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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Segundo a Wikipédia, para a produção de nitrato de mercúrio (II), é necessário ácido nítrico quente e concentrado, ou isso não faz diferença?
A reação com ácido nítrico quente parece, pelo menos, mais violenta, produz-se muito gás e não demorou 10 minutos.

No caso do nitrato de mercúrio(II) e do alumínio, existe uma proporção a seguir? Ou como se pode determinar a quantidade correcta para se obter uma amálgama adequada?

Será um erro ter uma solução de ácido nítrico com cerca de 50mg de nitrato de mercúrio(II) dissolvido em 0,1ml de solução? Porque li que se deve usar uma solução ácida para evitar a precipitação de produtos de hidrólise.
Ou que outras possibilidades existem?
 

G.Patton

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Hi
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O rácio aproximado é de 1:1300 até 1:650 (nitrato de mercúrio (II) para Al em moles).
Este ácido ativa a superfície da folha de Al para iniciar a reação com o Hg. Uma grande quantidade de ácido estraga o produto de redução. Não é necessário utilizá-lo.
a que produtos de hidrólise se refere?
 

ACAB

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Ok, então não faz diferença se adicionamos ácido nítrico quente ao mercúrio ou frio e depois aquecemos. Provavelmente, o segundo método é mais suave.

Esta é uma gama relativamente grande, com 50g de Al isto seria uma quantidade de 0,4g a 0,9g. Mas agora sei porque é que aumentar a alimentação não deu muito mais rendimento, muito pouco sal para formar a amálgama. Muito obrigado!

É melhor dar mais nitrato de mercúrio (II) ou apenas a quantidade necessária? Sempre pensei que a amálgama é uma reação em cadeia, que só precisa de um empurrão para reagir completamente.
O que é que significa muito ácido? Solução ácida significa que tenho um pouco mais de ácido do que reagiu na solução.
Dissolvi 21g de mercúrio em 70ml de HNO3 a 60%, o que deveria dar uma concentração de 0,1ml de solução ácida para cerca de 50mg de nitrato de mercúrio(II) e eu teria colocado cerca de 50ml de HNO3 a mais.
Isto seria cerca de 1ml (0,5g de sal) de solução ácida para 50g de Al. Será que isto já é demasiado ácido?
Penso que isto significa mono-hidrato, octa-hidrato e hemi-hidrato.
 

G.Patton

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A quantidade necessária seria melhor, o excesso de sal de Hg produzirá mais resíduos contendo Hg.
Refiro-me ao excesso de ácido, o seu quantitativo está correto.
Penso que um excesso de ácido pode abrandar a reação de formação do Hg e do Al(OH)3, de acordo com o princípio de Le Chatelier
 

ACAB

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Estou a ver que não tenho de me preocupar com os produtos de hidrólise, mas sim com o facto de o excesso de ácido nítrico estar a interferir com a minha amálgama.

Procedi muito teoricamente de acordo com o princípio de que quero 50mg por 0,1ml de solução e peguei nesta fórmula e calculei o resto:
3HG + 8HNO3 --> 3HG(NO3)²+...+....
601,77g+504,08g -->1027,86g +...+...
2.93g+2.45g -->5g +...+...
5g de nitrato de mercúrio(II) + 10ml de HNO3 = concentração 0,05g/0,1ml
70ml de HNO3 requerem, portanto, 21g de mercúrio.
Dos 70ml de HNO3, 17,15g=12,55ml devem então ter reagido e o restante (57ml) será a solução ácida.

Qual seria a melhor forma de guardar a solução preparada?
-Posso destilar o ácido nítrico? O que restaria, o sal de mercúrio puro? No entanto, com a pequena quantidade, isso seria certamente demasiado dispendioso.

-Ou devo adicionar mercúrio e aquecer tudo para obter uma maior concentração de sal de mercúrio e menos ácido?
 

G.Patton

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Fizeste uma reação errada e, consequentemente, quantidades de reagentes. Veja o meu tópico acima, há uma reação correcta.
Fecha-o hermeticamente e coloca-o no frigorífico
Não precisas de fazer estes procedimentos, meu. Se queres resolver Hg em HNO3, tens de o aquecer. Podes usar um condensador de refluxo para evitar a evaporação do ácido.
 
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ACAB

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Mas, senhor, a reação
HG + 2HNO3 --> HG(NO3)² +NO2 + H2O
do seu post não pode estar correcta,
HG + 2HNO3 --> HG(NO3)²+ H2 seria a correcta se assim fosse, mas provavelmente deveria ser ->
HG + 4HNO3 --> HG(NO3)² + 2NO2 + 2H2O, caso contrário o número de moléculas em ambos os lados não está correto, faltaria um azoto e três oxigénios. Concordas comigo? Em todo o caso, forma-se dióxido de azoto (NO2), concordo consigo a 100%, senti o seu cheiro.
A minha reação com o óxido nítrico (NO)
3HG + 8HNO3 -->3HG(NO3)² + 2NO + 4H2O
também estaria correcta, a partir dos números de moléculas, mas o óxido nítrico é inodoro, por isso não pode estar certo, culpa minha.

Não faço ideia porque é que consigo encontrar tantas reacções para HG + HNO3 e qual delas é a correcta.
Pensei que a minha solução não estava correcta, demasiado ácida, pelo menos foi assim que o entendi, e pensei em duas formas de "salvar" a minha solução, destilar ou concentrar. Mas...
Afinal não parece necessário, como acabaste de escrever.

Se concordar comigo, utilizarei a nova reação para cálculos futuros, a fim de determinar a quantidade correcta de sal de mercúrio.
 

G.Patton

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Sim, tem razão! É exatamente isso. Obrigado pela sua notificação. NO2 é o produto correto, gás castanho.
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Ohh, desculpem o mal-entendido. É possível evaporar o ácido, mas num local bem ventilado e com máscara e luvas!
 
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Olá Patton, tentei colocar a minha folha de alumínio no moinho de café (no meu maior desespero) mas não tinha a certeza se funcionaria, por isso deixei as bolinhas de lado, mas depois li o teu post acima e isso deu-me uma nova esperança. A minha pergunta é: também pode ser utilizado com o método de amalgamação normal ou apenas com MeOH. Seria um salva-vidas, pois rasgar todo este papel de alumínio é de morte. Obrigado pela ajuda
 

G.Patton

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Olá, Diógenes. Sim, é possível.
 

diogenes

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Como é que sei quando as bolinhas (feitas pelo moinho de café) estão amalgamadas e prontas para serem usadas. Quais são os sinais a que devo estar atento?

Além disso, compreendi bem que a reação necessita de mais papel de alumínio quando se utiliza o método do moinho de café? Se sim, qual é a proporção na vossa experiência?
 

G.Patton

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Cor e bolhas. Quando a borbulhagem está terminada, está pronta a ser utilizada
é preciso contar a massa, o corte e a mistura no misturador utilizados para aumentar o quadrado da superfície
 
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diogenes

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Obrigado Patton, vou experimentar e usar o mesmo peso de folha de alumínio (embora pareça muito menos assim e uma hora mais curto o tempo que leva :) ).
 

MadHatter

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Pergunto-me se se pode utilizar pó de alumínio em vez de papel de alumínio ou pedaços? Algo como pó escuro alemão (200 mesh- 2 microns). Se o misturarmos com nitrato de mercúrio, qual será o resultado?
 

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Já li que não é tão bom porque não se consegue obter uma boa amálgama a partir do pó, que reage demasiado depressa. Nunca experimentei, mas o papel de alumínio é sempre utilizado.
 

MadHatter

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Ok, interessante. Onde é que leu isso, também gostava de ler! Espero que a reação seja absolutamente violenta, como acontece normalmente com o pó de alumínio, mas porque é que o tempo de reação afectaria o produto final?
 

ACAB

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Lamento não poder fornecer uma ligação, mas penso que foi num fórum antigo. Não somos certamente os únicos a pensar que quanto maior for a superfície que pode reagir, melhor, mas neste caso provavelmente não é, porque praticamente todos os cozinheiros trabalham sempre com papel de alumínio. Não sei dizer exatamente porquê, lamento. Talvez um perito aqui possa responder porque é que não é utilizado pó mas sim folha de alumínio.

A reação também pode ser demasiado rápida. Por exemplo, uma reação controlada que decorre uniformemente durante um longo período de tempo pode ser muito mais completa na conversão de substâncias do que uma reação curta e violenta.
 

MadHatter

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Ah, ok, já percebi. Estava a pensar na reação para produzir a amálgama de alumínio. Mas depois há a redução do P2NP ... É aí que a amálgama em pó pode ser demasiado rápida a funcionar.
 

ASheSChem

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para a técnica do termómetro, precisamos apenas de ácido nítrico a 70%? (não é aceitável para 60/65/69,5%... não é o mesmo preço)
 
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