Bariumnitrat Synthese

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Allgemeine Infos
Diese Synthese verläuft im Grunde komplett parallel zur Strontiumnitrat Synthese, trotzdem habe ich es mir nicht nehmen lassen, sie noch einmal extra zu dokumentieren. Vor allem die letzten Schritte der Synthese unterscheiden sich etwas vom Strontiumnitrat. Genau wie Strontiumnitrat, so ist auch Bariumnitrat ein wichtiger Farbgeber in der Pyrotechnik.

 

Genauer gefasst für die Farbe Grün in Sternen, Flares und Bengalos. Aber auch in der Sprengtechnik wird es in Kombination mit TNT als „Baratol“ eingesetzt, dem Sprengstoff, der die Atombombe von Nagasaki zündete.

 

Warnhinweise
– Bariumcarbonat ist gesundheitsschädlich!
– Beim arbeiten mit Salpetersäure müssen Säurehandschuhe getragen werden
– Während der Synthese entsteht Kohlensäure, welche direkt zu Wasser und Kohlendioxid zerfällt.

   Zudem bildet sich Stickstoffdioxid

 

Eigenschaften
Summenformel: Ba(NO3)2
CAS-Nummer: 10022-31-8
Molare Masse: 261,35g/mol
Dichte: 3,2g/cm3
Schmelzpunkt: 550C bei gleichzeitiger Zersetzung
Löslichkeit: schlecht in Wasser, 90g/l bei 20°C

 

Weiterführende Links:
http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_bano3.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumnitrat

 

Theoretische Berechnungen

BaCO3             +   2 HNO3              =   Ba(NO3)2     +    H20                     + CO2

197,34g/mol     +   2* 63,01g/mol      =  261,35g/mol   +   18,01528 g/mol    +  44,01g/mol

323,26g/mol                                       =  323,37528g/mol

 

Probe erfolgreich, alle Mengen stimmen, Abweichungen nur durch Rundungen, setzen wir unsere Rechnung der genau benötigten Mengen also wie folgt fort:

 

197,34g/mol     +   2* 63,01g/mol   =  261,35g/mol + 18,01528 g/mol  +  44,01g/mol  /mol/261,35

0,7551g            +    0,482g             =   1g              + 0,0689g     +    0,1684                /*100

75,51g BaCO3 + 48,22g HNO3 (100%)  =   100g Ba(NO3)2  +  6,89g H2O  +  16,94g CO2

 

(Wollt ihr z.B. 200g Bariumnitrat herstellen nehmt einfach alles durch 261,35, und dann *200 statt 100, dies lässt sich auf jede gewünscht Menge übertragen)

 

Nun haben wir aber noch HNO3 in einer Konzentration von 100% vorliegen…diese Konzentration ist aber nur schwer herzustellen oder zu kaufen, und hier auch völlig überflüssig. Handelsübliche 60%ige Säure tut es auch, also rechnen wir um:

48,22g / 0,6 =  80,4g HNO3 (60%)

 

Materialien
– 1 Becherglas 600ml
– Magnetrührer + Rührfisch
– Laborthermometer
– Laborlöffel
– Große Petrischale
– Feinwaage
– Indikatorstreifen
– Filter (optional)
– Saugflasche + Glasfritte (optional)

 

 

Chemikalien
– 75,51g Bariumcarbonat
– 80,40g Salpetersäure (60%)
– 200ml destilliertes Wasser

 

Durchführung
1) Aufgebaut wird ein 600ml Becherglas auf einem Magnetrührer mit Rührfisch. Das Thermometer wird durch ein Stativ gehalten

 

 

2) Nun werden 80,4g Salpetersäure (60%) in das Becherglas gefüllt, der Magnetrührer eingeschaltet und portionsweise Bariumcarbonat hinzu gegeben.

 

  

 

3) Deutlich ist ein Sprudeln und Schäumen zu erkennen, die gebildete Kohlensäure, welche direkt zu Kohlenstoffdioxid und Wasser zerfällt. Die Temperatur sollte auf jeden Fall unter 80°C gehalten werden, notfalls einfach die Zugabe stoppen, auch ein überschäumen muss vermieden werden

 

4) Man erkennt schnell den Unterschied zwischen einer Barium- und Strontiumnitrat Synthese. Das Bariumnitrat ist nur schlecht in Wasser löslich und fällt umgehend aus. Dadurch entsteht schon nach 2-3 Löffeln Bariumcarbonat so viel Bariumnitrat, das der Inhalt des Becherglases eher einer zähen Schlagsahne ähnelt.

     

 

Die meisten Magnetrührer sind hier überlastet, einfach per Hand weiter umrühren. Die entstehenden Dämpfe niemals einatmen!

 

5) Nach vollständiger Zugabe des Bariumcarbonates wird 10 Minuten weiter von Hand umgerührt und 200ml Wasser hinzu gegeben. Natürlich könnte man das Bariumnitrat nun direkt abfiltern (optional mit Fritte und Saugflasche), allerdings ist es noch leicht sauer von der Salpetersäure. Darum sollte man min. 2 Mal 200ml Wasser hinzufügen und komplett abdampfen, so dampfen auch direkt Säurereste mit ab.

     

 

Am besten noch mal mit einem Ph-Streifen nachmessen. Wer auf das kochen verzichten will, fügt einfach so lange Bariumcarbonat hinzu, bis der Ph-Streifen in die neutrale Phase übergeht.

 

6) Bei 100°C  wird also nun eingedampft, bis das komplette Wasser verdunstet ist. Nach getrocknet kann entweder im Backofen, oder auf einer großen Petrischale. So kann man das Bariumnitrat zu einem extrem feinen weißen Pulver verarbeiten

  

 

Praktische Ausbeute
97,61g Bariumnitrat, das sind 97,61% der Theorie, mit dieser Ausbeute kann man voll zufrieden sein!