Kaliumnitrat

[Timmopheus]

Herstellung von Kaliumnitrat aus Kalkammonsalpeter

Kalkammonsalpeter (KAS) ist ein Nitratdünger der nur aus Ammoniumnitrat und Kalk (CaCO₃) besteht. Gewöhnlich besitzen die Dünger einen Anteil von ca. 75% an Ammoniumnitrat.

Geräte:

Bechergläser, Spatel, Trichter, Filter, Waage, Exsikkator

Chemikalien:

KAS-Dünger (erhältlich in Baumärkten oder Agrar Großmärkten)

Ammoniumnitrat
Kaliumcarbonat
Wasser

Calciumchlorid


Durchführung:

Je nach Konzentration des Ammoniumnitrates im Dünger löst man soviel Dünger in heißem Wasser, dass als Produkt 100 g Ammoniumnitrat vorliegen. In diesem Falle (75% Ammoniumnitrat) löst man 134 g Dünger unter kräftigem Rühren in 100 ml lauwarmem Wasser. Durch die endotherme Auflösung des Düngers im Wasser erreicht das Gemisch schnell Zimmertemperatur. Im Wasser sind nun Ammoniumnitrat gelöst und Kalk aufgeschlämmt. Nun lässt man das Glas mehrere Stunden, am besten über Nacht, stehen, damit sich der Kalk am Boden absetzt. Danach filtriert man die Lösung vorsichtig, um nicht wieder zu viel Kalk aufzuwirbeln, da durch diesen das Filterpapier extrem schnell verstopft. Da man nicht genau weiß, wieviel Ammoniumnitrat sich genau in der Lösung befindet (Ungenauigkeiten im Dünger) engt man diese vorsichtig ein (Zersetzung ab 170°C) und trocknet das Ammoniumnitrat im Vakuum über Calciumchlorid.

Ab diesem Punkt kann man auch mit gekauftem Ammoniumnitrat fortfahren:

Man wiegt in ein Becherglas 100 g (1,25 mol) Ammoniumnitrat ab und gibt 150 ml heißes Wasser dazu. In ein zweites Becherglas gibt man 86,4 g (0,625 mol) Kaliumcarbonat mit 150 ml Wasser. Wenn beide Stoffe durch Rühren komplett in Lösung sind, schüttet man beide Lösungen in einem weiter Becherglas zusammen. Das Zusammenführen der Lösungen darf nur im Freien oder unter einem Abzug geschehen, da sich nun große Mengen an Kohlenstoffdioxid- und Ammoniakgas bilden! Nun muss man das Gemisch solange auf ca. 80°C erhitzen, bis kein Ammoniak mehr austritt. Nun kann noch einmal heiß filtriert werden um eventuelle Verschmutzungen oder Trübungen zu entfernen. Danach engt man die Lösung ein und trocknet im Vakuum über Calciumchlorid.

Entsorgung:

Kaliumcarbonatlösung wird neutralisiert und in den Abfluss gegeben. Ammoniumnitrat und Kaliumnitrat werden verdünnt in das Abwasser gegeben.

Erklärung:

Abschnitt 1:
Das Ammoniumnitrat löst sich in Wasser sehr gut (1177 g/l), der Kalk (Calciumcarbonat) nur sehr schlecht (0,014 g/l). Durch Filtration können so die Bestandteile getrennt werden.

Abschnitt 2:
Die Reaktion von Ammoniumnitrat mit Kaliumcarbonat ist eine Gleichgewichtsreaktion. Dabei enstehen Ammoniumcarbonat und Kaliumnitrat. Durch Erhitzen zerfällt das Ammoniumcarbonat in Ammoniak und Kohlenstoffdioxid. Ammoniak und Kohlenstoffdioxid gasen aus, womit sich das Gleichgewicht verschiebt und weiteres Ammoniumnitrat mit Kaliumcarbonat reagieren kann.

2 NH₄⁺ + CO₃^2- ---> 2 NH₃ + CO₂ + H₂O

Das Kaliumnitrat kristallisiert beim Einengen aus

Bilder:


Dünger


Der Kalk ist sedimentiert


Kaliumnitrat beim Einengen


Fertiges und gemahlenes Produkt

[extremchemiker]

Anstatt lauwarmen Wasser würde ich richtig heißes Wasser, da diese Reaktion ziemlich viel Energie benötigt und so die ösung sehr schnell an Temperatur verliert.

[t0bychemie]

Ionenladung vom Carbonat Anion? H₂CO₃ Demnach ist das Carbonat Anion auch 2 fach negativ geladen

[Cyanwasserstoff]

Also, ein paar Anmerkungen:
1. Das Bild sieht echt gut aus.
2. Bitte "Kohlenstoffdioxid" statt "Kohlendioxid" schreiben (ich habe es editiert).
3. Deine Gleichung ist nicht wirklich sinnvoll. Warum steht auf beiden Seiten das gleiche? Schreibe sie wenn schon so, dass CO₂ und Ammoniak gebildet werden und dann beim Einengen Kaliumnitrat ausfällt. Auch editiert.

[Timmopheus]

Die kleinen dunkleren Punkte im fertigen Pulver sind nicht ausreichend zerkleinerte Kristalle, wenn man das ganze sieben und die größeren Teilchen erneut mahlen würde, wären sie wohl weg

[Bariumchlorid]

Die Gleichung würde ich so formulieren :

2 NH₄NO₃ + K₂CO₃ --> (NH₄)₂CO₃ + 2 KNO₃

Das Ammoniumcarobonat zersetzt sich dann nach folgender Gleich,weßhalb CO₂ und Ammoniak entstehen :

(NH₄)₂CO₃ ----> 2 NH₃ + H₂O + CO₂

mfG

Bariumchlorid

[Timmopheus]

meines erachtens brauch man lediglich die Gleichung wie das Ammoniumcarbonat zerfällt,
Das Ammoniumnitrat tauscht mit dem Kaliumcarbonat ja lediglich die Ionen...

[Bariumchlorid]

ok Tim.
Die obere Gleichung von dir ist nämlcih nicht soo der hammer.

[dg7acg]

Naja, es ist eine Zusammenfassung.
Die Gleichung stimmt schon, wenn man den Zwischenschritt mit dem (sich ab 60°C zersetzenden) Ammoniumcarbonat weg lässt.
...also wo liegt das Problem?

[Bariumchlorid]

ok HCN hatte geschrieben,er sollle die Gleichung verbessern,daher mein Beitrag

[dg7acg]

3. Deine Gleichung ist nicht wirklich sinnvoll. Warum steht auf beiden Seiten das gleiche? Schreibe sie wenn schon so, dass CO₂ und Ammoniak gebildet werden und dann beim Einengen Kaliumnitrat ausfällt. Auch editiert.

Wenn du mal richtig gelesen hättest...

[CaptainChaos]

so eine frage die vl hierher passt: wenn ich ammoniumnitrat-lösung auf 140°C eindampfe und dann auskristallisieren lasse, fällt doch nie und nimmer reines ammoniumnitrat aus, da dieses salz keinen funken hygroskopisch ist. um welches hydrat handelt es sich hier oder bin ich auf dem holzweg?

[Newclears]

Das dürften Verunreinigungen in Spuren von Natrium und Calciumnitrat sein. Die sind hygroskopisch und bei der hohen Löslichkeit von Ammoniumnitrat in Wasser ist das dann quasi ein selbstverstärkender Prozess.
Das Zeug wird Feucht, löst sich zieht weiterhin Wasser an etc bis sivh ein Gleichgewicht einstellt.

[CaptainChaos]

darum gehts doch garnit

ich wollte fragen, ob das AN dann als hydrat vorliegt oder einen anderen grund hören warum das kristalline produkt NICHT hygroskopisch ist.

[Justus Liebig]

So weit ich weis, bildet Ammoniumnitrat keine Hydrate. Aber hygroskopisch sollte dein Produkt schon sein. Woher hast du denn die Lösung? Hats du das Ammoniumnitrat aus Kalkammonsalpeter rausgelöst?