Bleiazetat aus Bleimetall

[Hyperion]

Fuer die Produktion von Bleisalzen aus Bleimetall gibt es verschiedene Methoden.
In den Buechern ist hauptsaechlich von Bleiaufloesung in Salpetersaeure (unter Produktion von NO_x Gasen, wie z.B. auch bei Kupfer) zu lesen, diese Methode hat aber den Nachteil, dass HNO₃ meist nicht so leicht erhaeltlich ist und oft fuer andere nuetzlicherere Zwecke verwendet werden kann.
Man kann auch Bleiazetat ueber die PbO/Essigsaeure (HAc) Route (Pb + KNO₃ Hitze PbO + KNO₂, PbO + 2 CH₃COOH (HAc) PbAc₂ + H₂O) herstellen, was aber wiederum eher wertvolles Kaliumnitrat benoetigt, und zudem ist es eher aufwaendig groeßere Mengen an Bleisalz auf diesem Wege herzustellen.
Inzwischen hoerte ich auch von einer anderen recht nuetzlichen Methode, naemlich Blei in konzentrierter Essigsaeure in Gegenwart von Wasserstoffperoxid aufzuloesen. Diese Methode wird vielleicht bei spaeterer Gelegenheit dokumentiert.
Die hier 'entwickelte' Methode benoetigt leicht erhaeltliche Materialen, und basiert auf der elektrochemischen Umsetzung von Kupferazetat (CuAc₂) mit Blei zu Kupfermetall und Bleiazetat (PbAc₂).

• Zuallererst wird normaler Kalk, CaCO₃ (eine abgewogene Menge, siehe unten), in Essig (25% Konzentrat, erhaeltlich in normalen Drogerien, z.B. Muellermarkt) aufgeloest, bis sich kein weiterer Kalk mehr loest.
• Die entstandene konzentrierte Kalziumazetatloesung wird filtriert, und mit einer stoechiometrischen Menge Kupfersulfat, CuSO₄, welches in warmem destilliertem Wasser geloest wurde, versetzt. Letzteres ist oft in Gartenmaerkten erhaeltlich. Hier formt sich Kupferazetat und Kalziumsulfat, und letzteres prezipitiert und kann abfiltriert werden.
• Anhand der Reaktionsgleichung und der bekannten Menge CaCO₃ koennen die noetigen Mengen von CuSO₄ berechnet werden:
  CaCO₃ + 2 CH₃COOH Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂
  Ca(CH₃COO)₂ + CuSO₄ CaSO₄ + Cu(CH₃COO)₂.
• Bei Zugabe der Kupfersulfatloesung zur CaAc₂-Loesung verfaerbt sich die Mischung augenblicklich wunderschoen tuerkisgruen-weiss, und weisses CaSO₄ setzt sich beim Stehen aus.
• Letzteres wird abgefiltert, und der grosse Filterkuchen wird mehrfach mit kaltem destilliertem Wasser gewaschen, und mit dem Filtrat vereinigt. Am Ende kann der Filterkuchen auch mit mehreren Tuechern ausgepresst werden. Geloestes Kalziumsulfat im Filtrat spielt wegen der geringen Loeslichkeit selbst bei Litermengen eine eher kleinere Rolle (0.24 g/100 mL bei 20 °C).
• Kupferazetat loest sich maeßig (7.2 g/100 mL in kaltem Wasser), und kristallisiert im Filtrat in wunderschoenen feinen tuerkisgruenblauen glitzerneden Kristallen aus (siehe Bild, die Farbe entspricht leider nicht der der echten Kristalle. Leider waren auch keine groeßeren Kristalle zu finden, sonst waere CuAc₂ ein tolles Kristallisationssubstrat).
• Nun wird zu der Kupferazetatloesung Blei gegeben, in Form von Bloecken wie im Bild, oder als Granulen, welche man erhaelt, in dem man fluessiges Blei in Wasser giesst. Als Regel: Je feiner das Blei, umso schneller findet die Umsetzung zu Bleiazetat und solidem Kupfer stat. Hier wurden direkt Bloecke wie im Photo verwendet, die Gesamtmenge entsprach ueber 5 kg, und war mit Absicht weit der vorhandenen Menge an CaAc₂ im Ueberschuss. Reaktionsgefaeß war ein 10 l Wassereimer mit ca 5-6 Litern Fluessigkeit.
  Reaktionsgleichung:  Cu(CH₃COO)₂ + Pb Pb(CH₃COO)₂ + Cu
• Mit diesen Bleibloecken brauchte die Reaktion 8 Wochen, und das Ende der Reaktion zeigte sich dadurch, dass die Loesung klar und durchsichtig wurde. Wegen Absetzung von unloeslichem weißen Material (basische Bleisalze) an den Gefaeßraendern wurde oefter mehr Essigsaeure dazugegeben, um diese aufzuloesen. Umruehren war prinzipiell nicht noetig, und trotz Ablagerung von solidem Cu auf den Bleibloecken ging die Reaktion schoen weiter. Nebenbei - die Umsetzung ist 100%ig, denn durch die Unloeslichkeit von Cu-Metall in H₂O wird das Reaktionsprodukt Cu aus dem Gleichgewicht entfernt.
• Nach Beendigung der Reaktion wurde die rohe Bleiazetatloesung durch Kochen konzentriert (Loeslichkeit 60g/100 mL), und filtriert (es blieben ueber 2 Liter). Diese wurde dann einfach bei Raumtemperatur stehengelassen, und ueber den Zeitraum von mehreren Wochen verdunstet. Ausfallende Bleiazetatkristalle (siehe Bild) wurden bei gewisser Groesse gesammelt. Auch hier wurde immer wieder HAc dazugegeben, um die Loesung sauer zu halten.
• Trotz dieser Behandlung fielen auch große Mengen einen unloeslichen Substanz an (PbO, basische Azetate und Karbonate; siehe obiges Bild, hier sind auch schoen die Kristalle in der Mitte zu erkennen), welche aber mit mehr HAc geloest werden konnten.
• Zudem bildeten sich auch Kristalle unbekannter Natur, zum einen eine eher graue kristallartige Substanz (siehe Bild, ober Haelfte) und schoene gelbe harte Kristallblumen (untere Haelfte). Bei beiden weiss ich nicht, um was es sich handelt. Auch fanden sich dunkelrote kristallartige Ablagerungen, an sich kann das nicht Kupfer sein, da das natuerlich davor abgefiltert wurde. Moeglicherweise sind diese Kristalle Oxide/Hydrate/Karbonate/Azetate anderer Elemente, welche in kommerziellem Gewichtsblei zu finden sind? 
• Insgesamte Ausbeute: 1.5 kg schoenste Bleiazetat-3-hydrat Kristalle - mit einfachsten Ausgangsstoffen, und einer netten Reihe von Umsetzungen!

Lagerung: Bleiazetatkristalle formen leider mit der Zeit an der Oberflaeche basische Hydroxy/Karbonat Verbindungen, welche unloeslich und weiss sind und einen milchigen Film bilden- daher umbedingt im verschlossenen kleinstmoeglichen Kontainer aufbewahren. Auch sind demnach groessere Kristalle besser lagerfaehig (daher ruhig die Zeit nehmen um grosse Kristalle zu erhalten), einfach weil die Oberflaeche im Verhaeltnis zur Masse geringer ist.