Herstellung von Bariumhydroxid aus abgebrannten Wunderkerzen

[Doktor Klawonn]

Herstellung von Bariumhydroxid aus abgebrannten Wunderkerzen


Geräte:

Mörser, Erlenmeyerkolben, Trichter, Filterpapier


Chemikalien:

abgebrannte Wunderkerzen, destilliertes Wasser


Hinweis:

Bariumhydroxidlösung ist ätzend. Schutzbrille tragen!


Durchführung:

Einige frisch abgebrannte Wunderkerzen werden im Mörser zu Pulver zerrieben und die Stäbe entfernt. Das Pulver wird mit destilliertem Wasser aufgeschlämmt und die erhaltene Suspension durch einen Papierfilter filtriert. Die erhaltene Lösung von Bariumhydroxid kann für weitere Experimente verwendet werden, z.B. zum CO₂ - Nachweis.


Entsorgung:

Bariumhydroxidlösung wird mit Schwefelsäure neutralisiert und in den Schwermetallabfall gegeben.


Erklärung:

Wunderkerzen enthalten Bariumnitrat. Beim Abbrennen zersetzt sich dieses zu Bariumoxid, Stickstoff und Sauerstoff.

2 Ba(NO₃)₂ --> 2 BaO + N₂ + 5 O₂

Das Bariumoxid bleibt in der Asche zurück und reagiert mit Wasser zu Bariumhydroxid.

BaO + H₂O --> Ba(OH)₂

Das Bariumhydroxid kann mit Wasser aus der Asche gelöst werden. Die Lösung wurde direkt zum Nachweis von CO₂ verwendet. Eine Gehaltsbestimmung fand nicht statt.


Bilder:


Zermörsern der Wunderkerzenreste, Zugabe von Wasser und alkalische Reaktion der Suspension


Filtration durch Papierfilter und fertige Ba(OH)₂ Lösung


CO₂ Nachweis durch Trübung der Lösung (Niederschlag von BaCO₃)


Video:

www.youtube.com/embed/jgMtxlJ4BLc

[Newclears]

Nice, wenn Spuren von Al, Fe, etc. nicht stören ist das eine schöne Alternative für Einsteiger zum Erwerb von Bariumhydroxid.

[Lithiumoxalat]

Schön gemachtr!

wenn Spuren von Al, Fe, etc. nicht stören ist das eine schöne Alternative für Einsteiger zum Erwerb von Bariumhydroxid.

Für eine vernünftige Menge BaOH braucht man aber einige Wunderkerzen... Da ist der Erwerb im Töpfereibedarf einiges günstiger (ca. 8 Euro/Kg).

mfG
Lithiumoxalat.

[lemmi]

Hübsch! Hätte nicht gedacht, daß so viel Barium in der abgebrannten Wunderkerze übrig bleibt!

Eisen sollte eigentlich durch einfache mechanische Verfahren (ggf. Zentrifugieren) als Oxid oder Hydroxid abtrennbar sein. Höchstens Aluminiumreste könnten in der wohl stark alkalischen Lösung als Aluminat vorliegen.

Gibt es eine Möglichkeit, das Ba(OH)₂ mit vertretbarem Aufwand kristallin zu erhalten?

[Doktor Klawonn]

Nice, wenn Spuren von Al, Fe, etc. nicht stören ist das eine schöne Alternative für Einsteiger zum Erwerb von Bariumhydroxid.

Das Produkt scheint nicht stark verunreinigt zu sein. Der BaCO3 Niederschlag vom CO2 Nachweis löste sich klar und farblos in Essigsäure und Sulfat schied aus der essigsauren Lösung wieder einen dicken weißen Niederschlag. Hätte ich dass als Teenager gewusst!

[lemmi]

Da das Rohmaterial jahreszeitlich bedingt gerade reichlich angefallen ist , habe ich dazu jetzt auch mal ein paar kleine Versuche gemacht.

Der einfache wässrige Auszug aus abgebrannten Wunderkerzen reagiert alkalisch, enthält Ba(OH)₂, aber auch Aluminium! Schon beim Erhitzen fällt auf, dass die Mischung eine Gasentwicklung zeigt (ich nehme an, dass sich nicht-verbranntes Aluminium in der Entstandenen Barytlauge unter Wasserstoffentwicklung löst). Beim vorsichtigen Neutralisieren des Filtrates mit HCl fällt Al(OH)₃ aus, das sich sowohl in Salzsäure als auch in Natronlauge löst. Eisen ist nicht enthalten.

Das Hauptproblem ist aber, daß der Löwenateil des Bariums beim einfachen Auskochen mit Wasser ungelöst im Rückstand bleibt, vermutlich als Bariumcarbonat. Erhitzt man die Wunderkerzenasche kurz mit Salzsäure, filtriert und gibt Schwefelsäure zu, so fällt viel mehr BaSO₄ aus (rechts), als wenn man zur einfachen wässrigen Abkochung (links) Schwefelsäure gibt.



Die Lösung ist dann natürlich durch Eisen gelb gefärbt und enthält noch mehr Aluminium als ohne Säurezusatz.

Wollte man eine nennenswerte Menge Bariumsalz aus den abgebrannten Wunderkerzen gewinnen, so wäre nach meinen Regenzglasversuchen wohl das Folgende ein gangbarer Weg:

1. abgebrannte Wunderkerzen mit einem nicht zu großen Überschuss an Salzsäure erhitzen, bis weitgehende Lösung engetreten ist.

2. Siedend heiß mit Natronaluge versetzen bis eine stark alkalische Reaktion vorherrscht. Es fällt grünschwarzes Eisenhydroxid aus, das sich nach einigem kochen tiefschwarz färbt und relativ gut abzufiltrieren ist. Barium bleibt als Bariumhydroxid und Alumiinium als Natriumaluminat in Lösung.

3. im Filtrat das Barium mit Natriumcarbonat ausfällen und den Nd gut mit heißem Wasser auswaschen. Er ist frei von Aluminium und kann mit Salz- oder Salpetersäure zu Bariumchlorid bzw. -nitrat umgesetzt werden.

Dagegen ist es ungünstig, mit Ammoniak zu alkalisieren, weil das Eisenhydroxid dann ziemlich schlecht zu filtrieren ist, und das Ammoniumchlorid im Filtrat die Fällung des Bariumcarbonates stört.

Lohnend ist das sicher nicht. Aber wenn ich mal Zeit habe probiere ich es mal als "proof of priciple"-Experiment aus. Wäre auf die "Ausbeute" gespannt...

MfG
Lemmi