exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике
АВТОРИЗАЦИЯ
ЛОГИН:
ПОРОЛЬ:

Получение гидразин гидрата из сульфата гидразина

Опубликовано: 2013-08-03
Автор: СЭП
Сказка о том, как однажды дедушка моей пра-бабушки чуть было с Богом не встретился или получение гидрата гидразина из его сульфата...

Пару слов о сабже:
Гидразингидрат (далее г/г) = N2H4*H2O (М=50 г/моль) = бесцв. малоподвижная жидкость, дымит на воздухе, имеет специфический слабый запах, плотность = 1,03 г/мл, темп. кип. = 118,5 Ц. (при 740 мм рт. ст.), смешивается с водой и этанолом, не р-ряется в эфире. Гигроскопичен, на воздухе поглощает СО2. Имеет сильнощелочную р-цию. Сильный восстановитель. Разрушает стекло и резину. Горячие пары г/г в соприкосновении с воздухом взрываются. Пары г/г раздражающе действуют на глаза и дыхательные пути, попадая на кожу вызывает экзему...
По ходу процесса придерживался методы из химфака МГУ "синтез безводного гидразина", с которой можно ознакомиться в сети по адресу: http://www.chem.msu.su/rus/teaching/aleshin/gidras.html
Но делал всё же немного по другому, по своему...
Сразу скажу, что метода ещё очень сырая и каких-либо выдающихся результатов получено не было, но т.к. данная тема для нас весьма интересна, постараюсь всё расписать поплотнее...
Итак, химизм:
27 гр-------------------------х=10,38 гр------------------х=3,74 гр
N2H4*H2SO4 + 2NaOH = N2H4*H2O + Na2SO4 + H2O
130---------------80-----------50----------------------------18
Загрузки были такие:
N2H4*H2SO4 = 27 гр (самопальный);
КОН = 29 гр ("ХЧ", с сод. осн. вещества = КОН не менее 90% мас.д., чешуированный).
Как делал:
Собрал прибор для перегонки, без термометра, нагреваемый на песчаной бане эл. плиткой, алонж которого снабдил "хлоркальциевой трубкой", заряженной чешуированным КОНём :-)
В перегонную колбу (куб), объёмом 250 мл, засыпали предварительно растёртый в порошок КОН (29 гр), а поверх щёлочи, без перемешивания, засыпали 27 гр гидразинсульфата (далее г/с).
Прибор продули азотом (см. прим. №1)...
После чего включили нагрев... Через несколько минут масса в кубе "разжижилась" и начала пузыриться, выделяя белые пары г/г, которые конденсировались в холодильнике, образуя прозрачный дистиллят... Однако, вскоре куб был перегрет (т.к. данным методом нагрева невозможно чётко регулировать температуру), конденсат при этом начал очень быстро поступать в приёмник (со скоростью - несколько капель в секунду), а под конец (нагрев был выключен, но по инерции куб продолжал нагреваться всё сильнее и сильнее - песчаная баня всё таки, мать её за ногу), началось термическое разложение оставшегося в кубе, не прореагировавшего г/с, сопровождаемое выделением большого количества газов (H2S, SO2, NH3, и т.д.), при этом в приёмник начал капать загрязнённый конденсат жёлтого цвета, который и засрал основное количество чистого г/г (далее последовало ЧП, о нём чуть ниже)... Для предотвращения дальнейшего засирания г/г, эл. плитка (вместе с песчаной баней) была опущена (см. прим. №2), дабы полностью исключить дальнейший нагрев куба... Когда система остыла, её разобрали, а полученный дистиллят = г/г был взвешен, его масса составила 12,3 гр...
Итог: в ходе данного эксперимента было получено 12,3 гр г/г, загрязнённого продуктами разложения г/с и продуктами их взаимодействия с г/г...
Примечания:
№1) Азот получал так:
В колбу на 500 мл, поставленную на вод. баню был налит насыщ. р-р сульфата аммония (50 гр соли + 65 гр воды). Вода в бане была нагрета (постоянно), почти до кипения, далее из капельной воронки начал прикапывать насыщ. р-р нитрита натрия (50 гр соли + 61 гр воды). При этом выделяется азот и пары воды (и немного ноксов). Для очистки азота от несконденсировавшегося водяного пара и ноксов, азот пропускали в промывную склянку Дрекселя с водой (или слабым р-ром щёлочи), а полученным очищенным азотом продували аппарат для получения г/г...
Надо сказать, что загрузки солей были взяты слишком большие, их можно уменьшить в пару раз, т.к. для основательной продувки системы азотом, было достаточно и половины р-ра нитрита...
№2) Эл. плитка с песчаной баней была опущена уже тогда, когда практически весь г/г отогнался, а г/с в кубе разложился... Т.е. поздновато...

Теперь пару слов о грустном:
Во время проведения данной работы случилось ЧП:
Практически в самом конце процесса, скорее всего, в следствии сильного перегрева куба (из-за чего г/с начал разлагаться, выделяя большое кол-во газов: H2S, SO2, NH3, и т.д.), давление в приборе резко повысилось (т.к. прибор был собран герметично, а "хлоркальциевая трубка", которой был снабжён алонж, заполненная тв. КОН, имела плохую "пропускную способность") - в результате чего произошла "разгерметизация" шлиф-соединения между кубом и насадкой Вюрца. При этом из этого места начали выделяться газы (продукты термического разложения г/с) и горячие пары белого цвета (г/г), весьма нихуёвой такой струйкой (как будто чайник закипел :-)))
Благо хорошо работала (была включена на максимум) кухонная вытяжка и визуально эти белые пары г/г практически полностью были втянуты в вытяжку и значительного "отравления" помещения (и меня в т.ч.) и возгорания паров г/г (при их соприкосновении с нагретой поверхностью "блина" эл. плитки) удалось избежать... А ведь реально, если бы не вытяжка - могло бы ещё и загореться/пиздануть, т.к. если бы не тяга, пары г/г начали опускаться бы вниз (т.к. они кажись тяжелее воздуха) и при соприкосновении с нагретой поверхностью эл. плиты, обязательно бы воспламенились... Длилось всё это не долго - пару десятков секунд, но часть г/г (в виде паров) при этом всё же проебалась... В итоге, самым серьёзным последствием данного ЧП стало то, что кухня основательно провоняла сероводородом (одним из продуктов термического разложения г/с), этот запах исчез (и то не полностью) только спустя два часа усиленного проветривания кухни (при включённой вытяжке и открытых окнах)... Ну и то что сабж получился в виде сильно воняющей сероводородом жёлтой каки, но это не самое главное, а главное то что все остались живы и здоровы :-)))
Выводы и итоги данной работы:
1) Было опытным путём доказано то, что вовсе необязательно для проведения данного процесса юзать медные или серебряные колбы-кубы, а можно обойтись и обычной стеклянной колбой, причём её хватит визуально (см. фотки ниже) на пару десятков таких вот замутов, прежде чем щёлочь сделает в ней дырку...
Необходимо в будущем, при проведении этого процесса:
2) Исключать "перегревы" куба, например, применением огневого (газ. горелка, спиртовка, и т.п.) обогрева куба (с учётом всех требований ТБ при этом), т.к. регулировать огневой нагрев очень удобно, а в случае чего его можно быстро убрать, можно также термо-феном греть попробовать... Отгонять г/г нужно при этом медленно, со скоростью не более 2-х капель в секунду, исключая при этом перегревы и как следствие этого - термическое разложение г/с и загрязнение целевого сабжа продуктами разложения г/с...
3) Уделять особое внимание герметичности, надёжности и качеству сборки аппарата, ибо нехуй :-) Не с витаминами всё таки работаем...
4) Позаботиться о сильной тяге !!!
Т.к. процесс крайне опасный в плане как взрыва/пожара, так и в плане токсичности...
5) Хлоркальциевая трубка должна иметь очень высокую пропускную способность, что бы в случае чего, в системе не создавалось высокого давления...
Итоги:
По итогу получилось 12,3 гр продукта, загрязнённого продуктами разложения г/с (из-за перегрева) и соответственно продуктами взаимодействия их с г/г (а все они кажись взаимодействуют с г/г, что аммиак, что сероводород, что диоксид серы...). Сабж из-за этих загрязнений имел жёлтый цвет и сильно вонял сероводородом... Т.е. однозначно, сабж требовал перед юзанием дополнительной перегонки с щёлочью (см. вторую часть оригинальной методы по вышеприведённой ссылке) или без щелочи...
Теоретически, исходя из расчётов, в данном продукте должно содержаться около 10,4 гр 100%-ного г/г (не гидразина, а именно г/г), остальное вода... Но учитывая, что часть г/с разложилась (на газы, т.е. не образовав при этом г/г) и часть г/г была потеряна в результате ЧП (потерялась в виде пара), дед принял, что в данном продукте, массой 12,3 гр, содержится около 9 гр 100%-ного г/г, а остальное вода, т.е. получается, что полученный сабж = грязный 70-75%-ный г/г...
На последок скажу, что полученный сабж, без какой-либо очистки и без предварительного определения истинного содержания в нём г/г (например титриметрией) был пущен на синтез азида натрия... Точных цифр не скажу, т.к. записи те проебались (надо искать), но по памяти, выход азида натрия деда мягко гря не порадовал, т.к. он был раза этак в два ниже ожидаемого... Напрашивается тут только один вывод = не надо было лениться, а нужно было сделать всё так как положено, т.е. дополнительно очистить сабж перегонкой, а перед юзанием ещё и определить истинную его концентрацию...
По поводу дополнительной перегонки скажу так - если бы сделал процесс ровно (без перегревов) то на выходе получил бы чистый и прозрачный сабж, который наверняка не требовал бы проведения какой-либо дополнительной очистки (т.е. дополнительной перегонки);
А по поводу определения истинной концентрации полученного сабжа - эту процедуру достаточно в принципе сделать всего лишь один раз, что бы в будущем этим больше не заниматься, т.к. если загрузки и условия проведения процесса меняться не будут, то и сабж на выходе будет получаться практически одинаковой концентрацией...
Вот такая делюга получилась :-)))
Спрашиваем, уточняем, комментируем...

Теперь небольшая такая фото-сессия от дедушки моей прабабушки:

Девайс для получения азота (склянка Дрекселя не показана):

Девайс в работе:

Общий вид аппарата:

- типо защитный экран = дверка от микроволновки :-)))

- процесс пошёл:

- хитрый замут = открытая сторона хлоркальциевой трубки совмещена (естественно не герметично) со стеклянной воронкой, соединённой с водоструем (для того, что бы всякие вонючие/пахучие и токсичные газы и пары, не поглощённые щёлочью, не портили воздух на кухне :-)))

- тут видно получше:

- тут ещё лучше (т.е. понимаем, что естественно никакого вакуума в системе создаваться не должно и не будет, а задача водоструя состоит только в том, что бы улавливать различные газы и пары, т.е. можно так вообще не заморачиваться, а взять и тупо соединить открытый конец хлоркальциевой трубки с резиновой пробкой с длинной трубкой, а свободный конец трубки выкинуть в форточку, эт дед заморочился с водоструем, т.к. последний был под рукой в буквальном смысле, а вообще при нормальном проведении процесса никаких запахов, исходящих из хлоркальциевой трубки практически не ощущалось, эт всё так, - на случай перегрева куба, в результате которого может образоваться сероводород, которого много не надо что бы конкретно и на долго провонять помещение, поэтому лучше перестраховаться):

Процесс окончен: - так выглядит содержимое куба:

- так выглядит пробирка-приёмник с продуктом:

- вот то самое шлиф-соединение из-за разгерметизации которого произошло ЧП:

- тут видно, что разгерметизация произошла в шлиф-соединении между кубом и насадкой Вюрца:

- кака крупным планом :-)))

Как оказалось эту каку выковырнуть из колбы не так то легко, поэтому здесь не спешим, а делаем следующее: обязательно под тягой ! заливаем в куб с какой кипяток и оставляем в покое до тех пор, пока не остынет, затем воду сливаем и операцию повторяем... После этих манипуляций эта кака становится хрупкой, мы её аккуратненько разбиваем (прямо в колбе) на кусочки с помощью стеклянной палочки или ещё лучше с помощью стеклянного мерного цилиндра на 25-50 мл (т.е. берём такой, который проходит в горло колбы, т.е. по диаметру)... Ну и усё - вытряхиваем кусочки каки в сартир и окончательно хорошенько промываем колбу водой... Вот так мерзко выглядит кака, залитая кипятком:

Так выглядит отмытая от каки колба-куб, после однократного проведения процесса (на фотках создаётся такое ощущение, что колба пострадала от щёлочи весьма серьёзно, однако это не так, поверхность конечно же стала матовой, однако это только весьма и весьма поверхностно, и на мой взгляд данная колба (она толстостенная кстати) выдержит проведения ещё одного-двух десятков таких процессов, по меньшей мере, прежде чем в ней образуется дырка...):

В таком виде получился сабж:

Комментарии:

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.