preparazione del nickel nitrato

Myttex Forum ha chiuso definitivamente. Non è più possibile inviare messaggi, ma il contenuto è ancora consultabile in questo archivio.

Mario

2015-10-28 20:05

Buonasera,

per scopi analitici, ho bisogno di preparare pochi grammi di nitrato di nichel. Come base di partenza ho del nichel solfato eptaidrato e normali reagenti /vetreria da laboratorio.

Come posso fare?

Un grazie a tutti quelli che daranno un contributo risolutore.

Saluti Mario

LuiCap

2015-10-28 20:28

Non l'ho mai fatto, ma così su due piedi e sulla carta, farei:

- immergo nella soluzione di nichel solfato una barretta di Al di massa in eccesso rispetto a quella stechiometrica;

- lascio reagire fino a decolorazione completa della soluzione verde: l'Ni2+ si riduce a Ni elementare solido;

- estraggo la barretta di alluminio rimasta e asporto tutto il nichel metallico solido;

- filtro e lavo con acqua diverse volte;

- faccio reagire il nichel metallico con una soluzione di acido nitrico fino a completa dissoluzione del solido: si forma il nitrato di nichel solubile in acqua;

- evaporo la soluzione acquosa e raffreddo fino a precipitazione dei cristalli di nichel nitrato;

- filtro e lavo il solido con acqua fino a neutralità delle ultime acque di lavaggio.

Bah, mi sembra fin troppo semplice, ribadisco sulla carta!!!

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: ClaudioG.

Roberto

2015-10-28 20:52

LuiCap: "estraggo la barretta di alluminio rimasta e asporto tutto il nichel metallico solido;

            - filtro e lavo con acqua diverse volte;"

Dalla barretta di Al oltre al Nichel si potrebbe staccare una minima quantità di alluminio metallico

che potrebbe inquinare la massa metallica ottenuta.

Laverei quindi il tutto con acido cloridrico diluito che porterebbe in soluzione l'eventuale alluminio ma lascerebbe

praticamente intatto il nichel, a questo punto filtrerei e laverei abbondantemente con acqua.

segue il resto della procedura...

Anch'io non ho mai testato questa procedura ma sempre sulla carta dovrebbe andare 

NB sono sicuro che HCl freddo e diluito diciamo tra 0,5 e 1 M non intacca il nichel poiché per ottenerne il cloruro  

Ho dovuto adoperare HCl 37% ad T d'ebollizione sul Ni metallico, dapprima la reazione fu lenta poi aumentò notevolmente.

Roberto

I seguenti utenti ringraziano Roberto per questo messaggio: ClaudioG.

LuiCap

2015-10-28 21:09

Forse per togliere le tracce di Al metallico laverei con NaOH 2 M: l'Al reagisce e passa in soluzione come alluminato liberando H2, l'Ni metallico no.

Igor

2015-10-28 21:59

Probabilmente far reagire direttamente il metallo con l'acido non è la soluzione migliore perchè si ottiene anche NH4NO3, che poi non so se è così facile da separare completamente.

Io precipiterei Ni(OH)2 dal solfato con NaOH, poi farei reagire l'idrossido ricavato con HNO3 diluito fino a pH neutro.

I seguenti utenti ringraziano Igor per questo messaggio: Guglie95

AminewWar

2015-10-28 22:28

Usando i rapporti stechiometrici penso si può sfruttare la reazione di doppio scambio tra NiSO4 e Ba(NO3)2 poichè il BaSO4 formatosi è estremamente insolubile in acqua.

Saluti,

Gian Marco.

quimico

2015-10-28 22:42

Potrebbe farlo reagire con sodio bicarbonato a dare nichelio(II) carbonato, Ni4CO3(OH)6(H2O)4, e quindi farlo reagire con acido nitrico concentrato per avere il nitrato. Si formano solo acqua e anidride carbonica come sottoprodotti. Questa è una metodica che avevo studiato anni fa.

LuiCap

2015-10-29 12:35

Igor ha scritto:

Probabilmente far reagire direttamente il metallo con l'acido non è la soluzione migliore perchè si ottiene anche NH4NO3, che poi non so se è così facile da separare completamente.

Se ti riferisci a questa reazione:

8HNO3(aq) + 3Ni(s) --> 2NO(g) + 3Ni(NO3)2(aq) + 4H2O(l)

non capisco da dove possa formarsi l'NH4NO3.

Per ridurre lo ione NO3- a NH3 occorre sì un forte riducente, ma in ambiente nettamente basico.

O no?!?!

quimico

2015-10-29 13:27

Ho chiesto anche al mio docente di inorganica con cui sono tuttora in contatto e concorda con me sulla via di sintesi.

La via da me scritta resta una delle migliori, in quanto è quella usata anche per la sintesi di complessi di nichelio(II), oltre che di molti altri composti di nichelio(II) di interesse sintetico. Ricordo che il nichelio(II) è un'ottima ed economica alternativa ai catalizzatori al palladio(II), in molti processi di sintesi che coinvolgono il cross-coupling. Unica pecca di tale elemento è la sua cancerogenicità lungamente accertata e TOF/TON non sempre paragonabili con il palladio(II).

I seguenti utenti ringraziano quimico per questo messaggio: Guglie95

Mario

2015-10-29 17:23

Intanto ringrazio tutti coloro che mi hanno risposto.

Tuttavia il problema permane perchè nessuna delle proposte fatte funziona in pratica.

Vediamo quindi le motivazioni caso prer caso, in ordine di apparizione:

x Luisa: ho fatto la prova, non si sa mai. Il risultato è niente di niente. Soluzione di nichel solfato e lamina di alluminio invariate, anche con un moderato riscaldamento. Anche sulla carta la cosa non funge e lo dicono i potenziali redox. Come può uno ione tipo Ni++ separarsi come metallo in soluzione acquosa se se ha potenziale negativo rispetto all'idrogeno?

xAminewWar: il suggerimento più sensato ma non privo di inconvenienti. E' molto difficile pesare quantità stechiometricamente esatte dei due sali e questo porta ad avere un eccesso, anche se piccolo di uno dei due.

XIgor: via impraticabile per due motivi. Il precipitato ottenuto contiene adsorbiti importanti quantità di ione solfato e sodio i quali sono praticamente impossibili da eliminare per lavaggio anche prolungato. E poi hai presente la pappetta che si forma? Decisamente infiltrabile.

xQuimico: il problema è il nichel solfato. Ci sarà pure un motivo perchè il Brauer parte dal cloruro. Comunque la preparazione via bicarbonato richiederebbe di lavorare in presione e in atmosfera di CO2 e questo complica le cose non avendo l'attrezzatura.

saluti

Mario

I seguenti utenti ringraziano Mario per questo messaggio: quimico, AminewWar

LuiCap

2015-10-29 17:59

Mario ha scritto:

x Luisa: ho fatto la prova, non si sa mai. Il risultato è niente di niente. Soluzione di nichel solfato e lamina di alluminio invariate, anche con un moderato riscaldamento. Anche sulla carta la cosa non funge e lo dicono i potenziali redox. Come può uno ione tipo Ni++ separarsi come metallo in soluzione acquosa se se ha potenziale negativo rispetto all'idrogeno?

Il potenziale normale redox della semicoppia Al3+/Al è:

Al3+ + 3e- <==> Al E° = -1,66 V

Il potenziale normale redox della semicoppia Ni2+/Ni è:

Ni2+ + 2e- <==> Ni E° = -0,26 V

Quindi il potenziale di riduzione più basso spetta alla prima semicoppia, la cui reazione spontanea va da destra a sinistra, cioè l'Al perde 3e- e si ossida ad Al3+.

La reazione spontanea per la l'altra semicoppia va dunque da sinistra a destra: l'Ni2+ si riduce acquistando 2e- a Ni.

La reazione complessiva sarà:

2Al + 3Ni2+ --> 2Al3+ + 3Ni

Il potenziale E° complessivo della redox è:

E° = E° catodo - E° anodo = -0,26 - (-1,66) = 1,40 V

Il valore positivo di E° significa che, in condizioni standard, la reazione è spontanea nel verso indicato.

Perché sulla carta non dovrebbe funzionare???

ohilà

2015-10-29 18:05

L'alluminio in teoria dovrebbe reagire con il nichel solfato.  Io avevo provato con il cloruro, ma serve una piccola quantità di HCl per far partire la reazione, che deve avvenire in etanolo. L'avevo fatto per preparare il catalizzatore di urushibara... L'alluminio va aggiunto a piccole porzioni per evitare surriscaldamento eccessivo e la reazione fatica comunque un po' a partire. Ma comunque è tutto molto lento e io avevo usato i fogli, che pur essendo meno puri hanno maggior superficie di contatto rispetto alle lamine. Riporto questa procedura (è presa da erowid): Dissolve 4.0g Nickel Chloride hydrate (light green crystals) in 75 ml 95% ethanol w/ mag stirring and warming to 50°C. After salt is dissolved remove stir bar and add 1ml water and 1ml conc. HCl. While solution at 50°C slowly add 5g regular Reynolds wrap (aluminium foil) torn up into 0.25 x 1.0in strips in 1g portions with manual stirring. The aluminum will SLOWLY react with the nickel salt forming the metal Ni(s) through metathesis as a dark grey chunky powder which settles to the bottom. A gentle effervescence of hydrogen occurs during reaction. Add aluminum at a rate that maintains a steady effervescence and keeps temperature roughly in the 50°C range. Note this may take up to two hours! At the end of Al addition all green color from nickel salt should be discharged. If any color remains add another gram of aluminum and wait for soln to clear. Precipitated Nickel powder was added to 100ml 20% NaOH soln and manually stirred at 60°C for 30 min. Excess NaOH is decanted and nickel is washed with 5 x100ml aliquots of distilled water to remove excess base. Non saprei se il tutto funziona anche partendo dal solfato però...

TrevizeGolanCz

2015-10-29 18:06

ps. Ha messo i potenziali del Nichel, però ha scritto Zn : /....

LuiCap

2015-10-29 18:17

TrevizeGolanCz ha scritto:

ps. Ha messo i potenziali del Nichel, però ha scritto Zn : /....

Grazie, ho corretto azz!

Mario

2015-10-29 19:08

[quote pid='77194' dateline='1446141587']

...........................

Perché sulla carta non dovrebbe funzionare???

Perchè i metalli che hanno un potenziale inferiore a quello dell'idrogeno tendono asciogliersi negli acidi. Ovvero si svolge idrogeno a scapito del metallo meno nobile.

saluti

Mario

I seguenti utenti ringraziano Mario per questo messaggio: quimico, LegiiT, Claudio

LuiCap

2015-10-29 20:35

Cos'è allora il solido grigio lucente che si forma su una lamina di Zn immersa in una soluzione di Pb(NO3)2 0,5 M???

È una reazione che ho fatto per anni e si è sempre verificata e il risultato era ben evidente dopo pochi minuti.

Mario

2015-10-29 20:51

LuiCap ha scritto:

Cos'è allora il solido grigio lucente che si forma su una lamina di Zn immersa in una soluzione di Pb(NO3)2 0,5 M???

È una reazione che ho fatto per anni e si è sempre verificata e il risultato era ben evidente dopo pochi minuti.

Atteniamoci al titolo del post e non divaghiamo, per favore.

Saluti

Mario

Igor

2015-10-29 23:46

Mario ha scritto:

XIgor: via impraticabile per due motivi. Il precipitato ottenuto contiene adsorbiti importanti quantità di ione solfato e sodio i quali sono praticamente impossibili da eliminare per lavaggio anche prolungato. E poi hai presente la pappetta che si forma? Decisamente infiltrabile.

 no no Effettivamente non sapevo della pappetta. Non funziona neanche a caldo con un po' d'alcol etilico?

O sostituire NaOH con dimetilgliossima ed ammoniaca?

Mario

2015-10-30 17:11

Non c'è verso, Igor. Già il filtrare è difficoltoso e poi c'è la problematica degli ioni/anioni adsorbiti dal precipitato . Con la D G si può fare, ma non mi va di sprecare diversi grammi del reagente organico. Saluti Mario

luigi_67

2015-10-30 21:03

Sul laboratorio di Zorro :-D 250 g di nichel(II) nitrato costa circa 60 euro.... Considerando lo sbattimento e le difficoltà di ottenere per sintesi un prodotto puro, a volte il mercato è la soluzione più semplice, specie come in questo caso dove il prezzo del reagente è tutto sommato abbordabile.

Come soluzione sarà pure poco scientifica ma io a questo punto farei così...

Un saluto :-)

Luigi

Mario

2015-10-30 21:55

Non è certo il denaro che decide . Semmai è il piacere della sfida tecnica e la voglia di farcela. E poi ne ho bisogno di pochissimi grammi consapevole che il rimanente resterà inutilizzabile. Saluti Mario

I seguenti utenti ringraziano Mario per questo messaggio: luigi_67, quimico

Mario

2015-11-15 13:03

Alla fine sono riuscito a prepararne un poco, giusto quello che mi serviva.

Ecco il sale ancora umido e con tracce di acido nitrico:

nichel nitrato_.jpg
nichel nitrato_.jpg

e dopo la permanenza di una settimana in essiccatore con il gel di silice:

 

nichel nitrato esaidrato 0,13 g_.jpg
nichel nitrato esaidrato 0,13 g_.jpg

saluti

Mario

I seguenti utenti ringraziano Mario per questo messaggio: quimico, TrevizeGolanCz, fosgene, ohilà, Beefcotto87, luigi_67

fosgene

2015-11-15 13:23

Che metodo ha utilizzato alla fine?

Il grado di idratazione del sale qual' é?

Il prodotto é per caso fortemente igroscopico?

quimico

2015-11-15 17:06

Complimenti. Come sempre Mario.

luigi_67

2015-11-16 11:07

Ci stavo proprio ripensando l'altro giorno e volevo appunto chiedere come era andata a finire la cosa... aspettiamo l'esposizione della sintesi!

Un saluto

Luigi

Mario

2015-11-16 19:24

Espongo allora il procedimento inserendo anche le risposte alle domande fatte dai lettori. Principio del metodo: Il nichel viene precipitato come ossalato. Successivamente questo sale viene decomposto termicamente per dare l'ossido che è poi fatto reagire con un eccesso di acido nitrico. Procedimento: Ottenimento del nichel  ossalato: in un becker da 50 ml si introducono 2,8 g di nichel solfato esaidrato e circa 30 ml di acqua.  A parte si pesano 1,6 g di sodio ossalato e 0,05 g di acido ossalico diidrato, i quali verranno aggiunti tutti in una volta, sotto buona agitazione, alla soluzione di Ni. Si scalda, sempre sotto agitazione,  il tutto fino a circa 50 °C. In breve tempo inizia a formarsi un precipitato finissimo di colore verde-azzurro  molto chiaro di nichel ossalato diidrato ad un pH di circa 3. NiSO4*6H2O + Na2C2O4 ==> NiC2O4*2H2O + Na2SO4 + 4H2O

nichel ossalato_.jpg
nichel ossalato_.jpg
La soluzione diventa quasi incolore è questo è un buon segno per una precipitazione pressocchè quantitativa. Si filtra sotto vuoto usando un setto poroso filtrante in vetro lavando infine il precipitato con acqua fredda. Si trasferisce il sale in crogiolo e si incenerisce a 400 °C. Rimane un residuo nero di NiO in forma di polvere leggera che non si attacca alle pareti del  crogiolo ed è facilmente asportabile.
NiO in crogiolo_.jpg
NiO in crogiolo_.jpg
Come potete vedere il colore dell'ossido di nichel è proprio nerissimo. Lo si fa reagire quindi con HNO3 al 65% in leggero eccesso. La reazione è rapida e non richiede un forte eccesso di acido. Si fa evaporare l’acido non reagito scaldando intorno ai 50 °C evitando di portare a secco e rompendo la crosta che si forma.  Si riprende con poca acqua e ancora si riscalda come prima. Raffreddando il liquido verde cristallizza il nitrato. Si frantuma con una bacchetta di vetro la crosta salina e si prosegue con il blando riscaldamento fino ad avere il sle sufficientemente “secco”. L'ultimo passaggioè in essiccatore con il gel di silice per una settimana almeno. Due parole su questo sale. Ho provato a titolarlo con il metodo classico con EDTA in ambiente ammoniacale usando muresside come indicatore. Ne è risultato una purezza del 99,2% come esaidrato. Va aggiunto che nel sale il Ni centrale coordina 6 molecole di acqua e che quindi il nitrato non è legato direttamente al metallo. Per riscaldamento a 110 °C fonde parzialmente e, innalzando la temperatura inizia a decomporsi intorno ai 250 °C diventando sempre più nerastro. Non risulta quindi possibile ottenerlo anidro per questa via. Non è igroscopico ma se l'aria è particolarmente umida può diventarlo. La sua solubilità in acqua è notevole ed è pure solubile in alcole etilico anidro. saluti Mario

I seguenti utenti ringraziano Mario per questo messaggio: AminewWar, LegiiT, fosgene, luigi_67, ClaudioG., quimico, ohilà, Igor, Claudio, AndreaChem