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Distillation de l'acide nitrique dillué [57220]

nobelios 1214 messages postés Posté le : 12/04/2008, 01:10 (Lu 8127 fois) Bonsoir à tous, J'ai eu par le biai d'un ami une bonbone d'environ 20-25 litre en PE noir epais de 8 mm, remplie d'acide avec une densitée de 1170g/L donc entre 20 et 30 pour l'acide, l'acide est assez faible, il n'attaque pas le Cu à froid mais seulement son oxide. L'acide est brun rouge donc "crade". Je me demande si il est possible de : 1 - le rendre moins crade 2 - le concentrer à hauteur de 52-58% Par une distillation fractionnée vers les 100-120° Ensuite comment savoir si mon acide est plus concentré. L'eau part avant l'acide ou c'est l'inverse ? Il me semble que plus on possède de l'acide pur plus le PeB est haut, je pense donc que la distillation dé butera vers les 100-105° avec un peu d'acide puis grinpera vers l'azéotrope pour une température plus stable vers 120-122°C. Vous sevez problablement que j'ai pas trop confiance en wikipédia, mais comme ce n'est pas une question vitale je vous donne ma source principale. [WIKIPEDIA] http://fr.wikipedia.org/wiki/Nitrate_d'hydrog%C3%A8ne Bref si quelqu'un a uen idée sur la distillation, car si j'arrive avoir dans les 5-6 litres voir plus d'acide à + de 52% je serai déja bien heureux !!!! MErci

Re: Distillation de l'acide nitrique dillué

Geoffrey 94 messages postés Posté le : 13/04/2008, 00:17 (Lu 8047 fois) Salut BO Si tu veux concentrer ton HNO3 dilué, tu peux le faire par distillation, de cette manière tu peux espérer atteindre une concentration de 68% en masse de HNO3 qui correspond à la composition homoazéotropique. Cependant il faut prendre garde au fait que l'azéotrope de l'acide nitrique est un azéotrope négatif: http://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/bpcompn4.gif Le nom d'azéotrope négatif peut paraitre contradictoire avec le maximum qu'on observe sur la courbe, mais par définition on dit qu'un homoazéotrope est négatif si sur un diagramme isotherme l'extremum des courbes d'ébullition et de rosée est un minimum. Or sur un diagramme isotherme on représente la pression d'équilibre du système binaire avec sa phase gazeuse en fonction: - de la composition de la phase liquide pour la courbe d'ébullition -de la composition de la phase gazeuse pour la courbe de roséee La composition étant la fraction molaire ou massique indiquée sur l'axe des abcisses commun aux 2 courbes, elle représente donc pour une la composition de la phase liquide et pour l'autre la composition de la phase gazeuse. Si sur un diagramme isotherme l'extremum qu'on observe pour la composition azéotropique est un minimum de pression, cela signifie que la pression à maintenir pour que le système soit en équilibre avec sa phase vapeur est faible à une température donnée, ça veut donc dire que le mélange est MOINS volatil à cette composition, que pour toute les autres compositions possible du systeme binaire. Si maintenant on passe en diagramme isobare, le plus utile pour nous, puisqu'en général la pression nous est imposée par l'atmosphère, et bien que les distillations sous vide existent en général la pompe à vide impose une pression assez stable et on ne joue pas trop sur la variation de la pression lors de la distillation, mais plutot sur les variations de température qu'on impose sous cette pression. Donc pour un diagramme isotherme les définitions des courbes du diagramme changent, même si elles portent le même nom: - la courbe d'ébullition représente maintenant la température d'équilibre du systeme en fonction de la composition de la phase liquide - Pour la courbe de rosée c'est la température d'équilibre du système en fonction de la composition de la phase gazeuse. Le comportement qu'on a traduit tout a l'heure pour le minimum de pression revenait à dire que le mélange présentait pour cette composition un minimum de volatilité, or à pression fixée, c'est la température d'ébullition qui permet de juger de la volatilité d'un solvant, alors un minimum de volatilité correspondra à une température d'ébullition élevée, c'est la raison pour laquelle un azéotrope dit négatif correspond à l'existence d'un maximum sur le diagramme isotherme. En fait, la composition azéotropique sur un diagramme isobare dépend de la pression à laquelle le diagramme est tracé, la composition azéotropique dépend de la pression! et donc la composition azéotropique lue sur le diagramme isotherme ne sera pas en général la même que celle lue sur les diagrammes isobares. Si vous voulez un peu mieux comprendre la distillation, je vous conseille de faire un tour sur l'excellent site de milambert http://www.exchem.fr/Distillation.htm Tout ça pour en revenir à l'importance de cet azéotrope négatif pour la distillation de BO. Si tu souhaites concentrer ton acide nitrique ce diagramme te permet de savoir de quel côté chercher (distillat ou ballon) pour récupérer le produit escompté. En l'occurrence tant que tu te situes sur le diagramme à gauche de l'azéotrope, c'est à dire avec une concentration massique en HNO3 <68% c'est H2O qui constitue le corps le plus volatil de ton mélange et c'est donc elle qui va passer dans la colonne et se purifier un maximum jusqu'en tête de colonne, alors que pendant ce temps le mélange contenu dans le ballon se concentre en HNO3, durant ce régime la température en tête de colonne correspond, si ta colonne fait bien son boulot, à la température d'ébullition de H2O sous la pression imposée, ici 100°C si on travaille à pression atmosphérique. Ceci continue jusqu'a atteindre la composition azéotropique, la seule commune à la phase vapeur et au mélange restant dans le ballon, plus la peine d'espérer séparer les 2 constituants. En pratique je pense que tu dois pouvoir repérer le moment où tu t'approches de cette composition par l'augmentation de la température de la vapeur passant en tête de colonne, d'où l'importance du thermomètre à cet endroit là, lorsque l'azéotrope distille celle-ci doit valoir 120.5°C, il vaut mieux arrêter de distiller un peu avant. Voir ce site pour les explications sur la distillation de l'acide nitrique en fonction de sa composition: http://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/nonideal.html Maintenant il y a un petit problème propre à l'acide nitrique, il se décompose thermiquement lors de sa distillation et pour peu qu'on ait un mauvais contrôle de la température du ballon cette décomposition peut être génante. En fait dès que HNO3 est chauffé il réagit sur lui même selon la réaction: 2HNO3 = 2NO2 + H2O + 1/2O2 Or NO2 est un gaz toxique roux qu'il vaut mieux éviter de manipuler, de plus celui-ci pollue les produits de la distillation en les colorant en orange-roux, et peut engendrer des réactions indésirables lors des synthèses futures que l'on fera avec cet acide nitrique. Alors certes on peut éliminer le NO2 dissous dans l'acide nitrique en y mettant de l'urée, pour comprendre comment l'urée agit, il faut savoir que NO2 est en équilibre dans la solution d'acide nitrique vis à vis de sa réaction d'hydrolyse: 2NO2 + H2O <-> HNO3 + HNO2 Or HNO2 détruit l'urée en réagissant sur celle-ci selon la reaction: 2 HNO2 + CO(NH2)2 --> CO2 + 2 N2 + 3 H2O La consommation de HNO2 déplace l'équilibre de l'hydrolyse de NO2 en faveur de sa disparition. HNO3 quant à lui est sans effet sur l'urée. Sauf qu'a haute concentration, puisque l'urée est une base et HNO3 un bon acide, il se forme naturellement un sel, du nitrate d'urée qui précipite si la concentration en HNO3 est suffisante, or ce sel est un explosif secondaire peu puissant(VOD: 4700 m/s) et je préfère éviter d'introduire ce produit dans mon HNO3, peut etre que j'exagère et que la réaction de destruction de HNO2 est très largement majoritaire mais il y a une autre solution qui consiste à distiller sous pression réduite. En effet si on diminue la pression à laquelle on distille le mélange, les corps seront plus volatils et il sera possible d'évaporer les constituants à une température plus faible, assez faible pour que la réaction de décomposition de HNO3 reste minoritaire. Seulement les vapeurs de HNO3 sont très corrosives, et comme j'ai pas envie de flinguer ma jolie pompe à vide (qui atteint le point triple de l'eau ^^ (611Pa) ). Il est possible de récupérer dans n'importe quelle casse ou déchèterie des compresseurs de frigo, or ceux-ci sont des pompes à vide de faible capacité et permettent d'atteindre des vides partiels de l'ordre de 10 kPa. En tout cas selon mes tests, mais certains prétendent atteindre 6.5kPa et jusqu'à 1.5kPa en disposant 2 pompes en série. Il reste à choisir ou du moins connaitre la pression, si tu n'as pas de manomètre, je pense que pour te donner un ordre de grandeur de la pression atteinte dans ton système à distiller sous vide, tu peux remplir un ballon bicol avec de l'eau et faire plonger un thermomètre dans l'eau via le 2eme col, pense à mettre un agitateur dans le ballon, puis fais le vide, si tu ne constate aucune évaporation (faut pas rever à température ambiante Psat(H2O)=2kPa ) chauffe un peu en agitant et releve la température à laquelle ton eau bout. Ensuite tu vas voir les jolies tables de pression de vapeur saturante de l'eau en fonction de la température qu'il y a dans le handbook et tu peux ainsi avoir une bonne estimation de la pression que tu as atteint. Maintenant comment savoir à quelle température va s'évaporer ton azéotrope sous ce vide partiel, et bien je pourrais te dire d'intégrer la loi de Clapeyron mais il faudrait connaitre la chaleur latente de vaporisation en fonction de la température de l'azéotrope eau/HNO3. Bon j'ai pas vraiment d'idée, enfin si mais je dois aller me coucher. Geoffrey ---------- Edité le 13/04/2008, 00:27 par Geoffrey

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