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Nitrate
Herstellung von Nitraten aus den Carbonaten

Warnung:

Verbrauchsmaterialien:

Werkzeuge etc.:

The Pyrotechnician weist darauf hin, dass in Deutschland die Herstellung von pyrotechnischen Mischungen ausserhalb von zugelassenen Firmen verboten ist.

Salpetersäure
Strontiumcarbonat oder Bariumcarbonat (Bezug: Töpfer-/Keramikladen)
Indikatorpapier

Große Pfanne mit hohem Rand
3l-Schüssel mit hohem Rand, aus Plastik
Tragbare Kochplatte
Spachtel
Löffel
Plastik-Rührwerkzeug

Herstellung:

Strontium- und Bariumnitrat gehören nicht zu den leicht erhältlichen Chemikalien. Dagegen sind die entsprechenden Carbonate oft sehr günstig im Töpferbedarf erhältlich. Auch Salpetersäure ist recht gut erhältlich. Aus Salpetersäure und den Carbonaten lassen sich dann recht einfach die Nitrate herstellen. Dazu sind außer einfachen stöchiometrischen Kenntnissen keine chemischen Kenntnisse notwendig.

Zuerst sei kurz die Theorie des weiteren Verfahrens dargestellt. Werden Carbonate zu Salpetersäure gegeben, so gibt Salpetersäure als starke Säure Protonen ab, dabei entstehen auch Nitrationen. Die abgegebenen Protonen werden vom Carbonat aufgenommen; es entsteht Kohlensäure. Diese ist instabil und zersetzt sich unter Bildung von Kohlendioxid, welches gasförmig entweicht:
SrCO₃ + 2 HNO₃ --> Sr(NO₃)₂ + (CO₂)_g + H₂O
Durch Eindampfen der verbleibenden Lösung kann nun Strontiumnitrat erhalten werden.

Strontiumcarbonat hat eine molare Masse von 147,6g/mol, Salpetersäure 63g/mol. Das heißt nach oben stehender Reaktiongleichung, 147,6g Strontiumcarbonat reagieren mit 126g Salpetersäure, wobei 212g Strontiumnitrat gebildet werden. Da Salpetersäure jedoch normalerweise nicht rein vorliegt sondern als Lösung in Wasser, ist diese Verdünnung noch einzubeziehen.
Für handelsübliche 53% Salpetersäure gilt: 100g Salpetersäurelösung enthalten 53g HNO₃. D.h. die benötigten 126g HNO₃ sind in ca. 238g der 53%-igen Säure enthalten. Entsprechend lassen sich mit 1l 53%-ige Salpetersäure theoretisch 812g Strontiumcarbonat zu 1164g Strontiumnitrat umsetzen. Achtung: die Dichten der konz. Säuren unterscheiden sich deutlich von der Dichte von Wasser. Tabellen liefern aber für 53%-ige Säure einen HNO₃-Gehalt von ca. 11mol/l.

Nun zum praktischen Vorgehen. Die Salpetersäure wird in eine große Plastikschüssel gegeben. Auf keinen Fall darf Metall verwendet werden, dieses wird von der Säure aufgelöst. Vorsicht beim Umgang mit der Säure, 53%-ige Salpetersäure ist stark ätzend! Die Schüssel muss unbedingt einen hohen Rand haben, damit später keine Säure überschäumt. Die Schüssel sollte möglichst weniger als bis zu Hälfte gefüllt sein.
Mit einem Löffel wird nun das Carbonat zu Säure gegeben. Diese schäumt dabei stark auf und erwärmt sich; daher immer nur langsam und mit Pausen das Carbonat zugeben. Gelegentlich sollte mit einem Plastiklöffel o.ä. umgerührt werden, um Carbonat-Klumpen am Boden zu vermeiden.
Wenn das Schäumen bei der Zugabe nachlässt wird während der weiteren Zugabe immer wieder mit Indikatorpapier der pH-Wert geprüft. Nach etwas mehr als den theoretischen 812g Strontiumcarbonat sollte die Lösung weitgehend neutral reagieren und weitere Zugabe nicht mehr zu starkem Schäumen führen; Die Reaktion ist dann beendet.

Die Lösung wird nun in eine große Pfanne gegeben und diese auf der Kochplatte erwärmt. Das Eindampfen kann sich gut über ein bis zwei Stunden hinziehen, während dieser Zeit produziert der zunehmend fester werdende Brei leicht Spritzer, daher sollte das Eindampfen idealerweise im Freien erfolgen (diese Spritzer sind nicht mehr ätzend, in der Küche haben sie aber wohl trotzdem nichts zu suchen). Wird die Lösung schließlich zu einem dicken Brei, so sollte die Hitze auf ein mittleres Niveau reduziert werden und es sollte häufiger gerührt werden. Schließlich wird das Strontiumnitrat trocken und krümelig, gibt aber überlängere Zeit hinweg immernoch Dampf ab.
Ist das Nitrat, von einigen Klumpen abgesehen, gut rieselfähig, so kann es nach dem Abkühlen in ein möglichst dichtes Gefäß gefüllt werden, um zu verhinden, dass es Wasser zieht.

Das Verfahren ist mit angepassten Mengen auch mit Bariumcarbonat (molare Masse: 197,3g/mol) durchführbar. Hier ist zu beachten, dass Bariumcarbonat und Bariumnitrat giftig sind, und daher sorgfältiger Umgang erforderlich ist (und das ganz besonders nichts auf dem Küchenherd zu suchen hat). Hier werden folgenden Mengen verwendet: 197,3g reagieren mit 126g HNO₃ unter Bildung von 216g Bariumnitrat. D.h. mit 1l 53%-iger Säure können 1085g Bariumcarbonat zu 1437g Bariumnitrat umgesetzt werden.