الكيميائيين ، الذين تلقوا لأول مرة حمض الهيدروكلوريك في القرن الخامس عشر ، أطلقوا عليه اسم "spiritus salis" ، "روح من الملح". كان لهذا الحمض خصائص سحرية في ذلك الوقت: فقد تآكل الورق والمعادن المذابة والأشخاص المسمومون. ظلت هذه الخصائص معها حتى يومنا هذا ، ولكن الآن تم دراسة هذا الحمض بما فيه الكفاية ، وليس هناك سحر هنا.
حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك) هو حمض monobasic قوي ، في شكله النقي هو سائل واضح. بتركيزه الأقصى 38٪ ، "يدخن" في الهواء. سوف نتلقى حمض بتركيز نصف ذلك.
لذلك دعونا نبدأ.
احتياطات السلامة
الحذر ، والعمل مع المواد السامة!
يجب إجراء جميع التجارب في غرفة جيدة التهوية أو تحت غطاء الدخان. تأكد من ارتداء نظارات السلامة (متوفرة في المتجر.) وقفازات (إذا لم تجد قفازات كيميائية خاصة ، فهي ذات نوعية جيدة لغسل الصحون).
في مكان التجربة ، يجب أن تكون صودا الخبز موجودة من أجل تحييد الحمض في موقف غير متوقع (سيتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء).
ممنوع منعا باتا إجراء تجربة في الحاويات المعدنية.
سوف تحتاج
لإجراء التجربة ، سنحتاج:
- المنحل بالكهرباء الحمضية للبطاريات (تباع في متجر السيارات) ؛
- الماء المقطر (المرجع نفسه) ؛
- الملح (في أي مطبخ) ؛
- صودا الخبز (انظر احتياطات السلامة).
من الأطباق التي تحتاجها:
- قارورة زجاجية
- وعاء ذو رمل حيث يمكنك وضع القارورة ؛
- عدة أكواب المتاح من 200 مل.
إذا كان لديك مصباح مقاوم للحرارة ، فيمكنك تسخينه تحت اللهب المكشوف. لكن ما زلت أوصي به من خلال الرمال ، وفي هذه الحالة يمتص الحمض.
ستحتاج أيضًا إلى زوج من زوايا السباكة بقطر 50 مم وموقد (في حالتي ، كحول ، لكنني أوصي باستخدام غاز واحد).
المرحلة 1 - التبخر
البطارية بالكهرباء هي أكثر حمض الكبريتيك 36٪ (H2SO4). أولا ، نحن بحاجة إلى زيادة تركيزه.
صب 200 مل في الزجاج ، أي تقريبًا على الحواف واسكب ما يزيد قليلاً عن نصف الزجاج في القارورة. اصنع علامة بعلامة وأضف الباقي.
لقد وضعت عاكسًا ورقيًا حول القارورة لتسخين أكثر كفاءة ، لكنني أزلته لاحقًا لأنه بدأ الذوبان.
الآن نضع القارورة على الموقد ونتبخر إلى مستوى العلامة المحددة مسبقًا ، حتى أقل قليلاً.
في موازاة ذلك ، وضعنا الشاش مطويًا عدة مرات فوق الزاوية ونصلحه بشريط مطاطي. نحن نعد محلول غير مشبع من الصودا ونغمس فيه في نهاية الزاوية مع الشاش.
عندما يبدأ المنحل بالكهرباء في الغليان ، نضع زاوية على القارورة ، ويجلس عليها بإحكام. يتم إرسال نهاية الشاش إلى النافذة المفتوحة.
يعد ذلك ضروريًا إذا بدأ حمض الكبريتيك فجأة بالتبخر بالماء. إذا لم تقم بتسخين القارورة كثيرًا ، فلن يحدث هذا.
الموقد في العمل:
قوة الموقد صغيرة نسبيا ، لذلك استغرق التبخر حوالي ساعة. موقد غاز أو موقد كهربائي من شأنه تسريع هذه العملية إلى حد كبير.
بعد اكتمال المرحلة الأولى ، يجب أن يبقى أقل من نصف المحلول في القارورة ، أي حمض بتركيز حوالي 75٪. لا تنسى الدقة.
دعها تبرد لدرجة حرارة الغرفة.
المرحلة 2 - الحسابات
الآن بعد أن ركزنا حامض الكبريتيك ، يمكننا تنفيذ التفاعل الرئيسي ، على النحو التالي:
لكن أولاً ، دعونا نقوم ببعض الحسابات ، وفي النهاية نقارنها بما حدث في الواقع العملي.
لذلك ، في البداية كان لدينا 200 مل من الإلكتروليت بكثافة 1.27 جم / سم مكعب. بالنظر إلى جدول كثافات حمض الكبريتيك ، نرى أن هذه الكثافة تقابل تركيزًا بنسبة 36٪. احسب حجم الحمض:
200ml * 36٪ = 72ml - V (H2SO4)
بعد أن تبخرنا المحلول ، زاد تركيزه ، وبالتالي ، زادت الكثافة. ننظر إلى نفس الجدول ونرى أن تركيز 75 ٪ يتوافق مع كثافة 1.67 جم / سم مكعب.
معرفة الكثافة الحالية (ع) وحجم (V) من الحمض ، اكتشفنا الكتلة:
م = ع * الخامس ؛
م (H2SO4) = 1.67 جم / سم مكعب * 72 مل = 120 جم ؛
م (H2SO4) = 1.67 جم / سم مكعب * 72 مل = 120 جم ؛
الآن من الكيمياء المدرسية نتذكر:
m (H2SO4) / M (H2SO4) = m (NaCl) / M (NaCl) = m (HCl) / M (HCl) ،
حيث M هي الكتلة المولية للمادة.
حيث M هي الكتلة المولية للمادة.
تكون الكتلة المولية لـ H2SO4 و NaCl و HCl على التوالي 98 و 58.5 و 36.5 جم / مول. الآن يمكننا معرفة كمية الملح المطلوبة وكمية حمض الهيدروكلوريك.
أي أننا سنحتاج إلى 72 غرام من كلوريد الصوديوم ، وهذا 34 مل ، وتأخذه الزائدة - ربع كوب.
سوف ممتازة ، وحامض الهيدروكلوريك من الناحية النظرية 44.7 غرام.
هناك عمود غرام / لتر في جدول كثافة حمض الهيدروكلوريك. نأخذ من هناك قيمة لتركيز 15 ٪ - 166.4 جم / لتر. حجم الماء اللازم للحصول على 15 ٪ حمض الهيدروكلوريك هو 44.7 / 166.4 - 270 مل. سنتخذ 200 مل. نتيجة لذلك ، من الناحية النظرية ، سأحصل على 22 ٪ من حمض الهيدروكلوريك.
المرحلة 3 - الحصول على حمض
نربط الزاويتين على النحو التالي:
والهيكل كله سيبدو مثل هذا:
سوف يتكثف الحمض المقابل في وعاء المسمى حمض الهيدروكلوريك ، وحجم الماء فيه 200 مل. ضع علامة أيضًا على مستوى السائل الحالي في هذه السفينة.
نزيل الزوايا ونسكب كمية الملح المحسوبة في الحسابات في القارورة عبر القمع.
يتحول الحل إلى اللون الأصفر.
لكي يبدأ حمض الهيدروكلوريك في البروز ، يجب عليك تشغيل الموقد. لكن أولاً ، نعلق الزوايا بإحكام على القارورة والسفينة المستقبلة.
مع تكثيف الحمض في الماء ، تتشكل "الأمواج الرأسية". أيضا ، يسخن المحلول ويحتاج إلى تبريد. على سبيل المثال ، يمكنك وضع وعاء آخر به ثلج من الأسفل.
يستمر رد الفعل بسرعة نسبية - 20 دقيقة ، وبعد ذلك يمكنك إيقاف تشغيل النار. نعطي آخر أزواج من حمض الهيدروكلوريك لتذوب في الماء ، وبعد ذلك نغلق الوعاء بإحكام. عندما تبرد القارورة ، نخفف المحلول المتبقي هناك بالماء (حوالي واحد إلى واحد) ونسكبه في المجاري.
نتيجة
بواسطة الملصق الموجود على الوعاء ، نحدد مقدار السائل الذي تمت إضافته. لدي ⅙ ، وهذا هو 17 ٪. هذا هو تركيز حمض الهيدروكلوريك لدينا. قارنه مع ما تم الحصول عليه نظريًا.
17 ٪ / 22 ٪ * 100 ٪ = 77 ٪ هو العائد رد الفعل.
من المهم ملاحظة أنه لا يوجد مخرج يساوي 1 ، فهناك دائمًا خسائر. في حالتي ، هذا لا يكفي بالكهرباء المتبخر. من الناحية المثالية ، ينبغي أن يكون تركيز حمض الكبريتيك 90-95 ٪.
تحقق من الحمض الناتج للتفاعل مع المعدن.
نلاحظ التطور السريع للهيدروجين. هذا يعني أن الحمض مناسب لمزيد من التجارب.
الاختلافات
كقارورة ، يمكنك استخدام زجاجة زجاجية نظيفة من البيرة أو المشروبات الغازية ، ولكن بشرط أن يكون التسخين سلسًا قدر الإمكان. بدلاً من زوايا PVC ، يمكنك أن تأخذ أنابيب بولي بروبيلين وزوايا بقطر أصغر (مناسبة لقارورة الخاص بك).
مرة أخرى ، أحثكم على مراعاة احتياطات السلامة. حظا سعيدا للجميع!
