Nitrersyra

Istället för att vara OT i den stora "tvätta badrums tråden" så statar jag här en ny tråd som ska handla om nitrersyra.

Detta var lite om vad som stog i badrumdstråden.






H2SO4 + HNO3 + CH3OH -> CH3ONO2 + H3O+ + HSO4-

Om man sedan filtrerar av nitrometanolen så borde man ju ha

H3O+ HSO4-

Borde man inte sedan kunna leda ner NO2 i lösning

Först skriver vi svavlsyran som ej protlyserad

H2O + H2SO4 + 2NO2 -> HNO3 + H2SO4 + HNO2.

Sedan leder man syre genom lösning och oxiderar HNO2 + 0,5O2 -> HNO3

Då har vi sedan fått det ursprungliga lösning fast dubbelt så mycket salpetersyra.


Sedan, hur räknar man ut hur mycket vatten det kan vara i nitrersyran för att nitrering ska ske (för det är väl det det hänger på???)

Mvh

Varför så omständigt? Den reaktionen sker ju om du leder ner NO2/O2 blandning i vatten utan svavelsyra...
Jag förstår inte vitsen med det hela? Vill du nitrera metanol och tillsätta NO2 för att underhålla HNO3-konc i lösningen så du slipper vatteninnehållsökningen som det blir när du häller i mer HNO3(aq) eller vad?

Det jag tänkte är att om man vill ha en niteringssyra av H2SO4 och HNO3 med propotionen 1:2 så borde man ju kunna ha 1 del H2SO4 100% (orkar inte räkna på 96%), 2 delar vatten och sedan leda ner massa NO2 + O2 i lösning och då få en nitreringssyra utan vatten. Tänkte om detta funkade om man inte har tillgång till vaccumdestilation och då få nära 100% HNO3.

Men det kanske inte funkar, HNO3 kanske bara blir 67 % ialla fall (eller vad det nu blir).

Eller om man har gjort en nitering och enklare vill förbreda en ny. Istället för att behöva destilera bort vattnet, salpetersyran och svavelsyran och sedan koncentrera salpetersyran i vaccum och sedan blanda igen så borde det gå snabbare och enklare om man bara behöver leda ner NO2 + O2 i lösningen.

Sedan, hur räknar man ut hur konc syrorna måste vara till CH3ONO2, C(CH2ONO2)4 med flera eller hur högt vatteninnehåller max får vara för nitering ska ske?

Och temperaturen, hur vet man vad den ska vara?

Temperaturen ska väll vara så hög som möjligt utan att reaktanter ångar bort? Då sker väll förloppet snabbare och fullständigare?

Att skapa en nitreringssyra på det sättet du nämner bör fungera, en lösning bestående av så gott som endast HNO3/H2SO4 med lite vatten och NOx som kontamineringar borde erhållas. För att hålla syran på en så nära sådan sammansättning är undertryck fördelaktigt men knappast nödvändigt för att få nitreringar som duger I vilket fall som helst är det klart fördelaktigt att reagera H2O med NO2 rakt av för att skapa högkonc-lösningar men att handskas med stora mängder NOx är väll knappast värt det när du bara kan desta din vanliga HNO3 i undertryck och nitrera med den lösningen du får då?

Jag hade destat HNO3 i undertryck där destilatet får droppa ner i uppmätt mängd H2SO4@96%, Då borde man erhålla ett mycket rent och bra nitrerinsmedium

Edit: stavning

Nox ställer till med jävelskap i många nitreringar, därför vit salpetersyra och inte rykande används.

Hadde inget bättre för mig och räknade ut vad syrakonc blir efter nitreringen om man följer SWi gudie.


C(CH2OH)4 + 4HNO3 -> C(CH2ONO2)4 + 4H2O

1mol pentaerytritol har molmassan 136.14788
1mol pentyl har molmassan 316.1381
1mol salpetersyra har molmassan 63.01284
4mol salpetersyra har molmassan 252.05136
1mol vatten har molmassan 18.01528


SWI

säger 400 ml HNO3 till 100 g PE

400 ml HNO3 -> 600 g -> ca 9,5 mol

4,5 mol HNO3 -> 283,5 g
4 mol vatten -> 72 g

Totalt ->355,5 g
Ger HNO3 Konc -> 79,7 %

Så OM swi har rätt så krävs det ca 80 % HNO3 för niterings ska ske, dock har de ej någon H2SO4 i, varför???

Mvh

H2SO4 används som katalysator i reaktionen för att det är hygroskopiskt. Detta håller ner vattenhalten och ger en jämnare snabbare och bättre nitrering.

I det här fallet använder de 99%:ig salptersyra. De flesta nitreringar är inga bekymmer att underhålla vid en så hög HNO3-konc som 80% vilket gör att de aldrig behöver binda upp något vatten.
Denna synt skulle gå att utföra med HNO3@68% under H2SO4 katalysering men anledningen till att de inte gör det är att slippa H2SO4-kontamineringar vilket leder till en instabilare slutprodukt.

Fy fan vad jag hatar när folk säger emot varandra.

Jomazi vs West-en & Naturvetaren

"Ropar" på Gussbonnet (eller hur han nu stavar) för att reda ut detta

När jag läser igen och tänker efter har Jmoazi rätt i att H2SO4 inte fungerar som en katalysator, den sänker ingen aktiveringsenergi utan ökar konc av blandningarna.
Att använda stora mängder svavelsyra, tom större än HNO3 låter konstigt för mig men vem vet... Du har nog rätt i en sak, hoho! Gauss!

Återkommer något senare med svar, just nu städa inför helgen, gäster och sånt där jordiskt att fixa ni vet. Återkommer lite senare.

Hahahaha, säkert! Du sitter och bläddrar frenetiskt i massa böcker nu Gauss!

Jag har kollat några böcker men det står inget av värde, jag tror ändå att mitt sätt fungerar. Att använda lite H2SO4 (i proportion till HNO3) och inte använda sådana mängder som beskrivits...

I vilket fall som helst så väntar vi på att Gauss ska kollat sina böcker, jag menar gjort klart helgens bestyr

Nej du, kemin har jag då rakt inte glömt (den oorganiska kemin)! Böckerna är förresten igendammade i nåt hörn på vinden. Och dit vågar jag mig inte upp, eftersom jag är rädd för spindlarna. (De gånger då jag fuskat genom att kolla i böcker har jag angivit det i klartext. Ofta Hägg. Dock inget fusk denna gång)

Men gästerna har trappat av nu. *raaap* *klappar stinn magge*


Som jag påpekade i andra tråden så är nitrersyra inte bara en blandning av HNO3 oxh H2SO4, utan HNO3 reagerar med H2SO4. I detta fall reagerar HNO3 för ovanlighets skull som en bas. Reaktionen är i huvudsak (här ska "=" tolkas som jämviktspilar):

H2SO4 + HNO3 = (H2NO3+) + (HSO4-)

Intermediären (H2NO3+) är dock synnerligen instabil och sönderfaller omedelbart:

(H2NO3+) = (NO2+) + H2O

Svavelsyra är en mycket stark syra, vilket medför att jämvikten

H2SO4 + H2O = (HSO4-) + (H3O+)

är mycket starkt förskjuten åt höger. Det medför att konc svavelsyra är starkt vattenupptagande, och organiskt material sönderdelas energiskt av syran så att i allmänhet enbart kol återstår. Pga härav kan svavelsyran användas för att avlägsna bildat vatten vid reaktioner (jämvikter), vilket förskjuter jämviktsläget åt höger.

Det som driver reaktionen mellan svavelsyran och salpetersyra är att jämvikten ovan är starkt förskjuten åt höger. Därmed kommer svavelsyran att energiskt uppta vatten (eller OH-grupper), även från många oorganiska ämnen, och t.o.m. även från oorganiska syror. Såsom salpetersyra.

Salpetersyra kan tillsammans med en del andra starkare syror reagera som bas, t.ex. med vattenfri HF. Då infinner sig analogt jämvikterna

HF + HNO3 = (H2NO3+) + F- = H2O + (NO2+) + (F-)

Även om HF i vattenlösning är svagare än HNO3, så kan syrastyrkor vara omkastade i vattenfri miljö.

Det ämne i nitrersyran som reagerar med alkoholens OH-grupp är främst nitrylkatjonen, (NO2)+, inte salpetersyran själv (eller nitratjon).
Nitrylkatjonen är elektrofil (elektronsökande) och reagerar med atomer med hög elektronkoncentration, såsom syre i R-OH. OH-gruoppen är nukleofil (kärnslkande) och regarer med ämnen med elektronunderskott, ofta Lewissyror, dvs elektronparacceptorer (AlCl3, BF3, SO3 etc). Dessutom hjälper det till om centralatomen har högt oxidationstal, samt koordinerar många elektronegativa ligander och vill korodinera än fler (t.ex. SbF5 som gärna ger SbF6-; samt PF5 m.fl )

Nitratjonen/salpetersyra är däremot inte alls lika uttalat elektrofil, reagerar betydligt ovilligare med OH-grupperna. Detta ses f.ö. i reaktionerna med det nukleofila reagenset vatten: den elektrofila nitrylkatjonen sönderdelas omedebart av vatten, till skillnad från salpetersyran som är vattenlöslig:

(NO2+) + H2O = (H+) + HNO3

Varför är då nitrylkatjonen mer elektrofil än nitratjonen, det är ju samma oxidationstal hos kväve? Den positiva laddningen förorsakar att nitrylkatjonen attraheras till elektrontäta atomer, till skillnad från nitratjon. Vidare koordinationen: hos nitratjon är koordination av oxidjoner kring kvävet fulltalig (3 st) i ett plan, medan det saknas ett syre kring N i NO2+. Finns här plats för en till, denna vakans erftersträvar att utfyllas. I nitratjon är jonen resonansstabiliserad (flera möjliga resonanshybrider, elektrondelokalisering).

Elektrofila reagens är ofta Lewissyror, såsom de ovan uppräknade.


Som Jomazi påpekar är det ingen bra ide´att använda rykande HNO3, dvs med högre konc HNO3 än ca 68%. Denna sönderfaller snabbt i div kväveoxider, och är pga denna instabilitet mindre lämplig att använda. Även 68% HNO3 är instabil, men sönderfallet sker där långsammare. Det minst dåliga alternativet är att använda 68% HNO3. Även detta är dock för mycket vatten

Nu kommer ett knep!
Knepet är att avlägsna vatten, men inte från salpetersyran utan från svavelsyran! Eftersom konc svavelsyra är nära 98% så kan man inte åstadkomma detta utan samtidig kemisk sönderdelning av svavelsyran. Sådan sönderdelning utförs genom att lösa svaveltrioxid i svavelsyran. Detta medför kondensering av den enkärniga svavelsyran till flerkärniga, kondenserade svavelsyror, polysvavelsyror.

Det finns åtskilliga kondenserade svavelsyror, den vanligaste är disvavelsyra, H2S2O7, även kallad pyrosvavelsyra. I samtliga polysvavelsyror är förhållandet SO3:H2O högre än i ordinär svavelsyra (där förhållandet är 1:1). Disvavelsyra erhålls genom att lösa svaveltrioxid i konc svavelsyra i molproportionerna 1:1. Reaktion mellan svaveltrioxid och svavelsyra sker enligt:

H2SO4 + SO3 = H2S2O7

Denna syra går kommersiellt under namnet "oleum", samt "rykande svavelsyra". I luft är dess ångtryck av SO3(g) så pass högt att gasformig svaveltrioxid livligt avges till omgivningen. Den avgivna svaveltrioxiden reagerar snabbt med luftfuktigheten under bildning av en svavelsyradimma, vilket bildas som mycket fina droppar, därav rykandet.

De kondenserade svavelsyrornas sammansättning kan regleras genom ändring av förhållandet SO3:H2O. Med förhållandet SO3:H2O = 3:1 fås trisvavelsyra:

H2S2O7 + SO3 = H2S3O10

Det ska noteras att dessa kondenserade svavelsyror alla omedelbart reagerar med vatten, varvid de flerkärniga polysulfatjonerna dissocieras i enkla sulfatjoner. Omvänt sker när vatten avlägsnas ur polysvavelsyrorna; då kondenseras polysulfatjonerna till allt längre kedjor. Som gränsvärde då vattenhalten går mot noll fås oändliga kedjor, vilket i gränsfallet blir svaveltrioxid:


Man kan faktiskt helt avlägsna vatten ur svavelsyra under bildning av svaveltrioxid. Då måste användas ett av de få ämnen som är mera energiskt vattenupptagande än SO3, nämligen P2O5.

Notera situationens likhet med tillverkning av bikromatsvavelsyra, där kaliumdikromat löses i konc svavelsyra. Ju mer dikromat som tillsätts, desto längre polykromatkedjor, och djupare mörkröd färg. Till slut fälls fast kromtrioxid, CrO3, ut. Denna består av obegränsade kedjor bestående av CrO4-tetraedrar med gemensamma hörn, analogt med polysvavelsyrorna.

Poängen är nu att använda disvavelsyra istället för svavelsyra för att avlägsna vatten ur syrablandningen/reaktionsprodukten. Därmed kan den störande resten vatten avlägsnas ur salpetersyran, och samtidigt minimera risken för sönderdelning i den besvärande kvävedioxiden.

Disvavelsyran reagerar med den onödiga tredjedelen vatten i salpetersyran:

H2S2O7 + H2O = 2 H2SO4

Och den sålunda bildade svavelsyran reagerar som ovan med HNO3:

H2SO4 + HNO3 = (NO2+) + H2O + (HSO4-)

Svaveltrioxid stör inte reaktionerna. Som extremfall skulle man faktiskt kunna tänka sig att lösa HNO3 i ren SO3. Men möjligen då att vattenhalten rentav istället blir för låg!