Réaction chimique qui peut produire beaucoup de chaleur à partir de 2-3 ingrédients liquides simples?
On février 18, 2021 by adminJai une expérience que je veux essayer en utilisant lénergie thermoélectrique et je veux générer de la chaleur via une simple réaction chimique. Idéalement, jaimerais mélanger 2 liquides (lun étant de leau ou de lalcool serait génial) qui peuvent atteindre la température de leau bouillante pendant quelques minutes ou plus. Les sous-produits doivent être uniquement dautres liquides qui peuvent être évacués facilement ou des gaz qui ne sont pas dangereux pour les humains. Aucun déchet solide et non corrosif / cancérigène / caustique.
Jusquà présent, jen ai trouvé un qui est proche de mes besoins mais qui produit toujours un déchet solide et qui nest pas particulièrement sûr, à savoir loxyde de calcium + Eau -> Hydroxyde de calcium + Chaleur. Cela pourrait fonctionner sil y a un autre liquide que je pourrais ajouter après la réaction principale pour transformer lhydroxyde de calcium en liquide à éliminer.
Commentaires
- Je pense que la chose la plus utile que je puisse dire ici est que cela semble dangereux.
- Ce ne serait dangereux que si ce nétait pas le cas ' t répondre à mes besoins. La réaction aurait lieu dans un bécher entouré dun treillis thermoélectrique et une fois la réaction terminée, elle serait drainée dans un autre réservoir pour une élimination sûre.
- Lacide sulfurique concentré plus leau ferait un excellent travail. Cela vous tuerait ou vous creverait facilement les yeux aussi.
- Jai ' travaillé en laboratoire assez longtemps pour savoir si vous générez une telle exothermie que vous espérez en tirer une énergie électrique durable et utilisable, un bécher et un filet nest même pas près de compter comme confinement.
- Bon point! Regardez-les chimistes, quest-ce quils utilisent quand ils ont accès à tous ces réactifs sophistiqués et veulent générer une chaleur intense mais contrôlable? Chauffage électrique , que ' est quoi.
Réponse
La première chose qui vous vient à lesprit, si vous avez accès à une réserve, est de mélanger deux solutions: (1) NaOH; (2) HCl. Cela peut dégager beaucoup de chaleur si vos solutions sont suffisamment concentrées et former de leau salée si votre NaOH et votre HCl sont de la même molarité.
Edit: Je suis sur ma pause déjeuner, donc jai fait quelques calculs …
La réaction chimique intéressante dans ce cas est:
$$ \ ce {OH- + H + – > H2O} $$
La norme les enthalpies de formation ( $ \ Delta H_ \ mathrm f ^ \ circ $ ) de ces espèces sont:
$$ \ begin {array} {lr} \ hline \ text {Species} & ΔH_ \ mathrm f ^ \ circ / \ pu {kJ mol-1} \\ \ hline \ ce {OH-} & -229,99 \\ \ ce {H +} & 0,00 \\ \ ce {H2O} & -288.83 \\ \ hline \ end {array} $$
Ainsi, le changement denthalpie pour la réaction est:
$$ \ Delta H ^ \ circ = -288.83 \ \ mathrm {kJ / mol} – (-229.99 \ \ mathrm {kJ / mol} +0 \ \ mathrm {kJ / mol}) = -58.84 \ \ mathrm {kJ / mol} $$
Par conséquent, pour $ 1 \ \ mathrm {mol} $ de $ \ c e {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm {mol} $ de $ \ ce {HCl} $ , vous obtenez 58,84 $ \ \ mathrm {kJ} $ de chaleur. Supposons que vous souhaitiez dégager suffisamment de chaleur pour que la solution nette atteigne 100 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ .
Leau a une capacité thermique de 4,18 $ \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} $ . Supposons que vous ayez $ 1 \ \ mathrm L $ de $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ de $ \ ce {HCl} $ , vous « aurez besoin de suffisamment de chaleur pour élever la température de 2 $ \ \ mathrm L $ deau à 100 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . I « Je suppose que leau commence à 25 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ , donc vous avez 2 $ \, 000 \ \ mathrm g $ et 75 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ pour aller.
$$ 4.18 \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} \ cdot 2 \, 000 \ \ mathrm g \ cdot 75 \ \ mathrm {^ \ circ C} = 62 \, 700 \ \ mathrm J = 62,7 \ \ mathrm {kJ} $$
Combien de moles de $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ avez-vous besoin pour autant de chaleur?
$$ \ frac {q} {\ Delta H ^ \ circ} = \ frac {62.7 \ \ mathrm {kJ}} {58.84 \ \ mathrm { kJ / mol}} = 1.065 \ \ mathrm {mol} $$
Cela voudrait dire que vous pouvez mélanger $ 1 \ \ mathrm L $ de $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ de $ 1,065 \ \ mathrm M $ de $ \ ce {HCl} $ , et attendrait théoriquement pour obtenir une température proche de 100 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ .
Cela peut être un peu bizarre parce que jai fait certaines hypothèses:
- $ \ Delta H ^ \ circ $ est constant par rapport à la température de 25 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ à 100 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . Cela peut ne pas être vrai.
- les sels dissous dans leau naffectent pas de manière significative sa capacité thermique
- Vous avez 2 $ \, 000 \ \ mathrm g $ deau dans $ 1,065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {HCl} $
Je pense que cela pourrait vous rapprocher? Je suis un peu surpris que les molarités ne soient pas plus élevées … Cest au moins un point de départ.
Clause de non-responsabilité bien sûr: soyez prudent avec le $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ soluti ons, ils peuvent être dangereux. Utilisez les protocoles de chimie hygeine appropriés. Le mélange doit être bénin, mais vous devez le confirmer avec du papier pH.
Commentaires
- Cest intéressant, leau salée serait un bon déchet bien que ma seule inquiétude soit quelle endommage ou provoque une accumulation de sel dans le tubulure délimination.
- Selon linstitution dans laquelle vous ' êtes, certains endroits vous permettent déliminer les solutions acides / bases neutralisées dans lévier, à condition que les acides et les bases sont bénins et le pH est de ~ 7. (Source: Voici comment cela fonctionnait dans 2 de mes 3 institutions.) Votre responsable de stock ou votre assistant devrait être en mesure de vous le dire.
- Je viens de voir votre commentaire précédent sur ce que vous entendiez par tubing: NaCl est incroyablement soluble dans leau. Si vous ' êtes très inquiet, vous pouvez rincer le système 1 à 2 fois avec de leau déionisée entre les expériences, cela devrait éliminer tout sel laissé.
- Cest génial , merci beaucoup pour lélargissement de la réponse.
- Mon institut a même permis de verser plus dacides concentrés dans les égouts puisque nous avions un neutralisant dans la cave.
Réponse
Comme le dit Zhe, ce nest pas sûr. Votre question mentionne « drainer » des produits chimiques comme sil était acceptable de les vider dans les égouts ou hors par terre. Ce nest pas. Quel lien possible y a-t-il entre une réaction chimique exothermique et une expérience en thermoélectrique, je ne peux pas limaginer. Utilisez une plaque chauffante. Voici « un indice: chauffer leau à son point débullition nécessite beaucoup dénergie (par gramme). Un autre nom pour une réaction chimique qui produit beaucoup dénergie est » une explosion « . Je ne peux pas penser à quoi que ce soit qui pense « si son liquide, je peux simplement le vider dans les égouts » serait sûr à mettre en œuvre.
Commentaires
- Les produits chimiques ne ' t répondre à mes besoins sil ne peut ' aller à légout. Bien que par drain, je voulais simplement dire son propre système dégouttement pour effacer le système à recharger. Il pourrait couler dans un seau pour une élimination sûre plus tard.
- Mon hypothèse était que @ABlankenship fait une expérience de production délectricité, où une source de chaleur est utilisée pour produire de lélectricité. Je pense quil y a ' un lien très évident parce quune réaction chimique exothermique et une telle expérience. De plus, jai passé plusieurs années à gérer et à assister les entrepôts. De nombreux liquides peuvent aller à l’égout, mais vous devez être informé et prudent.
- La plupart des produits chimiques ne peuvent ' pas être jetés. le drain. Techniquement, vous ne devriez pas ' être en mesure de déverser de grandes quantités de sel dans les égouts.
- La plupart des produits chimiques, mais ce n’est pas un fait universel, en particulier pour les déchets comme le chlorure de sodium aqueux. Les règles dépendent des spécificités de la manutention des égouts de votre établissement. Les réglementations nationales et fédérales de la plupart des institutions dans lesquelles jai travaillé autorisent lélimination sans restriction des solutions de NaCl diluées formées à partir de la neutralisation de solutions acides. De nombreuses universités autorisent uniquement le personnel de lentrepôt ou lEHS à le faire, pour sassurer que cela est fait correctement. Je réitère que vous devriez vérifier auprès des autorités compétentes de vos institutions avant de définir votre plan de gestion des déchets.
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