Anorganische Chemie
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Anorganische Chemie Anorganik ist mehr als nur Salze; hier gibt es Antworten auf Fragen rund um die "unbelebte Chemie" der Elemente und ihrer Verbindungen.

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Alt 28.11.2019, 11:10   #1   Druckbare Version zeigen
Polyester Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 37
Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

Hallo an alle!


Ich versuche im Moment grob die Lithium-Gewinnung bzw. nur die Fällung von Li2CO3im Labor für ein Erstsemesterpraktikum nachzustellen. Die Anleitung ist aus nicht ganz so detaillierten Infos und ein paar Patenten zusammengebastelt. Tatsächlich war es recht leicht möglich, Lithiumcarbonat in 2 Schritten aus einer Salzlösung auszufällen, bei der Analyse der Zwischenprodukte allerdings kam es zu einigen Überrschungen, die ich mir noch nicht ganz erklären kann.


Ich habe zwei Vorgehensweisen, die wie folgt aussehen:


1) Ausgangssubstanz ist ein Salzgemisch, gelöst in 25 ml Wasser aus:
  • LiCl (0,04 mol)
  • MgCl2*6H2O (0,007 mol)
  • KCl (0,02 mol)
  • Na2SO4 (0,007 mol)
  • Na2B4O7*10 H2O (0,0004 mol)
2) Im ersten Schritt wird angesäuert, damit Borat als Borsäure vorliegt, das ganze wird mit einer Isooctanol/Benzin-Mischung extrahiert und aus der organischen Phase einmal der Boratnachweis als Methylester gemacht - funktionert soweit.

3) Im zweiten Schritt fällt man Mg quantitativ aus mit Na2CO3- Lösung, dabei sollte schwerlösliches MgCO3 entstehen.


3) Das Filtrat wird dann nochmals mit Kalkwasser behandelt (filtrierte CaO-Lösung), um Reste von Mg als Hydroxid auszufällen. Hierbei entsteht nur sehr wenig Niederschlag.


4) Das Filtrat wird anschließend erhitzt, wobei in der Hitze schwerlösliches Li2CO3 ausfällt. Die Ausbeute liegt bei etwa 40-50%.


Nun zum großen Problem: Ich habe alle Produkte per Röntgenpulverdifraktometrie analysieren lassen, dabei kam heraus:


4) Das Endprodukt ist größtenteils Li2CO3 mit leichten Verunreinigungen von NaCl und amorphen Anteilen, die nicht genauer bestimmbar sind.


2) und 3): bei den Zwischenprodukten handelt es sich nicht um Magnesiumcarbonat, -chlorid oder -hydroxid, auch nicht um schon ausgefallenes Li. Es handelt sich fast ausschließlich um NaCl mit etwas K2CO3.


Woran kann das liegen? Und gibt es evtl. andere Möglichkeiten, die euch einfallen, um Lithiumcarbonat in größerer Ausbeute zu fällen?


Hier kurz meine einzigen Ansätze:
  • Könnte es sein, dass die Lösung am Anfang mit Chlorid, Na und K gesättigt ist, sodass bei neuerlicher Zugabe von Na-Ionen NaCl ausfällt? Allerdings müsste in diesem Fall doch mindestens auch MgCO3 gebildet werden?
  • Kann durch den Trocknungsprozess des Filterkuchens irgendetwas umgewandelt werden o.Ä., was schon eine sehr verzweifelte Überlegung ist? Ich filtriere die Feststoffe in normalen Filtern ohne Nutsche , trockne sie leicht nass im Trockenschrank und dann nochmals ÜN im Exsikkator.
  • Kann Mg im stark Basischen, das hier vorliegt evtl. irgendwelche löslichen Komplexe bilden?
Ich wäre für jede Antwort, Idee und Hilfe dankbar


Viele Grüße

Geändert von Polyester (28.11.2019 um 11:16 Uhr)
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Alt 28.11.2019, 11:19   #2   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.732
AW: Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

In welcher Menge wird denn die Natriumcarbonatlösung (welcher Konzentration?) zugegeben?

Im Endeffekt musst Du "nur" die Löslichkeiten aller möglichen Salze vergleichen und rechnen, was wann zuerst ausfällt.
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Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
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Alt 28.11.2019, 11:28   #3   Druckbare Version zeigen
Polyester Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

Die Natriumcarbonat-Lösung ist 20%-ig, das entspricht glaube ich etwa 1,89 mol/l. Ich gebe dabei etwas mehr als die Stoffmenge an Mg2+-Ionen zu.


Das hieße, ich sollte exakt ausrechnen wieviel g/l von den jeweiligen Ionen enthalten ist und das mit den Löslichkeiten der Salze vergleichen?
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Alt 28.11.2019, 11:30   #4   Druckbare Version zeigen
Polyester Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

Entschuldigt den Doppel-Post, ich habe leider nicht die Möglichkeit gefunden, den Beitrag zu löschen.
Polyester ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.11.2019, 11:39   #5   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.732
AW: Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

Wenn Du verstehen willst, was passiert, musst Du dieses quantitative Verfahren rechnerisch nachvollziehen.

Außerdem kann es sein, dass Niederschläge erst verzögert fallen.

Aber mehr als mögliche Fehlerquellen und deren Auffindung kann ich Dir hier nicht liefern.
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Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.11.2019, 13:48   #6   Druckbare Version zeigen
Polyester Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

Zitat:
Zitat von Cyrion Beitrag anzeigen
Wenn Du verstehen willst, was passiert, musst Du dieses quantitative Verfahren rechnerisch nachvollziehen.


Vielen Dank für den Input schonmal Ich habe jetzt alles mal nachgerechnet basierend auf den Löslichkeiten der möglichen Slaze, die in der Lösung in jedem Schritt gebildet werden könnten. Dabei habe ich immer das jeweils in geringerer Stoffmenge vorliegende Ion als limitierenden Faktor genommen und dann auf die Masse des Salzes im jeweiligen Volumen umgerechnet. Das habe ich dann jeweils mit den maximalen Löslichkeiten in g/l aus der Literatur verglichen und nur wenn dieser Wert überschritten wurde, angenommen, dass das Salz ausfällt.
Habe ich dabei einen Denkfehler gemacht oder gibt das ansatzweise Sinn?


Ergebnis war allerdings, dass hier nur MgCO3 und Li2CO3ausfallen sollten, gerade NaCl und KCl waren weit von ihrer Löslichkeitsgrenze entfernt...
Polyester ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.11.2019, 14:29   #7   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.732
AW: Fällungsreaktionen zu Lithiumcarbonat mit unerklärlichen Zwischenprodukten

Das ist - soweit ich es verstanden habe - der falsche Ansatz. Du musst über KL, die Löslichkeitskonstante gehen.
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fällung, li-gewinnung, lithiumcarbonat, magnesiumcarbonat, magnesiumhydroxid

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