Вспомогательное оборудование, реактивы, материалы 2020

M&D>>> А что будет если всыпать мочевину в расплав аммиачки с тригидратом нитрата меди при температуре около 120*С?
Б.г.>> Мочевина реагирует даже с газообразными оксидами азота, превращая их в молекулярный азот. ...
M&D> Ну стало быть я это понимаю так, что можно эту мочевину всыпать в расплав нитрата меди-2 тригидрата с нитратом амонния при температуре около 120*С и таким образом избавиться от примеси азотной кислоты.
M&D> Верно?

Я бы побоялся. Реакция может быть черечур бурной при этой температуре - может всё разлететься во все стороны, ведь газообразование будет очень интенсивным.
Можно попробовать в пробирке с 1 кубическим сантиметром.

M&D>> Верно?
Б.г.> Я бы побоялся. Реакция может быть черечур бурной при этой температуре - может всё разлететься во все стороны, ведь газообразование будет очень интенсивным.
Б.г.> Можно попробовать в пробирке с 1 кубическим сантиметром.

Понятно.
Тогда второй вариант - Добавить немного воды, нагреть примерно до 80-90*С, что все растворилось в жижу, и нейтрализовать кислоту мочевиной. Ну а потом поднять температуру и выпаривать всю лишнюю воду.

M&D> Тогда второй вариант ...

У меня банка с рассолом и остатками непрореагировавщего CuO стоит уже третий день. И вот сегодня я начал замечать, что цвет этого раствора немного изменился в сторону зеленого окраса. Сейчас цвет очень насыщенный темно-бирюзовый. Посему вопрос, с чем может быть связано это изменение цвета?

M&D>> Тогда второй вариант ...
M&D> У меня банка с рассолом и остатками непрореагировавщего CuO стоит уже третий день. И вот сегодня я начал замечать, что цвет этого раствора немного изменился в сторону зеленого окраса. Сейчас цвет очень насыщенный темно-бирюзовый. Посему вопрос, с чем может быть связано это изменение цвета?

Тебе получилось нейтрализовать остаток кислоты. Возможно немного взвеси осадка основного нитрата меди придаёт зеленоватый цвет раствора. Этот осадок ещё и на стенках может откладываться. Аккуратно перенеси раствор в др. банку, не затрагивая осадка. Например, шприцом.

А этот осадок не выбрасывай, он также способен нейтрализовать избыток азотки.

Проводил опыт по высушиванию смеси Cu(NO₃)₂ + 3NH₄NO₃. Хоть и получилось подсушить смесь до состава Cu(NO₃)₂•3NH₄NO₃•3H₂O, вот только жижа дальше сохла слишком медленно. Сушка не удалась. Видимо, упаривание нитрата меди, это самый хороший вариант.

airwolf> Тебе получилось нейтрализовать остаток кислоты.

Даже не пробовал. Купил мочевину, но руки до нее пока не дошли.

airwolf> ....Возможно немного взвеси осадка основного нитрата меди придаёт зеленоватый цвет раствора.

Опять же, на каком-то химическом форуме вычитал, что изменение окраски раствора случается от того, что в нем растворяется газообразный диоксид азота. Если раствор нагреть, то газ улетучится и цвет вернется к естественному синему оттенку.

airwolf> Проводил опыт по высушиванию смеси Cu(NO₃)₂ + 3NH₄NO₃.

В каких пропорциях?
Как именно проводилась процедура высушивания?

airwolf> ....Хоть и получилось подсушить смесь до состава Cu(NO₃)₂•3NH₄NO₃•3H₂O....

По каким признакам ты определил, что твой нитрат меди имеет формулу именно тригидрата?

M&D> Опять же, на каком-то химическом форуме вычитал, что изменение окраски раствора случается от того, что в нем растворяется газообразный диоксид азота. Если раствор нагреть, то газ улетучится и цвет вернется к естественному синему оттенку.
Это с какого рожна, например, сама по себе при комнатной температуре медь азотнокислая разложится на диоксид азота и что-то ещё?
airwolf>> Проводил опыт по высушиванию смеси Cu(NO₃)₂ + 3NH₄NO₃.
M&D> В каких пропорциях?
M&D> Как именно проводилась процедура высушивания?
airwolf>> ....Хоть и получилось подсушить смесь до состава Cu(NO₃)₂•3NH₄NO₃•3H₂O....
M&D> По каким признакам ты определил, что твой нитрат меди имеет формулу именно тригидрата?

Растворил аммиачную селитру при нагревании в 60 % растворе нитрата меди в таком соотношении, чтобы получилось Cu(NO₃)₂•3NH₄NO₃•xH₂O. Вылил полученный горячий раствор на тарелочку, и сразу начал сушить тепловентилятором... через 90 мин взвесил содержимое тарелочки. После несложных расчётов получилась вышеназванная формула. Вот только полученная смесь представляла из себя синюю суспензию, хоть и не пахнущую азотной кислотой, что согласовывается с таблицей. Надеялся, что получится некая твердь...

Нужен другой способ.

airwolf> Это с какого рожна, например, сама по себе при комнатной температуре медь азотнокислая разложится на диоксид азота и что-то ещё?

Это не медь азотнокислая разлагается, а остатки оксида меди в остатках азотной кислоты.
Вот по этой ссылке можно ознакомиться с некоторыми нюансами, которые я наблюдал лично в своей практике.

airwolf> Растворил аммиачную селитру при нагревании в 60 % растворе нитрата меди в таком соотношении, чтобы получилось Cu(NO₃)₂•3NH₄NO₃•xH₂O.

Вижу, что ты привык все в виде формул представлять. Но когда я спрашиваю про пропорции, то надеюсь увитеть соотношение по массе компонентов. И поскольку в химии я полный невежда, то могу только предполагать, что у тебя было соотношение НМ к НА вида 1:3 (1 весовая часть нитрата меди и 3 весовых части нитрата аммония). Верно?

M&D> ... Верно?

Продолжаю глумиться над раствором нитрата меди. В ход пошел карбамид и водяная баня.
При нейтрализации горячей (~80*С) азотки мочевиной образуется очень густая пена. У меня эта пена чуть было не выпрыгнула из банки. Пришлось ее успокаивать очень интенсивным перемешиванием. Но после прекращения процесса эта пена никак не хочет осаживаться, она агглютинирует в плотные сгустки которые закрывают практически всю поверхность раствора. А сам раствор потерял прозрачность и в нем появилась какая-то светлая суспензия. Что это, и что с этим делать ума не приложу. Фильтровать?

M&D> ....А сам раствор потерял прозрачность и в нем появилась какая-то светлая суспензия. Что это, и что с этим делать ума не приложу. Фильтровать?

Через пару часов светлая суспензия в растворе начала медленно всплывать. И что-то меня наводит на мысль, что это гидроксид меди.
Было у меня уже что-то похожее, при растворении АНДДМ в воде выпадал светло голубой осадок гидроксида, который при добавлении в раствор уксусной кислоты сразу же растворялся до прозрачной жижи.

M&D>> ... Верно?

Для изучения взял такие навески:
m(60 % раствора НМ) = 48.83 г,
m(аммиачной селитры) = 37.50 г.

Объём полученного раствора составил чуть больше 50 мл.

1 моль нитрата меди безводного составляет 187.5 г,
1 моль аммиачной селитры - 80 г, соответственно
3 моля аммиачной селитры составляют 240 г.

Вот и получается весовое соотношение НМ к НА 187.5:240, что соответствует соотношению 25:32, тогда соотношение 60 % НМ к НА станет (25/0.6):32 = 41.(6):32 = 125:96, где 0.6 - концентрация НМ, выраженная в массовых долях (60 %/100 % = 0.6).

M&D> При нейтрализации горячей (~80*С) азотки мочевиной образуется очень густая пена. У меня эта пена чуть было не выпрыгнула из банки. Пришлось ее успокаивать очень интенсивным перемешиванием. Но после прекращения процесса эта пена никак не хочет осаживаться, она агглютинирует в плотные сгустки которые закрывают практически всю поверхность раствора.

Это образовался основный нитрат меди, который появился из-за избытка карбамида:
3(NH₂)₂CO + 4Cu(NO₃)₂ + 9H₂O => Cu₄(OH)₆(NO₃)₂ + 6NH₄NO₃ + 3CO₂^
Судя по всему, углекислота довольно таки неплохо в твоём случае вспенила раствор.

M&D> А сам раствор потерял прозрачность и в нем появилась какая-то светлая суспензия. Что это, и что с этим делать ума не приложу. Фильтровать?
По крайней мере 60 % тёплый раствор можно с полпинка отфильтровать через кофейный фильтр. А то, что проскочит, ну и фиг с ним. В дальнейшем всё равно этот осадок никак не повлияет на замесы.

Как будет фильтроваться более концентрированный раствор, фиг его знает. Только опытным путём можно узнать.

airwolf> Вот и получается весовое соотношение НМ к НА 187.5:240, что соответствует соотношению 25:32

Если я правильно понял, то это весовое соотношение для безводного НМ к безводному НА?

airwolf> Это образовался основный нитрат меди, который появился из-за избытка карбамида:
airwolf> 3(NH₂)₂CO + 4Cu(NO₃)₂ + 9H₂O => Cu₄(OH)₆(NO₃)₂ + 6NH₄NO₃ + 3CO₂^

Что-то как-то очень дохрена этого основного НМ, если учесть что эта муть образовалась уже при первых нескольких гранул мочевины. А в конечном итоге, чтобы полностью прекратить газообразование, мне пришлось всыпать в этот раствор около 10г мочевины (примерно чайная ложка с кучкой).

airwolf> По крайней мере 60 % тёплый раствор можно с полпинка отфильтровать через кофейный фильтр.

Будут очень большие потери.

*И кстати, я затеял этот эксперимент только ради того, чтобы посмотреть что получится при сплавлении чистого НМ с НА. И будет ли существенная разница между этим эвтектическим сплавом и кустарным АНДММ.

M&D> *И кстати, я затеял этот эксперимент только ради того, чтобы посмотреть что получится при сплавлении чистого НМ с НА. И будет ли существенная разница между этим эвтектическим сплавом и кустарным АНДММ.

При первой попытке сплавить полученный НМ с НА в пропорциях 1:4 я желаемого результата не получил. Сплав получился очень гигроскопичным. Но тут следует учесть что при первом сплавлении я вообще никак не нейтрализовывал азотку. На первом фото - полученный сплав, на вотором - результаты теста на гигроскопичность.

airwolf> Вот и получается весовое соотношение НМ к НА 187.5:240, что соответствует соотношению 25:32
M&D> Если я правильно понял, то это весовое соотношение для безводного НМ к безводному НА?

Верно.

M&D> Что-то как-то очень дохрена этого основного НМ, если учесть что эта муть образовалась уже при первых нескольких гранул мочевины. А в конечном итоге, чтобы полностью прекратить газообразование, мне пришлось всыпать в этот раствор около 10г мочевины (примерно чайная ложка с кучкой).

Вот тут и надо было остановиться. Карбамид лучше добавлять до неисчезающей мути. По газообразованию не стоит ориентироваться. Газообразование будет и при взаимодействии с азоткой, и при взаимодействии с НМ.

M&D> Будут очень большие потери.

В моём случае потерь почти не было. Ну а то, что осядет на фильтре, можно промыть небольшим количеством воды для смывки раствора (наверно, лучше смывать в др. банку).

M&D> ... и кустарным АНДММ.

Интересно, как ты его сделал?

airwolf> Вот тут и надо было остановиться. Карбамид лучше добавлять до неисчезающей мути.

Упс! Тогда всё с начала.
Имею около 250г раствора НМ в котором присутствует азотка, и этот раствор абсолютно прозрачный.
Для нейтрализации кислоты я кидаю в этот раствор несколько гранул карбамида, и начинается выделение газа сопровождающееся образованием пены и светло-голубой суспензии. И этот карбамид я добавляю до тех пор, пока не прекратится образование пены.
В каком месте мне нужно останавливаться?

M&D>> ... и кустарным АНДММ.
airwolf> Интересно, как ты его сделал?

Кустарный АНДДМ?
Проще простого. На 100г НА всыпал 8г металличекой меди и все это хозяйство ставил на плитку и плавил при Т около 160*С до тех пор пока не прекратится реакция.

M&D> Упс! Тогда всё с начала.
M&D> В каком месте мне нужно останавливаться?

Примерно так:
Имеется 250 г раствора НМ с избытком азотки. Кидаешь несколько гранул карбамида, начинается выделение газа, сопровождающееся образованием пены и светло-голубой суспензии. И если при перемешивании муть растворилась (а она может долго растворяться), то кидаешь ещё несколько гранул карбамида... И так до тех пор, пока муть при перемешивании не перестанет исчезать. Это будет означать окончание нейтрализации.

Т.е. надо остановиться в том месте, когда муть при перемешивании не исчезнет.

M&D> Проще простого. На 100г НА всыпал 8г металлической меди и все это хозяйство ставил на плитку и плавил при Т около 160*С до тех пор пока не прекратится реакция.

Спс.

airwolf> Т.е. надо остановиться в том месте, когда муть при перемешивании не исчезнет.

Ну так эта муть вообще не исчезает при перемешивании, и чем больше туда кидаешь мочевины, тем больше этой мути. Но в какой-то момент образование пены прекращается, вот на этом месте я и остановился.

M&D>> Проще простого. На 100г НА всыпал 8г металлической меди и все это хозяйство ставил на плитку и плавил при Т около 160*С до тех пор пока не прекратится реакция.
airwolf> Спс.

Не за что.
От себя могу лишь добавить, что растворить в 100г расплава аммиачки получается не более 15г металлической меди. Т.е. в конечном продукте должно получится около 44г НМ (в рассчете на безводный) и около 57г НА. Но на практике получается что-то иное, возможно тетрааммиакат, а может что-то еще. Причем до конца так и нет четкой ясности что будет в конечном продукте.

Сейчас провожу опыты по плавлению аммиачной селитры с оксидом меди. За основу взял соотношение селитры к меди 100:8. После нехитрых пересчётов на оксид меди (вместо меди) получились следующие навески:
m(NH₄NO₃) = 9.00 г,
m(CuO) = 1.00 г.

При плавлении смеси селитры с оксидом меди сразу же появляется фиолетово-синяя окраска. Выделяется немного пара.

Наверно, можно будет добавить в след. раз калийной селитры для облегчения плавления смеси. Может, ещё и натриевую можно будет добавить.

Была мысль ещё добавить 1.00 г воды, так хотя бы в водяной бане можно проводить реакцию. Но мне не нравится, что смесь надо будет потом сушить.

airwolf> Сейчас провожу опыты по плавлению аммиачной селитры с оксидом меди. За основу взял соотношение селитры к меди 100:8. После нехитрых пересчётов на оксид меди (вместо меди) получились следующие навески:
airwolf> m(NH₄NO₃) = 9.00 г,
airwolf> m(CuO) = 1.00 г.

8 весовых частей меди = ~10 весовых частей CuO.
Сплавлять с оксидом я тоже пробовал. Дело не пошло, ну или ПОЧТИ не пошло. Дело в том, что даже с металлической медью на выходе образуется немного черного оксида. А если сплавлять с оксидом, то его в осадке остается еще больше. Ну и главным недостатком в такой схеме является то, что CuO обходится нам гораздо дороже чем металлическая медь.

airwolf> При плавлении смеси селитры с оксидом меди сразу же появляется фиолетово-синяя окраска. Выделяется немного пара.

Все верно. Побочные продукты это вода и аммиак. А фиолетовый оттенок говорит о том, что в расплаве присутствует аммиачный комплес какого-то аммиаката. Но у меня эта фиолетовая окраска исчезала по мере того, как расплав остывал, и при этом остывании отчетливо чувствовался запах аммиака. Как будто при остывании весь аммиак начинал улетучиваться из расплава. Косвенным свидетельством этого явления может служить то, что плотность полученного окислителя сразу после изготовления заметно ниже, чем после выдержки в течение нескольских суток. А разница там очень внушительная - от 1,59г/см для тетрааммиаката, и до 3,05г/см для нитрата.

airwolf> Наверно, можно будет добавить в след. раз калийной селитры для облегчения плавления смеси. Может, ещё и натриевую можно будет добавить.

А каким образом НК может понизить Т плавления этой эвтектики, если у него самого Т плавления значительно выше всех используемых компонентов?
Впрочем, я пробовал добавлять различные нитраты (НН, НК, НКа, НСр, НБ, НСв), но приемлемую фазостабилизацию и гигроскопичность удалось получить только с НСр (нитрат стронция), ну и конечно же с медью.

airwolf> Была мысль ещё добавить 1.00 г воды, так хотя бы в водяной бане можно проводить реакцию. Но мне не нравится, что смесь надо будет потом сушить.

Не стоит!
У меня есть предчувствие, что успех при использовании металлической меди во многом обязан именно отсутствию воды. Есть предположение, что медь растворяется в аммиачке без образования гидратов в конечных продуктах, благодаря чему достигается низкая гигроскопичность полученного сокристаллизата окислителя.

Ну и сейчас у меня уже назрел главный вопрос - а что ты хочешь получить в конечном итоге?

M&D> 8 весовых частей меди = ~10 весовых частей CuO.

Это учтено. Также учтено то, что при реакции НА с медью часть селитры расходуется на образование CuO. Поэтому селитры в случае с CuO надо меньше.

Что мне понравилось у АНДДМ-8 (цифра 8 показывает, сколько меди израсходовано на 100 г НА), масса при остывании не изменилась даже на сотую грамма.

M&D> А каким образом НК может понизить Т плавления этой эвтектики, если у него самого Т плавления значительно выше всех используемых компонентов?

У НА tпл = 169.6 °C, а у эвтектики с НК - 156.7 °C. Думаю, с оксидом меди будет ещё меньше.

M&D> Ну и сейчас у меня уже назрел главный вопрос - а что ты хочешь получить в конечном итоге?

Мощное, стабильное, малодымное горение смесей на основе НА для ракет вверх ногами фонтанов.

Nec> Вот так химики вернулись в своих опытах на 10 лет назад)

А разве кустарное получение нитрата меди для фазостабилизации нитрата аммония тут 10 лет назад уже обсуждалось?
Ссылку давай!

airwolf> Что мне понравилось у АНДДМ-8 (цифра 8 показывает, сколько меди израсходовано на 100 г НА), масса при остывании не изменилась даже на сотую грамма.

Не факт что это АНДДМ, лично мне кажется что от аммиаката меди тут только название.

airwolf> У НА tпл = 169.6 °C, а у эвтектики с НК - 156.7 °C. Думаю, с оксидом меди будет ещё меньше.

Так в том-то и дело, что при растворении металлической меди Т плавления эвтектики получается около 130*С.

airwolf> Мощное, стабильное, малодымное горение смесей на основе НА для ракет вверх ногами фонтанов.

Ну на счет малодымности это далеко не так. Из личных экспериментов могу сказать, что -

НК - дымит, гигроскопичность средняя.
НН - сильно дымит, гигроскопичность высокая.
НКа - почти не дымит, но тянет воду будь здоров, превращаясь в лужу.
НСр - почти не дымит, гигроскопичность среняя, плохо растворяется в НА (не более 4%).
НБ - дымит, гигроскопичность высокая.
НСв - почти не дымит, гигроскописность высокая, плохо расворяется в НА (не более 2,5%).

И еще мною замечено, что гигроскопичность тесно связана с фазостабилизацией. Если ФС плохая, или ее вообще нет, то очень быстро происходит выкристаллизация НА и сплав превращается в обычную смесь окислителей, и у этой смеси начинается активное водопоглощение.

M&D> Не факт что это АНДДМ, лично мне кажется что от аммиаката меди тут только название.

Думаю, не будем спорить. Я всё-таки сторонник образования аммиакатов. Как это доказать, не знаю. Простыми способами явно не получится. Эта смесь не тянет влагу из воздуха, вот и хорошо.

M&D> Ну на счет малодымности это далеко не так. Из личных экспериментов могу сказать, что -

Интересная закономерность получается:

M&D> НК - дымит, гигроскопичность средняя.
K₂CO₃ - может тянуть влагу из воздуха, поэтому смеси НА, НК, горючее дымят при горении,
M&D> НН - сильно дымит, гигроскопичность высокая.
Na₂CO₃ - то же,
M&D> НКа - почти не дымит, но тянет воду будь здоров, превращаясь в лужу.
CaCO₃ - не может тянуть влагу из воздуха, поэтому смеси НА, НКа, горючее не дымят при горении,
M&D> НСр - почти не дымит, гигроскопичность среняя, плохо растворяется в НА (не более 4%).
SrCO₃ - то же,
M&D> НБ - дымит, гигроскопичность высокая.
BaCO₃ - не может, но почему-то дымят при горении, странно,
M&D> НСв - почти не дымит, гигроскописность высокая, плохо расворяется в НА (не более 2,5%).
PbCO₃ - то же, что и в случае с CaCO₃ и SrCO₃,

Вышеперечисленные карбонаты, это одни из продуктов горения смесей.

Вообще в промышленности для ФС используют нитрат магния. Но из-за других добавок иногда приходится перекристаллизовывать НА, и этот НМг теряется в маточном растворе. И придётся вносить фазостабилизатор снова.

airwolf> Думаю, не будем спорить. Я всё-таки сторонник образования аммиакатов. Как это доказать, не знаю.

Реакцией окисления перекисью водорода)