Alchimistii, care au primit pentru prima dată acid clorhidric în secolul al XV-lea, l-au numit „spiritus salis”, „spirit din sare”. Acidul acesta avea proprietăți magice la acea vreme: a corodat hârtia, a dizolva metalele, a otrăvi. Aceste proprietăți au rămas cu ea până în zilele noastre, dar acum acest acid a fost suficient de studiat și nu există magie aici.
Acidul clorhidric (HCl) este un acid monobazic puternic, în forma sa pură este un lichid limpede. La concentrația maximă de 38%, „fumează” în aer. Vom primi un acid cu o concentrație de jumătate.
Așa că hai să începem.
Măsuri de siguranță
Atenție, lucrați cu substanțe toxice!
Toate experimentele trebuie efectuate într-o cameră bine ventilată sau sub capota fumului. Asigurați-vă că purtați ochelari de siguranță (disponibili la magazin. Magazin) și mănuși (dacă nu găsiți mănuși chimice speciale, acestea sunt de bună calitate pentru spălarea vaselor).
La locul experimentului, bicarbonatul de sodiu trebuie să fie prezent pentru a neutraliza acidul într-o situație neprevăzută (dioxidul de carbon și apa vor fi eliberate).
Este strict interzisă efectuarea unui experiment în recipiente metalice.
Va avea nevoie
Pentru a realiza experimentul, vom avea nevoie de:
- Electrolit acid pentru baterii (vândut în magazinul auto);
- Apa distilată (ibid.);
- Sarea (este în orice bucătărie);
- Soda de coacere (vezi precauțiile de siguranță).
Din bucatele de care aveți nevoie:
- Balon de sticlă;
- Un vas cu nisip în care poți așeza vasul;
- Câteva căni de unică folosință de 200 ml;
Dacă aveți un bec termorezistent, îl puteți încălzi sub flacăra deschisă a arzătorului. Dar totuși îl recomand prin nisip, caz în care absoarbe acid.
De asemenea, veți avea nevoie de o pereche de colțuri sanitare cu un diametru de 50 mm și un arzător (în cazul meu, alcool, dar vă recomand să folosiți unul cu gaz).
Etapa 1 - evaporare
Electrolitul bateriei este cel mai 36% acid sulfuric (H2SO4). În primul rând, trebuie să îi creștem concentrația.
Se toarnă 200 ml în pahar, adică aproape până la margini și se toarnă puțin mai mult de jumătate din pahar în balon. Faceți un marker cu un marker și adăugați restul.
Am pus un reflector de folie în jurul balonului pentru o încălzire mai eficientă, dar ulterior l-am îndepărtat pentru că a început să se topească.
Acum punem balonul pe arzător și evaporăm la nivelul marcajului stabilit anterior, chiar puțin mai jos.
În paralel, punem tifonul pliat de mai multe ori peste colț și îl fixăm cu o bandă elastică. Pregătim o soluție nesatură de sodă și înmuiem în ea capătul colțului cu tifon.
Când electrolitul începe să fiarbă, punem un colț pe balon, se așază bine pe el. Capătul tifonului este trimis la fereastra deschisă.
Acest lucru este necesar dacă brusc acidul sulfuric în sine începe să se evapore cu apă. Dacă nu încălziți prea mult vasul, acest lucru nu se va întâmpla.
Arzător în acțiune:
Puterea arzătorului meu este relativ mică, astfel încât evaporarea a durat aproximativ o oră. Un arzător pe gaz sau o sobă electrică ar accelera mult acest proces.
După finalizarea primei etape, puțin mai puțin de jumătate din soluție trebuie să rămână în balon, adică un acid cu o concentrație de aproximativ 75%. Nu uitați de precizie.
Lăsați-l să se răcească la temperatura camerei.
Etapa 2 - calcule
Acum că avem acid sulfuric concentrat, putem efectua reacția principală, se arată astfel:
Dar mai întâi, să facem niște calcule, iar în final le comparăm cu cele întâmplate în practică.
Deci, inițial aveam 200 ml de electrolit cu o densitate de 1,27 g / cm³. Analizând tabelul cu densitățile acidului sulfuric, vedem că această densitate corespunde unei concentrații de 36%. Calculați volumul de acid:
200 ml * 36% = 72 ml - V (H2SO4)
După ce am evaporat soluția, concentrația sa și, în consecință, densitatea a crescut. Ne uităm la același tabel și observăm că o concentrație de 75% corespunde unei densități de 1,67 g / cm³.
Cunoscând densitatea curentului (p) și volumul (V) al acidului, aflăm masa:
m = p * V;
m (H2SO4) = 1,67g / cm³ * 72ml = 120g;
m (H2SO4) = 1,67g / cm³ * 72ml = 120g;
Acum din chimia școlii amintim:
m (H2SO4) / M (H2SO4) = m (NaCl) / M (NaCl) = m (HCl) / M (HCl),
unde M este masa molară a substanței.
unde M este masa molară a substanței.
Masele molare de H2SO4, NaCl și HCl sunt respectiv 98, 58,5 și 36,5 g / mol. Acum putem afla câtă sare este necesară și câtă cantitate de HCl va fi.
Anume, vom avea nevoie de 72 g de NaCl, acesta este de 34 ml, se ia în exces - un sfert de cană.
Excelent, iar HCl în teorie va fi de 44,7 g.
În tabelul cu densitatea HCl există o coloană g / l. Luăm de acolo valoarea pentru concentrația de 15% - 166,4 g / l. Volumul de apă necesar pentru a obține 15% HCl este 44,7 / 166,4270 ml. Vom lua 200 ml. Drept urmare, teoretic, voi obține 22% acid clorhidric.
Etapa 3 - obtinerea acidului
Conectați cele două colțuri după cum urmează:
Și întreaga structură va arăta astfel:
Acidul corespunzător se va condensa în vasul etichetat HCl, volumul de apă din acesta fiind de 200 ml. De asemenea, marcați nivelul curent de fluid pe acest vas.
Scoatem colțurile și turnăm cantitatea de sare calculată în calcule în balon prin pâlnie.
Soluția devine galbenă.
Pentru ca acidul clorhidric să înceapă să iasă în evidență, trebuie să porniți arzătorul. Dar mai întâi, atașăm strâns colțurile la vasul și vasul primitor.
Odată cu condensarea acidului în apă, se formează „valuri verticale”. De asemenea, soluția se încălzește și trebuie răcită. De exemplu, puteți pune o altă navă cu gheață de jos.
Reacția se desfășoară relativ repede - 20 de minute, după care puteți stinge focul. Dăm ultimele perechi de acid clorhidric care se dizolvă în apă, după care închidem bine vasul. Când vasul s-a răcit, diluăm soluția rămasă acolo cu apă (aproximativ unu la unu) și o turnăm în canalizare.
rezultat
Prin eticheta de pe vas, determinăm cât de mult a fost adăugat lichid. Îl am ⅙, adică 17%. Aceasta este concentrația acidului nostru clorhidric. Comparați-o cu cea obținută în teorie.
17% / 22% * 100% = 77% este randamentul de reacție.
Este important să rețineți că nu există o ieșire egală cu 1, există întotdeauna pierderi. În cazul meu, acesta nu este suficient electrolit evaporat. În mod ideal, concentrația de acid sulfuric ar trebui să fie de 90-95%.
Verificați interacțiunea cu acidul rezultat cu metalul.
Observăm evoluția rapidă a hidrogenului. Aceasta înseamnă că acidul este potrivit pentru experimente suplimentare.
variații
Ca un balon, puteți utiliza o sticlă curată de bere sau sifon, dar cu condiția ca încălzirea să fie cât mai lină posibil. În loc de colțuri din PVC, puteți lua țevi din polipropilenă și colțuri cu un diametru mai mic (potrivite pentru balonul dvs.).
Încă o dată, vă îndemn să respectați măsurile de siguranță. Mult noroc tuturor!
