Herstellung von hochkonzentrierter Salpetersäure

Salpetersäure ist wohl die bekannteste Sauerstoffsäure des Stickstoffs und ist innerhalb der Sprengstoff Szene sowohl als 65%ige als auch 99% Säure im Einsatz. Für viele Synthesen wie Harnstoffnitrat oder Hexamindinitrat eignet sich die 60-65%ige Salpetersäure, möchte man aber wirklich fortgeschrittene Sprengstoffe in voller Stärke herstellen, benötigt man hochkonzentrierte Salpetersäure.

 

Die Herstellung kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, entweder über Salptersäure 60% + Schwefelsäure 99%, oder über Kalium- bzw. Ammoniumnitrat + Schwefelsäure 99%. In allen Fällen muss nach dem vermischen destilliert werden. Da Kalium- und Ammoniumnitrat sehr billig zu bekommen sind, lohnt es sich mehr über dieselben zu destillieren. Zudem vermeidet man somit auch die Anwesenheit von Wasser aus der mittelstark konzentrierten Salpetersäure.

 

Reine Salpetersäure ist, egal in welcher Konzentration farblos, aber durch ihren stechenden Geruch und reizende Wirkung leicht zu erkennen. In vielen Youtube Videos und Anleitungen sieht die hoko HNO3 leicht gelblich oder braun aus, dies liegt an gelösten Stickoxiden, welche aber mit 1-2 Tropfen Wasserstoffperoxid entfernt werden können, das verwässert die Säure allerdings wieder ein wenig. Für spätere Synthesen kann man die Verfärbung ruhig in Kauf nehmen.

 

Während der Umgang mit mittelmäßig konzentrierter Salpetersäure noch relativ einfach ist, ist hoko HNO3 eine der gefährlichsten Säuren der Welt und die Handhabung dementsprechend schwierig. Kleinste Tropfen können Gegenstände und Oberflächen in Brand setzen, beim Kontakt mit der Haut entstehen schwerste Verätzungen, welche unglaublich schmerzhaft sind.

 

Warum ich die Herstellung jetzt hier nochmal beschreibe, obwohl Pyrohunter ja schon eine Vorschrift geschrieben hat ist einfach, mir gefallen einige Punkte in seiner Anleitung einfach nicht. Zum einen ist es völlig verantwortungslos, die Destillation auf dem Wohnzimmer–Holzboden!!! zu machen. Auch ist seine Angabe falsch, Salpetersäure raucht schon ab 90% und nicht erst ab 95%. Und von Handschuhen abzuraten ist Wahnsinn, er selbst durfte ja schon teuer dafür bezahlen.

 

Die Synthese ist eine offene Anleitung, ich experimentiere zurzeit noch mit Mengen, Messungen und verbessere meine Arbeit immer wieder. Von daher veröffentliche ich hier erstmal die Grundlegende Herstellung, so wie ich sie für am besten geeignet halte. Im Laufe der Zeit schreibe ich im Thread immer neue Ergebnisse, welche aus neuen Durchläufen resultieren.

 

Ich rate jedem, der nicht über die nötige Erfahrung und Ausrüstung verfügt, von der Herstellung ab. Schon kleinste Fehler können zu großen Katastrophen führen. Für z.B. ETN reicht auch 60%ige Salpetersäure, überlegt euch also gut, ob ihr hoko HNO3 wirklich braucht.

 

Warnhinweise
– Hoko HNO3 ist brandfördernd, extrem Ätzend und seine Dämpfe schwer gesundheitsschädigend!!!!
– Bei einem Siedeverzug kann die komplette Apparatur explodieren, es drohen schwere Verätzungen      und Sachschäden!!

 

Weiterführende Links
– https://de.wikipedia.org/wiki/Salpeters%C3%A4ure
– https://xplosives.net/mybb/thread-29438.html

 

Stoffdaten
Name: Salpetersäure
Andere Namen: – Dioxidohydroxidostickstoff
– Scheidewasser
– Hydrogennitrat

Summenformel: HNO3
CAS-Nummer: 7697-37-2
Dichte: max. 1,513g/cm3
Molare Masse: 63,01g/mol
Schmelzpunkt: – 42°C
Siedepunkt: 86°C
Löslichkeit: mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar

 

Theoretische Berechnung
Ammoniumnitrat + Schwefelsäure = Salpetersäure + Ammoniumhydrogensulfat

NH4NO3 + H2SO4 = HNO3 + NH4HSO4

80,04336g/mol + 98,07848g/mol = 63,01284g/mol + 115,109g/mol

178,12184g/mol = 178,12184g/mol

 

Probe erfolgreich

 

80,04336g/mol + 98,07848g/mol = 63,01284g/mol + 115,109g/mol //mol

80,04336g + 98,07848g = 63,01284g + 115,109g

 

Diese Grundformel benötigen wir, nun möchten wir wissen, wie viel AN und H2SO4 man für 100ml Salpetersäure benötigt:

 

80,04336g + 98,07848g = 63,01284g + 115,109g //63,01284

1,27g + 1,55648g = 1g + 1,827g //*100/+Elemente

127g AN + 155,65g H2SO4 = 100g HNO3 + 182g NH4HSO4

 

Exkurs Lagerung
Hat man die Herstellung der Salpetersäure ohne Unfall geschafft, wird man schon bald vor einem neuen Problem stehen, der Lagerung. Hoko HNO3 ist unglaublich flüchtig und aggressiv. Normale Laborflaschen halten ihr kaum stand, und sie kriecht durch fast jeden bekannten Verschluss. Es gibt zwei Möglichkeiten sie zu lagern, in Säurekappenflaschen und in FEP Flaschen.

 

Säurekappenfalschen haben 2 Schliffe, welche die Säure daran hindern auszutreten, allerdings sind sie sehr teuer, und auch im Gefrierfach kriecht die Salpetersäure langsam aber sicher durch die Schliffe nach draußen (über Tage bzw. Wochen). Kommt sie außerhalb der Flasche mit brennbaren oder angreifbaren Oberflächen in Kontakt, kann es zur Katastrophe im Kühlschrank kommen, inkl. Wohnungsbrand etc. Schlimmer noch ist es, wenn man die Flasche anfasst und dabei außen hoko HNO3 haftet…

 

FEP (Teflon) Flaschen mit autoklavierbaren Verschluss sind die bessere Alternative. Sie halten hoko HNO3 ebenfalls ewig stand, und lassen selbst bei Zimmertemperatur nur über einen langen Zeitraum Säure durch ihren Verschluss durch. Zudem zerbrechen sie nicht beim runterfallen. Das hört sich alles erstmal ganz gut an…allerdings gibt es sie in Deutschland nicht für Privatpersonen zu kaufen. Ich selbst habe mir meine Flasche über Ebay-Amerika gekauft….beim Zoll haben die Beamten ganz schön doof geguckt warum sich jemand eine Plastikflasche für 250€ bestellt hat. Und da ist der Knackpunkt, eine 500ml Flasche kostet min. 140-170€, + Versand aus Amerika + Zoll, wenn die raffen was sie vor sich haben. Wer absolute Sicherheit möchte, muss sich auf solche Kosten einstellen. Zusätzlich sollte man die Flasche z.B. in ein Gurkenglas und beides im Gefrierfach lagern, wie gesagt…auch hier kriecht die Säure hinaus, aber sehr sehr langsam.

 

Materialien
– Komplette Destillationsaparatur
https://xplosives.net/mybb/thread-29441.html
(Kleine Änderungen von nöten, diese werden in der Anleitung erwähnt
– 500ml Rundkolben
– Ovaler Rührfisch
– Trichter
– Feinwaage
– Bechergläser
– Alufolie
– Wasser-Sicherheitsbehälter
– Erste Hilfe Kasten, Rettungsnummer etc.
– Starke Säureschutzhandschuhe

 

Chemikalien
– 254g Ammoniumnitrat
– 300g Schwefelsäure (98%)

 

Die doppelte Menge der Rechnung + ein wenig Schwefelsäure Überschuss.

 

EXKURS SICHERHEIT
Ich möchte an dieser Stelle nochmals auf die Sicherheitsmaßnamen eingehen. Der Umgang mit hoko HNO3 ist potentiell lebensgefährlich, wenn bei der Synthese etwas schief geht kann es ohne Notfallsmaßnahmen zur Katastrophe kommen.

 

Viele Säureschutzhandschuhe die man als Privatperson bekommt, halten hoko HNO3 nicht lange stand, und fangen sogar Feuer. Ein Tipp von einem ausländischen User ist, sich die Hände und Arme komplett und dick einzufetten. Dies hält die Salpetersäure lange genug auf, um die Arme bzw. Hände in einen Sicherheitsbehälter zu tauchen. Ehrlich gesagt halte ich davon so gar nix. Ich habe von der Bundeswehr ABC Schutzhandschuhe in meinem Sortiment, diese haben selbst extrem hochkonzentrierter Salpetersäure mehre Minuten stand gehalten. Das ist für mich deutlich angenehmer als blanke Haut…einfetten hin oder her.

 

Der beste Weg um Hoko HNO3 schnell zu neutralisieren, ist Wasser, große Mengen davon. Ich persönlich habe neben meinem Abzug immer ein 100l Aquarium stehen welches mit Wasser gefüllt ist. Wenn ich etwas auf die Hände oder sogar nur Schutzhandschuhe bekomme, und ist es nur der kleinste Spritzer, tauche ich es sofort in das Aquarium. Nach der Destillation werden die Glasgeräte erst in dieses Becken getaucht und dann erst auf einem Tablett durch die Wohnung zur Spülung getragen.

Niemals Laborgeräte die hoko HNO3 Reste enthalten oder an denen sie anhaften einfach durch die Wohnung tragen!

 

Für schnelle Reaktionen sollte zudem immer eine Flasche mit einer schwachen Natronlauge bereitstehen, min. 1,5l, immer erst Spritzer mit der Lauge neutralisieren bevor man sie aufwischt, hoko HNO3 lässt gerne jeden Putzlappen oder Küchenpapierrolle in Flammen aufgehen!!!

 

Durchführung
1) Zuerst muss man aus Ammoniumnitrat und Schwefelsäure die Salpetersäure herstellen, bevor man diese destillieren kann. Zu diesem Zweck baut man einen 500ml Rundkolben auf einem Magnetrührer auf, fügt die Schwefelsäure hinzu und gibt unterständigem Rühren das Ammoniumnitrat hinzu. Die Temperatur steigt dabei immer weiter an, man besten hält man diese unter 70°C, notfalls die Zugabe stoppen oder ein Wasserbad zur besseren Ableitung der Wärme verwenden.

 

    

 

Es entstehen sehr aggressive Dämpfe die auch keinen Fall eingeatmet werden dürfen!

 

Die entstehende Salpetersäure ist extrem ätzend, ab jetzt gilt die höchste Sicherheitsstufe!

 

 

2) Nun baut man eine komplette Destillationsapparatur auf, wie man sie schon auf dem Thread „Die einfache Destillation am Beispiel von Aceton“ kennt. Allerdings muss man folgende Dinge ändern:

 

 

– Statt eines Zweihalskolbens, verwendet man den 500ml Rundkolben aus Schritt 1 als                            Destillationskolben
– Das Thermometer vom Zweihalskolben entfällt
– Das Thermometer auf dem Claisen Aufsatz muss ein Normschliff-Thermometer sein, die bisher            verwendeten Silikondichtungen werden einfach zerfressen
– Eine 1000ml Gaswaschflasche wird benötigt, gefüllt und mit dem Vakuumvorstoß verbunden. So          werden die extrem aggressiven Dämpfe aus der Destille zuerst ein wenig neutralisiert, bevor sie          abgeleitet werden
– Die komplette Arbeitsoberfläche wird mit Alufolie ausgelegt, deren Ränder ineinander gefaltet sind. Die Alufolie hält hoko HNO3 erstaunlich gut stand

 

Es wird ein Ölbad mit Sonnenblumenöl oder Silikonöl verwendet. Der Liebigkühler wird wie immer mit eisgekühltem Wasser im Gegenstromprinzip gekühlt.

 

Es wird auf eine Vakuumdestillation verzichtet, der Nutzen-Kosten-Zeitaufwand lohnt sich in meinen Augen nicht.

 

3) Unter ständigem Rühren wird das Ölbad nun sehr langsam erwärmt, die Temperatur in Destillierkolben steigt. Ab einer Temperatur von ca. 84°C entstehen braune Dämpfe, welche im Claisenaufsatz aufsteigen, im Kühler wieder kondensieren und in den Rundkolben tropfen; dies ist die Salpetersäure. Auf einem der Bilder sieht man die Einstellungen, die ich am Magnetrührer vornehmen musste, um die Destillation durchzuführen. Die Lüftung wurde so plaziert, das sie Geruch und Dämpfe des Ölbades sowie die bereits gut neutralisierten Gase aus der Gaswaschflasche absaugt.

 

                

 

Gut zu sehen im Claisen Aufsatz ist der Unterschied zwischen der Salpetersäure am Anfang der Destillation, in welcher noch viele Stickoxide gelöst sind, und der weniger verunreinigten Säure zum Ende der Destillation.

 

Um Energie zu sparen und die Destillation zu beschleunigen, kann der Rundkolben mit Alufolie umwickelt werden.

 

Sobald die Temperatur wieder fällt oder auf über 93°C ansteigt, ist der Destillationsprozess beendet. Die Heizplatte kann abgeschaltet werden, die Rührfunktion aber solange weitergeführt werden, bis der Inhalt des Destillierkolbens und Ölbads auf Zimmertemperatur abgekühlt ist.

 

Die Temperatur des Ölbades liegt ca. bei 137-145°C, das ermöglichte eine konstante Temperatur im Claisenaufsatz von 89°C.

 

4) Zuletzt füllt man die Salpetersäure unter hinzunahme sämtlicher Schutzausrüstung in die PFE- oder Säurekappenflasche. Gelagert wird die Flasche im Kühlfach, am besten noch doppelt gesichert in einem Gurkenglas. Um eine noch höhere Konzentration zu erreichen muss im Grunde noch Mal destilliert werden bzw. mehr Schwefelsäure verwendet werden. Aber dies ist in dieser Form vorerst die Herstellungsvorschrift die ich empfehle.

 

 

 

Konzentrationsbestimmung
Wie hochkonzentriert ist unsere Säure denn nun. Am besten überprüft man das mit einem Präzisions-Aräometer für Salpetersäure. Ich muss allerdings zugeben, dass ich gerade keines zur Hand habe. Also nehme ich eine extrem feine Glaspipette, messe genau 1ml ab und wiege:

 

1ml Säure = 1,491g ca. eine Konzentration von 93%

 

Ausbeute
Wie oben schon beschrieben tüftel ich noch an den Mengen und Schritten. Es werden keine großen Veränderungen im Ablauf mehr kommen.

 

Ausbeute dieser Anleitung
– 254g Ammoniumnitrat
– 300g Schwefelsäure (98%)

= 137,1g Salpetersäure, 68,55% der Theorie

 

Hunters Ausbeute
– 78,625g Ammoniumnitrat
– 105g Schwefelsäure 95%

 

Da Pyrohunter sein Ergebnis in ml gemessen hat, auch ohne Dichtebestimmung, ist es unmöglich zu sagen, welche Ausbeute er hatte. 30ml sind von ihm angegeben, wenn ich eine Konzentrationsspanne von 90-99% annehme wäre es eine Dichte von 1,4826 – 1,5056 also eine Ausbeute von:

 

44,478g = 71,85% der Theorie bei einer Konzentration von 90%
45,168g = 72,97% der Theorie bei einer Konzentration von 99%

 

Bisher sind unsere Ausbeuten also nah beieinander, aber ich habe natürlich schon einige Durchläufe mehr laufen lassen, bald mehr dazu.