Ossidazione catalitica dell'ammoniaca
Ho provato a cercare se qualcuno avesse già postato questo esperimentino semplicissimo, ma penso che non ci sia. Anche se potrebbe a buon diritto essere classificato come “sintesi” mi sembra più opportuno postarla negli “esperimenti”, perché in effetti non porta all’isolamento di un prodotto utile.

La preparazione industriale dell’acido nitrico è basata su un processo a tre stadi:
- ossidazione catalitica di ammoniaca ad NO
- ulteriore ossidazione (non catalizzata) di NO a NO2
- assorbimento di NO2 in acqua a dare acido nitrico (e altro NO che viene riciclato)
Questo esperimento (procedura 1) è la versione “domestica” e “addomesticata” del primo passaggio, eseguita in modo simile anche se molto meno efficiente, per ovvie ragioni. Poter riprodurre in una beuta le grandi glorie della chimica industriale dà sempre una certa soddisfazione...

La procedura 2, invece, è una valida alternativa (specie per coloro che non avessero a disposizione il platino) e permette di eseguire l’esperimento con un effetto molto diverso, forse anche più bello. Ha però lo svantaggio di assomigliare assai poco al processo industriale, anche perché è stato osservato che nell’ossidazione si forma prevalentemente azoto invece di ossido nitroso.


Procedura 1
In una beuta da 500 mL versare una quantità di soluzione concentrata di ammoniaca tale da ricoprire completamente il fondo (50-100 mL). Tappare e ruotare la beuta per saturare la fase gassosa con l’NH3. Avvolgere a spirale un filo di platino lungo 5-10 cm. Usando un pezzetto di filo metallico (qualsiasi metallo resistente alla fiamma del Bunsen va bene, tipico esempio una graffetta aperta) appendere la spirale di Pt in modo tale che rimanga sospesa nella parte centrale della beuta.
Estrarre il platino dalla beuta e riscaldarlo per pochi secondi sulla fiamma di un Bunsen. Appena diventa incandescente, reintrodurlo nella beuta. A contatto coi vapori di ammoniaca in presenza di ossigeno, sulla superficie del platino avviene l’ossidazione:
4 NH3 + 5 O2 --> 4 NO + 6 H2O
La reazione è esotermica e mantiene il platino incandescente finché i reagenti sono disponibili a concentrazione sufficiente nella fase gassosa, cioè per molti minuti (dando alla beuta l’aspetto di una lampadina che emana una luce debole ma costante).

[Immagine: Ossidazione%20ammoniaca%2001%20s.jpg] [Immagine: Ossidazione%20ammoniaca%2002%20s.jpg]


Procedura 2
Preparare la beuta di ammoniaca come sopra. Riscaldare dell’ossido di cromo(III) sulla punta di una spatola larga. Appena diventa incandescente, “spolverizzare” l’ossido nella beuta e riposizionare il tappo. In questo caso, data la maggiore area superficiale, si vede una pioggia di scintille che si estingue nella fase liquida, eccetto alcune particelle che rimangono sospese nel gas e continuano a fluttuare per alcuni secondi. L’effetto ricorda un po’ il volo delle lucciole nella notte, motivo per cui questo esperimento è noto come “lucciole di ammoniaca” o, meglio, “ammonia fireflies”.
Come detto nell’introduzione, in queste condizioni il prodotto prevalente è azoto molecolare:
4 NH3 + 2 O2 --> 2 N2 + 6 H2O
perché l’ossidazione su questo catalizzatore è meno efficiente. A chi vuole approfondire consiglio questo articolo: V. A. Volkovitch, T. R. Griffiths, J. Chem. Educ. 2000, 77, 177.

[Immagine: Ossidazione%20ammoniaca%2003%20s.jpg] [Immagine: Ossidazione%20ammoniaca%2004%20s.jpg]


Considerazioni
- Non fatevi tentare dall’usare NH3 diluita, non funziona. Ci vuole la soluzione concentrata (meglio 28-32% w/v), specie per la procedura 2. :corrosivo: :irritante:
- È fondamentale che il Cr2O3 sia in forma di polvere leggera, non compatta. La qualità più indicata è quella che si ottiene nella nota reazione di decomposizione del dicromato di ammonio, ma credo che questo vada OT e probabilmente nei tabù :esplosivo: ).
- L’ammoniaca secca è infiammabile, anche se con difficoltà... Perciò non mi sembra una buona idea provare questi esperimenti con una miscela di aria e NH3 gassosa (generata in qualche modo, per es. da NH4Cl+NaOH). La presenza di acqua in equilibrio con la soluzione garantisce di stare fuori dai limiti di infiammabilità della miscela (dovrei avere in giro il diagramma dei limiti superiore e inferiore al variare della %H2O...).

Sto preparando un breve video di questo esperimento e tra qualche giorno (spero) sarà disponibile su youtube.
"They mix some DNA, some skin and a certain spray, you can watch it on a laser screen...
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ale93, arkypita, lorenzo, Max Fritz, quimico, Mario, Roberto, Chimico, AgNO3, jobba, fosgene
Molto didattica e appariscente, davvero bellissimo.
Le fasi successive, ossidazione a NO2 e assorbimento in acqua, le farai?
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Il video è online:

http://www.youtube.com/watch?v=CnhAnhK7U18

(noterete che le immagini che ho postato sopra sono frame presi dagli stessi video che ho usato per comporre questo)

@NaClO3
Non ho in programma di fare altri esperimenti in questo senso. La seconda fase in queste condizioni avviene spontaneamente (da NO a NO2) ma le quantità in gioco sono talmente piccole che non se ne vede nemmeno il colore... la terza fase è decisamente poco interessante, e non così banale come si potrebbe credere!
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GabriChan
HegelRast, molto bello il filmato, il filo di platino quanto rimane incandescente?

l'unica nota stonata per me è la musichetta, che hai messo...... fa un pochino cag...
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persone”
Eleanor Roosevelt
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E' tutto splendido e decisamente ben fatto, complimentoni.
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Complimenti, bel post.
" Trasformare rifiuti in risorse "
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(2012-07-08, 12:56)GabriChan Ha scritto: HegelRast, molto bello il filmato, il filo di platino quanto rimane incandescente?

l'unica nota stonata per me è la musichetta, che hai messo...... fa un pochino cag...

Grazie! E' veramente semplice ma di grande effetto... :-) :-) :-)

Non ho provato a lasciarlo immerso molto a lungo perchè non vorrei rovinare il preziosissimo filo di platino!! Però almeno 10 minuti li regge. Secondo me molto di più, probabilmente ore, visto che la soluzione di ammoniaca è molto concentrata.

Quanto alla musica, capisco, sono motivetti da videogiochi che o si amano o si odiano, non ci sono mezzi termini!! Però hanno il vantaggio di non dare segnalazioni di infrazione di copyright, cosa alla quale quelli di YouTube sono morbosamente attenti. ;-)
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Hai provato con un fili di nichel? dovrebbe avere anche quello delle ottime proprietà catalitiche, così non rischi il filo di platino :-)

Per la musichetta no è per caso un FF3 o 4 ?
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persone”
Eleanor Roosevelt
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(2012-07-10, 16:25)GabriChan Ha scritto: Hai provato con un fili di nichel? dovrebbe avere anche quello delle ottime proprietà catalitiche, così non rischi il filo di platino :-)

Per la musichetta no è per caso un FF3 o 4 ?

Ho provato con Cu, Fe e Ag, e (immaginabilmente :-) ) non funziona...
Con il nichel non ho provato perchè non ho un filo di Ni (nemmeno Ni/Cr) però mi aspetto che funzioni "male", cioè che il processo non sia efficiente come con il Pt (sempre che la reazione avvenga) e non sia in grado di autosostenersi. Però è solo una mia ipotesi, se qualcuno può provare mi faccia sapere!!! :-)

Quanto alla musica, no, il gioco si chiama Banjo Tooie, è un platform della Rareware per Nintendo. Il livello è "Witchyworld".
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