Ako vyrobiť kyselinu dusičnú?
Keď sa kyslá zmes zahrieva, dusičnanová soľ a kyselina sírová budú reagovať za vzniku bisulfátu a kvapalnej kyseliny dusičnej.
Kyselina dusičná je druh silnej minerálnej kyseliny používanej na výrobu hnojív, farbív a trhavín. Žieravá, bezfarebná kvapalina sa typicky vyrába v priemyselnom meradle pomocou vysoko špecializovaných chemických procesov a zariadení. Je však tiež možné vyrobiť kyselinu dusičnú v rôznych čistotách s bežnými laboratórnymi materiálmi, ako sú dusičnanové soli, kyselina sírová a meď. Niektoré z látok vyžadovaných pre tento experiment sú žieravé, preto si pred manipuláciou s nimi oblečte vhodné bezpečnostné vybavenie. Tiež nezaškodí oprášiť laboratórne bezpečnostné postupy, aby ste boli v prípade nehody pripravení.
Metóda 1 z 2: odvodenie kyseliny dusičnej z medi
- 180 gramov (2,8 oz) dusičnanovej soli rozpustite v 50 mililitroch vody. Začnite rozdelením dusičnanovej soli do malej sklenenej nádoby na miešanie. Potom nalejte všetku vodu naraz. Zmes premiešajte okolo nádoby, aby sa rýchlejšie rozpustila.
- Je dôležité používať destilovanú vodu, nie obyčajnú vodu z vodovodu. Väčšina vody z vodovodu obsahuje stopy iných chemikálií, ktoré môžu zhodiť zloženie kyseliny, ktorú produkujete.
- Na účely tohto experimentu bude najľahšie použiť buď dusičnan sodný, dusičnan draselný alebo dusičnan amónny. Všetky tieto chemikálie sú ľahko dostupné v každom online obchode s chémiou.
- Niektoré obchody s chémiou predávajú iba inštitúciám, nie jednotlivcom. Preto môže byť ťažké dostať sa k potrebným položkám, pokiaľ ich vo vašom mene neobjedná učiteľ alebo vedúci.
- 2Pridajte 100 mililitrov kyseliny chlorovodíkovej. Odmerajte kyselinu v odmernom valci, aby ste sa uistili, že používate správne množstvo. Kyselinu opatrne preneste do roztoku dusičnanovej soli a dávajte pozor, aby sa nerozliala alebo nevystrekla. Opäť premiešajte obsah nádoby, aby sa zmiešali vaše chemické zložky.
- Fľašu koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej kúpite za približne 0,70€ za gram (29,57 ml).
- Je dobré pracovať pod digestorom alebo nastaviť zariadenie na dobre vetranom otvorenom priestranstve, pretože pri kontakte s kyselinou budú vaše testovacie materiály emitovať silné výpary.
Varovanie: Pri práci s kyselinami vždy noste rukavice a ochranné okuliare. Zvlášť kyselina chlorovodíková je silne korozívna-bez náležitej ochrany môže dokonca aj malá kvapka na koži spôsobiť vážne popáleniny.
- 3Do druhej väčšej nádoby nalejte 50 mililitrov (1,7 fl oz) vody. Nalejte len toľko vody, aby zakryla dno druhej nádoby. Túto nádobu budete používať na vnorenie mixovacej nádoby a zabránenie rozliatiu alebo pretečeniu, takže sa uistite, že je dostatočne veľká, aby sa do nej testovacie materiály pohodlne zmestili.
- V ideálnom prípade bude vaša druhá nádoba tiež o niečo vyššia ako nádoba na miešanie.
- Ak ako nádobu na miešanie používate 250 ml kadičku, môžete ju umiestniť do kadičky s objemom 1000 ml, aby zostalo dostatočné miesto.
- 4Nádobu na mixovanie umiestnite na dno väčšej nádoby. Miešaciu nádobu položte jemne do plytkej vody. Skontrolujte, či je aspoň 1/4 palca (0,64 cm) vody je stále vystavený po všetkých stranách miešacej nádoby. Ak nie, nájdite väčšiu nádobu, do ktorej sa zmestí.
- 5Do kyslej zmesi pridajte najmenej 32 gramov medi. Ak je to možné, používajte laboratórne pelety z 99% čistej medi. Pelety odvážte na presnej váhe v ľahkej nádobe, pričom najskôr zvážte samotnú nádobu a odpočítajte jej hmotnosť od konečného odpočtu. Keď máte minimálne 32 gramov (1,1 oz), vylejte meď do nádoby na miešanie.
- Ak nemôžete nájsť medené pelety na nákup, môžete použiť aj medené triesky, hobliny, drôt alebo dokonca mince. Majte však na pamäti, že kyslá zmes meď väčšinou rozpustí, takže ju nedostanete späť.
- Meď je potrebná na naštartovanie oxidačnej reakcie, ktorá v konečnom dôsledku poskytne kyselinu dusičnú.
- 6Miešaciu nádobu prikryte samostatnou nádobou a počkajte asi 1 hodinu. Tretí kontajner zachytí oxid dusičitý, ktorý vzniká pri rozpúšťaní medi v kyslej zmesi. Plyn potom bude prúdiť zo zmiešavacej nádoby a prebublávať vodou v záchytnej nádobe za vzniku kyseliny dusičnej.
- Kadička, ktorá má jednu alebo dve veľkosti, by mala perfektne pasovať na vašu miešaciu nádobu. Môžete tiež použiť murársku nádobu alebo inú nádobu na pitie, ak je sklenená.
- Pomôcť môže položenie malého, ťažkého predmetu, ako je kniha alebo kus šrotu, na kryciu nádobu, aby bol držaný a aby sa nepohyboval, pretože unikajúci plyn ho tlačí nahor.
- Kyselina dusičná, ktorú vyrobíte touto metódou, bude čistá iba okolo 40-60%. Na výrobu kyseliny vyššej čistoty budete musieť destilovať pomocou dusičnanových solí a kyseliny sírovej.
Vďaka tomuto jedinečnému účinku sa kyselina dusičná s vysokou čistotou niekedy označuje ako „dymivá kyselina dusičná“.
Metóda 2 z 2: destilácia čistej kyseliny dusičnej
- 1Odmerajte 80 gramov (2,8 oz) čistého dusičnanu draselného vo vriacej banke. Zmes dusičnanu draselného a kyseliny sírovej má tendenciu vytvárať kyselinu dusičnú s najvyšším stupňom čistoty. Na presnú dávku dusičnanovej soli použite presnú stupnicu. Nezabudnite počítať s hmotnosťou svojej odmernej nádoby.
- Varná banka s okrúhlym dnom je pre tento experiment nevyhnutnosťou. Zakrivený povrch a zužujúci ústia banky zabráni odparenej kyseliny dusičnej unikať počas destilácie.
- Môžete tiež použiť dusičnan sodný alebo amónny, ak ich máte, ale čistota výslednej kyseliny môže byť výrazne nižšia.
- 2Pridajte 60-65 mililitrov koncentrovanej kyseliny sírovej. Nalijte kyselinu do vriacej banky pomocou plastového lievika. Ak nemáte po ruke lievik, môžete použiť aj kvapkadlo za predpokladu, že je označené presnými prírastkami na meranie kvapaliny.
- Pracujte pod digestorom alebo v dobre vetranom vonkajšom priestore a pred manipuláciou s ktoroukoľvek z požadovaných chemikálií si nasaďte rukavice a ochranné okuliare.
- Čím väčšia je čistota vašej kyseliny, tým lepšie. Použitie kyseliny sírovej zriedenej vodou bude mať za následok slabšiu kyselinu dusičnú.
Tip: Ak sa náhodou dostanete do priameho kontaktu s kyselinou, opláchnite postihnuté miesto studenou vodou najmenej 15-20 minút.
- 3Nastavte prázdnu sklenenú nádobu a kondenzátor na destiláciu. Do úst varnej banky vložte nehybnú hlavu so sklenenou zátkou. Pripojte šikmú stopku nehybnej hlavy k trubici kondenzátora. Umiestnite dolný koniec kondenzátora na otvor prázdnej nádoby.
- Základnú destilačnú súpravu, kompletnú so všetkým, čo potrebujete na vykonávanie vlastných chemických destilácií doma, si môžete vyzdvihnúť v každom obchode s chémiou.
- Znovu skontrolujte, či sú zátky na vašom destilačnom zariadení zaistené. Ak nie sú, je možné, že uniknú škodlivé výpary.
- 4Kyslá zmes sa zahrieva asi 1 hodinu. Zapnite horák alebo horúci tanier, posaďte sa a sledujte, ako sa kúzlo deje. Keď sa kyslá zmes zahreje, dusičnanová soľ a kyselina sírová budú reagovať za vzniku bisulfátu a kvapalnej kyseliny dusičnej. Kyselina dusičná sa potom odparí a presunie sa do kondenzátora, kde sa ochladí na malé kvapôčky, ktoré budú kúsok po kúsku odtekať do prázdnej nádoby.
- Ak máte teplomer, namontujte ho na hornú časť nehybnej hlavy a dávajte pozor, kým je kyslá zmes na zdroji tepla. Teplota vo vriacej banke bude trochu kolísať, ale v ideálnom prípade by sa mala držať tesne okolo bodu varu kyseliny, 337°C.
- Môžete si všimnúť, že koncentrovaná kyselina dusičná pri zbere vyvíja žltkastý odtieň. Toto je normálny vedľajší účinok kontaminácie oxidom uhličitým. Kyselina bude stále dostatočne čistá na použitie na rôzne účely.
- 5Vyfúkajte vzduch na svoju kyselinu dusičnú, aby ste otestovali jej čistotu. Vezmite gumovú hadičku alebo plastovú slamku na pitie a jeden koniec vložte do úst varnej banky. Jemne fúkajte na druhý koniec. Pri fúkaní dávajte pozor, aby kyselina uvoľňovala krehké, svetlo žlté výpary. K značnému dymu dôjde iba vtedy, ak má vaša kyselina dusičná čistotu väčšiu ako asi 80%. Vďaka tomuto jedinečnému účinku sa kyselina dusičná s vysokou čistotou niekedy označuje ako „dymivá kyselina dusičná“.
- Buďte veľmi opatrní, aby ste nevdychovali výpary. Mohlo by to spôsobiť vážne podráždenie vašich dýchacích ciest.
- Ak nosíte latexové alebo nitrilové rukavice, pred testovaním kyseliny dusičnej si ich vyzlečte. Môže to znieť neintuitívne, ale čistá kyselina dusičná môže v skutočnosti spôsobiť výbuch latexu a nitrilu!
Zmes dusičnanu draselného a kyseliny sírovej má tendenciu vytvárať kyselinu dusičnú s najvyšším stupňom čistoty.
- V prípade neočakávaných nešťastí majte lekárničku vždy poruke.
- Kyselina dusičná je užitočná na spustenie chemických reakcií a výrobu mnohých ďalších chemických zlúčenín v laboratórnom prostredí.
- Meď nie je lacná, najmä ak sa ju chystáte rozpustiť. Recyklujte meď tak, že do tekutého medeného odpadu pridáte malé kúsky hliníkovej fólie a potom ju precedíte papierovou utierkou, akonáhle sa bude môcť rozpustiť. Pevné kúsky, ktoré tu zostanú, budú z medi s nízkou čistotou, ktorú môžete použiť na ďalšie experimenty.
- Ak spozorujete akékoľvek pálenie, opuch, svrbenie alebo podráždenie v dôsledku vystavenia chemikáliám, vyhľadajte okamžitú lekársku pomoc. Ak sa chemické popáleniny neliečia, môžu viesť k vážnejším príznakom vrátane šoku.
- Niektoré z tu popísaných postupov môžu byť nebezpečné, ak sa nevykonávajú zodpovedne. Z tohto dôvodu sú najlepšie ponechané na skúsených chemikov a laboratórny personál. Ak robíte chemický experiment prvýkrát, zvážte jednoduchší projekt, ako je zmena pH vody alebo neutralizácia kyseliny citrónovej.
Plyn potom bude prúdiť zo zmiešavacej nádoby a prebublávať vodou v záchytnej nádobe za vzniku kyseliny dusičnej.
Odvodenie kyseliny dusičnej z medi
- Dusičnaté soli
- Destilovaná voda
- Kyselina chlorovodíková
- Medené pelety
- Rôzne laboratórne sklo
- Odmerný valec
- Presná váha
- Digestor
- Gumové rukavice
- Bezpečnostné okuliare
- Medené mince (voliteľné-čistota 90% alebo vyššia)
Destilácia čistej kyseliny dusičnej
- Dusičnan draselný
- Koncentrovaná kyselina sírová
- Varná banka s okrúhlym dnom
- Odmerný valec
- Presná váha
- Náradie alebo kvapkadlo z plastu
- Destilačné zariadenie
- Zdroj tepla
- Gumové rúrky alebo plastové slamky na pitie
- Digestor
- Gumové rukavice
- Bezpečnostné okuliare
- Teplomer (voliteľný)
Prečítajte si tiež: Ako pomenovať organické zlúčeniny pomocou metódy IUPAC?
