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Herstellung der Sole von Metallen und Metallverbindungen Zusatz zum
Patent 555 307 In dem Hauptpatent 555 307 handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung
von NIetallsolen bzw. -gelen mit Ausnahme der Alkalien oder Erdalkalien durch Reduktion
von Metallsalzen mit gleichzeitig als Schutzmittel wirkenden Reduktionsmitteln,
welch letztere durch hydrothermale Zersetzung von Zuckern in Gegenwart von Alkalien
erhalten sind, wobei auch die durch Oxydation aus diesen Stoffen gewonnenen Produkte
in Form ihrer Alkalisalze verwendet werden können.
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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich dagegen um die Verwendung
der Ammoniumsalze der Zersetzungsprodukte oder ihrer Oxydationsprodukte an Stelle
der Alkalisalze. Diese Ammoniumsalze zeigen gegenüber den Alkalisalzen die Besonderheit,
daß sie auch mit löslichen Salzen der Erdalkalien kolloidal lösliche Substanzen
ergeben; auch ist der Dispersitätsgrad höher.
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Die Ammoniumsalze werden, wie in der Haupterfindung die Alkalisalze,
erhalten aus den durch hydrothermale Zersetzung von Zuckern in Gegenwart von Alkalien
erhaltenen Produlrten, die nun nicht in Alkali, sondern in wäßrigem Ammoniak gelöst
werden.
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Man löst beispielsweise IOg des Oxydationsproduktes in einem Überschuß
von Ammoniak (5o ccm lFonzentriertes Ammoniak in 150 ccm H,O), filtriert und dampft
auf dem Wasserbad in flacher Porzellanschale zur Trockne ein. Man erhält IO g einer
schwarzen zerreiblichen Masse, die in Wasser vollkommen mit brauner Farbe löslich
ist. Das Produkt zeigt einen Stickstoffgehalt von etwa 1 1,5 01o' von dem nur die
Hälfte durch Kochen mit Kalilauge austreibbar ist. Da anscheinend nur dieser sich
mit löslichen Schwermetallsalzen umsetzt, so ist der Metallgehalt der kolloidalen
Metalle dadurch bestimmt und beschränkt. Dafür ist aber die Umsetzung ganz allgemeiner
Anwendung fähig.
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So sind von nachfolgenden Metallen oder ihren Verbindungen Sole hergestellt
worden: Au, Pt, Ag, Hg, Cu, Pb, Cd, Bi, Co, Ni, Cr, Mn, U, Zn, Al, Ba, Sr, Ca.
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Wie bei dem Verfahren des Hauptpatents ist es auch hier nicht nötig,
das Oxydationsprodukt nach der Lösung in Ammoniak zu filtrieren und einzudampfen,
sondern man kann dieses Filtrieren und Eindampfen weglassen.
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Allgemein werden kolloidale Metalle oder Metallverbindungen nach
folgendem Schema dargestellt. a g des durch Auflösen des Oxydationsproduktes in
Ammoniak, Filtrieren und Eindampfen erhaltenen Ammonsalzes (wenn
in
den nachfolgenden Beispielen von Ammonsalzen die Rede ist, so ist dieses Salz gemeint)
werden in der 30fachen Menge Wasser bei einer Temperatur von 600 gelöst und durch
Hinzufügen eines löslichen Metallsalzes die in Wasser schwer lösliche Metallverbindung
gebildet. Nach dem Erkalten wird filtriert und gut ausgewaschen. Der noch feuchte
Niederschlag wird in Wasser suspendiert und unter Erwärmen durch Zugabe ausreichender
Menge 10%iger KOH in Lösung gebracht.
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Bei Edelmetallen sind die Niederschläge schon in Wasser löslich. Nach
vollständigem Lösen wird filtriert und in flacher Schale zur Trockne verdampft.
Es entstehen leicht zerreibliche Körper, die leicht kolloidale Lösungen bilden.
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A u s f ü h r u n g s b e i s p i e l e Darstellung von k o l l o
i d a l Iösl i c h e m S i l b e r ü b e r d a s A m m on i u m s a l z u n t e
r E i n s c h a l t u n g e i n e s f e s t e n Z w i s c h e n p r o d u k t e
s 5 g Ammoniumsalz, das aus dem hydrothermalen Zersetzungsprodukt durch Oxydation,
Auflösen in Ammoniak, Filtrieren und Eindampfen zur Trockne gewonnen ist, werden
in I50 ccm Wasser von 80° gelöst und in die heiße Lösung so lange unter Rühren mit
dem Glasstab 5 °iOige heiße Silbernitratlösung eingetragen, bis durch die Tüpfelprobe
auf Filtrierpapier die Umsetzung des gesamten Ammoniumsalzes angezeigt wird. Nach
einem weiteren halbstündigen Erhitzen auf dem Wasserbade wird der Niederschlag abfiltriert
und so lange mit kaltem destilliertem Wasser gewaschen, bis der Niederschlag anfängt,
mit brauner Farbe kolloidal durchs Filter zu gehen. Nachdem durch Filtrierpapier
oder Tonteller die Hauptmenge des Wassers des Niederschlags aufgesaugt ist, wird
er bei niederer Temperatur über Chlorcalcium getrocknet. Man erhält ein braunes
Pulver mit grünlichem Metallglanz mit einem Silbergehalt von ungefähr 25 0/o.
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Dieses wird äußerst fein verrieben, um in ioo ccm destilliertem Wasser
aufgeschlämmt zu werden. Unter Erwärmen auf dem Wasserbade (sol) läßt man pro Gramm
des getrochneten und gepulverten Xiederschlags I,5 ccm einer 10 %igen Kalilauge
zufließen. Nach vollständiger Lösung wird filtriert, um Filterfaser und etwa sich
ausscheidendes grobdisperses Silber zu entfernen. Zuletzt dampft man auf flacher
Schale unter fortwährendem Rühren mit einem gebogenen Glasstab zur Trockne.
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Ausbeute etwa 7,5 g eines kolloidal in Wasser löslichen Produktes
mit einem Silbergehalt von 200/0.
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Es ist nicht nötig, von dem Produkt auszugehen, das aus dem Oxydationsprodukt
durch Behandeln mit Ammoniak, Filtrieren und Eindampfen zur Trockne gewonnen ist,
sondern man kann dieses Filtrieren und Eindampfen wegfallen lassen. Ebenso ist es
nicht nötig, das durch Ausfällen mit Silbernitrat erhaltene Produkt abzufiltrieren
und zu trocknen, sondern man kann es unmittelbar in Kalilauge lösen. Das nachstehende
Beispiel zeigt ein derartiges Vorgehen: 5 g Oxydationsprodukt werden in 120 g Wasser
aufgeschlämmt und unter Erwärmen durch Eintragen von 7,5 ccm 18%iges Ammoniak gelöst.
Noch heiß wird durch eine Lösung von 7,5 g Silbernitrat in 30 ccm Wasser gefällt
und filtriert. Nach genügendem Auswaschen wird der Niederschlag in 100 ccm Wasser
aufgeschlämmt und durch tropfenweises Zugeben von 10 0/0iger Kalilauge in Lösung
gebracht, bis eine neutrale bis schwach alkalische Reaktion erreicht ist.
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Etwa grobdispers abgeschiedenes Silber wird abfiltriert und das Filtrat
in flacher Porzellanschale zur Trockne verdampft. Man erhält ein kolloidal löslIches
Produkt, dessen Silbergehalt je nach der bei der Fällung herrschenden Konzentration
des Ammoniaks zwischen 20 und 30 % schwankt.
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Die Farbe ist in der Durchsicht dunkelbraun, in der Aufsicht bralmgrau
opaleszierend.
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D a r s t e l l u n g v o n k o l l o i d a l i n W a s s e r l ö
s l i c h e m K u p f e r Sie geschieht nach der Herstellungsart von kolloidal löslichem
Silber. Das Ammoniumsalz wird durch eine Io°lOige Lösung von Kupfersulfat gefällt.
Der Niederschlag wird bis zur Sulfatfreiheit ausgewaschen.
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D a r s t e l l u n g v o n k o l l o i d a l l ö s -l i c h e m C
a d m i u m 2 g Ammoniumsalz, wie es bei der Herstellung kolloidalen Silbers verwendet
wurde, werden in 60 ccm heißen Wassers gelöst, um mit 5%iger heißer Cadmiumsulfatlösung
gefällt zu werden. Nach einigem Erhitzeil auf dem Wasserbade (10 Minuten) wird filtriert
und der Niederschlag bis zur Sulfatfreiheit mit destilliertem Wasser gewaschen.
Der Niederschlag, in 60 ccm Wasser aufgeschlämmt, wird auf dem Wasserbad auf 80°
erhitzt und durch 3 ccm 10%iger Kalilauge in Lösung gebracht. Von Filterfasern abfiltriert
ergibt die Lösung eingedampft ein sprödes, leicht zerreibliches Pulver, das sich
kolloidal in Wasser löst.
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Die Farbe ist in der Durchsicht braun, in der Aufsicht schwarzbraun
opaleszierend.
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Darstellung von kolloidal löslichem Blei Sach Maßgabe der Darstellung
von kolloidalem Cadmium, Fällungsmittel Bleinitrat.
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Darstellung von k o l l o i d a l Iöslichem Nickel 3 g Ammoniumsalz
wie beim Silber werden in go ccm heißen Wassers gelöst, darauf bis zur vollständigen
Ausfällung heiß mit 5 %iger Nickelsulfatlösung versetzt (Tüpfelprobe). Der bis zur
Sulfatfreiheit ausgewaschene Niederschlag wird in 100 ccm destillierten Wassers
aufgeschlämmt und heiß mit 3 ccm 10 %iger Kalilauge in Lösung gebracht. Nach der
Filtration wird zur Trockne verdampft. Ausbeute etwa 2,3 g eines kolloidal in Wasser
löslichen Nickels.
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Die Farbe ist in der Durchsicht braun, Aufsicht schmutzigbraun opaleszierend.
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Bei den mehr unedlen Metallen ist es möglich, daß neben dem Metall
die Hydroxyde in Lösung vorhanden sind. Bei den alkalischen Erden sind solche nur
ausschließlich vorhanden.
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Darstellung von k o l l o i d a l Iöslichem Eisenhydroxyd Wird Ammoniumsalz
mit Eisensulfat gefällt und nach dem vorigen Arbeitsgang verfahren, so erhält man
aus 3 g Ammoniumsalz 3,2 g eines kolloidal löslichen, eisenhaltigen Präparats mit
einem Fe2O3-Gehajt von 12 bis 13 %.
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Da sowohl Eisen als auch Aluminium durch Ammoniak als Hydroxyde gefällt
werdien, so liegt der Gedanke nahe, durch zusätzliches Ammoniak zu der Ammoniumsalzlösung
zu metallreicheren Solen zu gelangen.
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Dies ist in der Tat möglich.
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2 g des beim Silber verwendeten Aminoniumsalzes werden unter Zugabe
von 2 ccm 18%igen Ammoniaks in 60 ccm Wasser gelöst und mit einer 5 %igen Lösung
von Ferrosulfat gefällt. Der gut gewaschene Niederschlag wird unter Zugabe von 2,5
ccm 10 %iger Kaliauge in 100 ccm H2O gelöst.
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Nach dem Eindampfen zur Trockne hinterbleibt ein kolloidal lösliches
Pulver (etwa 2,2 g) mit einem Gehalt von 32 bis 33 % Fe2O3. Analoge Fällungen unter
Zugabe von Ammoniak lieferten bei Aluminiumchlorid kolloidal lösliche Körper von
einem Al2O3-Gehalt von 24 bis 30 °lO.
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D a r s t e l l u n g v o n b a r i u m - u n d s t r o n t i u m
b a l t i g e n, k o l l o i d a l löslichen Substanzen Im Gegensatz zu den Umsetzungsreaktionen
löslicher Salze der Erdalkalien (Chloride) mit dem Kaliumsalz des Oxydationsproduktes,
bei denen nur in Wasser lösliche Reaktionsprodukte erhalten werden, führten die
Fällungen des Ammoniumsalzes des Oxydationsproduktes mit Erdalkalichloriden zu filtrierbaren
Niederschlägen. Es liegt daher nahe, diese Niederschläge ebenfalls zu waschen und
sie durch Alkalien in Lösung zu bringen, um nach dem Eindampfen zu Produkten zu
kommen, die aus kolloidal löslichen, erdalkalihaltigen Substanzen bestehen müßten.
Man erhält tatsächlich solche Substanzen, deren Gehalt z. B. an BaO = 15 % und an
SrO = 8 bis 9 % beträgt. Analoge Fällungen mit Ca Cl2 führten zu ähnlichen Ergebnissen.
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D a r s t e l l u n g v o n b a r i u m h a l t i -g e n, k o l l
o i d a l l ö s l i c h e n K ö r p e r n 3 g Ammoniumsalz werden in 60 ccm Wasser
gelöst und bei 50° mit einer 5 %igen Lösung von Bariumchlorid versetzt, bis die
Tüpfelprobe das Ende der Umsetzung anzeigt. Der Niederschlag wird abfiltriert und
mit kaltem Wasser gewaschen. In 100 ccm Wasser suspendiert wird er tropfenweise
mit einer 10%igen Kalilaugelösung versetzt (3 ccm), bis bei schwach alkalischer
Reaktion alles in Lösung gegangen ist. Durch Eindampfen erhält man ein sprödes,
kolloidal lösliches Pulver mit einem Gehalt von 14 bis 15 % BaO.