Ionenaustausch von Natriumphytat mit NH4+ -Ionen

[Nail]

Hallo,

ich möchte Ammoniumphytat herstellen, dazu würde ich Natriumphytat verwenden. Ich habe aber keine Ahnung wie man in diesem Fall das ganze machen könnte. Im Netz findet man nichts (habe leider kein Scifinder o.ä.). Ich würde das Natriumphytat mit Säure protonieren und anschließend Ammoniak drauf gießen, aber da entstehen ja noch Nebenprodukte, welche auch wasserlöslich sind. Habt ihr eine Idee wie ich das ganze machen könnte? Die Salze sollten alle ähnliche Löslichkeiten in Lömis haben.

[Pok]

Ich würde versuchen, das Bariumsalz zu fällen. Filtrieren, waschen und in Wasser aufgeschlämmt mit z.B. Ammoniumsulfat behandeln.

Die freie Säure wird bestimmt gut wasserlöslich sein und so ziemlich alle Natriumsalze sind das auch. Also "freie Säure herstellen" klingt nicht sinnvoll. Bestimmt geht auch ein echtes Ionenaustauschverfahren (Harz oder sowas), aber damit kenne ich mich nicht aus.

[mgritsch]

Kationenaustauscher könnte tatsächlich gut gehen, ist auch eine Frage der Menge (wie groß ist die Kapazität des Harzes? Geht es um einige Gramm oder ein paar mg, für eine Analyse oder gleich im Großmaßstab?).
Man könnte entweder den Austauscher in die saure Form bringen, damit die freie Säure erzeugen und mit NH4OH neutralisieren
Oder man belädt den Austauscher mit NH4Cl gleich mit NH4+ und geht so direkt auf das Zielprodukt...

[Nail]

Ich möchte ~ 2-5 g herstellen. Mit Ionenaustauscher hab ich keine Ahnung.

[Glaskocher]

Es sollte einige Vorschriften im Web geben, bei denen Ionentauscher für analytische Zwecke (Säure-Base-Titrationen) vorbereitet und mit Proben benutzt werden. Wenn Du einen sauren Tauscher in seine H+-Form überführst und deine Salzlösung darüber laufen läßt, dann bekommst Du die freie Säure. Die läßt sich nach dem Aufkonzentrieren mit einer definierten Menge Ammoniumhydroxid umsetzen und eventuell kristallisieren. Beim Ammonium-Austausch vom Natriumsalz (welches der 12 möglichen) kann es zu pH-bedingten Austauschen der restlichen Protonen gegen Ammonium kommen, daß dann gebrochenzahlige Zusammensetzungen entstehen. Da NH3 flüchtig ist kann es auch bei späterer Reaktion mit NH4-OH zur Hydrolyse beim Einengen kommen.

[mgritsch]

Also ich musste mal nachgucken - phytinsäure ist das hier:
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Phytinsäure
Und eigentlich keine Säure sondern ein neutraler Ester. Die „Salze“ sind daher Komplexverbindungen. Das muss nicht, kann aber stören je nachdem wie stark die komplexbindung ist (ich befürchte eher stark...) und dann wandert das Na zusammen mit dem phytat als ein einziges Kation durch den Austauscher, du tauscht allenfalls Komplex gegen Ammonium = totalverlust.

Sollte es nicht so sein ist der Rest relativ einfache Mathematik:
Molmasse Na Phytat = 683 (exklusive gegenion).... 3,4 g wären somit <5 mmol
Typische Kapazität Harz = ca 2 val = in dem Fall mol pro l -> 2,5 ml reicht theoretisch, nimm ca 20 ml und fertig.
Harz durch mehrfaches waschen in 2M HCl in die saure Form bringen, mit dest. Wasser nachwaschen bis ~ neutral.
Dann mit der Phytat Lösung stehen rühren, filtrieren und du hast die Lösung der freien Säure.
Besser und vollständiger wird es, wenn du das Harz in eine Säule füllst und die Lösung langsam durchtröpfeln lässt.

[NI2]

Eine Säule zu verwenden ist ist quasi unerlässlich. Erstens geht es wesentlich besser (Stichwort dynamisches Trocknen), zweitens kann man oft an der Farbänderung des Harzes die verbleibende Kapazität ablesen (kommt aber immer auf die Ionen und das Harz an) und drittens: man darf Harze keinesfalls rühren. Kurze Zeit und schwach geht das schon, aber in einer Stunde oder so ist das Harz mit dem Rührfisch zerrührt und kaputt, lässt sich schwerer abtrennen und nicht wiederverwenden.

[Nail]

Sind diese Harze selber herstellbar? Finde im Internet etliche Angebote, aber ich weiß nicht, welches Harz geeignet ist? Kannte das zuvor nicht.

[NI2]

Die kauft man in der Regel. Musst gucken was du hier für eines brauchst. Vermutlich ein saures, welches geeignet ist sollte man der Literatur entnehmen oder einfach mit denen probieren die gerade da sind.

[eule]

@Nail, denke, einen kleinen Überblick gibt dir Prof. Blume

[Glaskocher]

Antwort von "Radio Erewan":
Im Prinziep kann man die selber machen. Aber man muß etliche Spezialgeräte und handwerkliche Fähigkeiten ansammeln. Zuerst wird eine Mischung aus Styrol und etwas Divinylbenzol sehr fein in Wasser eingetropft und dort zur Polymerisation gebracht. Alternativ werden sie in größeren Formen polymerisiert und dann gemahlen. Nach der Reinigung von Hilfsstoffen werden die Harzkügelchen mit einem Lösemittel quellen gelassen und mit Schwefelsäure und SO3 sulfoniert. Das sind dann die stark sauren Harze. Durch andere Derivatisierungen (Amino-, Carboxylat- oder quartäre Ammoniumgruppen ...) werden andere Typen hergestellt. Nach erneuter Reinigung und dem "umspülen" auf wässriges Medium sind die Harze dann einsetzbar.


Rein vom Gefühl her würde ich zu einer "stark sauren Kationentauscher" Sorte raten. Mein vorvorvoriger Arbeitgeber stellte die Marke LEVATIT her. Bei der Typenbezeichnung kann ich allerdings nicht helfen.

[eule]

Hmm, mein Gedanke war, ihn selbst herausfinden zu lassen, daß die eigene Herstellung in nennenswerten Mengen ganz ähnlich einem Leben ohne Mops zwar mögich, nicht aber wirklich sinnvoll ist.

[mgritsch]

Eine Säule zu verwenden ist ist quasi unerlässlich.

kommt immer auf deine Umstände an In einem durchschnittlich gut ausgestatteten Labor - ja natürlich. Im Hobbybereich - wenn du extra dafür erst mal Säule und Tropftrichter ankaufen musst - dann halt mit dem Quick and Dirty Weg.

Erstens geht es wesentlich besser (Stichwort dynamisches Trocknen),

keine Frage, erwähnte ich... wobei man in dem Fall durch Einsatz eines gröblichen Überschusses relativ leicht kompensieren kann.

zweitens kann man oft an der Farbänderung des Harzes die verbleibende Kapazität ablesen (kommt aber immer auf die Ionen und das Harz an)

also meines ändert keine Farbe... wäre aber auch egal, es geht ja nicht darum zu erkennen wann es vollgelaufen ist. Einmalige Verwendung eines berechneten Überschusses...

und drittens: man darf Harze keinesfalls rühren. Kurze Zeit und schwach geht das schon, aber in einer Stunde oder so ist das Harz mit dem Rührfisch zerrührt und kaputt, lässt sich schwerer abtrennen und nicht wiederverwenden.

muss man in dem Fall auch nicht... gelegentliches Umschwenken und stehen lassen tut den Job.

Aber gut zu wissen, ich hatte schon gewisse Pläne mal Synthesen mit Ionenaustauscher als Kat zu probieren, klingt ja bestechend einfach. Wenn das dann aber zu schwer filtrierbarem Mus zerrührt wird könnte der Workup doch etwas anstrengend werden...

[mgritsch]

Sind diese Harze selber herstellbar? Finde im Internet etliche Angebote, aber ich weiß nicht, welches Harz geeignet ist? Kannte das zuvor nicht.

nimm das:
https://www.ebay.at/itm/Bayer-Lewatit-L ... SwgkRVUzKl

[NI2]

Ja, QnD-Umschwenken geht schon, aber mit etwas Säulemartigem funktioniert das halt besser, aber da sind wir uns ja einig.
Die Farbänderung kommt auf das Ion und das Harz an. Wir haben in der Uni damals im 100 g Maßstab Ionentauscher benutzt um Iodid gegen Chlorid auszutauschen, mit Iodid war eine deutlich dunklere Farbe zu erkennen. Man konnte also die Farbe als Indikator benutzen und wenn das Harz bis zum Auslauf gefärbt war, war das Harz erschöpft. Spielt vermutlich aber eben auch eher bei Iodiden und ähnlichen großen und polarisierbaren Ionen eine Rolle.

Genau, ich denke fast stehen lassen (und gelegentlich Schwenken) ist da die beste Methode. Vom Rühren kann ich nur abraten.