Strontiumnitrat

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Strontiumnitrat ist ein wichtiger Oxidator in der Pyrotechnik, vor allem in der Flammenfärbung. Die meisten Rotfärbungen basieren auf diesem Nitrat, welches allerdings genau wie Bariumnitrat (für Grünfärbungen) gar nicht so einfach zu kaufen ist.

Die Synthese über Strontiumcarbonat und Salpetersäure ermöglicht eine relativ einfache und sichere Herstellung die in gewissen Maßstäben auch sehr günstig ist.

 

 

Warnhinweise
– Beim Arbeiten mit Salpetersäure müssen Schutzhandschuhe getragen werden
– Während der Synthese entsteht Kohlensäure, welche direkt zu Wasser und Kohlendioxid zerfällt
– Wenn das Carbonat nicht analysenrein ist entsteht Schwefelwasserstoff, dieses Gas sollte nicht eingeatmet werden!

 

 

Lohnt sich die Synthese?
Im Handel kostet 1 kg Strontiumnitrat aus Polen ca. 12 €.

Für die Herstellung von 1 kg Strontiumnitrat (Theorie) benötigt man Carbonat im Wert von 3 € und ca. 1 L Säure für 5,50 €, das heißt, bei maximaler Ausbeute würde man für 1 kg Strontiumnitrat nur 8,50 € bezahlen, praktisch wohl eher bis zu 10 €. Es lohnt sich also schon, vor allem für Leute mit Laborausrüstung. Somit spart man sich das Porto und verringert die HD Gefahr.

 

 

Eigenschaften
Summenformel: Sr(NO3)2
CAS-Nummer: 10042-76-9
Molare Masse: 211,63 g/mol
Dichte: 2,99 g/cm3
Schmelzpunkt: 570°C
Löslichkeit: 660 g / Liter bei 20°C

 

 

Weiterführende Links:
https://de.wikipedia.org/wiki/Strontiumnitrat
https://www.youtube.com/watch?v=UQHt7VSUkmE
http://www.thepyrotechnician.com/tuts/ni…html?print
http://chemiewissen.de.tl/Herstellung-vo…nitrat.htm

 

 

Theoretische Berechnungen

SrCO3 + 2 HNO3 = Sr(NO3)2 + H20 + CO2
147,63 g/mol + 2 (63,01 g/mol) = 211,63 g/mol + 18,0153 g/mol + 44,01 g/mol
147,63 g/mol + 126,02 g/mol = 211,63 g/mol + 18,0153 g/mol + 44,01 g/mol
273,65 g/mol = 273,6553 g/mol

 

Die 126,02 g/mol beziehen sich allerdings auf Salpetersäure mit einer Konzentration von 100 %, für unsere Synthese verwenden wir lediglich 60%ige Salpetersäure. Also lautet die Rechnung:

 

126,02 : 0,60  = 210,03 g  HNO3 (60 %)

 

Dies entsprich also bei 20 °C: 210,03 g / 1,3667  = 153,67 ml

 

 

Materialien
– Becherglas 600 ml (besser 1000 ml)
– Magnetrührer
– Glasstab
– Glastrichter
– Laborlöffel
– Indikatorstreifen
– Filter
– Thermometer

 

1. Aufbau

 

 

Chemikalien
– 147,63 g Strontiumcarbonat
– 210,03 g Salpetersäure (60 %)

 

 

Durchführung
1) Zuerst wiegt man das Strontiumcarbonat ab und baut anschließend den Versuch auf. Dafür plaziert man ein 600 ml Becherglas auf einem Magnetrührer und gießt 210,03 g Salpetersäure hinein.

2. Strontiumcarbonat abwiegen 3. Alles aufbauen

 

 

2) Unter ständigem Rühren wird nun in sehr kleinen Schritten das Strontiumcarbonat hinzugefügt. Hier wurde zusätzlich zur Sicherheit ein Thermometer verwendet.

4. Carbonat Zugabe 5. Säurenebel

 

Sobald das Carbonat mit der Säure in Berührung kommt entsteht Kohlensäure, welche sich auch sofort wieder zu Wasser und Kohlendioxid zersetzt, dabei schäumt die Lösung sehr stark auf. Ein lautes Zischen sollte zu vernehmen sein.

 

 

Handschuhe tragen, Säurespritzer verteilen sich im Becherglas!

 

 

Bei der Zersetzung von Kohlensäure und dem daraus resultierendem Aufschäumen werden feinste Salpetersäuretröpfchen mitgezogen, der Innenraum des Becherglases trübt sich mit einem gelben „Nebel“ ein. Dies sind feinste Säuretröpfchen, im Freien oder unter dem Abzug arbeiten!

 

 

Es riecht nach faulen Eiern
Es kann durchaus passieren, das Schwefelwasserstoff entsteht (es riecht nach faulen Eiern), dieses Gas ist sehr giftig für den Menschen und sollte nicht eingeatmet werden!!! Die Bildung des Gases erklärt sich durch das Strontiumcarbonat, sollte dies nicht extrem rein (am besten analysenrein) sein, enthält es noch viele Sulfide. Diese reagieren mit Salpetersäure zu Schwefelwasserstoff. Das Gas verfliegt mit der Zeit aber wieder.

 

 

Ein Indikatorstreifen ins Glas gehalten:

6. Ph-Streifen aus dem Nebel

 

 

3) Sobald das Carbonat komplett hinzugefügt wurde, überprüft man die Lösung nochmals mit einem Indikatorstreifen. Sollte sie noch sauer sein, fügt man solange weiter Strontiumcarbonat hinzu bis sie den pH-Wert von ca. 6 – 7 annimmt.

7. Vollständige hinzugabe

 

 

 

4) Um das Abfiltern einfacher zu gestalten wird nun noch 300 ml destilliertes Wasser hinzu gegeben und noch weitere 10 Minuten lang umgerührt

8. Dest wasser zugabe  9. 10 Minuten umrühren

 

 

5) Jetzt filtert man die Lösung ab, das in Wasser unlösliche Carbonat (0,01 g pro Liter bei 20 °C) bleibt im Filter zurück, man erhält eine kristallklare Lösung in der das Strontiumnitrat enthalten ist.

10. Lösung abfiltern

 

 

 

6) Diese Lösung kann man nun bei 250 °C eindampfen und zwar vollständig. Wir machen uns den hohen Schmelzpunkt von Strontiumnitrat zu nutze, ca. 570 °C, das heißt, man kann selbst wenn kein Wasser mehr vorhanden ist das Strontiumnitrat im Becherglas weiter erhitzen um wirklich die komplette Feuchtigkeit zu entfernen.

 

Auf diesen Bildern sieht man sehr gut die unterschiedlichen Stufen der Wasserreduzierung, erst verhält sich die Lösung wie ein Brei, geht dann in größere Klumpen über und endet in einem feinen weißen kristallinen Pulver

11. Auskochen beginnen 12. Deutliche Bildung 13. 2 Schichten 14. Creme 15. Brei 16. Große Klumpen 17. Trockene Brösel 18. Nitrat von Außen

 

Ausbeute
177,9g Strontiumnitrat, das sind 84% der Theorie.

19. Fertiges Strontiumnitrat