Алхемичари, који су први пут добили хлороводоничну киселину у 15. веку, назвали су је „спиритус салис“, „дух из соли“. Та киселина је у то време имала магична својства: кородирала је папир, растворила метале, отровала људе. Ова својства су остала код ње до данас, али сада је ова киселина довољно проучена и овде нема магије.
Хлороводонична киселина (ХЦл) је јака монобазична киселина, у свом чистом облику је бистра течност. У својој максималној концентрацији од 38%, „пуши“ у ваздуху. Добићемо киселину са концентрацијом упола мањом.
Па да започнемо.
Мере предострожности
Опрез, рад са отровним супстанцама!
Сви експерименти морају бити изведени у добро прозраченој соби или испод хаубе. Обавезно носите заштитне наочаре (доступне у продавници. Продавнице) и рукавице (ако не пронађете посебне хемијске рукавице, оне су добре квалитете за прање посуђа).
На месту експеримента, сода бикарбона мора бити присутна да би се неутрализовала киселина у непредвиђеној ситуацији (угљендиоксид и вода ће се ослобађати).
Строго је забрањено спроводити експеримент у металним контејнерима.
Требаће
Да бисмо спровели експеримент, требаће нам:
- Кисели електролит за батерије (продаје се у продавници аутомобила);
- Дестилирана вода (ибид.);
- Сол (има је у било којој кухињи);
- Сода бикарбона (види мере опреза).
Од посуђа које су вам потребне:
- Стаклена тиквица;
- Посуда са песком у коју можете ставити тиквицу;
- Неколико једнократних шољица од 200 мл;
Ако имате жаруљу отпорну на топлоту, можете је загрејати под отвореним пламеном горионика. Али ипак га препоручујем кроз песак, а у том случају апсорбује киселину.
Требаће вам и пар водоводних углова пречника 50 мм и пламеник (у мом случају алкохол, али препоручујем употребу гасног).
Фаза 1 - испаравање
Електролит из батерије је највише 36% сумпорне киселине (Х2СО4). Прво морамо да повећамо његову концентрацију.
Сипајте 200 мл у чашу, то јест, готово до ивица, а тиквицу сипајте мало више од половине. Направите ознаку маркером и додајте остатак.
Око тиквице сам ставио рефлектор од фолије за ефикасније загревање, али касније сам је уклонио јер се почео топити.
Сада ставимо тиквицу на горионик и испаримо до нивоа претходно постављене ознаке, чак и мало ниже.
Паралелно, стављамо газу пресавијену неколико пута преко угла и фиксирамо је еластичном траком. Припремамо незасићени раствор соде и умочимо у њега крај угла газом.
Када електролит почне да кључа, ставимо у угао тиквицу и он чврсто седи на њој. Крај газе се шаље на отворени прозор.
То је неопходно ако изненада сама сумпорна киселина почне да испарава водом. Ако бочицу не прегрејете много, то се неће догодити.
Горионик у акцији:
Снага мог горионика је релативно мала, па је испаравање трајало око сат времена. Плински пламеник или електрична пећ увелико би убрзали овај процес.
Након завршетка прве фазе, у тиквици би требало да остане нешто мање од половине раствора, односно киселине са концентрацијом од око 75%. Не заборавите на тачност.
Оставите да се охлади до собне температуре.
Фаза 2 - прорачуни
Сада када смо концентрисали сумпорну киселину, можемо да спроведемо главну реакцију, изгледа следеће:
Али прво, направимо неке прорачуне, а на крају их упоредимо са оним што се догодило у пракси.
Дакле, у почетку смо имали 200 мл електролита са густином од 1,27 г / цм3. Гледајући табелу густине сумпорне киселине, видимо да та густина одговара концентрацији од 36%. Израчунајте запремину киселине:
200мл * 36% = 72мл - В (Х2СО4)
Након што смо испарили раствор, његова концентрација и, сходно томе, густина су порасли. Гледамо исту табелу и видимо да концентрација од 75% одговара густини од 1,67 г / цм3.
Знајући густину струје (п) и запремину (В) киселине, сазнаћемо масу:
м = п * В;
м (Х2СО4) = 1,67 г / цм³ * 72мл = 120г;
м (Х2СО4) = 1,67 г / цм³ * 72мл = 120г;
Сада се из школске хемије сећамо:
м (Х2СО4) / М (Х2СО4) = м (НаЦл) / М (НаЦл) = м (ХЦл) / М (ХЦл),
где је М моларна маса материје.
где је М моларна маса материје.
Моларне масе Х2СО4, НаЦл и ХЦл су 98, 58,5 и 36,5 г / мол. Сада можемо сазнати колико соли је потребно и колико ће ХЦл бити.
Наиме, требат ће нам 72 г НаЦл, то је 34 мл, узимамо у сувишку - четвртину шалице.
Одличан, а ХЦл у теорији биће 44,7 г.
У табели са густином ХЦл налази се ступац г / л. Одатле узимамо вредност за концентрацију од 15% - 166,4 г / л. Запремина воде потребна за добијање 15% ХЦл је 44.7 / 166.4≈270мл. Узећемо 200мл. Као резултат, теоретски ћу добити 22% хлороводоничну киселину.
Фаза 3 - добијање киселине
Два угла повезујемо на следећи начин:
И цела структура ће изгледати овако:
Одговарајућа киселина ће се кондензовати у посуди са ознаком ХЦл, запремина воде у њој је 200 мл. Означите и тренутни ниво течности на овом суду.
Уклонимо углове и кроз лијак просујемо количину соли израчунату у прорачунима.
Раствор постаје жут.
Да би се хлороводонична киселина почела истицати, морате укључити пламеник. Али најпре чврсто причврстимо углове на тиквицу и посуду за пријем.
Са кондензацијом киселине у води настају „вертикални таласи“. Такође, раствор се загрева и треба да се хлади. На пример, можете да ставите другу посуду са ледом одоздо.
Реакција се одвија релативно брзо - 20 минута, након чега можете угасити ватру. Задње парове хлороводоничне киселине дајемо да се растварају у води, након чега посуду чврсто затворимо. Кад се тиквица охладила, преостали раствор разблажимо водом (отприлике један до један) и излијемо је у канализацију.
Резиме
Према ознаци на посуди одређујемо колико је течности додато. Имам га ⅙, то је 17%. Ово је концентрација наше хлороводоничне киселине. Упоредите је са оном добијеном у теорији.
17% / 22% * 100% = 77% је принос реакције.
Важно је напоменути да нема излаза који је једнак 1, увијек постоје губици. У мом случају, ово није довољно испареног електролита. У идеалном случају концентрација сумпорне киселине треба да буде 90-95%.
Проверите добијену киселину за интеракцију са металом.
Примећујемо брзу еволуцију водоника. То значи да је киселина погодна за даље експерименте.
Варијације
Као тиквицу можете користити чисту стаклену флашу пива или соде, али под условом да грејање буде што једноставније. Уместо ПВЦ углова можете узети полипропиленске цеви и углове мањег пречника (погодни за вашу тиквицу).
Још једном вас молим да се придржавате мјера опреза. Сретно свима!
