Essaie de faire de l'Acide Nitrique

[gillesleclerc]

Bonjour à tous

voilà, en mélangeant du Ca(NO3)2 et du NaHSO4 ça me dit que je fais de l'acide nitrique
Sauf que dans mon tube a essais, j'ai une bonne partie de précipité ou solide blanc
Qu'est-ce que j'ai fais exactement ? c'est de l'acide ?
Merci à vous pour vos réponse

[Bapt]

Bonjour,

Non, ton précipité n'est pas de l'acide nitrique, si tu nous donnes un peu plus d'information je pourrai de dire ce que c'est. (Explique ton expérience, si tu as chauffé, utilisé des réactifs en solution ou pas, avec si peu d'information je ne peux le dire, je laisse donc aux plus expérimentés le soin de te répondre).

En revanche un excellent moyen de produire HNO3 est de faire réagir H2SO4 avec KNO3 ce qui va donner HNO3 et KHSO4
selon KNO3(s)+H2SO4(aqu)--->HNO3(g)+KHSO4(s)

Pour ce faire, installe de quoi faire une distillation (pas nécessairement fractionnée, ça va aussi en distillation non fractionnée=sans vigreux).
Place tes réactifs dans le ballon et chauffe doucement en prenant garde de ne pas dépasser 83°c.
Ce que tu récupéreras est de l'acide nitrique concentré. Attention il est très corrosif et inflammable. Pour réaliser cette expérience n'utilise surtout pas des gants en latex ou en nitrile car ils prennent feux au contact de la moindre goûte d'acide nitrique (ce qui peut pose problème pour la main qui se trouve à l'intérieur ), privilégie le néoprène. Attention également aux vapeurs d'acide nitrique qui s'attaquent aux alvéoles pulmonaire et les détruisent, donc hotte ou masque à gaz en extérieur.

HNO3 concentré se décompose à l'air sous l'action de la lumière (on dit qu'il "fume") selon 4HNO3 (aqu) --> 4NO2(G) + 2H2O(L) + O2(G) formant donc ainsi du NO2 Attention!
Pour limiter ce phénomène, on le stocke dans du verre marron, diminuant son exposition à la lumière et donc sa décomposition.

On peut aussi produire HNO3 par oxydation de l'ammoniaque catalysée au platine, mais ceci demande du matériel plus sophistiqué comme un tube en quartz qui résiste à une haute température, ce n'est donc pas la voie la plus facile et en plus cette réaction produit aussi de l'eau, anéantissant ainsi la concentration de ton acide nitrique, cela convient donc seulement si ton but et de dissoudre un peu de Cu. Mais il y a tout de même un avantage, c'est que le coût de fabrication y est nettement inférieur car tu n'as pas besoin de KNO3, facilement vendu 40-50.- le kilo par de l'ammoniaque au coût dérisoire...

Si ce n'est pas indiscret, c'est pour faire quoi ton HNO3?

Cordialement,
Bapt

[gillesleclerc]

Merci Bapt, pour ces réponses, compliqué de faire cet acide à froid
En fait, c'est dans un kit d'expérience sur les blancs d'oeufs, on met cet acide et ça jaunie
Donc il faut mélanger (à froid ) du nitrate de calcium Ca(NO3)2 et du NaHSO4
sauf que j'ai mis 2 x plus de de nitrate de calcium conseillé, donc dans le tube à essais j'ai pas mal de précipité blanc, qui
doit être du Calcium, et je dois avoir un peu d'acide nitrique je pense
Je voulais refaire de l'acide nitrique avec ces 2 produits, pour le faire réagir sur du Cuivre
Merci à vous
Gilles

[Bapt]

Avec plaisir Gillesleclerc,

En effet, dans l'eau l'hydrogénosulfite de sodium se dissocie selon, NaHSO4(aq)---> Na+ et HSO42-
HSO42- réagit ensuite avec H2O pour donner H3O+ et SO42-
Le cation H3O+ est plus est responsable du caractère acide, car en bref c'est de l'eau avec un H+ en trop. Celui ci vient donc probablement chopper un anion NO3- formant ainsi HNO3. Cependant je pense que tu obtiendras uniquement un acide très impure et peu concentré, ce qui limite ses applications.
Il est probable que Ca2+ s'associe avec SO42- pour donner CaSO4, le précipité que tu as observé. De son côté, Na+ casse une molécule d'eau en H+ et OH- pour s'approprier OH- formant ainsi NaOH, de la soude.
(je demande confirmation pour tous ceci car ce n'est qu'une hypothèse, je n'est malheureusement trouvé nulle trace de cette réaction dans mes bouquins de chimchim.)
J'espère t'avoir répondu juste et fait avancé un peu.
Cordialement,
Bapt

[gillesleclerc]

Oui merci Bapt, c'est sympa
les explications sont intéressantes
ça doit donc être de l'hydroxyde de calcium
enfin, je verrai bien si le liquide réagit avec le Cuivre....

[Bapt]

Heu non, selon moi, il y a de l'hydroxyde de sodium NaOH mais ton précipité c'est CaSO4 qui se dit sulfate de calcium, tu as mixés les deux termes ensembles.
Laisse toi le temps de réfléchir et de relire les explications donnés, j'espère que quelqu'un les confirmeras ou à défaut donnera une autre explication.
Tout de bon!

[cycy]

Bonjour,

Il doit être possible à froid de produire de petites quantités d'acide nitrique en mélangeant effectivement du nitrate de calcium et de l'acide sulfurique car le sous produit de cette réaction (CaSO4) est insoluble dans la solution. L'équilibre de la réaction est donc deplacé selon le principe de le chatellier dans le sens de la réaction qui conduit à sa précipitation. A chaud avec l'hydrogenosulfate (et non hydrogenosulfite de Sodium) NaHSO4 en solution aqueuse on devrait aussi pouvoir en faire. Évidemment la distillation d'un mélange d'un nitrate avec un acide (plutôt H3PO4 qui est moins oxydant qu'H2SO4 fonctionne aussi auquel cas au mieux on obtiendra l'acide nitrique azeotropique (vers 64-65% je crois).

Pour l'oxydation de l'ammoniaC (c'est une réaction en phase gaz) par le d'oxygène de l'air qui est effectivement la voie de synthèse privilégiée par les industriels, elle n'est pas facilement réalisable à la paillasse. Déjà il faut de l'ammoniac gazeux qui ne se trouve pas du tout pour les particuliers : il faut donc le faire et bien que ça ne soit pas compliqué il faut pouvoir produire ou générer un débit constant. Ensuite on travaille à hautes températures et avec un catalyse au platine... Pour finir l'ammoniac gazeux c'est pas ultra cool à manipuler. Autant dire que cette voie de synthèse est dans un premier temps (et même dans un second temps d'ailleurs à banir).

On peut utiliser les gants en nitrile (on le fait couramment au labo) bien qu'effectivement avec l'acide nitrique à 65% ils finissent par prendre feu si une quantité non négligeable d'acide tombe dessus (cela dit tu n'arriveras pas à en obtenir de celui là). En revanche on évitera d'en porter effectivement pour l'acide nitrique plus concentré car celui-ci conduit à une inflammation bien plus rapidement. Cette réaction a un petit temps d'induction qui permet largement soit de passer les gants sous l'eau soi de les retirer et de les mettre dans l'eau. Dans tous les cas les gants résistants à l'acide nitrique ne sont pas très confortables pour manipuler, sont chers (et peu usités) et il vaut mieux avoir des gants car en dehors du fait que l'acide nitrique soit corrosif et donc nécessairement faiblement cancérigène, il fait des tâches jaunes sur la peau (attaque de protéines présentes dans la peau telle que la kératine).

On retiendra aussi que l'acide nitrique en solution n'est pas inflammable mais très oxydant : en résumé il ne flambe pas mais fait flamber un certain nombre d'autres produits/matières qu'on pourrait mettre à son contact. On peut le voir comme un comburant.

Pour finir, l'hypothèse selon laquelle Na+ casserait une molécule d'eau pour donner NaOH n'est pas réaliste car 1 : Na+ est une forme du sodium extrêmement stable (configuration électronique de gaz noble) et très peu réactif (pour cause, on ne l'écrit quasiment jamais dans les équations bilans) . 2 : on est en milieu acide donc on ne verra jamais NaOH qui est une base forte.

J'espère avoir réussi à reprendre le maximum de choses,

A+

CB

[gillesleclerc]

Merci beaucoup CB pour les explications
Je vais séparer le solide du liquide et voir si c'est un acide avec papier ph

[cycy]

Tu ne peux pas contrôler ça comme ça car NaHSO4 conduit lui même à un acide dans l'eau...

[gillesleclerc]

Et pourtant si, car après test au papier ph, le ph est de 1
donc un acide fort
Mais j'ai mis 2 bandelettes de Cuivre dedans, et rien...
Ne doit pas être assez concentré

[Maurice]

Bonsoir,
Il se dit beaucoup de bêtises sur ce Forum, hélas !
Je reprends au début.
En broyant Ca(NO3)2 et NaHSO4 à sec, et chauffant légèrement, à moins de 100°C, on obtient un liquide qui contient bien de l'acide nitrique HNO3, mais qui contiendra aussi des ions Ca2+ et HSO4-. Le précipité sera formé de CaSO4. Mais CaSO4 n'est pas tout à fait insoluble dans ce mélange acide.
Si tu veux faire des expériences qui montrent que l'acide nitrique jaunit le blanc d'oeuf, le mélange que tu as obtenu ainsi est tout à fait suffisant pour effectuer cette démonstration, car la présence du précipité ne gène pas cette réaction.
Si tu veux monter que l'acide nitrique concentré attaque les métaux, c'est pareil : ton mélange conviendra parfaitement, car la présence des impuretés ioniques et du précipité de CaSO4 ne gênent en rien cette réaction.

Enfin, contrairement à ce qui s'est dit sur le Forum, l'oxydation du gaz NH3 mélangé à de l'air se réalise très facilement au contact de platine déposé sur céramique, à pression ordinaire et à température de l'ordre de 200°C. La température atteinte par la flamme d'une lampe à alcool suffit pour faire cette réaction. Et comme la réaction est exothermique, une fois atteinte, la température se maintient tout seule, sans chauffage extérieur, si on maintient le courant de vapeur NH3 + air.

Et men tout cas, tous les mélanges qu'on peut faire avec NaHSO4 et autre chose, ne produiront jamais NaOH. Un acide n'entrera jamais dans une réaction qui forme une base. C'est une impossibilité fondamentale. Si jamais il se formait la moindre molécule de NaOH dans un tel mélange, il réagirait immédiatement avec NaHSO4 selon : NaOH + NaHSO4 --> Na2SO4 + H2O

[Bapt]

Merci Cyriac de m'avoir repris sur appellation de l'hydrogénosulfate de sodium

Je reviens sur la sécurité, malheureusement avec cette méthode (KNO3+H2SO4) j'ai pu obtenir un acide nitrique suffisamment concentré pour qu'une seule goutte qui tome sur un gant en nitrile y mette le feu, j'ai fait le test en plaçant un gant dans un bécher sous chapelle puis en faisant tomber une goutte d'HNO3 dessus, le résultat fait peur. Je recommande donc une fois de plus le néoprène pour cette expérience, qui lui ne prend pas feu avec HNO3.

Désolé également Maurice pour mon hypothèse que cela produit également NaOH, il est vrai qu'elle ne tient pas.
En revanche si j'ai bien compris vos retour, le reste de mes hypothèses pour répondre à la question de GillesleClerc était bien correctes?

Bonne soirée

[cycy]

Je ne reprendrais que la partie concernant concernant le procédé Ostwald car du reste il me semble avoir déjà répondu.

Ah si juste une chose : chauffer à 100°C c'est à chaud ^^, si tu fais le mélange nitrate de calcium + hydrogénosulfate de sodium à froid peut être en attendant longtemps que la réaction se ferra mais sur une plus petite échelle de temps la réaction est vraiment très lente.

Pour le procédé Ostwald :

1/ Je trouve que ça n'est pas forcément une bonne chose de dire que l'acide nitrique est facile à produire pour des raisons que tout chimiste comprendra dans le monde d'aujourd'hui. Ça n'est pas un produit contrôlé pour rien.

2/ Pour avoir un rendement correct (bon en fait, il est proche de 96%) la réaction est faite à environ 800°C sous une pression de 4 à 8 atmosphères avec un catalyseur de platine rodié sur céramique par exemple (source : "traité de chimie industrielle" chez DeBoeck). Ce sont là bien-sûr des conditions optimales cela dit.

3/ Effectivement ce procédé reste réalisable à plus basses températures mais cela ne change absolument rien au fait qu'il soit particulièrement dangereux à mettre en oeuvre (utilisation d'ammoniac gazeux à "hautes températures", réaction qui libère globalement environ 800kJ/mol d'acide nitrique formée ce qui signifie qu'elle fait bien plus que s'entretenir, il faut refroidir pour la contrôler. Si la réaction devient anoxique (si on ne contrôle pas bien le débit d'air) on fait passer de l'ammoniac et on risque d'avoir des surprises si on mélange NH3 pur avec l'acide nitrique.

Globalement je m'excuse mais je pense que cette réaction n'est pas simple à mettre en oeuvre pour un amateur et qu'elle ne DOIT pas être réalisée à plus grosse échelle qu'un petit ballon voire pas du tout, c'est mieux.

Cdlt,

CB

PS : Je rajouterais qu'il ne me semble pas forcément judicieux d'être aussi dur avec les deux jeunes gens qui ont alimenté cette conversation, dire des âneries cela arrive à tout le monde, il ne faut juste pas qu'ils les gardent dans la tête.

[Maurice]

Bonsoir,

Tous mes élèves ont réalisé la réaction NH3 + 2 O2 --> HNO3 + H2O en séance de travaux pratiques. Voici comment on s'y prend.

On prend un tube de verre de 20 cm de long et de 8 mm de diamètre. On y introduit quelques grains de platine déposés sur charbon actif qu'on maintient en place au milieu du tube par des tampons de laine de verre pressés de part et d'autre des grains de charbon platiné. On fixe ce tube horizontalement, au dessus d'une petite lampe à alcool. D'autre part, on prend une poire en caoutchouc pour envoyer de l'air quand on la presse. Puis on met un fond d'ammoniaque concentrée dans un petit flacon de 50 mL, dont le bouchon, à deux trous, est équipé d'un petit tube de verre dans chaque trou. Aucun de ces tubes de verre ne doit être assez long pour pénétrer dans l'ammoniaque. A l'aide de tuyaux de caoutchouc ou en plastique, on relie ensuite la poire à un des trous du flacon de NH3. Puis, toujours avec un tuyau de caoutchouc, on relie l'autre trou au tube horizontal contenant le catalyseur. Et on fixe un dernier tuyau de plastique à la sortie du tube catalytique, dont on envoie l'autre bout plonger dans un grand flacon ou un gros erlenmeyer de 1 à 2 litres. On allume la lampe à alcool et on pèse prudemment sur la poire. Elle envoie de l'air chargé de gaz NH3 sur le platine. Le platine chauffé par la lampe à alcool devient incandescent et on voit se former un brouillard d'acide nitrique dans le grand flacon de 1 à 2 litres. Il faut aller très lentement pour que le brouillard d'acide reste et se dépose dans le flacon final. Attendre 10 secondes entre chaque pression et la suivante sur la poire. De toute façon, il faut faire cette opération sous ventilation.
Si on chauffe trop, l'acide HNO3 se décompose et forme des vapeurs brunes de NO2. C'est tout aussi spectaculaire.
Evidemment le catalyseur coûte cher. Mais le tube qui le contient ne s'use pas. Il peut être réutilisé d'année en année avec de nouveaux élèves.
Quand on a fini on noie sous beaucoup d'eau le récipient d'ammoniaque et celui qui a recueilli HNO3. Et on contrôle le pH, qui et basique avec l'ammoniaque et acide avec l'acide nitrique.
C'est intéressant de voir qu'en oxydant une base, on fabrique un acide.