Buongiorno a tutte e a tutti,
rispondo lungo questo vecchio thread perchè è da qui che ho ricavato le informazioni necessarie all'ottenimento del sale di Nichel che ho sintetizzato tempo fa.
SINTESI DI [Ni(H2O)6]Cl2 DA ACCUMULATORI Ni-Cd
Premessa: come saprete gli accumulatori Ni-Cd sono da tempo fuori commercio per motivi legati alla tossicità del Cd e dei suoi sali e complessi: è bene ricordare che sono più o meno tutti cancerogeni e che anche una discreta parte dei sali di Ni lo sono.
Ricordo le frasi di sicurezza per i composti con cui si anvrà o si potrebbe avere a che fare:
HCl: H280, 314, 331
NiOOH: ? (dubito faccia bene, in ogni caso)
Ni(OH)2: H302‐332‐315‐317‐334‐341‐350i‐360D‐372‐410
[Ni(H2O)6]Cl2: H350i - 341 - 360d - 301+331 - 372 - 315 - 317 - 334 - 410
Cd: H350 - 341 - 361 - 330 - 372 - 410
Cd(OH)2: 302 - 312 - 332 - 410
CdCl2: H350‐340‐360FD‐330‐301‐372‐410
Reagenti e materiale necessario: Come vetreria basta avere qualche becher e/o beuta, sono poi necessarie una piastra riscaldante, un ambiente ventilato o ventilabile (aria aperta, bocca di lupo, cappa aspirante ecc...), una bilancia, pinze e tenaglie e qualche contenitore di vetro (anche banali vasetti della marmellata), oltre che i sottointesi dispositivi di protezione individuale quali camice antiacido, guanti e occhiali.
Come reagentario serve HCl concentrato (io ho HCl 30% -cioè 9.64M- della Lombardi S.r.l.) e, ovviamente, accumulatori Ni-Cd o NI-MH (non trattati).
Svolgimento
1) E' innanzitutto necessario aprire le batterie e separare le due retine metalliche sulle quali troverete depositati un sale nero crostoso e friabile che può essere NiOOH o Ni(OH)2 -dipende se le vostre sono batterie cariche o scariche- e un metallo grigio opaco depositato sulle retine che è Cd o un suo sale molto compatto -anche qui, dipende se le vostre batterie sono cariche o scariche-. Rimando alla pagina wikipedia dedicata per il funzionamento di questi accumulatori, ed ai commenti precedenti al mio per la struttura di un accumulatore AA.
Il lavoro è abbastanza lungo e meticoloso, ma alla fine dovreste ottenere una polvere omogenea nera/verde molto scura che riporrete in un vasetto, mentre il restante è Cd metallico e Cd(OH)2, retine d'acciaio e carta o cotone pressato impregnata di elettrolita: ciò non vi serve e potete smaltirlo assieme alle batterie esauste.
2) Dovete quindi disciogliere una porzione a vostro piacimento di questa polvere nera (nel mio caso, ignoravo la sua natura non sapendo se le mie batterie fossero cariche o scariche) in HCl concentrato in eccesso; nel mio caso il rapporto è stato di circa 20ml(HCl30%)/g. A questo punto ciò che avviene (o che può avvenire) nel vostro recipiente sono le seguenti reazioni:
2Ni(III) + 2Cl- --> 2Ni(II) + Cl2(g)
Ni(II) + 2Cl- --> [Ni(H2O)6]Cl2
il processo è molto lento: io personalmente ho lasciato reagire per quasi una settimana, agitando di volta in volta, fino a completa scomparsa del precipitato nero iniziale
Nelle immagini successive potete notare l'adesione dell'idrossido di Ni (qualcosamagnetico) all'ancoretta. E' molto interessante, una volta fermata l'agitazione, notare come la polvere in fase di discioglimento si disponga lungo le linee di campo dell'ancoretta magnetica.
Durante questa fase mi è capitato in una sola occasione di notare un precipitato bianco sul fondo (molto poco). L'unica ipotesi che sono stato capace di formulare è che si trattasse di CdCl2 oppure Cd(OH)2 -che è poco solubile in H2O-: può essere che un po' di Cd(OH)2 mi sia finito in mezzo al Ni durante lo svuotamento delle batterie... è possibile?
3) Non resta che scaldare la soluzione su piastra riscaldante: come potrete facilmente intuire, sia l'acqua che l'acido cloridrico in eccesso evaporeranno, lasciandovi come solido il complesso esaidrato di Ni(II), poichè
PdE(H2O+HCl) = 108,6°C
PdF([Ni(H2O)6]Cl2) = 140°C
dopo qualche ora, verificando il graduale aumento di temperatura -associato ad un cambiamento di tonalità della soluzione da verde limpido a verde scuro denso- man mano che il volume diminuisce da 85°C a 130°C, otterrete un solido color verde pisello, che una volta raccolto lascerete essiccare all'aria: dopo qualche giorno sarà secco.
Mi sembra ovvio ma vi ricordo che respirare i vapori di HCl non fa bene, usate le adeguate precauzioni (se ci esponete una cartina tornasole essa muta immediatamente sul rosso più acceso)
Conclusioni
E' necessario capire quale fosse il mio reagente di partenza. Sapendo che:
MM(NiOOH) = 91.7001 g/mol
MM(Ni(OH)2) = 92.724 g/mol
con gli strumenti a mia disposizione non era possibile dedurre effettivamente di quale composto si trattasse. E' possibile conoscere il composto di partenza osservando bene gli accumulatori mentre questi vengono svuotati: infatti se la reazione di scarica è
2NiOOH + Cd + 2H2O --> 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
basterebbe osservare se nelle retine metalliche dell'elettrodo anodico è presente Cd metallico o una pasta di Cd(OH)2. Sfortunatamente non ho posto questa attenzione e non ho separato il Ni proveniente da batterie con Cd metallico da quello proveniente da batterie con Cd(OH)2: usando però HCl in largo eccesso, ed osservando le rese in peso, credo che il Ni(III) presente sia stato tutto ridotto dal Cl-.
Ipotizzando di avere unicamente Ni(OH)2 ho avuto rese in peso del 99.6% nel primo caso, e del 92.61% nel secondo caso (quando ho notato un piccolo precipitato bianco sul fondo).
Info bonus
Con i fondi di solido che non si riescono a rimuovere dai becher, è possibile sperimentare qualche proprietà del Ni(II) e dei suoi complessi. Aggiungendo NH3 al becher sporco di [Ni(H2O)6]Cl2 si generano diversi complessi ammoniacali che tingono la soluzione di blu
Mentre scaldando il solido, il complesso di Ni(II) passa dalla forma esaidrata (verde) a quella diidrata (gialla). Il processo è reversibile una volta che il solido viene allontanato dalla fonte di calore
Spero che questo commento sia utile e completo: è facile che ci siano errori, non fatevi problemi a segnalarmeli!
CK96
1litro l'avrò pagato €1.2
Per l'appunto sull'HCl ho qualche dubbio: sicuri che in un solido "secco" come quello che si ottiene, resti dell'HCl in concentrazioni considerevoli rispetto alla massa totale del solido? E se sì, come? Molecole di HCl che restano inglobate nella struttura cristallina?
