Các nhà giả kim lần đầu tiên sản xuất axit clohydric vào thế kỷ 15 gọi nó là “spiritus salis”, “tinh thần từ muối”. Vào thời điểm đó, loại axit này có đặc tính kỳ diệu: nó ăn mòn giấy, hòa tan kim loại và đầu độc con người. Những đặc tính này vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay, nhưng hiện tại loại axit này đã được nghiên cứu đầy đủ và không có phép thuật nào ở đây.
Axit clohydric (HCl) là một axit monobasic mạnh, ở dạng nguyên chất là chất lỏng trong suốt. Ở nồng độ tối đa 38%, nó “khói” trong không khí. Chúng ta sẽ nhận được axit với nồng độ bằng một nửa.
Vậy hãy bắt đầu.
Biện pháp phòng ngừa an toàn
Hãy cẩn thận khi làm việc với các chất độc hại!
Tất cả các thí nghiệm phải được thực hiện trong phòng thông thoáng hoặc có mái che, nhớ đeo kính bảo hộ (có thể mua ở cửa hàng đồ kim khí) và găng tay (nếu không tìm được găng tay hóa học đặc biệt thì loại chất lượng tốt là phù hợp). để rửa bát).
Baking soda phải có mặt tại địa điểm thí nghiệm để trung hòa axit trong tình huống không lường trước được (điều này sẽ giải phóng carbon dioxide và nước).
Nghiêm cấm tiến hành thí nghiệm trong hộp kim loại.
Sẽ cần
Để tiến hành thí nghiệm chúng ta sẽ cần:
- Chất điện phân axit cho ắc quy (bán ở cửa hàng ô tô);
- Nước cất (sđd);
- Muối ăn (có sẵn trong bất kỳ nhà bếp nào);
- Baking soda (xem các biện pháp phòng ngừa an toàn).
Từ những món ăn bạn cần:
- Bình thủy tinh;
- Một chiếc bình đựng cát để bạn có thể đặt bình;
- Một số cốc dùng một lần 200 ml;
Nếu bạn có bình chịu nhiệt, bạn có thể đun nóng nó dưới ngọn lửa trần của đầu đốt. Nhưng tôi vẫn khuyên bạn nên sử dụng cát, trong trường hợp đó nó sẽ hấp thụ axit.
Bạn cũng sẽ cần một cặp góc ống nước có đường kính 50 mm và một đầu đốt (trong trường hợp của tôi là cồn, nhưng tôi khuyên bạn nên sử dụng gas).
Giai đoạn 1 - bay hơi
Chất điện phân dùng cho pin là axit sunfuric 36% (H2SO4). Đầu tiên chúng ta cần tăng nồng độ của nó.
Đổ 200 ml vào ly, tức là gần đến miệng và đổ hơn một nửa ly vào bình. Đánh dấu bằng bút đánh dấu và thêm phần còn lại.
Tôi đặt một tấm phản quang bằng giấy bạc xung quanh bình để sưởi ấm hiệu quả hơn, nhưng sau đó tôi đã tháo nó ra vì nó bắt đầu tan chảy.
Bây giờ đặt bình lên đầu đốt và bay hơi đến mức đã đặt trước đó, thậm chí thấp hơn một chút.
Đồng thời, chúng ta đặt miếng gạc gấp nhiều lần ở góc và cố định bằng dây thun. Chuẩn bị dung dịch soda chưa bão hòa và nhúng đầu góc bằng gạc vào đó.
Khi chất điện phân bắt đầu sôi, chúng ta đặt một góc vào bình, nó nằm chặt trên đó. Chúng tôi hướng đầu gạc vào cửa sổ đang mở.
Điều này là cần thiết nếu đột nhiên axit sulfuric bắt đầu bay hơi cùng với nước. Nếu bạn không làm nóng bình quá nhiều thì điều này sẽ không xảy ra.
Đầu đốt đang hoạt động:
Đầu đốt của tôi có công suất tương đối thấp nên quá trình bay hơi mất khoảng một giờ.Bếp gas hoặc bếp điện sẽ đẩy nhanh quá trình này một cách đáng kể.
Sau khi hoàn thành giai đoạn đầu tiên, chỉ còn lại ít hơn một nửa dung dịch trong bình, tức là axit có nồng độ khoảng 75%. Đừng quên về độ chính xác.
Để nguội đến nhiệt độ phòng.
Giai đoạn 2 - tính toán
Bây giờ chúng ta đã có axit sunfuric đậm đặc, chúng ta có thể thực hiện phản ứng cơ bản như thế này:
Nhưng trước tiên, hãy thực hiện một số phép tính và cuối cùng chúng ta sẽ so sánh chúng với những gì đã xảy ra trong thực tế.
Vì vậy, ban đầu chúng ta có 200ml chất điện phân với mật độ 1,27 g/cm³. Nhìn vào bảng mật độ của axit sunfuric, chúng ta thấy mật độ này tương ứng với nồng độ 36%. Hãy tính thể tích axit:
200ml*36%=72ml - V(H2SO4)
Sau khi chúng tôi làm bay hơi dung dịch, nồng độ của nó và do đó mật độ của nó tăng lên. Chúng ta nhìn vào cùng một bảng và thấy rằng nồng độ 75% tương ứng với mật độ 1,67 g/cm³.
Biết mật độ dòng điện (p) và thể tích (V) của axit, chúng ta tìm ra khối lượng:
m=p*V;
m(H2SO4)=1,67g/cm³ * 72ml=120g;
m(H2SO4)=1,67g/cm³ * 72ml=120g;
Bây giờ chúng ta nhớ lại từ môn hóa học ở trường:
m(H2SO4)/M(H2SO4)=m(NaCl)/M(NaCl)=m(HCl)/M(HCl),
Trong đó M là khối lượng mol của chất.
Trong đó M là khối lượng mol của chất.
Khối lượng mol của H2SO4, NaCl và HCl lần lượt là 98, 58,5 và 36,5 g/mol. Bây giờ chúng ta có thể biết cần bao nhiêu muối ăn và bao nhiêu HCl.
Cụ thể, chúng ta cần 72 g NaCl, tức là 34 ml, hãy lấy vượt quá - một phần tư ly.
Tuyệt vời, và về lý thuyết HCl sẽ đạt tới 44,7 g.
Bảng mật độ HCl có cột g/l. Từ đó chúng tôi lấy giá trị cho nồng độ 15% - 166,4 g/l. Thể tích nước cần thiết để thu được 15% HCl là 44,7/166,4≈270ml. Chúng tôi sẽ lấy 200ml. Kết quả là về mặt lý thuyết, tôi sẽ nhận được 22% axit clohydric.
Giai đoạn 3 - thu được axit
Ta nối 2 góc như sau:
Và toàn bộ cấu trúc sẽ trông như thế này:
Axit tương ứng sẽ ngưng tụ thành bình có nhãn HCl; thể tích nước trong đó là 200 ml. Đồng thời đánh dấu mức chất lỏng hiện tại trên thùng chứa này.
Chúng tôi loại bỏ các góc và đổ lượng muối đã tính toán vào bình qua phễu.
Dung dịch chuyển sang màu vàng.
Để axit clohydric bắt đầu giải phóng, bạn cần bật đầu đốt. Nhưng trước tiên, chúng tôi gắn chặt các góc vào bình và bình chứa.
Khi axit ngưng tụ trong nước sẽ hình thành các “sóng dọc”. Ngoài ra, dung dịch nóng lên và phải được làm mát. Ví dụ: bạn có thể đặt một bình chứa đá khác bên dưới.
Phản ứng diễn ra tương đối nhanh - 20 phút, sau đó bạn có thể tắt lửa. Để hơi axit clohydric cuối cùng hòa tan trong nước, sau đó đậy kín bình. Khi bình nguội, pha loãng dung dịch còn lại với nước (khoảng 1:1) rồi đổ xuống cống.
Điểm mấu chốt
Bằng dấu hiệu trên bình, chúng tôi xác định lượng chất lỏng đã được thêm vào. Đối với tôi nó là ⅙, tức là 17%. Đây là nồng độ axit clohydric của chúng tôi. Hãy so sánh nó với kết quả thu được trên lý thuyết.
17%/22%*100%=77% - hiệu suất phản ứng.
Điều quan trọng cần lưu ý là không có đầu ra nào bằng 1, luôn có tổn thất. Trong trường hợp của tôi, đây là chất điện phân bay hơi không đủ. Lý tưởng nhất là nồng độ axit sulfuric phải là 90-95%.
Hãy kiểm tra xem axit thu được có tương tác với kim loại không.
Chúng tôi quan sát sự tiến hóa nhanh chóng của hydro. Điều này có nghĩa là axit phù hợp cho các thí nghiệm tiếp theo.
Các biến thể
Bạn có thể sử dụng chai thủy tinh sạch chứa bia hoặc soda làm bình, nhưng với điều kiện là quá trình đun nóng diễn ra suôn sẻ nhất có thể. Thay vì các góc PVC, bạn có thể lấy ống polypropylen và các góc có đường kính nhỏ hơn (phù hợp với bình của bạn).
Một lần nữa tôi khuyên bạn nên tuân theo các biện pháp phòng ngừa an toàn. Chúc mọi người trải nghiệm vui vẻ!
