Suolahapon valmistus kotona

Alkemistit, jotka tuottivat kloorivetyhappoa ensimmäisen kerran 1400-luvulla, kutsuivat sitä "spiritus salikseksi", "hengeksi suolasta". Tuolloin tällä hapolla oli maagisia ominaisuuksia: se syövyttää paperia, liuotti metalleja ja myrkytti ihmisiä. Nämä ominaisuudet säilyvät sillä tähän päivään asti, mutta nyt tätä happoa on tutkittu riittävästi, eikä tässä ole mitään taikuutta.
Kloorivetyhappo (HCl) on vahva yksiemäksinen happo, puhtaassa muodossaan läpinäkyvä neste. Maksimipitoisuudellaan 38 % se "savua" ilmassa. Saamme happoa, jonka pitoisuus on puolet siitä.
Joten aloitetaan.

Turvallisuusvarotoimet

Ole varovainen, kun työskentelet myrkyllisten aineiden kanssa!
Kaikki kokeet tulee tehdä hyvin tuuletetussa huoneessa tai hupun alla. Muista käyttää suojalaseja (voi ostaa rautakaupasta) ja käsineitä (jos et löydä erikoiskemiallisia käsineitä, laadukkaat sopivat astioiden pesuun).

Kokeilupaikalla on oltava ruokasoodaa hapon neutraloimiseksi odottamattomassa tilanteessa (tämä vapauttaa hiilidioksidia ja vettä).
Kokeiden suorittaminen metallisäiliöissä on ehdottomasti kielletty.

Tulen tarvitsemaan

Kokeen suorittamiseksi tarvitsemme:

• Akkujen happoelektrolyytti (myydään autokaupassa);
  
• Tislattu vesi (ibid);
  
• Ruokasuola (saatavana missä tahansa keittiössä);
  
• Ruokasooda (katso turvaohjeet).

Astioista tarvitset:

• Lasipullo;
  
• Hiekalla varustettu astia, johon voit sijoittaa pullon;
  
• Useita kertakäyttökuppeja 200 ml;

Jos sinulla on lämmönkestävä pullo, voit lämmittää sen polttimen avoimen liekin alla. Mutta suosittelen silti käyttämään hiekkaa, jolloin se imee happoa.
Tarvitset myös pari LVI-kulmaa, joiden halkaisija on 50 mm, ja polttimen (minun tapauksessani alkoholia, mutta suosittelen kaasun käyttöä).

Vaihe 1 - haihdutus

Akkujen elektrolyytti on 36 % rikkihappoa (H2SO4). Ensin meidän on lisättävä sen keskittymistä.
Kaada 200 ml lasiin eli lähes reunaan asti ja kaada hieman yli puolet lasista pulloon. Tee merkki tussilla ja lisää loput.

Laitoin pullon ympärille folioheijastimen tehokkaampaa lämmitystä varten, mutta poistin sen myöhemmin, koska se alkoi sulaa.
Aseta nyt pullo polttimelle ja haihduta aiemmin asetetun merkin tasolle, jopa hieman alemmas.

Samanaikaisesti laitamme kulmaan useita kertoja taitettua sideharsoa ja kiinnitämme sen joustavalla nauhalla. Valmista tyydyttymätön soodaliuos ja upota kulman pää sideharsolla siihen.

Kun elektrolyytti alkaa kiehua, laitamme pulloon kulman, se istuu tiukasti sen päällä. Ohjaamme sideharsopään avoimeen ikkunaan.

Tämä on tarpeen, jos yhtäkkiä rikkihappo itse alkaa haihtua veden mukana. Jos et ylikuumenna pulloa liikaa, tämä ei tapahdu.
Poltin toiminnassa:

Polttimeni on suhteellisen pienitehoinen, joten haihdutus kesti noin tunnin.Kaasupoltin tai sähköliesi nopeuttaisi tätä prosessia merkittävästi.
Ensimmäisen vaiheen päätyttyä pulloon tulee jäädä hieman alle puolet liuoksesta, eli happoa, jonka pitoisuus on noin 75%. Älä unohda tarkkuutta.

Anna jäähtyä huoneenlämpöiseksi.

Vaihe 2 - laskelmat

Nyt kun meillä on väkevää rikkihappoa, voimme suorittaa emäksisen reaktion, se näyttää tältä:

Mutta ensin tehdään joitakin laskelmia, ja lopuksi verrataan niitä siihen, mitä käytännössä tapahtui.
Joten alun perin meillä oli 200 ml elektrolyyttiä, jonka tiheys oli 1,27 g/cm³. Katsomalla rikkihapon tiheystaulukkoa näemme, että tämä tiheys vastaa 36 %:n pitoisuutta. Lasketaan hapon tilavuus:

Liuoksen haihduttamisen jälkeen sen pitoisuus ja siten sen tiheys kasvoivat. Katsomme samaa taulukkoa ja näemme, että 75 %:n pitoisuus vastaa tiheyttä 1,67 g/cm³.
Kun tiedämme hapon virrantiheyden (p) ja tilavuuden (V), saamme selville massan:

Nyt muistamme koulukemiasta:

H2SO4:n, NaCl:n ja HCl:n moolimassat ovat 98, 58,5 ja 36,5 g/mol, vastaavasti. Nyt voimme selvittää, kuinka paljon ruokasuolaa tarvitaan ja kuinka paljon HCl:a saamme.
Nimittäin tarvitsemme 72 g NaCl, eli 34 ml, otetaan se ylimäärä - neljäsosa lasia.
Hienoa, ja HCl:a tulee teoriassa 44,7 g.
HCl-tiheystaulukossa on g/l-sarake. Otamme sieltä arvon pitoisuudelle 15 % - 166,4 g/l. 15 % HCl:n saamiseksi vaadittava vesimäärä on 44,7/166,4≈270 ml. Otamme 200 ml. Tuloksena teoriassa saan 22-prosenttista suolahappoa.

Vaihe 3 - hapon saaminen

Yhdistämme kaksi kulmaa seuraavasti:

Ja koko rakenne näyttää tältä:

Vastaava happo kondensoituu HCl-merkittyyn astiaan, jossa on 200 ml vettä. Merkitse myös nykyinen nestetaso tähän astiaan.
Poistamme kulmat ja kaada laskettu määrä suolaa pulloon suppilon läpi.

Liuos muuttuu keltaiseksi.

Jotta suolahappoa alkaa vapautua, poltin on kytkettävä päälle. Mutta ensin kiinnitämme kulmat tiukasti pulloon ja vastaanottoastiaan.
Kun happo tiivistyy vedessä, muodostuu "pystysuuntaisia ​​aaltoja". Lisäksi liuos lämpenee ja se on jäähdytettävä. Voit esimerkiksi sijoittaa toisen aluksen, jossa on jäätä alle.

Reaktio etenee suhteellisen nopeasti - 20 minuuttia, jonka jälkeen voit sammuttaa lämmön. Anna viimeisten suolahapon höyryjen liueta veteen ja sulje sitten astia ilmatiiviisti. Kun pullo on jäähtynyt, laimenna jäljellä oleva liuos vedellä (noin yksi yhteen) ja kaada se viemäriin.

Bottom line

Astiassa olevan merkin avulla määritämme, kuinka paljon nestettä on lisätty. Minulle se on ⅙ eli 17 %. Tämä on suolahappomme pitoisuus. Verrataan sitä teoriassa saatuun.

On tärkeää huomata, että lähtöä ei ole yhtä kuin 1, häviöitä on aina. Minun tapauksessani tämä on riittämättömästi haihtunut elektrolyytti. Ihannetapauksessa rikkihapon pitoisuuden tulisi olla 90-95%.
Tarkastellaan tuloksena olevan hapon vuorovaikutusta metallin kanssa.

Havaitsemme nopean vedyn kehittymisen. Tämä tarkoittaa, että happo soveltuu jatkokokeisiin.

Muunnelmat

Pullona voit käyttää puhdasta lasipulloa olutta tai soodaa, mutta edellyttäen, että lämmitys on mahdollisimman tasaista. PVC-kulmien sijasta voit ottaa polypropeeniputkia ja halkaisijaltaan pienempiä kulmia (sopii pulloon).
Kehotan teitä vielä kerran noudattamaan turvatoimia. Onnellisia kokemuksia kaikille!