Reacție chimică care poate produce multă căldură din 2-3 ingrediente lichide simple?
On februarie 18, 2021 by adminFaceți un experiment pe care vreau să îl încerc folosind puterea termoelectrică și vreau să generez căldura printr-o reacție chimică simplă. În mod ideal, aș dori să amestec 2 lichide împreună (unul fiind apa sau alcoolul ar fi grozav) care pot ajunge la temperatura apei fierbe timp de câteva minute sau mai mult. Produsele secundare trebuie să fie doar alte lichide care pot fi drenate cu ușurință sau gaze care nu sunt periculoase pentru oameni. Fără deșeuri solide și necorozive / carcinogene / caustice.
Până acum am găsit unul care este aproape de nevoile mele, dar care produce în continuare un deșeu solid și nu este deosebit de sigur, care este oxidul de calciu. + Apă -> Hidroxid de calciu + Căldură. Acest lucru ar putea funcționa dacă există un alt lichid pe care l-aș putea adăuga după reacția principală pentru a transforma hidroxidul de calciu într-un lichid pentru eliminare.
Comentarii
- Cred că cel mai util lucru pe care îl pot spune aici este că acest lucru pare nesigur.
- Ar fi nesigur doar dacă nu ar fi ' nu se potrivesc cerințelor mele. Reacția ar avea loc într-un pahar înconjurat de plasă termoelectrică și, odată ce reacția s-a terminat, ar fi drenată într-un alt rezervor pentru eliminarea în siguranță. Ți-ar ucide cu ușurință sau ți-ar fi scos ochii.
- Am ' am lucrat în laborator suficient de mult timp pentru a ști dacă generezi o exotermă atât de mare că sperați să obțineți energie electrică susținută, utilizabilă din acesta, un pahar și o plasă, nici măcar nu este aproape de a fi considerat ca izolare.
- Bine! Uită-te la ei chimiști, ce folosesc atunci când au acces la toți acei reactivi fantezi și doresc să genereze o căldură intensă, dar controlabilă? Încălzitor electric , ceea ce ' este ceea ce.
Răspuns
Primul lucru care îți vine în minte, dacă ai acces la un depozit, este amestecarea a două soluții: (1) NaOH; (2) HCI. Acest lucru poate elibera multă căldură dacă soluțiile dvs. sunt suficient de concentrate și formează apă sărată dacă NaOH și HCl sunt de aceeași molaritate.
Edit: Sunt în pauza de prânz, așa că am făcut câteva calcule …
Reacția chimică de interes în acest caz este:
$$ \ ce {OH- + H + – > H2O} $$
Standardul entalpiile de formare ( $ \ Delta H_ \ mathrm f ^ \ circ $ ) ale acestor specii sunt:
$$ \ begin {array} {lr} \ hline \ text {Species} & ΔH_ \ mathrm f ^ \ circ / \ pu {kJ mol-1} \\ \ hline \ ce {OH-} & -229.99 \\ \ ce {H +} & 0.00 \\ \ ce {H2O} & -288.83 \\ \ hline \ end {array} $$
Astfel, modificarea entalpiei pentru reacție este:
$$ \ Delta H ^ \ circ = -288.83 \ \ mathrm {kJ / mol} – (-229.99 \ \ mathrm {kJ / mol} +0 \ \ mathrm {kJ / mol}) = -58,84 \ \ mathrm {kJ / mol} $$
Prin urmare, pentru $ 1 \ \ mathrm {mol} $ din $ \ c e {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm {mol} $ din $ \ ce {HCl} $ , primiți 58,84 $ \ \ mathrm {kJ} $ de căldură. Spuneți că doriți să eliberați suficientă căldură pentru a obține soluția netă până la $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ .
Apa are o capacitate termică de 4,18 $ \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} $ . Spuneți că aveți $ 1 \ \ mathrm L $ din $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ din $ \ ce {HCl} $ , veți avea nevoie de suficientă căldură pentru a crește temperatura $ 2 \ \ mathrm L $ de apă la $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . I „Vom presupune că apa începe la $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ , deci aveți $ 2 \, 000 \ \ mathrm g $ și $ 75 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ pentru a merge.
$$ 4,18 \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} \ cdot 2 \, 000 \ \ mathrm g \ cdot 75 \ \ mathrm {^ \ circ C} = 62 \, 700 \ \ mathrm J = 62,7 \ \ mathrm {kJ} $$
Câți moli din $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ ai nevoie de atât de multă căldură?
$$ \ frac {q} {\ Delta H ^ \ circ} = \ frac {62.7 \ \ mathrm {kJ}} {58.84 \ \ mathrm { kJ / mol}} = 1,065 \ \ mathrm {mol} $$
Asta ar însemna că puteți amesteca $ 1 \ \ mathrm L $ din $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ of $ 1,065 \ \ mathrm M $ of $ \ ce {HCl} $ și teoretic s-ar aștepta pentru a obține o temperatură apropiată de $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ .
Acest lucru ar putea fi dezactivat puțin pentru că „am făcut câteva presupuneri:
- $ \ Delta H ^ \ circ $ este constant în ceea ce privește temperatura de la 25 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ la 100 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . Este posibil să nu fie adevărat.
- sărurile dizolvate din apă nu afectează semnificativ capacitatea sa de căldură
- Aveți $ 2 \, 000 \ \ mathrm g $ de apă în $ 1,065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {HCl} $
Cred că acest lucru te-ar putea apropia totuși? M-am cam mirat că molaritățile nu sunt mai mari … Este cel puțin punctul de plecare.
Disclaimer, desigur: aveți grijă cu $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ soluti pot fi periculoase. Folosiți protocoale adecvate de higină chimică. Amestecul ar trebui să fie benign, dar ar trebui să confirmați acest lucru cu hârtie cu pH.
Comentarii
- Acest lucru este interesant, apa sărată ar fi un deșeu fin, deși singura mea grijă este că dăunează sau provoacă acumularea de sare în interiorul tuburi pentru eliminare.
- În funcție de instituția în care vă aflați ', unele locuri vă permit să eliminați soluțiile de acid / bază neutralizate pe chiuvetă, atât timp cât acizii și bazele sunt benigne și pH-ul este de ~ 7. (Sursă: Acesta este modul în care a funcționat la 2 dintre cele 3 instituții ale mele.) Managerul sau asistentul dvs. de depozit ar trebui să vă poată spune.
- Tocmai ați văzut comentariul dvs. anterior despre ceea ce ați vrut să spuneți prin tubing: NaCl este incredibil solubil în apă. Dacă ' sunteți foarte îngrijorat, puteți spăla sistemul de 1-2 ori cu apă DI între experimente, care ar trebui să elimine orice sare rămasă în urmă.
- Acest lucru este minunat , mulțumesc mult pentru extinderea răspunsului.
- Institutul meu a permis chiar turnarea acizilor mai concentrați în canalizare, deoarece am avut un neutralizator în pivniță.
Răspuns
După cum spune Zhe, acest lucru nu este sigur. Întrebarea dvs. menționează substanțele chimice „de scurgere” ca și cum ar fi bine să aruncați substanțele chimice în canalul de scurgere sau în afară pe pământ. Nu este. Ce conexiune posibilă există între o reacție chimică exotermă și un experiment în termoelectricitate, nu-mi pot imagina. Folosiți o placă fierbinte. Iată „un indiciu: încălzirea apei până la punctul de fierbere necesită multă energie (pe gram). Un alt nume pentru o reacție chimică care produce multă energie este„ o explozie ”. Nu mă pot gândi la niciunul dintre cei care cred „dacă lichidul său, îl pot arunca în canalul de scurgere” ar fi sigur de implementat.
Comentarii
- Produsele chimice nu nu se potrivește cerințelor mele, dacă nu poate ' să meargă pe un canal de scurgere. Deși prin scurgere am înțeles pur și simplu propriul său sistem de picurare pentru a șterge sistemul care trebuie reîncărcat. Ar putea să se scurgă într-o găleată pentru o eliminare sigură mai târziu.
- Presupunerea mea a fost că @ABlankenship face un experiment de generare a energiei electrice, în care o sursă de căldură este utilizată pentru a genera electricitate. Cred că există ' o conexiune foarte evidentă, deoarece o reacție chimică exotermă și un astfel de experiment. De asemenea, am petrecut câțiva ani gestionând și asistând în depozite. Multe lichide pot să coboare în scurgere, dar trebuie să fiți informați și atenți.
- Majoritatea substanțelor chimice ' nu pot fi aruncate în jos scurgerea. Din punct de vedere tehnic, nu ar trebui să ' să poți arunca cantități mari de sare pe canal.
- Majoritatea substanțelor chimice, dar aceasta nu este un fapt universal, în special pentru deșeuri precum clorura de sodiu apoasă. Regulile depind de specificul procesului de canalizare al instituțiilor dvs. Reglementările de stat și federale pentru majoritatea instituțiilor la care am lucrat permit eliminarea fără restricții a soluțiilor de NaCl diluate formate din neutralizarea soluțiilor acide. Multe universități permit doar personalului din depozit sau EHS să facă acest lucru, pentru a se asigura că se face corect. Reiterez că ar trebui să vă adresați autorităților competente din instituțiile dvs. înainte de a vă stabili planul de gestionare a deșeurilor.
Lasă un răspuns