Oxidation mit KMnO4 und HCl Diatomeen

[Bob]

Hallo zusammen,
wie würde nach diesen Überlegungen denn nun das Rezept für eine Reinigung mit KmNo4 und Salzsäure aussehen?

Bei der Reinigung von Teppichen sagt man Mineralwasser mit Kohlensäure eine unerwartete Wirkung zu. Vielleicht ist die Gasbildung auch hier ein wesentlicher Teil.

Viele Grüße,

Bob

[anne]

Hallo Bob,
die Literaturstelle sagt, Nach dem Entfernen von Kalk die Probe für 24 h in 10ml gesättigter KMnO4 Lösung. Dann fügt man 5-10ml 32%ige HCl zu und kocht es für 1-2Stunden. Dann soll man mit 1-2 ml Peroxid prüfen ob die Oxidation vollständig ist.
lg
Anne

[bernd552]

Bei sehr feinen Strukturen kommt die Nasschemie gerne einmal an ihre Grenzen, deshalb verwendet man in der Halbleitertechnik (mit ähnlich feinen Strukturen wie Diatomeen) und in der Oberflächentechnik (Reinigung von Kunststoffoberflächen, Lackenfernung, ..) heutzutage eher "trockene" Chemie, z.B. diverse Plasmaprozesse (Sauerstoffplasma). Hat das schon einmal jemand mit Diatomeen versucht?
LG Jürgen

Hallo Jürgen,

ja, mit HF Plasma mit O2 geht es, habe es schon für REM Aufnahmen versucht (und teilweise hier auch Bilder gezeigt). Es dauert aber gut eine Stunde und es darf keine zu hohe Schichtdicke sein.
Ich bin deshalb lieber naßchemisch unterwegs.

LG
Bernd

[Tilman]

Hallo Anne,
du fragst nach dem Rezept und sollst auch dazu eine Antwort erhalten. Wieviel Diatomeen-Material behandelt werden soll, nennst du nicht. Aber egal. Du solltest vorsichtig sein mit der Zugabe der HCl, da kommt die einiges an Chlorgas raus (Nase weg). Das Kochen mit HCl ist auch nicht lecker (Nase weg). Dann Ergebnis prüfen: Ist noch Dreck da (Farbe?), wenn ja, dann Flüssigkeit abgießen, Feststoff mit Wasser waschen und die Prozedur wiederholen. Prüfung mit Peroxid (H2O2?, 3 oder 30%ig?) erschließt sich mir nicht. Kann man machen, ist aber meiner Meinung nach sinnlos. Im Resultat sollte also sowohl der Dreck, als auch der bei Oxidation entstandene Braunstein weg sein. Produkt sollte dann farblos sein. Sollte aber noch Braunstein vorhanden sein, kann man diesen mit neuer HCl entfernen, bei Dreck Procedere da capo. Ab der Zugabe von HCl wirds durch Chlorgas und gasförmiges HCl unangenehm. Abzug oder ins Freie und Nase und Augen weg, Schutzbrille.
Liebe Grüße
Tilman

[anne]

Hallo Tilmann,
mir ging es primär darum zu fragen welche Reaktionen dabei ablaufen. Ich reinige seit mehr als 10 Jahren erfolgreich Diatomeen nach klassischen Methoden, der Umgang mit Chemikalien ist mir wohlbekannt. Ich habe hier gefragt, da mich ein Freund auf diese Methode hingewiesen hat. Grund war die schwere Beschaffung von Chemikalien. Deine Beschreibung hilft jedoch dem Unerfahrenen sicherlich sehr gut weiter, danke Dir.
lg
Anne

[Tilman]

Hallo Anne,
dann also die Basics. KMnO4 ist ein sehr starkes Oxidationsmittel. Es kann organische Verbindungen gnadenlos zu CO2 und andere Substanzen zu löslichen Verbindungen oxidieren und wird selber zu Mn2 oder Mn4 Verbindungen reduziert. Bei dieser Redoxreaktionen wird Säure verbraucht, so dass in wässriger Lösung der pH-Wert ins alkalische gedrängt wird. Das verändert die Reaktionsbedingung dahingehend, dass eine basische Manganverbindung, nämlich schwerlöslicher Braunstein MnO2 (also Mn4) entsteht. Erfolgt dann ein Zusatz von HCl kann dieser Braunstein gelöst werden und die Reaktion wird weiterlaufen bis zum stabilen und löslichen Mn2, wobei nochmals Chlor entsteht. Wenn das Material dann nicht so ist wie erwartet, Flüssigkeit abgießen und neue HCl dazugeben, hilft das nicht, dann nochmal von vorne. Hilft das auch bei mehreren Anläufen nicht, dann gehts eben damit nicht. Das wars!
Salzsäure bekommt man im Baumarkt und KMnO4 in der Drogerie oder Apotheke als Desinfektionsmittel. Wenn jemand Verbindungen zu einem chemischen Institut an einer Uni hat oder knüpft, sollte die Beschaffung kein Problem sein. Die Substanzen sind nicht teuer, wenn man sie nicht gerade in der Apotheke kauft, wo sprichwörtlich alles teuer verkauft wird. Gesundheitlich Gefahren sind nur die Salzsäure und das Chlor. KMnO4 sollte man sich natürlich auch nicht aufs Butterbrot streuen oder lose in der Hosentasche transportieren. Wenns noch genauer sein soll Wiki fragen. Noch Fragen?
Liebe Grüße
Tilman

[jochen53]

Hallo,
nachdem ich die ncht sehr ausführlich beschriebene "Kochvorschrift" gelesen habe, frage ich mich noch einmal, wieso man vorher den Kalk entfernen soll, wo doch danach mit Salzsäure gekocht wird, ich glaube den ersten Schritt kann man sich wirklich sparen. Ganz nützlich ist dabei ein Magnetrührer mit regelbarer Heizplatte.
Das Kochen mit KMnO₄ und HCl sollte man unbedingt im Freien durchführen, zum einen weil das Chlorgas sehr giftig ist und stinkt, zum anderen aber, weil die Salzsäuredämpfe eine unvorstellbare Korrosionswirkung auf Metallteile ausüben, z.B. Mikroskope, Objektive, Werkzeuge usw. Wenn noch Braunsteinreste vorhanden sind, die lassen sich auch ohne Kochen mit HCl ganz einfach mit einer Lösung von Kaliumdisulfit (K₂S₂O₅, auch als Kaliummetabisulfit bekannt) oder mit einer leicht angesäuerten Natriumsulfitlösung entfernen. Man kann so auch Braunsteinflecken entfernen, wenn das Material gegen die Bleichwirkung beständig ist, gerade bei Textilien kommt es aber mit Sulfiten und KMnO₄ oft zu einer Bleichung. Braune Finger kann man damit reinigen. Überschüssiges KMnO₄ reagiert im Sauren mit H₂O₂ zu Sauerstoff und farblosem Mangan(II). Braunstein ist ein guter Katalysator, der die Zersetzung von H₂O₂ zu Sauerstoff und Wasser stark beschleunigt ohne dabei selbst zu reagieren.
Viele Grüße, Jochen

[anne]

Hallo Jochen und Tilman,
ich danke Euch!
Nun ist es sicherlich auch für jeden verständlich und zeigt sich doch als Alternative auf.
Die Vorschrift kommt aus diesem Papier: (es wird tatsächlich darauf hingewiesen, dass das Entkalken nur bei der Oxidation mit Säuren notwendig ist, wie z.B. Schwefelsäure)

A Methods Manual for the Collection,
Preparation and
Analysis of Diatom Samples

Report to the
Water Research Commission
by
JC Taylor*, WR Harding**
and CGM Archibald***
* School of Environmental Sciences and Development
North-West University (Potchefstroom Campus)
** DH Environmental Consulting [DHEC]
*** KZN Aquatic Ecosystems [KZNAE]

1.3.2 Hot HCl and KMnO4 method (recommended technique)
This method is recommended by the authors as it has yielded good results with samples taken
from throughout South Africa, which usually have a high content of organic material. In
addition, there is no need to remove calcium (1.3.1) before processing the samples as in the
other techniques below (1.3.3 – 1.3.4).

1.3.2.1 Allow the diatom sample to settle for 24 hours after return to the laboratory;
1.3.2.2 Decant the clear supernatant liquid from the sample bottle taking care not to loose any
of the diatom material;
HEALTH AND SAFETY
Hydrochloric acid is CORROSIVE. CHLORINE GAS is emitted when combined
with potassium permanganate. Potassium permanganate is an OXIDATIVE
AGENT. Do not perform any analysis using these chemicals outside of a fume
cabinet. When handling HCl wear acid resistant gloves, goggles and a lab coat.
31
1.3.2.3 Shake the sample well and pour 5 to 10 ml (depending on the concentration of the
material) of thick suspension into a heat-resistant beaker;
1.3.2.4 Mark the beaker clearly with the sample number in several places;
1.3.2.5 Add 10 ml saturated potassium permanganate (KMnO4) solution, mix and leave for a
period of 24 hours;
1.3.2.6 In a fume cabinet, add 5-10 ml concentrated HCl (32%), taking care not to inhale
the gasses released. Cover the beaker with a watch glass and heat on a hot plate at
90°C for 1 to 2 hours until the solution becomes clear (usually the solution will have a
yellowish colour when clear);
1.3.2.7 After oxidation of organic material, add 1 ml of hydrogen peroxide to check if the
oxidation process is complete and no organic material remains, in which case the
hydrogen peroxide will not cause lasting foaming;
1.3.2.8 When oxidation is complete, the samples are allowed to cool and are then transferred
to 10 ml centrifuge tubes. Before pouring the diatom and acid samples from the
beakers, the beakers are vigorously swirled, the aim of the rotary movement being to
re-suspend the diatoms, whilst causing the stone and heavier sand particles to fall to
the bottom of the beaker;
1.3.2.9 The samples are rinsed by centrifuging with distilled water at 2500 rpm for 10
minutes;
1.3.2.10After centrifugation the supernatant is decanted and the washing is repeated a further
4 times until the sample is circumneutral;
1.3.2.11The supernatant should be poured off in a single movement, and care should be taken
not to lose any diatom material. After pouring off the supernatant fluid the diatoms
and small particles of sand at the bottom of the tube are loosened by means of a jet of
distilled water from a wash bottle. More water is then added until reaching the
required volume in the centrifuge tube;
1.3.2.12After the last wash, the diatoms are again loosened by means of a jet of distilled water
and then poured into small glass storage vials bearing the necessary sample
information. It is important to store diatom samples in glass as opposed to plastic
vials, as glass releases silica, which counters the dissolution of diatom valves.
Alternatively, the excess acid and soluble chlorides can be washed out by a series of timed decantations.

lg
anne

[Siegfried]

Hallo Anne
und alle Ratgeber
Danke für die Beiträge zu der genannten Methode.
Werde ich auf alle Fälle auch einmal praktizieren.
Die Vorsichtsmaßnahmen werde ich selbstverständlich beachten.
Die Nebenwirkungen beim Kochen von Säuren habe ich auch
schon, als Lehrgeld bezahlen müssen.
Vor 3 Jahren als ich das erste mal nach klassischer Methode Diatomeen aufbereitete
und noch keinen Abzug in einem kleinen Kellerraum hatte(Nur offenes Fenster),
kam ich nach einigen Tagen wieder in diesen Raum.
Alles was Eisenhaltige- metallene Oberflächen hatte, sah plötzlich braun aus.
Nun habe ich aber einen guten Abzug.
    Gruß von Siegfried

[jochen53]

Hallo Anne,
diese Beschreibung ist schon sehr ausführlich und geht auch auf Gefahren und Risiken ein. Lediglich über die Konzentration des Wasserstoffperoxids fehlt eine Angabe. Über 12 % darf es sowieso nicht mehr an Privatleute verkauft werden.
Es ist nicht so ganz genau beschrieben, was das H₂O₂ bewirken soll, anscheinend sprudelt oder schäumt es durch Sauerstoff- (und/oder Chlor-) Entwicklung, wenn die Oxidation vollständig war.
Übrigens: Die Löslichkeit von KMnO₄ in Wasser beträgt 6,38 g/100 ml bei 20° C.
Bei der Behandlung mit Schwefelsäure bildet sich schwer lösliches Calciumsulfat (Gips).
Wenn jemand Schwierigkeiten hat, kleine Mengen KMnO₄ zu bekommen, bitte PN.
Viele Grüße, Jochen