Kémiai reakció, amely sok hőt képes előállítani 2-3 egyszerű folyékony összetevőből?
On február 18, 2021 by adminKészítsen egy kísérletet, amelyet szeretnék kipróbálni termoelektromos erő felhasználásával, és a hőt egyszerű kémiai reakcióval szeretném előállítani. Ideális esetben két olyan folyadékot szeretnék összekeverni (az egyik víz vagy alkohol nagyon jó lenne), amelyek néhány percig vagy hosszabb ideig el tudják érni a forrásban lévő víz hőmérsékletét. A melléktermékeknek csak más, könnyen üríthető folyadékoknak vagy olyan gázoknak kell lenniük, amelyek nem veszélyes az emberekre. Nincsenek szilárd hulladékok és nem maró / rákkeltő / maró hatásúak.
Eddig találtam olyat, amely közel áll az igényeimhez, de mégis szilárd hulladékot termel, és nem különösebben biztonságos, ami a kalcium-oxid. + Víz -> Kalcium-hidroxid + Hő. Ez működhet, ha van egy másik folyadék, amelyet hozzáadhatnék a fő reakció után, hogy a kalcium-hidroxidot folyadékká alakítsuk ártalmatlanítás céljából.
Megjegyzések
- Azt hiszem, a leghasznosabb dolog, amit itt mondhatok, az, hogy ez nem tűnik biztonságosnak.
- Csak akkor lenne nem biztonságos, ha nem csinálná ' t nem felel meg a követelményeimnek. A reakció hőmérő hálóval körülvett főzőpohárban zajlik, és miután a reakció megtörtént, egy másik tartályba engedjük a biztonságos ártalmatlanítás érdekében.
- A tömény kénsav és a víz nagyszerű munkát végezne. Könnyedén megölné az ön szemét, vagy kitúrná a szemét is.
- Én ' elég sokáig dolgoztam laboratóriumban ahhoz, hogy tudjam, generál-e akkora exotermet hogy reméled, hogy tartós, használható elektromos energiát tudsz belőle előállítani, egy főzőpoharat és némi hálót még közel sem lehet elszigetelésnek számítani.
- Jó pont! Nézd meg őket kémikusokkal, mit használnak, ha hozzáférnek mindazokhoz a fantasztikus reagensekhez, és intenzív, de szabályozható hőt akarnak létrehozni? Elektromos fűtés , ez ' s mi.
Válasz
Az első dolog, ami eszembe jut, ha hozzáfér egy raktárhoz, két megoldás keverése: (1) NaOH; (2) HCl. Ez sok hőt képes felszabadítani, ha oldatai elég koncentráltak, és sós vizet képez, ha a NaOH és a HCl azonos molaritású.
Szerkesztés: ebédszünetem van, ezért elvégeztem a matek egy részét …
Ebben az esetben az érdekes kémiai reakció a következő:
$$ \ ce {OH- + H + – > H2O} $$
A szabvány E fajok kialakulásának entalpiái ( $ \ Delta H_ \ mathrm f ^ \ circ $ ) a következők:
$$ \ begin {tömb} {lr} \ hline \ text {Faj} & ΔH_ \ mathrm f ^ \ circ / \ pu {kJ mol-1} \\ \ hline \ ce {OH-} & -229.99 \\ \ ce {H +} & 0.00 \\ \ ce {H2O} & -288,83 \\ \ hline \ end {tömb} $$
Így a reakció entalpiája a következő:
$$ \ Delta H ^ \ circ = -288.83 \ mathrm {kJ / mol} – (-229.99 \ \ mathrm {kJ / mol} +0 \ \ mathrm {kJ / mol}) = -58,84 \ \ mathrm {kJ / mol} $$
Ezért a $ 1 \ \ mathrm {mol} $ / $ \ c e {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm {mol} $ / $ \ ce {HCl} $ , 58,84 USD \ \ mathrm {kJ} $ hőt kap. Tegyük fel, hogy elegendő hőt szeretne leadni ahhoz, hogy a nettó megoldás 100 USD \ \ mathrm {^ \ circ C} $ legyen.
A víz hőteljesítménye 4,18 USD \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} $ . Tegyük fel, hogy $ 1 \ \ mathrm L $ van $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ / $ \ ce {HCl} $ , elegendő hőre lesz szüksége a $ 2 \ \ mathrm L $ vízből $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . I “Feltételezem, hogy a víz $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ helyről indul, tehát van $ 2 \, 000 \ \ mathrm g $ és 75 USD \ \ mathrm {^ \ circ C} $ menni kell.
$ 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} $$
Hány mol $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ szüksége van ennyi hőre?
$$ \ frac {q} {\ Delta H ^ \ circ} = \ frac {62,7 \ \ mathrm {kJ}} {58,84 \ \ mathrm { kJ / mol}} = 1.065 \ \ mathrm {mol} $$
Ez azt jelentené, hogy keverheted a $ 1 \ \ mathrm L $ / $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ / 1,065 USD \ \ mathrm M $ / $ \ ce {HCl} $ , és elméletileg elvárható $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ hőmérséklet eléréséhez.
Lehet, hogy ez kissé kikapcsol, mert tettem néhány feltételezést:
- $ \ Delta H ^ \ circ $ állandó a hőmérséklet szempontjából $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ és $ 100 \ \ mathrm között {^ \ circ C} $ . Ez nem biztos, hogy igaz.
- a vízben oldott sók nem befolyásolják jelentősen a hőkapacitását.
- Ön $ 2 \, 000 \ \ mathrm g $ víz 1,065 USD \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + 1,065 USD \ \ mathrm M $ $ \ ce {HCl} $
Úgy gondolom, hogy ez mégis közel hozhat téged? Kicsit meglepődtem, hogy a molaritások nem “magasabbak … Ez legalább kiindulópont.
Természetesen a felelősség kizárása: legyen óvatos a $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ soluti veszélyesek lehetnek. Használjon megfelelő kémiai hygeine protokollokat. A keveréknek jóindulatúnak kell lennie, de ezt pH-papírral kell megerősítenie.
megjegyzések
- Ez érdekes, a sós víz finom hulladéktermék lenne, bár az egyetlen aggodalmam, hogy káros vagy só képződik a csövek ártalmatlanítás céljából.
- Attól függően, hogy melyik intézményben van ', egyes helyeken lehetővé teszi a semlegesített sav / bázis oldatok ártalmatlanítását a mosogatóban, mindaddig, amíg a savak és bázisok jóindulatúak, a pH pedig ~ 7. (Forrás: Így működött 3 intézményemből 2-ben.) A raktárvezetőnek vagy az asszisztensnek képesnek kell lennie arra, hogy elmondja neked.
- Éppen most láttam előző megjegyzésedet arról, hogy mire gondoltál a csövezés alatt: A NaCl hihetetlenül vízben oldódó. Ha ' nagyon aggódik, a kísérletek között 1-2x öblítse át a rendszert DI vízzel, aminek a maradék sót el kell távolítania.
- Ez nagyszerű , nagyon köszönöm a válasz bővítését.
- Intézetem még töményebb savak öntését is lehetővé tette a lefolyóba, mivel a pincében volt semlegesítő.
Válasz
Mint Zhe mondja, ez nem biztonságos. Kérdése a vegyi anyagok “ürítését” említi, mintha a vegyszereket a csatornába vagy a csatornába engednék földön. Nem. Milyen összefüggés van egy exoterm kémiai reakció és egy hőelektromos kísérlet között, nem tudom elképzelni. Használjon főzőlapot. Itt van egy tipp: a víz forráspontjáig történő melegítése sok energiát igényel (grammonként). A sok energiát termelő kémiai reakció másik neve “robbanás”. Nem tudok olyanra gondolni, amelyre gondol “ha a folyadékát csak leeresztem a lefolyóba”, biztonságos lenne végrehajtani.
Megjegyzések
- A vegyi anyagok nem ' nem felel meg a követelményeimnek, ha ' nem tud lefolyni. Bár lefolyás alatt egyszerűen a saját csepegtető rendszerére gondoltam, hogy kitisztítsam az újratöltendő rendszert. Később egy vödörbe csöpöghet a biztonságos ártalmatlanítás érdekében.
- Feltételezésem az volt, hogy @ABlankenship villamosenergia-termelési kísérletet végez, ahol hőforrást használnak villamos energia előállítására. Szerintem ' nagyon nyilvánvaló összefüggés van, mert egy exoterm kémiai reakció és egy ilyen kísérlet. Ezenkívül több évet töltöttem a raktárak irányításával és segítésével. Sok folyadék nem mehet a lefolyóba, de tájékozottnak és körültekintőnek kell lenned.
- A legtöbb vegyi anyagot ' nem lehet lerakni. a lefolyó. Technikailag nem szabad, hogy ' ne tudjon nagy mennyiségű sót leengedni a lefolyóba.
- A legtöbb vegyszer, de ez nem egyetemes tény, különösen olyan hulladékok esetében, mint a vizes nátrium-klorid. A szabályok az intézmény csatornatisztításának sajátosságaitól függenek. Állami és szövetségi előírások a legtöbb intézmények számára, ahol dolgoztam, lehetővé tettem a savas oldatok semlegesítéséből származó hígított NaCl-oldatok korlátlan ártalmatlanítását. Sok egyetem csak a raktár személyzetének vagy az EHS-nek engedi meg ezt, annak biztosítása érdekében, hogy ez helyesen történjen. Ismétlem, hogy a hulladékgazdálkodási terv meghatározása előtt ellenőriznie kell intézményei illetékes hatóságait.
Vélemény, hozzászólás?