//* Hallo ins Forum! Ich hoffe, hier länger lesen und schreiben zu können, schöne Sache
Anmerkung zur Umgangssicherheit:Nickelsalze sind häufig, so auch die beiden hier verwendeten, KMR Stoffe. In diesem Fall Kat. 1A/2/1B. Besonders beim Carbonat entstehen in der handelsüblichen Form extrem leicht feine Stäube, weswegen entsprechende Vorsicht geboten ist. Hingegen ist das Carbonat nur schwer wasserlöslich, was seine akute Toxizität über andere Aufnahmewege entsprechend mindert. Das Acetat hingegen ist gut wasserlöslich.
Erinnert sei auch an die starke Gewässerbelastung bei unsachgemäßer Entsorgung des Nickels.
Anmerkung zum Produkt:Insbesondere in technischen Verfahren zur Materialbearbeitung besitzt Nickel eine enorme Bedeutung. Als Beispiel für das hier dargestellte Acetat sei das Sealing von eloxiertem Aluminium genannt. Durch adsorptives Färben modifizierte Gegenstände werden im qualitativ besten Fall vor einer etwaigen Heißwasserverdichtung in einer Nickelacetatlösung "vorverdichtet", die noch offenen Poren der Eloxalschicht werden an der Oberfläche durch eingelagerte Ionen verschlossen, sodass ein Ausbluten der Farbe verhindert wird. Bei Interesse ist vielfältige Literatur auch im Internet zu finden (Sowohl Forschung als auch Verfahrensdokumentationen), Stichworte u.a. "Anodic Alumina", "Eloxierung", "GS-Verfahren".
Anmerkung zur Synthese:Eine Literatursynthese zur dieser Reaktion konnte ich auf die Schnelle bisher nicht finden. Letztlich mag das auch auf die Einfachheit zurückzuführen sein. Das schlägt sich auch in der Ausbeute nieder, es findet praktisch vollständige Umsetzung statt. Umso erstaunter war ich, sie hier nicht gefunden zu haben. Nickel(II)acetat wird in Deutschland i.d.R. nicht an Privatpersonen verkauft, Gründe siehe oben. Nickel(II)carbonat hingegen findet auch Anwendung als Pigment und Fließmittel im Hobbybereich (Keramik & Co.), ist dafür auch vielerorts erhältlich.
Weiterhin ist eine exakte Ausbeuteberechnung aufgrund der Stöchiometrie unter Hobbylaborbedingungen nicht anwendbar, da der Wassergehalt sowie die Zusammensetzung von Produkt und Edukt recht stark variieren können. Die Kristallwasserabgabe des Acetats (Üblicherweise Tetrahydrat) beginnt laut verschiedenen Quellen bereits bei 60-80°C.
[1,2,3]Verwendete Chemikalien:- Essigsäure, konz. (je reiner, "wasserfreier", desto einfacher ist eine quantitative Umsetzung des Carbonats, siehe Reaktionsgleichung und Löslichkeiten)
- Nickel(II)carbonat
Reaktion:NiCO
3 + 2 C
2H
4O
2 Ni(C
2H
3O
2)
2 + H
2O + CO
2 Vorschrift:Es wird portionsweise Nickelcarbonat zur vorgelegten Essigsäure (mind. doppelte molare Menge des umzusetzenden Carbonats) zugegeben. Der Lösung des Carbonats folgt ein starkes Aufschäumen der Reaktionsphase. Aufgrund des Aufschäumens (Ausgasen von CO
2) ist es zugunsten des Handlings der Reaktion vorteilhaft, einen leichten Überschuss an Essigsäure zu verwenden. Andernfalls liegt keine "blubbernde" Lösung vor, sondern ein bald schlagartig wachsender Schaum. Sobald die Gasentwicklung ausbleibt und sich eine dunkelgrüne, klare Lösung gebildet hat, ist die Reaktion beendet. Dies kann durch gelindes (!) Erwärmen beschleunigt werden. Anschließend wird bis zur Trockne eingeengt. Hierbei ist etwaige Kristallwasserabgabe und Zersetzungstemperatur
[3] zu beachten. 50 °C über Nacht bieten eine schonende, aber vollständig Entfernung vom Lösungsmittel. Das auf diese Weise getrocknete Acetat weist einen starken Essiggeruch auf, welcher auf verbliebene Spuren konzentrierter Essigsäure im Produkt zurückzuführen ist. Die so erreichte Reinheit reicht jedoch für die meisten Anwendungen aus. Eine höhere Reinheit kann durch Umkristallisation und/oder Vakuumtrocknung erreicht werden.
Durchführung:Es wurden 45.0 mL Essigsäure (M=60.05 g/mol, n=0.787 mol) vorgelegt und über 5 Minuten portionsweise mit insgesamt 30.0 g Nickelcarbonat (M=118.70 g/mol, n=0.253 mol) versetzt. Es resultierte eine trübe, hellgrüne Suspension.
IMG_0006.jpg (294.38 KB . 1024x768 - angeschaut 1161 Mal)Unter gelegentlichem Rühren wurde für 20 Minuten auf etwa 40 °C erwärmt.
IMG_0007.jpg (320.43 KB . 1024x768 - angeschaut 1158 Mal)Nach etwa 5 Minuten erreichte die Gasentwicklung ihr Maximum und die Lösung wurde klar und tiefgrün.
IMG_0009.jpg (367.72 KB . 1024x768 - angeschaut 1172 Mal)Nachdem keine Gasentwicklung mehr zu verzeichnen war wurde die Lösung kurz zum Sieden erhitzt und anschließend bei 60 °C zur Trockne eingeengt. Das Produkt weißt eine dem Carbonat ähnliche, hellgrüne Farbe auf.
IMG_0010.jpg (378.17 KB . 1024x768 - angeschaut 1161 Mal) IMG_0011.jpg (220.97 KB . 1024x768 - angeschaut 1173 Mal)Ausbeute/Diskussion:Nach letztlicher einstündiger Trocknung bei 120 °C (Kristallwasserabspaltung) betrug die Auswaage 38.6 g. Ausgehend vom wasserfreien Nickelacetat (M= 176,78 g/mol) sind das 0.218 mol und damit eine Ausbeute von 86 %. Wie eingangs erwähnt ist die Umsetzung quantitativer Natur, diese 86 % sind ein ziemlich niedriges Ergebnis für diese Annahme. Allerdings war das als Edukt verwendete Carbonat das beschriebene industrielle Produkt für den Hobbybereich. Es sollte also hier nicht von allzu hoher Reinheit ausgegangen werden.
[1]http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01981811
[2]http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1381116904006971
[3]http://gestis.itrust.de