Comment faire de l'acide nitrique?
Au fur et à mesure que le mélange acide se réchauffe, le sel de nitrate et l'acide sulfurique réagiront pour produire du bisulfate et de l'acide nitrique liquide.
L'acide nitrique est un type d'acide minéral puissant utilisé pour fabriquer des engrais, des colorants et des explosifs puissants. Le liquide caustique et incolore est généralement produit à l'échelle industrielle à l'aide de procédés et d'équipements chimiques hautement spécialisés. Cependant, il est également possible de fabriquer de l'acide nitrique dans diverses puretés avec des matériaux de laboratoire courants, tels que les sels de nitrate, l'acide sulfurique et le cuivre. Certaines des substances requises pour cette expérience sont corrosives, alors assurez-vous d'enfiler l'équipement de sécurité approprié avant de les manipuler. Cela ne fera pas de mal non plus de réviser les procédures de sécurité de votre laboratoire afin que vous soyez prêt en cas d'accident.
Méthode 1 sur 2: dériver l'acide nitrique du cuivre
- 1Dissoudre 80 grammes (2,8 oz) de sel de nitrate dans 50 millilitres (1,7 fl oz) d'eau. Commencez par doser votre sel de nitrate dans un petit récipient en verre. Ensuite, versez toute l'eau d'un coup. Agitez le mélange à l'intérieur du récipient pour l'aider à se dissoudre plus rapidement.
- Il est important d'utiliser de l'eau distillée plutôt que de l'eau du robinet ordinaire. La plupart de l'eau du robinet contient des traces d'autres produits chimiques qui peuvent modifier la composition de l'acide que vous produisez.
- Pour les besoins de cette expérience, il sera plus facile d'utiliser du nitrate de sodium, du nitrate de potassium ou du nitrate d'ammonium. Tous ces produits chimiques sont facilement disponibles dans n'importe quel magasin de fournitures chimiques en ligne.
- Certains magasins de fournitures chimiques ne vendent qu'à des institutions, pas à des particuliers. Il peut être difficile de mettre la main sur les articles dont vous avez besoin, à moins qu'un enseignant ou un superviseur ne les commande en votre nom.
- 2Ajouter 100 millilitres (3,4 fl oz) d'acide chlorhydrique. Mesurez l'acide dans un cylindre gradué pour vous assurer que vous utilisez juste la bonne quantité. Transférez soigneusement l'acide dans la solution de sel de nitrate, en prenant soin de ne pas le laisser renverser ou éclabousser. Agitez à nouveau le contenu du récipient pour mélanger vos composants chimiques.
- Vous pouvez acheter une bouteille d'acide chlorhydrique concentré pour environ 0,70€ le gramme (29,57 ml).
- C'est une bonne idée de travailler sous une hotte ou d'installer votre équipement dans un espace ouvert bien ventilé, car vos matériaux d'essai émettront de fortes fumées lorsqu'ils seront mis en contact avec l'acide.
Avertissement: Portez toujours des gants et des lunettes de sécurité lorsque vous travaillez avec des acides. L'acide chlorhydrique en particulier est très corrosif - sans protection appropriée, même une petite goutte sur votre peau pourrait causer de graves brûlures.
- 3Remplissez un deuxième récipient plus grand avec 50 millilitres (1,7 fl oz) d'eau. Versez juste assez d'eau pour couvrir le fond du deuxième récipient. Vous utiliserez ce conteneur pour emboîter votre conteneur de mélange et éviter les déversements ou les débordements, alors assurez-vous qu'il est suffisamment grand pour contenir confortablement vos matériaux de test.
- Idéalement, votre deuxième contenant sera également légèrement plus haut que votre contenant de mélange.
- Si vous utilisez un bécher de 250 ml comme récipient de mélange, vous pouvez le placer dans un bécher de 1000 ml afin de laisser suffisamment d'espace.
- 4Placez votre récipient de mélange au fond du plus grand récipient. Posez doucement le récipient de mélange dans l'eau peu profonde. Assurez - vous que au moins 1 / quatre pouces (0,64 cm) d'eau est toujours exposée autour de tous les côtés du récipient de mélange. Si ce n'est pas le cas, trouvez un récipient plus grand pour l'adapter.
- 5Ajouter au moins 32 grammes (1,1 oz) de cuivre dans le mélange acide. Si possible, utilisez des pastilles de cuivre pur à 99% de qualité laboratoire. Pesez les granulés sur une balance de précision dans un récipient léger, en vous assurant de peser d'abord le récipient lui-même et de soustraire son poids de la lecture finale. Lorsque vous avez un minimum de 32 grammes (1,1 oz), jetez le cuivre dans votre récipient de mélange.
- Si vous ne trouvez pas de pastilles de cuivre à acheter, vous pouvez également utiliser des copeaux de cuivre, des copeaux, du fil ou même des pièces de monnaie. Gardez à l'esprit, cependant, que le mélange acide dissoudra principalement le cuivre, vous ne le récupérerez donc pas.
- Le cuivre est nécessaire pour déclencher la réaction d'oxydation qui produira finalement de l'acide nitrique.
- 6Couvrir le récipient de mélange avec un récipient séparé et attendre environ 1 heure. Le troisième conteneur piégera le dioxyde d'azote généré lors de la dissolution du cuivre dans le mélange acide. Le gaz s'écoulera ensuite du récipient de mélange et bouillonnera à travers l'eau dans le récipient de stockage, produisant de l'acide nitrique.
- Un bécher d'une ou deux tailles au-dessus devrait s'adapter parfaitement à votre récipient de mélange. Vous pouvez également utiliser un pot Mason ou un autre récipient à boire, à condition qu'il soit en verre.
- Il peut être utile de poser un petit objet lourd, tel qu'un livre ou un morceau de bois, sur le conteneur de couverture pour le maintenir et l'empêcher de se balancer lorsque le gaz qui s'échappe le force vers le haut.
- L'acide nitrique que vous produisez avec cette méthode ne sera pur qu'à environ 40-60%. Pour fabriquer de l'acide plus pur, vous devrez le distiller en utilisant des sels de nitrate et de l'acide sulfurique.
En raison de cet effet unique, l'acide nitrique d'une grande pureté est parfois appelé «acide nitrique fumant».
Méthode 2 sur 2: distiller de l'acide nitrique pur
- 1Mesurez 80 grammes (2,8 oz) de nitrate de potassium pur dans une fiole bouillante. Le mélange de nitrate de potassium et d'acide sulfurique a tendance à produire de l'acide nitrique avec le plus haut degré de pureté. Utilisez une balance de précision pour doser une quantité exacte de sel de nitrate. N'oubliez pas de tenir compte du poids de votre récipient de mesure.
- Un ballon bouillant à fond rond est indispensable pour cette expérience. La surface incurvée et l'embouchure conique du ballon empêcheront l'acide nitrique évaporé de s'échapper pendant le processus de distillation.
- Vous pouvez également utiliser du nitrate de sodium ou d'ammonium si vous en avez, bien que la pureté de l'acide résultant puisse être considérablement plus faible.
- 2Ajouter 60-65 millilitres (2,0-2,2 fl oz) d'acide sulfurique concentré. Verser l'acide dans le ballon bouillant à l'aide d'un entonnoir en plastique. Si vous n'avez pas d'entonnoir à portée de main, vous pouvez également utiliser un outil compte-gouttes, à condition qu'il soit étiqueté avec des incréments précis pour la mesure du liquide.
- Travaillez sous une hotte ou dans un espace extérieur bien ventilé et assurez-vous de mettre des gants et des lunettes de sécurité avant de manipuler l'un des produits chimiques requis.
- Plus la pureté de votre acide est grande, mieux c'est. L'utilisation d'acide sulfurique dilué avec de l'eau entraînera un acide nitrique plus faible.
Conseil: Si vous êtes accidentellement en contact direct avec un acide, rincez la zone touchée à l'eau froide pendant au moins 15 à 20 minutes.
- 3Mettre en place un récipient en verre vide et un condenseur pour la distillation. Insérez une tête alambic avec un bouchon en verre dans l'embouchure de la fiole bouillante. Connectez la tige coudée de la tête de tranquillisation à un tube de condenseur. Positionnez l'extrémité inférieure du condenseur sur l'ouverture du récipient vide.
- Vous pouvez vous procurer un kit de distillation de base, complet avec tout ce dont vous avez besoin pour effectuer vos propres distillations chimiques à la maison, dans n'importe quel magasin de fournitures chimiques.
- Vérifiez que les bouchons de votre appareil de distillation sont sécurisés. Si ce n'est pas le cas, il est possible que des vapeurs nocives s'échappent.
- 4Chauffer le mélange acide pendant environ 1 heure. Allumez votre brûleur ou votre plaque chauffante, puis asseyez-vous et regardez la magie opérer. Au fur et à mesure que le mélange acide se réchauffe, le sel de nitrate et l'acide sulfurique réagiront pour produire du bisulfate et de l'acide nitrique liquide. L'acide nitrique va alors se vaporiser et passer dans le condenseur, où il va se refroidir en petites gouttelettes qui vont s'écouler petit à petit dans le récipient vide.
- Si vous avez un thermomètre, placez-le dans le haut de l'alambic et gardez un œil dessus pendant que le mélange acide est sur la source de chaleur. La température à l'intérieur du ballon d'ébullition fluctuera quelque peu, mais elle devrait idéalement rester autour du point d'ébullition de l'acide, 337°C.
- Vous remarquerez peut-être que l'acide nitrique concentré développe une teinte jaunâtre au fur et à mesure qu'il s'accumule. Il s'agit d'un effet secondaire normal de la contamination par le dioxyde d'hydrogène. L'acide sera toujours suffisamment pur pour être utilisé à diverses fins.
- 5Soufflez de l'air sur votre acide nitrique pour tester sa pureté. Prenez une longueur de tube en caoutchouc ou une paille en plastique et placez une extrémité à l'intérieur de l'embouchure du ballon d'ébullition. Soufflez doucement dans l'autre extrémité. Pendant que vous soufflez, faites attention à ce que l'acide dégage des vapeurs jaune pâle et vaporeuses. Une fumée importante ne se produira que si votre acide nitrique a une pureté supérieure à environ 80%. En raison de cet effet unique, l'acide nitrique d'une grande pureté est parfois appelé «acide nitrique fumant».
- Faites très attention à ne pas inhaler les vapeurs. Cela pourrait provoquer une grave irritation de vos voies respiratoires.
- Si vous portez des gants en latex ou en nitrile, enlevez-les avant de tester votre acide nitrique. Cela peut sembler contre-intuitif, mais l'acide nitrique pur peut en fait faire s'enflammer le latex et le nitrile!
Le mélange de nitrate de potassium et d'acide sulfurique a tendance à produire de l'acide nitrique avec le plus haut degré de pureté.
- Gardez toujours une trousse de premiers soins à portée de main dans votre zone de travail en cas d'incident imprévu.
- L'acide nitrique est utile pour amorcer des réactions chimiques et produire de nombreux autres composés chimiques en laboratoire.
- Le cuivre n'est pas bon marché, surtout si vous allez juste le faire fondre. Recyclez votre cuivre en ajoutant de petits morceaux de papier d'aluminium aux déchets de cuivre liquides, puis en le filtrant à travers une serviette en papier une fois qu'il a eu le temps de se dissoudre. Les morceaux solides laissés seront du cuivre de faible pureté, que vous pourrez utiliser pour d'autres expériences.
- Consultez immédiatement un médecin si vous remarquez une sensation de brûlure, d'enflure, de démangeaison ou d'irritation à la suite d'une exposition à des produits chimiques. Si elles ne sont pas traitées, les brûlures chimiques peuvent entraîner des symptômes plus graves, y compris un choc.
- Certaines des procédures décrites ici peuvent être dangereuses si elles ne sont pas exécutées de manière responsable. Pour cette raison, il est préférable de les laisser aux chimistes et au personnel de laboratoire expérimentés. S'il s'agit de votre première expérience de chimie, envisagez un projet plus simple, comme changer le pH de l'eau ou neutraliser l'acide citrique.
Le gaz s'écoulera ensuite du récipient de mélange et bouillonnera à travers l'eau dans le récipient de stockage, produisant de l'acide nitrique.
Dérivation de l'acide nitrique à partir du cuivre
- Sels de nitrate
- Eau distillée
- Acide hydrochlorique
- Granulés de cuivre
- Verrerie de laboratoire assortie
- Cylindre gradué
- Balance de précision
- Hotte
- Des gants en caoutchouc
- Lunettes de sécurité
- Pièces de cuivre (pureté à 90% ou plus en option)
Distillation d'acide nitrique pur
- Nitrate de potassium
- Acide sulfurique concentré
- Ballon d'ébullition à fond rond
- Cylindre gradué
- Balance de précision
- Entonnoir en plastique ou outil compte-gouttes
- Équipement de distillation
- Source de chaleur
- Tuyau en caoutchouc ou paille en plastique
- Hotte
- Des gants en caoutchouc
- Lunettes de sécurité
- Thermomètre (facultatif)
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