Нитрат калия своими руками

>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Главная
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Из металла
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Из бумаги и ниток
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Из дерева
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Электроника
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Химия
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Физика
>» src=»http://narod2.yandex.ru/i/users/color/red/arrow-s3.png»/>Вскрытие вещей

Нитра́т ка́лия ( ка́лиевая сели́тра , калий азотнокислый , калийная селитра — (KNOз). Бесцветный до белого гигроскопичный, кристаллический порошок, без запаха. Имеет специфический соленный вкус. Плавится при 340С и разлагается уже при 400. Разлагается на нитрит калия и кислород. Именно благодаря этому свойству нитрат калия используют в пиротехнике в качестве окислителя в различных составах(например порох).

Стоит сказать что в древности нитрат калия получали из навоза , затем в 1854 году немецкий химик К.Нёлнер изобрел другой способ получения — из натриевой селитры и хлорида калия.

Натриевая селитра по свойствам очень похожа на калиевую и может заменять ее в некоторых составах. Как и калиевая селитра, натриевая так же служит удобрением но, по-моему, найти ее еще сложнее чем калиевую.
В наше время калиевую селитру получают следующими методами:

Это касается промышленности.

За неимением таких реактивов у химиков-пиротехников получили развитие следующие методы:
1. Синтез из поташа(поташ – карбонат калия K2CO3).

2. Синтез из нитрата натрия, предложенный Нёлнером(так же встречается в книги Чувырина ,,Занимательная пиротехника,,). Не уверен, что сейчас кто-то так делает, но все же… Уравнение приведено выше

3. Синтез из хлорида калия и нитрата аммония – то о чем я и хочу рассказать.

Как уже было сказано выше нам потребуется хлорид калия и нитрат аммония .

Хлорид калия — удобрение, обычно продается в пакетах по 1кг, перемешанный с неким красно-бурым веществом(какая-то добавка, полезная для растений но очень сильно влияющая на частоту эксперимента). Всего в пакете массой 1кг примерно 800г хлорида калия. Именно столько я смог получить после очистки удобрения (об очистке читайте ниже).

Нитрат аммония – очень распространенное удобрение, фасуется в пакетах по 1, 2, 3 кг., возможно есть больше. Продается в виде гранул средним диаметром 2-2,5мм. Есть абсолютно во всех магазинах удобрений, правда могу раскупить перед началом сезона.

Очистка хлорида калия.

Берём полулитровую банку(а можно и две), наливаем кипятка не доливая до верху примерно 5см.
Кладем туда 7 столовой ложек грязный хлористый калий и перемешиваем.
Раствор окрашивается в красно коричневый цвет. Если дать немного времени отстояться, то сверху образуется буро-красная пенка, а сам раствор становится Розовым (почти прозрачным). Пенку можно убрать ложкой.

Если при перемешивании на дне что то не растворилось, то добавьте немного кипятка.
Если нет, то добавляем ещё KCl пока не перестанет растворяться .
Далее берём кастрюлю, на неё тряпку-фильтр (очень толстую! Более 10 слоев!), и аккуратно фильтруем.

Если раствор в кастрюле слегка розоватый (фильтр не достаточно плотный), то фильтрацию следует повторить! Полученный раствор должен быть прозрачным или слегка желтоватым.

Далее ставим кастрюлю на большой огонь и кипятим (лучше закрыть крышкой, так как повсюду будут пятна соли ).
Раствор следует выпарить, то есть в конечном счете в кастрюле должен остаться чистый (белый ) хлорид калия и немного воды.
Затем я выкладывал полученную массу на противень и сушил в духовке. При сушке необходимо периодически перемешивать полученный продукт. для того, чтобы просушка было равномерной, не было слипания.
При очистке 1кг хлорида калия у меня получилось 800г чистого.
Банку где вы растворяли грязный хлористый калий, фильтр через который вы фильтровали этот раствор, и ложку, которой вы его мешали, сохраните до следующего раза. Ни в коем случае не мойте в раковине, — замарать легко, а чистить трудно. Но если что, можно очистить обычным хозяйственным мылом или туалетным чистящим средством на основе щавелевой кислоты.

Расчеты
Нитрат калия мы будем получать путем обменной реакции. Реакция проходит по уравнению

Давайте посчитаем сколько грамм надо взять нитрата и хлорида из расчета на 1 моль.: молярная масса нитрата аммония: 80г/моль, а хлорида калия 74,5г/моль.

То есть, надо взять 80 и 74,5 грамм веществ. Предположим вы очистили хлорид калия и у вас получилось 800г. Тогда, посчитав, получим, что хлорида аммония надо взять: 800/74,5*80=860г.
Насыпная плотность гранулированной аммиачной селитры 0,9г/мл.
То есть в 100мл будет 90г а в 1кг 900г. Такой способ измерения очень прост — не надо просушивать аммиачную селитру для измерения на весах.
Итак, у нас 860г, значит по мерному стакану нам нужно 955мл.
Думаю первая часть расчетов понятна, двигаемся дальше.

Вы наверняка заметили, что в реакции образуется побочный продукт – хлорид аммония, и его нужно как-то отделить. Единственным выходом я вижу следующее: использовать данные о растворимости обеих веществ. А именно, тот факт, что растворимость нитрата калия меньше растворимости хлорида аммония.
То есть можно подобрать такое количество воды и такую температуру когда часть нитрата калия выпадет виде кристаллов и весь хлорид аммония останется в растворе. Да при таком способе мы теряем часть калиевой селитры, но зато та часть которую мы получим будет чиста и пригодна для изготовления пиротехнических составов.
Есть и другой способ. Как известно еще со школы, при нагревании хлорид аммония разлагается, а если точнее то возгоняется(отсюда и белый дым).
Температура возгонки около 338 градусов. НО я не вижу смысла использовать этот способ, во-первых при прокаливании будет образовываться большое количество густого белого дыма, а во-вторых температура возгонки очень близка к температуре разложения.

Теперь обратимся к табличным данным:

Растворимость нитрата и хлорида при 0 С* соответственно 14 грамм и 29,4грамм. Нам необходимо взять столько воды чтобы при нуле градусов весь хлорид аммония остался в растворе, для начала посчитаем сколько хлорида аммония образуется – 574г, то есть воды надо брать 574/29,4*100=1954мл.

От теории переходим к практики – берем большую кастрюлю, наливаем воду, ставим на огонь, добавляем хлорид калия и нитрат аммония, ну все как рассчитали, Нагреваем воду и перемешиваем реактивы, как только все растворится выключаем огонь и даем раствору остыть (у меня раствор получился грязным) сначала до комнатной температуры.

А затем ставим или в холодильник или на балкон (если делать зимой ), важно чтобы раствор охладился до 00С , если температура будет меньше, то хлорид аммония будет выпадать вместе с нитратом, а это грозит загрязнению продукта. Выпавшие кристаллы необходимо профильтровать.
В качестве фильтра я использую обычную ткань – один слой.

НО! задолго до фильтрования следует приготовить воду температурой около 00С . Этой водой надо будет промыть кристаллы.
Промывка необходима, так как хлорид аммония все равно выпадет виде кристаллов, хоть немного, но выпадет, а так как растворимость в холодной воде превышает растворимость нитрата калия больше чем в два раза, то он будет растворятся в холодной воде и вымываться из кристаллов.
Не пытайтесь фильтровать все кристаллы сразу, за раз все равно не сможете и будет неудобно. Положили на фильтр кристаллов с кулак, отжали, промыли, отжали и пока отложили на газетку .
Когда все кристаллы будут промыты, можно выложить их на противень и сушить в духовке при маленьком огне с приоткрытой дверцей, также перемешивать и постоянно следить за просушкой.

После всех операций у меня получилось 800г нитрата калия, это конечно отличается от теории, но есть и такое понятие как выход, так что такой результат тоже неплох.

* данные о температурах плавление и некоторые другие взяты из википедии
** растворимость – кол-во грамм в-ва которое растворяется в 100мл воды при данной температуре.

Источник

Как сделать карамельное топливо: пошаговая инструкция

Несколько десятилетий назад, когда человечество бредило освоением космоса, увлечение ракетостроением было повальным. И школьники, и взрослые мужчины с энтузиазмом конструировали в гаражах и на кухнях модели ракет из подручных материалов. Сейчас ажиотаж немного спал, но что может быть увлекательнее, чем запустить в воздух собственноручно сделанный летательный аппарат? Как же заставить ракету взлететь? Самое доступное и практичное — использовать карамельное топливо, смесь селитры и углевода.

Что потребуется

Набор составляющих не так уж велик.

1. Сахар или сорбит — сырье для карамелизации.

2. Селитра (можно использовать разную, об этом подробнее ниже).

3. Металлическая емкость — чаще всего берут обычные консервные банки, хотя предпочтительнее брать посуду с толстыми стенками — для более равномерного нагрева. Еще лучше — эмалированную или из нержавейки, чтобы не было реакции раствора с материалом посуды.

4. Электроплитка — готовить топливо на газовой плите нельзя!

5. Газета или другая бумага с хорошими впитывающими свойствами (если ваша цель — сделать не просто карамельное топливо, а карамельную бумагу). Ее также используют в двигателях ракет, пропитывая готовой «карамелькой» и высушивая (без нагрева).

6. Средства защиты: очки и перчатки.

Три способа изготовления

Сделать карамельное топливо можно по-разному. Самое легкое — просто смешать компоненты. Еще «карамельку» варят — просто или с выпариванием. При обычном смешивании топливо ссыпают в стеклянную банку и встряхивают несколько раз, затем плотно закрывают, чтобы исключить впитывание воды. При непосредственном использовании в двигателях ракет этот вид горючего надо хорошо уплотнить, иначе возможен взрыв.

Рецепт № 1

Карамельное топливо из калиевой селитры (нитрата калия) — самый лучший вариант. Ингредиенты берутся в следующих пропорциях: сахар или сорбит — 35 %; селитра — 65 %. Селитру сушат на плоской широкой сковороде про 100-150 градусах около двух часов. Затем измельчают в течение примерно 20 секунд — можно использовать ступку или кофемолку.

Рецепт № 2

Карамельное топливо из натриевой селитры. Особенности этой смеси — она более гигроскопична. Потребуется 70 % селитры, 30 % сахара и два объема воды (200 %).

Рецепт № 3

Пользоваться им не рекомендуется. Это карамельное топливо на аммиачной селитре (аммоний азотнокислый). Почему лучше обратить внимание на другие рецепты? Потому что это неустойчивое соединение, и при нагревании все что угодно может пойти не так. В результате затея, вполне вероятно, закончится пожаром!

Катализаторы

Для увеличения эффективности «карамельки» в нее добавляют различные катализаторы. Самый популярный — оксид железа. Менее известно карамельное топливо с алюминием. Внимание! Смесь алюминия с нитратами может воспламениться в присутствии воды. Особенно опасно наличие любых щелочных примесей, которые могут присутствовать в селитре, недостаточно чистой или сделанной самостоятельно. Поэтому в горючее на основе нитратов с алюминием в качестве катализатора обязательно добавление 0,5-1 % какой-нибудь слабой кислоты, причем не факт, что этого количества хватит, — все зависит от качества селитры. Борная — наилучший вариант. Щавелевая и уксусная не годятся — алюминий реагирует с ними. Если в процессе варки смесь сильно нагревается, пенится и испускает резкий запах аммиака — нужно незамедлительно снять ее с плитки и погрузить в воду.

Алюминий добавляется в калиевую «карамельку». Допустимые вариации — от 2,5 до 20 %. Разное количество дает разное изменение скорости горения топлива. Рекомендуется использовать сферический алюминий АСД-4.

Как остаться целым и здоровым

Опаснее всего готовить карамельное топливо путем плавления сахара и селитры, но зато этот вариант и самый результативный. Емкость, в которой варят «карамельку», должна быть идеально чистой — посторонние вещества могут вызвать возгорание.

Рядом не должно быть источников открытого пламени — взрывы на кухне нам ни к чему. Очень важно следить за температурой смеси — выше 180 градусов она не должна подниматься ни при каких обстоятельствах!

При размешивании лучше использовать деревянную палочку во избежание побочных реакций. Мешать следует очень тщательно, но равномерно: пузырьки воздуха в готовом топливе при использовании приводят к взрыву ракеты. При розливе этого горючего в формы также нужно следить, чтобы не было пузырьков. Работать необходимо с вытяжкой или на свежем воздухе, особенно это касается рецепта с аммиачной селитрой.

Не перемалывайте сахар и селитру в кофемолке вместе! Молоть нужно отдельно, смешивать, встряхивая, в стеклянной посуде.

Новичкам не стоит связываться с нитратом аммония: сначала попробуйте самое простое и безопасное (на основе калиевой селитры) карамельное топливо. Изготовление любого самодельного горючего должно проходить под тщательнейшим контролем качества ингредиентов, температуры, содержания влаги и с соблюдением всех мер безопасности!

Где достать ингредиенты

Селитра продается в магазинах сельскохозяйственных товаров и отделах для дачников в качестве удобрения. Сорбит — заменитель сахара для диабетиков. Продается, соответственно, в аптеке. Fe₂O₃ — оксид железа — раньше продавался под названием «железный сурик». Можно попробовать сделать его самостоятельно, изучив соответствующую литературу. Минерал гематит — этот тоже оксид железа. Алюминий продается фирмами-производителями химреактивов.

Источник