Отримання соляної кислоти в домашніх умовах

Алхіміки, вперше отримали соляну кислоту в 15 столітті, назвали її "spiritus salis", "дух з солі". Ця кислота мала на той момент чарівними властивостями: роз'їдала папір, розчиняла метали, отруювала людей. Ці властивості залишилися у неї і до цього дня, але зараз ця кислота досить вивчена, і чарівництва тут немає.
Соляна кислота (HCl) - сильна одноосновная кислота, в чистому вигляді - прозора рідина. При своєї максимальної концентрації 38% "димить" на повітрі. Ми ж будемо отримувати кислоту з концентрацією вдвічі меншою.
Отже, приступимо.

Техніка безпеки

Обережно, робота з отруйними речовинами!
Всі досліди необхідно проводити в добре провітрюваному приміщенні або під витяжкою, Обов'язково в захисних окулярах (можна придбати в лад. Магазині) і рукавичках (якщо не знайдете спеціальні хімічні рукавички, підійдуть гарної якості для миття посуду).
На місці проведення досвіду обов'язково має бути присутня харчова сода, щоб в непередбаченій ситуації нейтралізувати нею кислоту (при цьому виділиться вуглекислий газ і вода).
Строго заборонено проводити експеримент в металевому посуді.

Знадобиться

Для проведення досвіду нам буде потрібно:

• Кислотний електроліт для акумуляторів (продається в автомагазині);
• Дистильована вода (там же);
• Кухонна сіль (є на будь-якій кухні);
• Харчова сода (див. Техніку безпеки).

З посуду необхідно:

• Скляна колба;
• Посудина з піском, куди можна колбу помістити;
• Кілька одноразових стаканчиків 200 мл;

Якщо Ви маєте в своєму розпорядженні термостійкої колбою, то можна нагрівати її під відкритим полум'ям пальника. Але все ж рекомендую через пісок, в разі чого він вбере в себе кислоту.
Також знадобляться пара сантехнічних куточків діаметром 50 мм і пальник (в моєму випадку спиртова, але рекомендую використовувати газову).

1 етап - випарювання

Електроліт для акумуляторів - як там не є 36% -а сірчана кислота (H2SO4). Спочатку нам необхідно підвищити її концентрацію.
Наливаємо в стаканчик 200 мл, тобто майже до країв і переливаємо трохи більше половини стаканчика в колбу. Робимо маркером мітку і доливаємо інше.
Поставив навколо колби відбивач з фольги для більш ефективного нагрівання, але пізніше зняв, бо почав плавитися.
Тепер ставимо колбу на пальник і випаровуємо до рівня поставленої раніше мітки, навіть трохи нижче.
Паралельно надягаємо на куточок складену в кілька разів марлю і фіксуємо гумкою. Готуємо ненасичений розчин соди і маку в нього кінець куточка з марлею.
Коли електроліт почне кипіти, одягаємо на колбу куточок, він щільно на неї сідає. Марлевий кінець направляємо у відкрите вікно.
Це необхідно, якщо раптом разом з водою почне випаровуватися сама сірчана кислота. Якщо сильно не перегрівати колбу, цього не станеться.
Пальник в дії:
Потужність моєї пальника порівняно мала, тому випарювання зайняло близько години. Газовий пальник або електрична плита значно б прискорили цей процес.
Після завершення першого етапу в колбі має залишитися трохи менше половини розчину, тобто кислота концентрацією близько 75%. Не забуваємо про акуратність.
Даємо їй охолонути до кімнатної температури.

2 етап - обчислення

Тепер, коли у нас є концентрована сірчана кислота, можемо провести основну реакцію, вона виглядає наступним чином:
Але перш давайте проведемо деякі обчислення, а в кінці порівняємо їх з тим, що вийшло на практиці.
Отже, спочатку у нас було 200ml електроліту щільністю 1,27 г / см ³. Заглянувши в таблицю щільності сірчаної кислоти побачимо, що дана щільність відповідає концентрації 36%. Обчислимо обсяг кислоти:
Після того, як ми випарили розчин, його концентрація, а відповідно, і щільність збільшилася. Дивимося в ту ж таблицю і бачимо, що концентрації 75% відповідає щільність 1,67 г / см ³.
Знаючи поточну щільність (p) і обсяг (V) кислоти дізнаємося масу:
Тепер зі шкільної хімії згадуємо:
Молярні маси H2SO4, NaCl і HCl відповідно рівні 98, 58.5 і 36.5 г / моль. Тепер ми можемо дізнатися, скільки знадобиться кухонної солі і скільки вийде HCl.
А саме нам знадобиться 72г NaCl, це 34 мл, візьмемо в надлишку - чверть склянки.
Відмінно, а HCl в теорії вийде 44,7г.
У таблиці щільності HCl є стовпець г / л. Беремо звідти значення для концентрації 15% - 166,4 г / л. Обсяг води, необхідний для отримання 15% HCl дорівнює 44,7 / 166,4≈270ml. Ми візьмемо 200ml. У підсумку в теорії у мене вийде 22% -ва соляна кислота.

3 етап - отримання кислоти

З'єднуємо два куточка наступним чином:
А вся конструкція буде виглядати так:
У посудину з написом HCl буде конденсуватися відповідна кислота, об'єм води в ньому - 200ml. Також на цій посудині відзначте поточний рівень рідини.
Знімаємо куточки і через воронку засипаємо в колбу обчислене в розрахунках кількість солі.
Розчин жовтіє.
Щоб соляна кислота почала виділятися, необхідно включити пальник. Але спочатку щільно приєднуємо до колби і отримує судині куточки.
При конденсації кислоти у воді, утворюються "вертикальні хвилі". Також при цьому розчин нагрівається, і його треба охолоджувати. Наприклад, можна знизу поставити ще одну посудину з льодом.
Реакція протікає відносно швидко - 20 хвилин, після чого можна вимикати вогонь. Даємо останнім парам соляної кислоти розчинитися у воді, після чого герметично закриваємо посудину. Коли колба охолоне, розбавляємо залишився там розчин водою (приблизно один до одного) і зливаємо його в каналізацію.

Підсумок

За мітці на посудині визначаємо, скільки рідини додалося. У мене це ⅙, тобто 17%. Це і є концентрація нашої соляної кислоти. Порівняємо її з тією, яка виходить в теорії.
Важливо відзначити, виходу рівного 1 не буває, завжди є втрати. У моєму випадку це недостатньо випарений електроліт. В ідеалі концентрація сірчаної кислоти повинна бути 90-95%.
Перевіримо отриману кислоту на взаємодію з металом.
Спостерігаємо бурхливе виділення водню. Це означає, що кислота придатна для подальших експериментів.

Варіації

Як колби можна скористатися чистою скляною пляшкою з-під пива або газованої води, але за умови, що нагрівання буде максимально плавним. Замість ПВХ куточків можна взяти поліпропіленові труби і куточки меншого діаметра (що підходить під Вашу колбу).
Ще раз закликаю дотримуватися техніки безпеки. Всім вдалих дослідів!