasen. Beim Pentoxid müsste Brom vom Feststoff abdekantiert werden, ob das so einfach ohne größere Verluste geht? - Sofern dann überhaupt noch etwas vom Brom übrig ist, denn die Exothermik mit dessen Restfeuchte dürfte alles Brom verdampfen lassen. Man konnte das natürlich auch gezielt nutzen durch langsames Zutropfen von Brom in einer geschlossenen Destillationsapparatur. Die Reaktion ist allerdings so exotherm, dass auch Wasserdampf mitgerissen werden würde, was die angestrebte Trocknung wieder zunichte macht. Oder die Reaktion ist so heftig, dass sie mir gleich die ganze Apparatur zerlegt...
Puh, schwierig. Theoretisch könnte es zwar gehen, weil die beiden Stoffe zumindest nicht miteinander reagieren.
Ob das auch praktisch funktioniert und ratsam wäre - ich weiß es nicht.
Wäre 85- oder 90 %ige H3PO4 evtl. auch schon hygroskopisch genug für die Brom-Trocknung? Meine H2SO4 hat ja auch nur 95%, funktioniert ja aber trotzdem...
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mgritsch
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von mgritsch »

Oder nach kurzer Recherche:
https://patentimages.storage.googleapis ... 615265.pdf

Bei deinem Bammel-Level würde ich aber vom Umgang mit flüssigem Brom abraten. Das ist heftig, nicht ein bisschen P2O5.

Was du sonst geschrieben hast ergibt für mich keinen Sinn.

Vanadiumpentoxid
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

Zu spät: jeweils kleine Mengen flüssiges Broms lagern bei mir längst in Ampullen (umgeben von Schaumstoffpolsterung und Thiosulfatlösung in einem zweiten bruchsicheren Behältnis) - dank guter Planung und umfangreicher Sicherheitsmaßnahmen völlig problem- und angstfrei hergestellt (edit: sowie entwässert), abgefüllt und versiegelt. 8)

Die von Dir gepostete industrielle, temperaturbasierte Trocknung ist im Heimlabor so wahrscheinlich nicht nachahmbar. Auch kommt P4O10 als Trockenmittel darin gar nicht vor. Der Hauptfokus liegt dort auch eher auf der Entfernung von Chlor, das bei meinen Herstellungsmethoden gar nicht anfällt.
Mir stellt sich die Frage, inwieweit die extrem geringen Mengen von Wasser, die in Brom löslich sind (ich war von weit mehr ausgegangen) bei hobbylaborüblichen Experimenten mit Brom überhaupt störend sind und eine Trocknung für diesen Rahmen eigentlich optional bis obsolet werden lassen...

Was genau war an meiner Beschreibung nicht nachvollziehbar?
P4O10 + Wasser = heftige Reaktion unter Säurespritzern und Wasserdampfentwicklung inkl. Säureaerosolen
P4O10 + feuchtes Brom = heftige Reaktion mit der Restfeuchtigkeit unter Brom-Spritzern/Brom- und Wasserdampfwolken
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mgritsch
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von mgritsch »

Was soll daran nicht machbar sein Br2 bei 50° in einem temperierten gefäß 16 Stunden stehen zu lassen? Sous vide garer + Scheidetrichter odgl...

Nicht nachvollziehbar: deine blumige Beschreibung mitgerissenen Wasserdampfs und ob der Exothermie um die Ohren fliegender Apparaturen mutet eher nach Hollywood an denn nach Realität. Hättest du den Wassergehalt mal vorher hinterfragt wären so phantasievolle Bilder evtl nicht aufgekommen. Evtl könnte man auch in Betracht ziehen das Trocknungsmittel unter Rühren und Kühlung langsam einzutragen.

Aber nachdem ja alles in Ampullen ruht hast du uns umsonst bemüht 8)

Vanadiumpentoxid
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

Oh, mann...

1. Ich sprach über den Nachbau der skizzierten Apparatur.

2. Ist auch nur ein kleiner Riss im Rundkolben, können mögliche combustions schon riskant werden... Dafür braucht man keinen (welchen?) Hollywood-Film. Ein Homevideo von Deinem Standes-Kollegen auf Random Experiments reicht schon...

Kühlung hilft natürlich immer...

3. Zum tatsächlichen Wassergehalt haben sich meine Quellen leider ausgeschwiegen...

4. Mein Brom ist wie immer mit konz. Schwefelsäure getrocknet. Aber ab nächstem Jahr könnte das für Hobbychemiker wie mich (falls ich auf dem Status bleibe) schwierig werden. Deshalb ja auch meine Frage...

Meine Frage, ob und falls ja, ab welcher Konzentration H3PO4 für die Trocknung von Brom ebenfalls geeignet wäre (man nimmt bisher ja auch H2SO4 und kein SO3 zur Trocknung...) ist übrigens unbeantwortet geblieben...
Ebenso wie die Frage, ob und falls ja, bei welchen Reaktionen so wenig Wasser im Brom überhaupt störend ist...
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von mgritsch »

Man kann ja aus der Literatur Prinzipien erlernen und anwenden und muss nicht genau die gleiche Apparatur bauen. Klartext: bei 50° sinkt die Löslichkeit von Wasser in Br2 und es schwimmt nach lange genug warten oben auf. So schwer?

„Mögliche combustion“ :idea2: darüberhinaus pflegen meine Kolben keine Risse zu haben.

H3PO4 ist kein gängiges Trockenmittel. Ich stelle keine phantasievollen Mutmaßungen an. Woher kommt überhaupt die Annahme der extremen exothermie? Das ist P2O5 und nicht SO3.

Ob Wasser stört musst du wissen. Kommt auf deine Anwendung an.

Vanadiumpentoxid
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

mgritsch hat geschrieben:
Dienstag 22. Juni 2021, 00:04
Klartext: bei 50° sinkt die Löslichkeit von Wasser in Br2 und es schwimmt nach lange genug warten oben auf. So schwer?
Nein, jetzt ist es deutlich, danke.
„Mögliche combustion“ :idea2: darüberhinaus pflegen meine Kolben keine Risse zu haben.
Entschuldigung, so viele Quellen auf Englisch in der Chemie. Da finde ich manchmal schon das passende deutsche Gegenstück nicht mehr... Diesmal war's anders herum: ich hatte die falsche englische Vokabel. Auf deutsch gibt "heftige Spontanreaktion unter hoher Energiefreisetzung" das Geschehen nur unzureichend und zu kompliziert wieder. Ich meine sowas hier: www.youtube.com/watch?v=IkMlp7VYF5k
Und bzgl. der Risse das hier: www.youtube.com/watch?v=YMJpqM1LZcU (o. k., da war auch noch SO3 mit im Spiel - aber Riss bleibt Riss und damit in jedem Fall ein Risiko...)
Pflegt der Chemiker-Kollege denn einen schlampigen Umgang mit seiner häuslichen Glasware oder wie ist das sonst zu erklären?
H3PO4 ist kein gängiges Trockenmittel.
O.k., danke, das wollte ich wissen.
Woher kommt überhaupt die Annahme der extremen exothermie?
Siehe erstes Video oben.
Ob Wasser stört musst du wissen. Kommt auf deine Anwendung an.
Deswegen frage ich ja. Wenn Du jetzt sagen würdest: meist bei dieser oder jener Reaktion kann es bei Anwesenheit von Restfeuchtigkeit im Brom typischerweise zu Problemen kommen. Und ich: o.k., die führe ich aus anderen Gründen als Versuch eh nicht durch. Dann könnte ich mir das Trocknen tatsächlich sparen bzw. wüsste, dass die evtl. Einschränkungen nächstes Jahr kein Problem für mich in Bezug auf die Verwendung von Brom darstellen werden...
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

mgritsch hat geschrieben:
Montag 21. Juni 2021, 23:36
Was soll daran nicht machbar sein Br bei 50° in einem temperierten gefäß 16 Stunden stehen zu lassen? Sous vide garer + Scheidetrichter odgl...
Ob es angesichts des Dampfdrucks von Brom wirklich eine gute Idee ist, es 16 Std. lang bei 50 Grad im zugestoppelten und -geklammerten Scheidetrichter liegen zu lassen? Schon während der Schichtentrennung vom Bromwasser bzw. von der Schwefelsäure kamen mir binnen der paar Minuten und noch unterhalb von Raumtemperatur (draußen!) feine Brom-Schlieren durch den PTFE-Hahn entgegengekrochen (was bisher noch keine andere Flüssigkeit geschafft hat, falls Du den Scheidetrichter in Verdacht hast...).
Gott gebe mir die Kraft, zu ändern, was ich verändern kann,
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mgritsch
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von mgritsch »

Auch wenn du dir das nicht zutraust oder nicht weißt wie - man kann alles beherrschen. Es gibt auch Glas-Hähne (definitiv besser bei Br2), Teflon-Fett, Rückflusskühler, Abzüge... über die Arbeitsweise und Sprung-Herkunft von Kollegen mutmaße ich nicht. Sprünge kann man sehen und sie entstehen idR nicht grundlos und zufällig. Ob Br2 unbedingt trocken sein muss kann man der jeweiligen Arbeitsvorschrift entnehmen, ich kenne nicht alle und arbeite nicht täglich damit. Das Problem löse ich dann wenn es ansteht. Das thermisch was anderes rauskommt wenn man P2O5 gröblich in Wasser badet oder ob da max 0,034% drin sind dürfte nach ganz kurzem Nachdenken auch nahe liegen.

Insgesamt eine etwas unbefriedigende Diskussion. Ich biete dir 2 Möglichkeiten an (chemisch mit P2O5, physikalisch bei 50°) und du zerpflückst und zerlegst sie so lange bis "geht nicht, kann ich nicht, will ich nicht, darf ich nicht, schaff ich nicht, glaub ich nicht..." herauskommt. Ich frag mich wer da die Kraft ist die alles verneint. Wie wär's mal mit "so könnte es gehen" oder gar "probier ich aus"? So lernt man mehr. Ähnlich wie bei Cu Iodometrisch bestimmen - nach 4 Seiten Input und Mühe von vielen Teilnehmern meinst du nur lapidar "Ein gleichartiger weiterer Versuch ohne zumindest einen echten Hinweis darauf zu haben, wo der springende Punkt für die Fehlschläge gelegen haben könnte, bringt m. E. ohnehin nicht weiter.". Die Ansage war an der Stelle schon knapp an der Frechheit. Ich gebe wiedermal auf.

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lemmi
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von lemmi »

Noch eine andere Idee: wie wäre es, eine Mischung aus KBr (NaBr, NH4Br...) mit Braunstein und Natriumhydrogensulfat trocken zu destillieren? Das käme “ganz ohne Säure“ aus und die Beimengung von Wasser hielte sich in Grenzen Das entstehende Na2SO4 würde auch das Wasser als Kristallwasser binden, jedenfalls solange man nicht zu stark erhitzt.

Idem sollte es möglich sein, Brom mit wasserfreiem Na2SO4 zu trocknen. Man darf nur nicht zu viel davon nehmen, weil sonst zu viel Br2 darin hängen bleibt. Wenn man aber richtig dosiert bildet das Na2SO4 - Dekahydrat große Kristalle, von denen sich das Brom abgießen lassen sollte.

Na2SO4 bindet grob überschlagen ein gleiches Gewichtsteil Wasser. Wie viel Wasser kann Brom aufnehmen, bis es damit gesättigt ist?

EDIT: @V2O5 und mgritsch: würdet ihr bitte, wenn ihr Formeln statt Worte schreibt auch tiefgestellte Indizes verwenden, wie sich das gehört?!
Da kriegt man ja Augenkrebs beim Lesen ... 8)
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher." (A. Einstein 1871 - 1955)

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"Die gefährlichste Weltanschauung ist die Weltanschauung der Leute, die die Welt nie gesehen haben." (Alexander v. Humboldt, 1769 - 1859)

Xyrofl
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von Xyrofl »

Die Zugabe von P2O5 zum Brom oder vielleicht auch besser umgekehrt macht man natürlich nicht einfach ohne Schutzausrüstung im Becherglas (dann ist es auch gleich wieder alles durch Luftfeuchte nass) sondern z.B. in einer anständigen Apparatur mit Rückflusskühler, Tropftrichter, usw. Dann kann auch kein Wasser irgendwo hingerissen werden, weil man natürlich nicht darauf baut, dass Trockenmittel instantan wirken, sondern ihnen eine gewisse Einwirkzeit gewährt. Mit Brom zu arbeiten ohne eine anständige Lüftung zu haben ist ohnehin dumm, da derartige, korrosive Gase den Geräten im Gebäude zusetzen. Das ist zu vermeiden, auch wenn es längere Zeit augenscheinlich gut gehen kann. Bei technisch sinnvoller Lüftung kann das Brom einem eigentlich nichts mehr, außer durch Hautkontakt, aber trotz meiner Arbeiten mit Brom weiß ich nicht einmal, wie die Haut überhaupt auf Brom reagiert. Es gab einfach nie einen ernsten Zwischenfall.
Phosphorpentoxid ist auch nicht schwer wieder abzudekantieren, weil es zu einer zähen Masse verklebt sobald es Wasser gezogen hat. Außerdem ist es dermaßen schwerflüchtig und bindet Wasser derart irreversibel, dass es sich anbietet, das Brom einfach abzudestillieren.
Konzentrierte Phosphorsäure ist kein gutes Trockenmittel, aber Metaphosphorsäure oder Polyphosphorsäure dagegen schon. Metaphosphorsäure kann sogar konzentrierte Schwefelsäure zum Anhydrid entwässern. Mich würde aber nicht wundern, wenn direkt CaCl2 oder andere langweilige Trockenmittel ausreichen würden. Brom ist gar nicht nennenswert hygroskopisch. Wenn man Angst vor dem Chlor hat, dann kann man auch ein hygroskopisches Bromid verwenden. Da man Chlor sehr trefflich trocknen kann indem man den Chlorstrom durch CaCl2 leitet, sollte es analog mit Brom auch gehen. Die mit Brom kontaminierten Reste kann man bei der nächsten Bromsynthese einfach wieder mit rein schmeißen - ich mache Brom aus Bromiden, Chlorkalk und Salzsäure, habe also immer dick Calciumchlorid im Ansatz. :P

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lemmi
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von lemmi »

Wenn man Angst vor dem Chlor hat, dann kann man auch ein hygroskopisches Bromid verwenden.
Hättest du da nicht Bedenken, dass das Brom als Tribromid gebunden werden könnte?
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher." (A. Einstein 1871 - 1955)

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mgritsch
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Re: Herstellung und Trocknung von Brom ohne Schwefelsäure > 15 %

Beitrag von mgritsch »

lemmi hat geschrieben:
Dienstag 22. Juni 2021, 10:57
Idem sollte es möglich sein, Brom mit wasserfreiem Na2SO4 zu trocknen. Man darf nur nicht zu viel davon nehmen, weil sonst zu viel Br2 darin hängen bleibt. Wenn man aber richtig dosiert bildet das Na2SO4 - Dekahydrat große Kristalle, von denen sich das Brom abgießen lassen sollte.

Na2SO4 bindet grob überschlagen ein gleiches Gewichtsteil Wasser. Wie viel Wasser kann Brom aufnehmen, bis es damit gesättigt ist?
siehe oben, lt dem Patent bei 20°C maximal 0,034%.
Bedeutet dass in 100 ml Brom = 312 g ganze 0,1 ml Wasser enthalten sind. Deswegen habe ich bei schwächeren Trocknungsmitteln wie Na2SO4 ein bisschen Bedenken wie viel die noch ausrichten können und würde gleich zur P2O5 Keule greifen.
EDIT: @V2O5 und mgritsch: würdet ihr bitte, wenn ihr Formeln statt Worte schreibt auch tiefgestellte Indizes verwenden, wie sich das gehört?!
Da kriegt man ja Augenkrebs beim Lesen ... 8)
ich weiß nicht was du meinst? :angel:

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