Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Anorganische Chemie.

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metalllabor
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Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von metalllabor »

Hallo, ich bin neu auf diesem Forum. Ich bin aktiv auf Sciencemadness und mache manchmal Experimente zuhause.
Zuletzt habe ich Kalium Metall isoliert, mit zwei Methoden.

Sicherheit: Gesichtsschirm und Schweißhandschuhe sind unbedingt nötig !

1. KCl + Li Metall in eine rostfreistählerne (ANSI 316) Retorte auf 800 Grad erhitzt und das K Metall abdestilliert und in Lampenöl aufgefangen. Das K kam in kleine Kugeln von etwa 0.5-1cm Durchmesser nach einer Viertelstunde.

2. K2CO3 + Holzkohlepulver erhitzt in auch eine rostfreistählerne Retorte auf 1200 Grad und aufgefangen in Lampenöl. Es gab nicht im Öl, aber wann ich das Rohr aus der Retorte aus dem Öl nahm, kam das K Metall heraus in das Öl. Eine alte Methode die im 19. Jahrhundert kommerziell benutzt wurde, aber es funktionierte.

Viel einfacher als Elektrolyse von KOH ! Das ist sehr gefährlich weil die heiße Lauge von 360 Grad elektolysiert werden muß und kleine Explosionen können passieren von freiem H2 Gas.

Hat jemand das auch einmal ausprobiert ?
aliquis
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von aliquis »

Hallo metalllabor,

willkommen im Forum.

Vorweg: ich habe mich wegen des erhöhten Gefahrenpotentials von Kalium dagegen entschieden, es in lagerbarer Menge herzustellen und aufzubewahren. Aber nun muss mein persönliches Sicherheitsbedürfnis ja nicht das Maß aller Dinge sein...
Jedoch würde ich dazu raten (falls man es aufbewahren möchte), nicht irgendein Lampen-, sondern reinstes Paraffinöl zu verwenden. Das mindert und verzögert die Peroxidbildung zumindest ein wenig. Ich selbst lagere mein käufliches Natrium darin.

Ich kenne Methode 2 nur mit Magnesium- statt mit Kohlepulver (wahrlich auch nicht ungefährlich, ich weiß), kann allerdings auch von keinem nennenswerten Erfolg berichten, da das entstehende Kalium in halboffenen Reaktionsgefäßen sogleich oxidiert wird.

Methode 1 ist gängig, eine katalysierte Darstellung im flüssigen Inertmedium mit Mg-Spänen scheint mir aber noch handhaberer zu sein, zumal es keiner Spezialapparatur und keines Hochtemperaturofens bedarf.

Elektrolytisch gewonnen werden können Alkalimetalle nur aus einer Schmelze, nicht in wässriger Lauge/Lösung von Hydroxid/Salz. Im Hobbylabormassstab ist das jedoch nur schwer umsetzbar (nicht nur wegen der Gefahren selbst, sondern auch wegen der damit einhergehenden Notwendigkeit zur Verwendung semipermeabel verbundener Elektrolytkammern und der Korrosivität der Schmelze). Bislang ist mir das in sehr vereinfachter Form nur mit Spuren von Lithium in einer Lithiumchloridschmelze gelungen.
Spuren von Natrium konnte ich in stark verunreinigter Form schon mit einem Miniatur-Thermit aus NaOH und Mg-Pulver herstellen (im Freien, Metalltiegel abdecken und Deckel mit einem Steinchen beschweren, Zündschnur verwenden und weit genug zurücktreten!), bei Kalium klappt das aber nicht wegen der schnelleren Rückoxidation des Produkts.
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Glaskocher
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von Glaskocher »

Zuerst mal Herzlich Willkommen bei Illumina-Chemie!

Wir haben einen Thread mit dem Titel Darstellung von metallischem Kalium in unserer Sammlung. Dort wird hauptsächlich die Reduktion von KOH mit Magnesium unter Katalyse von tert-Butanolat in Paraffinöl besprochen. Der Vorteil dieses Verfahrens im Hobbylabor ist, daß man den Ansatz in recht kleinem Maßstab durchführen kann und nur relativ moderate Temperaturen braucht (im Gegensatz zu destillativer Gewinnung).

Eine schön dokumentierte destillative Darstellung ist auch interessant. Mit einem Artikel dazu könntest Du unseren Fundus erweitern.



PS: Bitte stelle Dich dort mal vor, damit wir ungefähr wissen, auf welchem Erfahrungsstand wie Dich mit unseren Antworten "abholen" müssen.
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lemmi
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von lemmi »

Von der Reduktion von Pottasche mit Kohle würde ich dringend abraten, weil dabei als Nebenprodukt C6O6K6 gebildet wird, das explosiv ist!

Außerdem sind beide von dir genannten Methoden mit hohen Temperaturen und metallenen Destillen verbunden, was im Labor ziemlich unbequem ist.
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aliquis
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von aliquis »

Stimmt, bei den bekannten Science-Youtubern stehen die Metalldestillen auch immer draußen. Anderswo würde ich das - wenn überhaupt - aus Gründen des Brandschutzes nie machen...
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metalllabor
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von metalllabor »

lemmi hat geschrieben: Donnerstag 11. November 2021, 18:48 Von der Reduktion von Pottasche mit Kohle würde ich dringend abraten, weil dabei als Nebenprodukt C6O6K6 gebildet wird, das explosiv ist!
Ich weiß daß es Benzenhexol gibt (https://en.wikipedia.org/wiki/Benzenehexol) und auch ein Kaliumsalz davon aber niemals gelesen über Explosivität davon.
lemmi hat geschrieben: Donnerstag 11. November 2021, 18:48 Außerdem sind beide von dir genannten Methoden mit hohen Temperaturen und metallenen Destillen verbunden, was im Labor ziemlich unbequem ist.
Für mich es ist bequemer, weil ich schon ein Schmelzofen für Metallen habe und den kann ich auch dafür benutzen, ich mache es draußen. Viel bequemer als Elektrolyse von geschmolzener Kalilauge bei 360 Grad was auch viel gefährlicher ist weil es auch ein bißchen Wasserstoff Entwicklung gibt und das kann kleine Knallen geben und Tröpfchen von der Lauge herumfliegen. Das kann sehr ernsthafte Brennwunde geben.

Die Methode mit KOH + Mg Pulver im Mineralöl mit tert-Butanol habe ich auch versucht (vier Stunden !) aber gar kein K Metall.
aliquis
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von aliquis »

Nochmals: bei 360 Grad ist das keine Lauge mehr, sondern eine Schmelze.

Wenn Du ein funktionierendes Konzept hast, ist ja eigentlich alles in Ordnung und Dein Erfolg gibt Dir damit Recht. Andere haben mit der katalysierten Reduktion mehr Erfolg oder einfach keine Lust, sich eine Metalldestille zusammenzuschweissen und sich einen entsprechenden Ofen anzuschaffen: jeder so, wie er mag und kann.
Ein Misserfolg bei jener Methode ist oft auf das organische Lösungsmittel zurückzuführen. Hast Du wirklich Shellsol verwendet oder auch wieder nur irgendein Lampenöl? War die Apparatur druckausgleichsfähig und dennoch luftzutrittsdicht? (Das Bunsenventil ist dafür eine simple, aber hilfreiche Lösung!) Hast Du das KOH zuerst gut entwässert oder das tert-Butanol womöglich gleich zu Beginn und/oder auf einmal zugegeben? Wurden die notwendigen Temperaturen erreicht? Hast Du das gleiche schon mal mit Natrium erfolgreich durchgeführt?
Wenn nicht, lohnt sich eine Versuchswiederholung unter Einhaltung der genannten Arbeitsschritte. Mach' Dir nichts draus, auch die bekannten Science-Youtuber wie Nurdrage & Co. haben oft mehrere Anläufe dafür gebraucht.
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lemmi
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von lemmi »

Ähem! *hüstel* *hüstel*

@metallabor: Bevor wir weiter diskutieren stelle dich doch bitte vor! Glaskocher hat, dir schon verlinkt, wo du das machen kannst.
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lemmi
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von lemmi »

metalllabor hat geschrieben: Donnerstag 11. November 2021, 21:07 Ich weiß daß es Benzenhexol gibt (https://en.wikipedia.org/wiki/Benzenehexol) und auch ein Kaliumsalz davon aber niemals gelesen über Explosivität davon.

Die Methode mit KOH + Mg Pulver im Mineralöl mit tert-Butanol habe ich auch versucht (vier Stunden !) aber gar kein K Metall.
Im Hofmann-Rüdorff (1954) steht, dass das Kaliumsalz leicht in hochexplosive Verbindungen übergeht, und “kaum gefahrlos zu handhaben ist“. Was da genau entsteht ist nicht angegeben. Da es mit der Reduktion von KOH mit Magnesium aber eine leicht zugängliche sichere Alternative gibt würde ich das trotzdem nicht machen. Oder hast du es schon gemacht?

Dass es nicht geklappt hat kann auch am Magnesium liegen. Das Pulver muss frisch und glänzend sein. Der Erstautor, von dem ich die Anleitung übernommen habe, hatte frisch von einem Block gefeilte, feine Späne benutzt. Hast du beim Beginn (vor Zugabe des tert-Butanols) eine kräftige Wasserstoffentwicklung beobachtet?
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metalllabor
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von metalllabor »

lemmi hat geschrieben: Freitag 12. November 2021, 19:01
Im Hofmann-Rüdorff (1954) steht, dass das Kaliumsalz leicht in hochexplosive Verbindungen übergeht, und “kaum gefahrlos zu handhaben ist“. Was da genau entsteht ist nicht angegeben. Da es mit der Reduktion von KOH mit Magnesium aber eine leicht zugängliche sichere Alternative gibt würde ich das trotzdem nicht machen. Oder hast du es schon gemacht?

Dass es nicht geklappt hat kann auch am Magnesium liegen. Das Pulver muss frisch und glänzend sein. Der Erstautor, von dem ich die Anleitung übernommen habe, hatte frisch von einem Block gefeilte, feine Späne benutzt. Hast du beim Beginn (vor Zugabe des tert-Butanols) eine kräftige Wasserstoffentwicklung beobachtet?
Bei der K-Synthese mit KOH + Mg Pulver im Öl habe ich keine Wasserstoffentwicklung beobachtet, auch nich wann ich das tert-Butanol zugegeben hatte. Das Mg-Pulver war schon fein gekauft. Ich habe es auch noch einmal versucht mit Mg-Späne, auch erfolglos.
Glaskocher
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von Glaskocher »

Bei Magnesiumpulver habe ich auch mal Probleme gehabt. Das war so desakticiert, daß es nicht reagiert hatte, während im selben Kolben eine Grignard-Bildung an blankem Magnesium stattgefunden hatte. Bei Grignardreraktionen kann es hilfreich sein, das Magnesium in der Reibschale anzumörsern, um Oxidkrusten zumindest punktuell zu zerstören.

Um Magnesium in Ethanol zum Magnesiumethanolat zu lösen muß das Ethanol weniger als 1% Wasser enthalten, weil sonst das Magnesium zu stark passiviert wird. Diese Erkenntnis läßt sich auch auf das Paraffinöl (eher wasserarm) und Butanol (mit Wasser mischbar, muß unterhalb von 20°C erstarren) übertragen. Beim Erwärmen von Magnesium und KOH in Paraffinöl muss es eigentlich zur Bildung von Wasserstoff kommen, da technisches KOH meist nur 85%-ig ist (Rest Wasser). Das tert-Butanol bringt ebenfalls Wasserstoff mit, der gemäß "Metall plus Säure reagieren zu Salz und Wasserstoff" reagiert.

Fazit: Hier braucht man möglichst blankes Magnesium und die anderen Reagenzien und Lösemittel müssen so trocken wie möglich sein.
Heliumoxid
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von Heliumoxid »

Hallo Metalllabor,

also ich bin da wie der ungläubige Thomas: Ohne Fotos glaube ich ersteinmal nix.
Bei Heliumoxid, genauer Helium(II)- oxid, handelt es sich um eine Mischung aus Helium(I)- oxid und Helium(III)- oxid. Richtigerweise heisst es somit Helium(I,III)- oxid.
aliquis
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von aliquis »

Naja, die Destillationsmethode ist genauso bekannt wie die alkoholkatalysierte Reduktion. Beide Methoden produzieren anscheinend gerne Fails, wie man selbst bei den Online-Experimentatoren ja zur Genüge sehen kann (und das, obwohl man sonst ja meist nur die Erfolge zu sehen bekommt). Man braucht offenbar in jedem Fall Geduld und Spucke - und vor allem optimale Reaktionsbedingungen. Beide Methoden haben da ihre Kinken und verzeihen deshalb offensichtlich nur wenige Fehler...
Nicht jeder dokumentiert seine Experimente immer mit Fotos. Vll. kam der Entschluss, sich hier anzumelden und zu berichten/nachzufragen ja erst im Nachhinein. Und um eine Wiederholung kommt man ohnehin nicht drumherum, wenn man auf Fehlersuche gehen will. Dann kann man ja auch gleich noch ein paar Fotos machen und mitliefern. Und man muss das alles auch ein wenig planen: eine Kaliumherstellung macht man nicht mal eben schnell so nebenbei...
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metalllabor
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von metalllabor »

Heliumoxid hat geschrieben: Dienstag 16. November 2021, 21:17 Hallo Metalllabor,

also ich bin da wie der ungläubige Thomas: Ohne Fotos glaube ich ersteinmal nix.
Hier ein Video:
https://www.metallab.net/jwplayer/video ... 210822.mp4
aliquis
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Re: Isolierung von Kalium: zwei Methoden

Beitrag von aliquis »

Alles in allem interessant: die eigene Videopage, der Ofen (Eigenkonstruktion? Wie genau wird der befeuert? Macht ja einen Mordslärm, man verstand Deinen Kommentar gar nicht....), der Hitzeschutz fürs Lampenöl...
Die Stahlretorte kam mir von CodysLab her sehr bekannt vor... Sie hinterher einfach nur mit Wasser durchzuspülen, halte ich für mehr als mutig... Gibt's da keine sicherere Reingungsmethode?
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