Ammoniumnitrat Synthese über das Carbonat

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Es gibt viele Wege an das heiß begehrte Ammoniumnitrat zu kommen. Und natürlich gibt es wie bei den anderen Nitraten auch den Weg über das Carbonat. Allerdings wird dieser Ansatz in der Praxis nicht verfolgt, da er viel zu kostenintensiv ist und wertvolle Salpetersäure im Grunde verschwendet wird. Die Gewinnung aus KAS oder reinem AN Dünger ist natürlich um einiges billiger.

 

Warnhinweise
– Salpetersäure ist ätzend und seine Dämpfe reizen die Schleimhäute
– Ammoniumcarbonat muss kühl gelagert werden, da es sich sonst langsam zersetzt

 

Weiterführende Links
– https://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniumnitrat
– http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_ammn.htm

 

Stoffdaten
– Trivialnamen: Ammonsalpeter, brennbarer Salpeter
– Summenformel:NH4NO3
– CAS-Nummer: 6484-52-2
– Molare Masse: 80,04g/mol
– Aggregatzustand: fest
– Dichte: 1,73g/cm3
– Schmelzpunkt: 169,6°C
– Löslichkeit: 208,9g bei 25 °C

 

Theoretische Berechnung

Ammoniumcarbonat + Salpetersäure = Ammoniumnitrat + Kohlenstoffdioxid + Wasser

 

CH8N2O3                 + 2 HNO3          = 2* NH4NO3        + CO2                     + H20

 

96,09g/mol                + 2* 63,01g/mol = 2* 80,04g/mol    + 44,01g/mol           +18,0153g/mol

 

222,11g/mol = 222,1053g/mol

 

Probe erfolgreich also rechnen wir weiter:

 

96,09g/mol       + 2* 63,01g/mol             = 2* 80,04g/mol + Rest (entfällt)

 

96,09g/mol       + 126,02g/mol               = 160,08g/mol //mol//160,08

 

0,600…g          + 0,7872…g                   = 1g // *100

 

60g CH8N2O3 + 78,73g HNO3 (100%) = 100g NH4NO3

 

Die Salpetersäure liegt in einer Konzentration von 60% vor, also:

 

78,73 : 0,60 = 131,21g HNO3 (60%)

 

Materialien
– 400ml Becherglas
– Laborlöffel
– Laborthermometer
– Magnetrührer mit Rührfisch
– Waage
– pH-Streifen

 

Chemikalien
– 60g Ammoniumcarbonat + 8g (später erklärt)
– 131,21g Salpetersäure (60%)
– Destilliertes Wasser

 

 

Durchführung
1) In einem 400ml Becherglas werden 131,21g Salpetersäure (60%) vorgelegt und auf einem                 Magnetrührer platziert

 

  

 

2) Unter ständigem Rühren werden nun 60g Ammoniumcarbonat hinzugefügt. Die Säure zischt und brodelt, Kohlensäure entsteht und zersetzt sich direkt zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die Zugabe sollte Schrittweise erfolgen um unnötige Säurespritzer durch die heftige Reaktion zu vermeiden.

 

     

 

3) Nach vollständiger Zugabe des Carbonats wird einmal mit dem pH-Streifen geprüft, die Lösung sollte schwach sauer oder schon neutral sein. Ich musste nochmals 8g Ammoniumcarbonat hinzufügen um den pH-Wert von 7 zu erreichen. Diese zusätzliche Menge ziehe ich später natürlich ab.

 

 

4) Jetzt wird bei 140°C eingedampft, wobei das Rühren fortgesetzt werden sollte. Anfangs riecht es noch stark nach Ammoniak. Dieser Geruch entsteht dadurch, dass sich noch nicht vollkommen reagiertes Ammoniumcarbonat unter anderem zu Ammoniak zersetzt. Dies ist sogar von Vorteil um am Ende keinerlei Spuren des Carbonates im Nitrat zu haben. Das aus einem anfangs weißen Brei herausgehende Pulver, wird bei 140°C im Backofen nachgetrocknet.

 

  

 

Praktische Ausbeute
98g Ammoniumnitrat

 

Wir haben 8g Ammoniumcarbonat zusätzlich hinzugefügt, daraus lassen sich theoretisch 13,4g Ammoniumnitrat herstellen (bei perfekter Reaktion, eine Utopie aber wir wollen nichts erschwindeln), ziehen wir diese theoretische Menge ab, kommen wir auf die Ausbeute:

 

 

84,6g Ammoniumnitrat, das sind dann also 84,6% der Theorie