Для тех, кто не ищет лёгких путей, кому принципы не позволяют искать в свободной продаже нитрат калия (калийная селитра), предлагаю простой способ изготовления его в домашних условиях.
Для начала – теория.
Суть реакции: взаимодействие в растворе нитрата кальция и сульфата калия с выпадением в осадок плохо растворимого сульфата кальция (растворимость 0,24 г/100г).
Уравнение реакции:
Са(NO3)2 + К2SO4 = 2KNO3 + CaSO4
Для реакции нужно взять:
1 моль Са(NO3)2 (40+(14+16*3)*2) = 164 г
1 моль К2SO4 (39*2+32+16*4) = 174 г
Будет получено в итоге:
2 моля KNO3 ((39+14+16*3)*2) = 202 г
1 моль CaSO3 (40+32+16*4) = 136 г
Для реакции определенные веса веществ растворяют в достаточном количестве горячей воды.
Растворы сливают, образовавшийся осадок отфильтровывают (если будут трудности с отделением, дайте постоять раствору в некипящем (но горячем) состоянии с осадком около часа и затем отфильтровывайте) - на водяной бане горячим.
Полученный раствор охлаждают, а затем упаривают или используют по назначению.
А теперь практика:
Шаг 1
В магазине для садоводов купил исходные компоненты.
Кальциевая селитра (нитрат кальция Са(NO3)2)
масса упаковки 1 кг, цена 69 рублей
Сульфат калия (К2SO4)
масса упаковки 0,9 кг, цена 69 рублей
Взял по 2 упаковки каждого компонента.
Из расчетов мы получили, что на 164 грамма кальциевой селитры нужно 174 грамма сульфата калия. Значит на 1 кг селитры нужно 1 кг 60 грамм сульфата. Соответственно на 2 кг селитры нужно 2 кг 120 грамм сульфата.
У меня в наличии 2 кг селитры и 1,8 кг сульфата, но думаю, что пусть реакция протекает с избытком селитры, не повредит делу.
Там же купил плёнку для укрытия рассады. Цена 89 рублей, размеры 5 х 1,5 м. Она представляет из себя нетканый пористый материал типа промокашки, только большой по площади и прочный (думаю, делают его из волокон полипропилена).
Эта плёнка пригодится при изготовлении фильтра
Шаг 2
Приготовляем растворы.
В хозяйственное ведро (10 л) наливаем горячую воду из под крана. Достаточно пол ведра. Высыпаем сульфат калия и перемешиваем. Хоть порошок на вид белый, но раствор получается каким-то грязным на вид.
Кальциевую селитру растворяем в пластиковой бутылке. 2 кг свободно растворилось в 2 л бутылке. При растворении селитры поглощается большое количество тепла. Заливал в бутылку горячую воду, она тут же превращалась в ледяную.
Смешиваем растворы вместе. Сразу видна реакция – в ведре образовалась белая каша.
Доливаем кипяток из чайника, сильно перемешиваем палкой и начинаем изготавливать фильтр.
В это время реакция в ведре потихоньку завершается и каша начинает отстаиваться.
Шаг 3
Изготавливаем фильтр.
Отрезаем большой кусок плёнки, так чтобы её можно было сложить в 4 слоя, между слоями вставляем 1 слой туалетной бумаги.
http://s40.radikal.ru/i089/0907/4e/669aa0c5a239t.jpg [not image]
Отрезаем дно у пластиковой бутылки, приклеиваем бутылку скотчем к табуретке горлышком вниз и вставляем в неё фильтр. Под горлышко бутылки подставляем ёмкость для отфильтрованного раствора KNO3 (я приспособил пластиковую крышку из-под торта).
Шаг 4
Начинаем фильтровать смесь из ведра.
В процессе выяснилась одна технологическая неувязка. Смесь в ведре недостаточно расслоилась по фракциям и пришлось лить в фильтр эту жижу. Фильтр тут же заполнился до верху.
Пришлось подумать об усовершенствовании метода.
Шаг 5
Изготавливаем ещё один фильтр, но в бутылку его не вставляем. Будем фильтровать открытым методом в отдельной ёмкости.
Раскладываем фильтр, наливаем в центр жижу из ведра.
Берём фильтр за уголки, приподнимаем и аккуратно отжимаем руками.
Отфильтрованный раствор не идеально чистый, при силовой фильтрации через фильтр прорываются фрагменты CaSO4, но это не критично. Пропускаем этот слегка мутноватый раствор через первый фильтр (который в бутылке).
А отжатые комки сульфата кальция откладываем в сторону.
http://s40.radikal.ru/i090/0907/c2/5eb912bfa526t.jpg [not image]Шаг 6
Когда всё ведро смеси было отфильтровано, я отжатые комки сульфата кальция ещё раз размешал в ведре с горячей водой и опять отфильтровал раствор.
Шаг 7
Отфильтрованный раствор нитрата калия (с небольшой примесью нитрата кальция, так как его брали в избытке) я разлил в несколько емкостей (для увеличения площади испарения) и поставил на балкон сушиться.
Через день появились первые кристаллы
Шаг 8
Когда раствор почти высох я не стал дожидаться полного высыхания, а остатки слил и выбросил. В них был сконцентрирован излишек нитрата кальция, так как его растворимость в воде намного больше, чем у нитрата калия.
Полусухой остаток нитрата калия осталось немного досушить
http://i042.radikal.ru/0907/58/939f891ece13t.jpg [not image]
и он готов для дальнейшего использования.
Итог
На время изготовления фильтра, реакции растворов и фильтрации потрачено 4 часа.
На сушку раствора KNO3 потрачено 4 дня.
Из 2 кг кальциевой селитры и 1,8 кг сульфата калия получено 2,463 кг нитрата калия.
Потрачено денег на исходные компоненты 365 рублей.
Вспомогательное оборудование и материалы:
Ведро хозяйственное пластмассовое 10 л.
ПЭТ-бутылка 2 л.
Туалетная бумага.
Табуретка.
Пластиковые крышки из-под тортов 6 шт.
Вода из-под крана.
Чайник.
Как видно, технология легко воспроизводима в домашних условиях, никаких ядовитых газов не выделяется, никаких опасных операций типа работы с расплавом или кипячения (за исключением чайника) не производится.
Желаю всем удачных стартов!