Aluminium amalgam (Al/Hg) Summary

G.Patton

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Introduction

Here you can find detailed information about aluminum amalgam, it's producing manuals from mercury nitrate or mercury chloride. There is a mercury nitrate synthesis manual with video instructions. Mercury chloride synthesis isn't described by reason that it's produce from mercury nitrate. Aluminum amalgam is one of a number of metal amalgams that is not described here for the reason that only aluminum amalgam is mainly used in synthetic routes of illicit drug production.

What is Amalgam

An amalgam is an alloy of mercury with another metal. It may be a liquid, a soft paste or a solid, depending upon the proportion of mercury. These alloys are formed through metallic bonding, with the electrostatic attractive force of the conduction electrons working to bind all the positively charged metal ions together into a crystal lattice structure. Almost all metals can form amalgams with mercury, the notable exceptions being iron, platinum, tungsten, and tantalum. Silver-mercury amalgams are important in dentistry, and gold-mercury amalgam is used in the extraction of gold from ore. Dentistry has used alloys of mercury with metals such as silver, copper, indium, tin and zinc.
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Aluminum can form an amalgam through a reaction with mercury. Aluminum amalgam may be prepared by either grinding aluminum pellets or wire in mercury, or by allowing aluminum wire or foil to react with a solution of mercuric chloride/mercuric sulfate. This amalgam is used as a reagent to reduce compounds, such as the reduction of nitro compounds to amines. The aluminum is the ultimate electron donor, and the mercury serves to mediate the electron transfer. The reaction itself and the waste from it contain mercury, so special safety precautions and disposal methods are needed. As an environmentally friendlier alternative, hydrides or other reducing agents can often be used to accomplish the same synthetic result. Another environmentally friendly alternative is an alloy of aluminum and gallium, which similarly renders the aluminum more reactive by preventing it from forming an oxide layer.

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Aluminum in air is ordinarily protected by a molecule-thin layer of its own oxide. This aluminum oxide layer serves as a protective barrier to the underlying aluminum itself and prevents chemical reactions with the metal. Mercury coming into contact with it does no harm. However, if any elemental aluminum is exposed (even by a recent scratch), the mercury may combine with it to form the amalgam. This process can continue well beyond the immediately exposed metal surface, potentially reacting with a large part of the bulk aluminum before it finally ends.

The presence of water in the solution is reportedly necessary; the electron rich amalgam will oxidize aluminum and reduce H+ from water, creating aluminum hydroxide (Al(OH)3) and hydrogen gas (H2). The electrons from the aluminum reduce mercuric Hg2+ ion to metallic mercury. The metallic mercury can then form an amalgam with the exposed aluminum metal. The amalgamated aluminum then is oxidized by water, converting the aluminum to aluminum hydroxide and releasing free metallic mercury. The generated mercury then cycles through these last two steps until the aluminum metal supply is exhausted.
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Preparation methods

Al/Hg amalgam from HgCl2 in MeOH solution
Set up a two-liter flat-bottom three-neck flask, and plugged one of the necks. Arrange a reflux condenser in the center hole. The apparatus was placed on stirrer/hotplate. Cut Reynolds Heavy Duty aluminum foil into about 1" squares, to make a total of 27.5g.
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5g of foil in 1" squares and 5g of foil and foil after 8-10 seconds of grinding in a Braun coffee grinder

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Closeup of foil balls and 27.5g foil in a 2000 mL flat-bottom flask

Put 5g batches into a small Braun coffee grinder and ground the foil for 8-10 seconds. The foil doesn't really get "ground", but it gets all balled up into little globs. This works amazingly well. It may sound weird to put your foil in a coffee grinder, but this is without question a breakthrough in the preparation of aluminum for the Al/Hg. Next, 400 mg of HgCl2 was dissolved in 750 mL of lab grade MeOH. When the MeOH was ready (all HgCl2 dissolved), it was also dumped in the flask and the condenser was put in place. It was stirred for 5-10 seconds every minute or so. In less than 10 minutes, faint bubbling was visible, the solution was gray, and the aluminum was distinctly less shiny. Some pieces had started to float. When the amalgam is ready, gas evolution stops.
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Amalgamation complete

Dry Al/Hg amalgam from Hg(NO3)2

We take 14 g of aluminum foil and tear it with our hands into pieces of 2x2, 3x3 cm in size. Be sure to tear, not cut, to increase the surface area. Place into a 3-necked round-bottomed flask and fill the foil completely with water.
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Now we are preparing the mercury salt. We take a mercury thermometer from the pharmacy, wrap it in paper, break it at the bottom tip. Pour all the mercury (~1-2 g) into a glass, where then add 4 mL of nitric acid (70%). Do not forget that mercury vapors are hazardous to health! To initiate the reaction, the glass had to be heated to about 50 degrees, stirring occasionally. All the mercury dissolved about for 30 minutes, and an orange gas, nitrogen oxide (IV), was released from the glass. The reaction equation is as follows:
Pipette 2 mL of the solution and place it in a round-bottom flask with foil. After about 5 minutes, the foil lost its shine, became dull, and a small layer of gray sludge (aluminum hydroxide) collected at the bottom of the flask. After 10-15 minutes, the reaction stops, this can be seen by the cessation of gas evolution.
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We drain the liquid and rinse the foil with water 3 times.
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Acetic essence is often used to produce hydrogen, but I "start" the reaction to produce hydrogen with water. Less acidic medium, which means less alkali must be added later. Many people ask the question: "How to remove this water?" There is no need to remove water anywhere, it reacts with aluminum and hydrogen is obtained: 2Al + 6H2O ---> 2Al (OH)3 + 3H2

How to use it

Al amalgam (Al/Hg) is widely used in reduction organic reactions of nitro-compounds to amines. Reduction reaction is a one-pot exothermic reaction with Al/Hg with organic unsaturated compound. Aluminium, water and mercury release hydrogen gas (H2) in reaction mixture and saturate organic compounds. You can meet Al/Hg reduction in most popular reactions such as Synthesis of amphetamine from P2NP via Al/Hg (video), Complete MDMA synthesis from sassafras oil, Synthesis and extraction of d-amphetamine (Nabenhower, 1942) and so on.
 
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ACAB

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Laut wikipedia wird für die Herstellung von Quecksilber(II)-nitrat heiße und konzentrierte Salpetersäure benötigt, oder macht das keinen Unterschied?
Die Reaktion mit heißer Salpetersäure sieht zumindest heftiger aus, es entsteht eine Menge Gas und das hat keine 10 Minuten gedauert.

Gibt es bei dem Quecksilber(II)-nitrat und dem Aluminiun ein Verhältnis, das man einhalten muss? Oder wie kann man die richtige Menge bestimmen, damit man das richtige Amalgam erhält.

Ist es ein Fehler, eine Salpetersäurelösung mit etwa 50 mg Quecksilber(II)-nitrat in 0,1 ml Lösung zu verwenden? Ich habe nämlich gelesen, dass man eine saure Lösung verwenden sollte, um die Ausfällung von Hydrolyseprodukten zu verhindern.
Oder welche anderen Möglichkeiten gibt es?
 

G.Patton

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Hallo
Antwort:

Das ungefähre Verhältnis liegt zwischen 1:1300 und 1:650 (Quecksilber(II)nitrat zu Al in Mol).
Diese Säure aktiviert die Oberfläche der Al-Folie, um die Reaktion mit Hg einzuleiten. Eine große Menge an Säure wird das Reduktionsprodukt verderben. Es ist nicht notwendig, sie zu verwenden.
Welche Hydrolyseprodukte meinen Sie?
 

ACAB

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ok, es macht also keinen Unterschied, ob man dem Quecksilber heiße Salpetersäure hinzufügt oder kalte und diese dann erhitzt. Wahrscheinlich ist die zweite Methode schonender.

Das ist ein relativ großer Bereich, bei 50g Al wäre das eine Menge von 0,4g bis 0,9g. Aber jetzt weiß ich, warum die Erhöhung der Zufuhr nicht viel mehr Ausbeute gebracht hat, viel zu wenig Salz, um das Amalgam zu bilden. Herzlichen Dank!

Ist es besser, mehr Quecksilber(II)-nitrat zu geben oder nur so viel wie nötig? Ich bin immer davon ausgegangen, dass die Amalgambildung eine Kettenreaktion ist, die nur einen Schubs braucht, um vollständig zu reagieren.
Was bedeutet "viel Säure"? Saure Lösung bedeutet, dass ich etwas mehr Säure in der Lösung habe, als umgesetzt wurde.
Ich habe 21 g Quecksilber in 70 ml 60%iger HNO3 gelöst, das sollte eine Konzentration von 0,1 ml saurer Lösung auf etwa 50 mg Quecksilber(II)-nitrat ergeben, und ich hätte etwa 50 ml HNO3 zu viel hineingegeben.
Das wären dann etwa 1ml (0,5g Salz) saure Lösung auf 50g Al. Ist das schon zu viel Säure?
Ich denke, damit sind Monohydrat, Oktahydrat und Hemihydrat gemeint.
 

G.Patton

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Notwendige Menge wäre besser, ein Überschuss an Hg-Salz führt zu mehr Hg-haltigem Abfall.
Ich meine einen Überschuss an Säure, Ihre Menge ist in Ordnung.
Ich denke, dass ein Überschuss an Säure die Reaktion zur Bildung von Hg und Al(OH)3 gemäß dem Prinzip von Le Chatelier verlangsamen kann.
 

ACAB

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Ok, ich verstehe, ich muss mir also keine Sorgen um die Hydrolyseprodukte machen, sondern eher darum, dass die überschüssige Salpetersäure meine Amalgamierung durcheinander bringt.

Ich bin sehr theoretisch vorgegangen, nach dem Prinzip ich will 50mg pro 0,1ml Lösung und habe diese Formel genommen und den Rest ausgerechnet:
3HG + 8HNO3 --> 3HG(NO3)²+...+....
601.77g+504.08g -->1027.86g +...+...
2,93g+2,45g -->5g +...+...
5g Quecksilber(II)-nitrat + 10ml HNO3 = Konzentration 0,05g/0,1ml
Für 70ml HNO3 werden also 21g Quecksilber benötigt.
Von den 70ml HNO3 müssten dann 17,15g=12,55ml reagiert haben und der Rest (57ml) wäre die saure Lösung.

Wie kann ich meine vorbereitete Lösung am besten aufbewahren?
-Kann ich die Salpetersäure abdestillieren? Was bliebe dann übrig, das reine Quecksilbersalz? Aber bei der geringen Menge wäre das sicher zu aufwendig.

-Oder soll ich lieber Quecksilber zugeben und das Ganze erhitzen, um eine höhere Konzentration an Quecksilbersalz und weniger Säure zu erhalten?
 

G.Patton

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Sie haben die Reaktion und damit die Menge der Reagenzien falsch angegeben. Schauen Sie sich mein obiges Thema an, dort steht die richtige Reaktion.
Verschließen Sie es luftdicht und stellen Sie es in den Kühlschrank.
Du brauchst diese Prozeduren nicht zu machen, Mann. Wenn du Hg in HNO3 lösen willst, musst du es erhitzen. Du kannst einen Rückflusskühler verwenden, um die Verdampfung der Säure zu vermeiden.
 
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ACAB

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Aber Sir, die Reaktion
HG + 2HNO3 --> HG(NO3)² +NO2 + H2O
aus Ihrem Beitrag kann nicht richtig sein,
HG + 2HNO3 --> HG(NO3)²+ H2 wäre dann die richtige, aber es müsste wohl heißen ->
HG + 4HNO3 --> HG(NO3)² + 2NO2 + 2H2O, sonst stimmt die Molekülzahl auf beiden Seiten nicht, es würde ein Stickstoff und drei Sauerstoff fehlen. Sind Sie mit mir einer Meinung? Auf jeden Fall bildet sich Stickstoffdioxid (NO2), da stimme ich Ihnen zu 100% zu, das konnte ich riechen.
Meine Reaktion mit Stickstoffmonoxid (NO)
3HG + 8HNO3 -->3HG(NO3)² + 2NO + 4H2O
wäre auch richtig, von den Molekülzahlen her, aber Stickoxid ist geruchlos, also kann das nicht stimmen, mein Fehler.

Keine Ahnung, warum ich so viele Reaktionen für HG + HNO3 finden kann und welche die richtige ist.
Ich dachte, meine Lösung sei nicht richtig, zu sauer, zumindest habe ich dich so verstanden, und ich dachte an zwei Möglichkeiten, meine Lösung zu "retten", destillieren oder konzentrieren. Aber...
Scheint ja doch nicht nötig zu sein, wie Sie gerade geschrieben haben.

Ich werde dann die neue Reaktion, wenn Sie mit mir einverstanden sind, in Zukunft zur Berechnung der richtigen Menge an Quecksilbersalz verwenden.
 

G.Patton

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Ja, Sie haben Recht! Das ist genau richtig. Vielen Dank für Ihren Hinweis. NO2 ist das richtige Produkt, ein braunes Gas.
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Ohh, entschuldigen Sie das Missverständnis. Sie können Säure verdampfen, aber an einem gut belüfteten Ort und mit Maske und Handschuhen!
 
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Hallo Patton, ich habe versucht, meine Folie in die Kaffeemühle zu legen (in meiner äußersten Verzweiflung), war mir aber nicht sicher, ob es funktionieren würde, also habe ich die kleinen Kugeln beiseite gelassen, aber dann habe ich Ihren Beitrag oben gelesen und er hat mir neue Hoffnung eingeflößt. Meine Frage ist, kann man es auch mit der normalen Amalgamierungsmethode verwenden oder nur mit MeOH. Es wäre ein Lebensretter, da das Zerreißen der ganzen Folie ein Killer ist. Danke
 

G.Patton

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Hallo, Diogenes. Ja, das können Sie.
 

diogenes

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Woran erkenne ich, dass die kleinen Kugeln (die von der Kaffeemühle hergestellt werden) amalgamiert und einsatzbereit sind? Auf welche Anzeichen sollte ich achten?

Verstehe ich das richtig, dass die Reaktion bei der Kaffeemühlenmethode mehr Folie benötigt? Wenn ja, wie ist das Verhältnis Ihrer Erfahrung nach?
 

G.Patton

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Farbe und Blasen. Wenn die Blasenbildung abgeschlossen ist, kann es losgehen
muss man sie nach Masse zählen, das Schneiden und Mischen im Mischer dient der Vergrößerung des Quadrats der Oberfläche
 
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diogenes

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Danke, Patton, ich werde es ausprobieren und das gleiche Gewicht der Folie verwenden (auch wenn es viel weniger so aussieht und die Zeit, die es braucht, um eine Stunde kürzer ist :) ).
 

MadHatter

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Ich frage mich, ob man anstelle von Folie oder Stücken Aluminiumpulver verwenden kann? So etwas wie deutsches dunkles Pulver (200 mesh - 2 Mikrometer). Wenn man das mit Quecksilbernitrat mischt, was wäre dann das Ergebnis?
 

ACAB

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Ich habe gelesen, dass es nicht so gut ist, weil man kein gutes Amalgam aus Pulver bekommen kann, es reagiert zu schnell, ich habe es nie selbst ausprobiert, aber Folie wird immer verwendet.
 

MadHatter

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Ok, interessant. Wo haben Sie das gelesen, ich würde es auch gerne lesen! Ich erwarte, dass die Reaktion ausgesprochen heftig ausfällt, wie es bei Reaktionen mit Aluminiumpulver üblich ist, aber warum sollte die Reaktionszeit das Endprodukt beeinflussen?
 

ACAB

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Leider kann ich keinen Link angeben, ich glaube, es war in einem alten Forum. Wir sind sicher nicht die einzigen, die meinen, je größer die Oberfläche, die reagieren kann, desto besser, aber in diesem Fall ist es wohl nicht so, denn praktisch alle Köche arbeiten immer mit Folie. Warum genau kann ich nicht sagen, sorry. Vielleicht kann ein Experte hier beantworten, warum hier kein Pulver sondern Folie verwendet wird.

Die Reaktion kann auch zu schnell ablaufen. So kann eine kontrollierte Reaktion, die gleichmäßig über einen langen Zeitraum abläuft, viel vollständiger in der Umsetzung von Stoffen sein als eine kurze heftige.
 

MadHatter

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Ah, ok, jetzt verstehe ich. Ich dachte nur an die Reaktion zur Herstellung des Aluminiumamalgams. Aber dann ist da noch die Reduktion von P2NP ... Da könnte das pulverisierte Amalgam zu schnell wirken.
 

ASheSChem

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Für die Thermometerthechnik brauchen wir nur 70%ige Salpetersäure? (nicht ok für 60/65/69,5%... nicht derselbe Preis)
 
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