- КАЛЬЦИМЕТРЫ
- РАЗДЕЛЫ
- ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ
- Содержание
- 1. Определение плотности соляной кислоты.
- 2. Определение концентрации водных растворов соляной кислоты.
- 3. Приготовление водных растворов соляной кислоты в заданном объемном соотношении.
- 4. Приготовление водных растворов соляной кислоты требуемой весовой концентрации.
- 5. Приготовление водных растворов соляной кислоты заданной молярной концентрации.
- 6. Расход соляной кислоты для определения карбонатности образцов горной породы.
- 7. Подготовка образца
- 8. Нейтрализация остатков соляной кислоты
- Получение соляной кислоты в домашних условиях
- Соляная кислота своими руками из электролита
- Что такое электролит?
- Концентрация серной кислоты в АКБ
- Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов
- Щелочные АКБ
- Кислотные АКБ
- Другие виды АКБ: можно ли приготовить электролит для них самостоятельно?
- Кадмиевоникелевые и железоникелевые аккумуляторы
- Как правильно приготовить электролит в домашних условиях: техника безопасности
- Оборудование
- Последовательность процесса: делаем электролит для кислотно-свинцового источника питания
- Способ развести электролит для щелочного источника питания
- Состав электролита
- Требования к компонентам
- Плотность электролита
- Количество исходных веществ
- Особенности технологии приготовления электролита
- Приготовление кислотного электролита
- Приготовление щелочного электролита
- Меры безопасности
КАЛЬЦИМЕТРЫ
набережная реки Лазури, 15 geosfera@geosferatver.ru
tver@upeg.net
производство и поставка оборудования |
РАЗДЕЛЫПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫСодержание1. Определение плотности соляной кислоты.Пример. Кислота отобрана в шприц, полный объем которого V = 24,6 см 3 . Масса кислоты, измеренная на электронных весах, m = 29,175 г. 2. Определение концентрации водных растворов соляной кислоты.Пример. Масса раствора соляной кислоты объемом 24,6 см 3 равна 26,2 г. Необходимо определить, в каком объемном соотношении концентрированная кислота смешана с водой, исходную концентрацию, а также весовую и молярную концентрацию (нормальность) раствора. 3,881 + (4,004 – 3,881)·(36,5 – 36,0) = 3,942 моль/л Затем по таблице 5 определите весовую концентрацию раствора: 13,30 + (13,69 – 13,30)·(36,5 – 36,0) = 13,49 % вес. 3. Приготовление водных растворов соляной кислоты в заданном объемном соотношении.Пример. Для приготовления 500 мл раствора в объемном соотношении 1:4 необходимо 100 мл концентрированной кислоты аккуратно влить в 400 мл дистиллированной воды, тщательно перемешать и перелить раствор в емкость из темного стекла с герметичной крышкой. 4. Приготовление водных растворов соляной кислоты требуемой весовой концентрации.Пример. Необходимо приготовить 1 л раствора HCL концентрацией 6 % вес. из соляной кислоты концентрацией 36 % вес. (такой раствор используется в карбонатомерах КМ производства ООО НПП «Геосфера»). 1,692 / 11,643 = 0,1453 л. Следовательно, добавив 145 мл кислоты (36 % вес.) в 853 мл дистиллированной воды, получите раствор заданной весовой концентрации. 5. Приготовление водных растворов соляной кислоты заданной молярной концентрации.Vв = V(M/Mp – 1) где M – молярная концентрация исходной кислоты. Пример. Весовая концентрация используемой кислоты 36,3 % вес. Необходимо приготовить 1 л водного раствора HCL с молярной концентрацией 2,35 моль/л. 11,643 + (12,011 – 11,643)·(36,3 – 36,0) = 11,753 моль/л По приведенной выше формуле рассчитайте объем воды: Vв = V (11,753 / 2,35 – 1) = 4·V Принимая Vв + V = 1 л, получите значения объемов: Vв = 0,2 л и V = 0,8 л. Следовательно, для приготовления раствора с молярной концентрацией 2,35 моль/л, нужно влить 200 мл HCL (36,3 % вес.) в 800 мл дистиллированной воды. 6. Расход соляной кислоты для определения карбонатности образцов горной породы.CaCO3 + 2HCL = CaCL2 + H2O + CO2 CaMg(CO3)2 + 4HCL = CaCL2 + MgCL2 + 2H2O + 2CO2 FeCO3 + 2HCL = FeCL2 + H2O + CO2 Наибольшее количество кислоты расходуется на разложение доломита, т.к. в 1 г CaMg(CO3)2 содержится 21,691 мг-экв., в 1 г CaCO3 – 19,982 мг-экв., а в 1 г FeCO3 – 17,262 мг-экв. Для полного разложения карбонатов необходимо израсходовать такое же количество мг-экв. HCL. В 1 мл концентрированной соляной кислоты (35…38% вес.) содержится 11,267…12,381 мг-экв. (таблица 1). Поэтому на разложение 1 г доломита теоретически необходимо от 21,691 / 12,381 = 1,75 мл до 21,691 / 11,267 = 1,92 мл концентрированной кислоты (таблица 7). При проведении исследований образцов горных пород расход концентрированной кислоты должен быть не менее 2 мл на 1 г карбонатных веществ. Избыток кислоты необходим для нормального протекания химической реакции. Для карбонатомеров серии КМ производства ООО НПП «Геосфера» расход концентрированной соляной кислоты на один образец составляет не более 2,35 мл. 7. Подготовка образцаДля определения карбонатности горной породы необходима навеска измельченного образца массой от 500 мг до 1000 мг. Навеска большей массы позволяет достовернее определить содержание кальцита и доломита, особенно в низкокарбонатных образцах. Для получения навески массой 1000 мг нужно отобрать и измельчить не менее 3 г сухих флагментов керна или промытых и высушенных частиц шлама основной породы. После измельчения образца необходимо просеять порошок через сито с размером ячеек 0,056 мм или 0,063 мм. Если образец отобран из нефтенасыщенного керна или шлама, то после измельчения следует выполнить экстрагирование образца органическим растворителем (четыреххлористым углеродом CCl4 или хлороформом CHCl3). Для экстрагирования просеянный порошок необходимо насыпать кучно на листок фильтровальной бумаги и с помощью пипетки нанести на него под вытяжкой 30…40 капель растворителя. После испарения растворителя из образца нужно отобрать навеску для взвешивания. Взвешивание следует осуществлять на электронных весах не ниже 3 класса точности, имеющих дискретность отсчета не менее 1 мг. Взвешиваемый образец рекомендуется насыпать на подложку из плотной мелованной бумаги (для удобства последующей засыпки в контейнер реакционной камеры карбонатомера). Следует учитывать, что неточное взвешивание образца увеличивает погрешность определения карбонатности. Например, при погрешности взвешивания ± 10 мг дополнительная ошибка определения карбонатности образца массой 500 мг составляет ± 2%. 8. Нейтрализация остатков соляной кислотыДля нейтрализации остатков HCl необходимо добавить в раствор равное количество мг-экв. одного из веществ, взаимодействующих с соляной кислотой (например, бикарбонат натрия NaHCO3, бикарбонат калия KHCO3, углекислый натрий Na2CO3, углекислый калий K2CO3, гидроокись натрия NaOH или гидроокись калия KOH). Расчетное количество безводных веществ, затрачиваемых на нейтрализацию кислоты, содержащейся в 1 мл водных водных растворов HCl разной концентрации, приведено в таблице 10. Количество вещества, используемого для нейтрализации остатков HCl после исследования образца породы массой 1 г, может быть определено исходя из объема раствора кислоты, не затраченной на реакцию. Пример. При исследовании образца породы массой 1 г, содержащего 85% кальцита, израсходовано 15 мл водного раствора HCl (1:6), приготовленного из кислоты с концентрацией 38% вес. Необходимо определить количество NaHCO3 для нейтрализации остатков HCl после реакции. Расчетный объем раствора кислоты для разложения 1 г CaCO3 равен 11,3 мл (таблица 8). Избыток раствора HCl составляет 15,0 – 11,3 = 3,7 мл. Расчетное количество непрореагированной кислоты равно 11,3·(1 – 85/100) = 1,7 мл. Следовательно, необходимо нейтрализовать кислоту в растворе объемом 3,7 + 1,7 = 5,4 мл. Используя таблицу 10, рассчитываем требуемое для нейтрализации количество безводного бикарбоната натрия 0,149 · 5,4 = 0,8 г. Фактический расход безводных веществ, используемых для нейтрализации остатков кислоты в 1 мл раствора, больше расчетных значений (таблица 10) на величину (100/C -1)% где С – весовая доля чистого вещества в безводном порошке, % вес. Пример. Для нейтрализации кислоты, содержащейся в 1 мл разбавленного (1:6) раствора HCl с начальной концентрацией 38 % вес. согласно таблице 10 необходимо 0,099 г KOH. Весовая доля KOH равна 88 % вес. Фактическое количество вещества, затрачиваемого на нейтрализацию кислоты больше расчетного и равно Из химических веществ, пригодных для нейтрализации соляной кислоты, наиболее доступным является бикарбонат натрия NaHCO3 по ГОСТ 2156-76 (он же двууглекислый натрий или пищевая сода). Источник Получение соляной кислоты в домашних условияхНесмотря на то, что продажа соляной кислоты ограничена и ее бывает трудно купить в розницу, каждый может легко приготовить ее из поливинилхлорида — одной из самых распространенных пластмасс. Из ПВХ делают оболочки проводов, игрушки, многие бытовые и промышленные изделия. Для наших целей ПВХ нужен в виде стружки. Соорудим несложный аппарат. В стакане — вода, над которой выход из трубки накрыт резиновым «зонтиком». Трубка и зонтик не должны касаться воды. пробирка должна быть снаружи совершенно сухой (а не то лопнет). Вата установлена неплотно. Нагреваем стружку. При термическом разложении ПВХ выделяется газообразный HCL, растворяющийся в воде. Кроме того, если мы имеем дело не с чистым ПВХ, а с пластмассами на его основе (что обычно бывает) то вместе с HCL в воздух выделяется всякая дурно пахнущая гадость, так что опыт следует проводить в соответствующих условиях. Продолжаем процесс до почернения стружки. Можно и дольше, но HCL заметно не прибавится, а отмыть пробирку будет проблематично. Слева — тест «покупного» 10% раствора HCL, справа — наш «самопал». По всей видимости, его концентрация составляет около Полученная соляная кислота окисляет металлы (особенно цинк), реагирует со щелочами и т.п. — в общем, ведет себя как и положено соляной кислоте. Источник Соляная кислота своими руками из электролитаСоляная кислота применяется в изготовлении некоторых ВВ. Сейчас Реактивы: NaCl – поваренная соль. В принципе подойдет любой хлорид, KCl например. H2SO4 – серная кислота. Обязательно Защитное снаряжение: Соляная кислота – ЗЛО! При попадании на кожу вызывает химические Оборудование: В итоге должен получиться вот такой прибор. Правда тут есть пара нюансов: Изготовление: 1. Отвешиваем соль примерно 10-20 граммов. Кислоты возьмите примерно Короче говоря, МЕНЬШЕ ВОДЫ – Меньше ПРОБЛЕМ! 2. Помещаем соль в реакционную колбу. Далее приведены фотографии прибора и всего процесса: Таким способом можно получить кислоту максимальной концентрации В настоящее время выбор аккумуляторных батарей огромен — в продаже можно найти уже готовые к использованию источники питания, а также сухозаряженные батареи, которые требуют осуществить приготовление электролита и его заливку до начала эксплуатации. Дальнейшее обслуживание аккумуляторов многие часто осуществляют в сервисах. По разным причинам может возникнуть необходимость самостоятельно приготовить раствор. Чтобы это мероприятие увенчалось успехом, следует знать, как сделать электролит в домашних условиях. Что такое электролит?Электролит — электропроводящий раствор, содержащий в своём составе дистиллированную воду и серную кислоту, едкий калий или натрий в зависимости от типа источника питания. Концентрация серной кислоты в АКБЭтот показатель кислотности напрямую зависит от необходимой плотности электролита. Изначально средняя концентрация этого раствора в автомобильном аккумуляторе — около 40% в зависимости от температуры и климата, в которых используется источник питания. Во время эксплуатации концентрация кислоты падает до 10–20%, что сказывается на работоспособности АКБ. Вместе с тем стоит понимать, что аккумуляторная серная составляющая — наичистейшая жидкость, которая на 93% состоит непосредственно из кислоты остальные 7% — примеси. На территории России производство этого химиката строго регламентировано — продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ. Отличия электролитов для разных типов аккумуляторовНесмотря на то что принцип работы раствора одинаков для разных источников питания, следует знать о некоторых различиях составов. В зависимости от состава принято выделять щелочной и кислотный электролиты. Щелочные АКБЭтот вид источников питания характеризуется наличием гидроокиси никеля, окиси бария и графита. Электролит в этом виде аккумуляторов представляет собой 20% раствор едкого калия. Традиционно используется добавка моногидрата лития, которая позволяет продлить срок эксплуатации АКБ. Щелочные источники питания отличаются отсутствием взаимодействия калийного раствора с веществами, образуемыми во время работы аккумулятора, что способствует аксимальному уменьшению расхода. Кислотные АКБЭтот вид источников питания является одним из самых традиционных, поэтому и раствор в них знаком многим — смесь дистиллированной воды и серного раствора. Концентрат электролита для свинцово-кислотных аккумуляторов дешёво стоит и характеризуется способностью проводить ток большой величины. Плотность жидкости должна соответствовать климатическим показателям. Таблица 1. Рекомендуемая плотность электролита Другие виды АКБ: можно ли приготовить электролит для них самостоятельно?Отдельно хотелось бы обратить внимание на современные свинцово-кислотные источники питания — гелевые и AGM. Они также могут быть заправлены собственноручно приготовленным раствором, который в них находится в специфической форме — в виде геля или внутри сепараторов. Для заправки гелевых аккумуляторов понадобится ещё один химический компонент — силикагель, который загустит кислотный раствор. Кадмиевоникелевые и железоникелевые аккумуляторыВ отличие от свинцовых источников питания, кадмиево- и железоникелевые заливаются щелочным растовром, который является смесью дистиллированной воды и едкого калия или натрия. Гидроксид лития, входящий в состав этого раствора для определённых температурных режимов, позволяет увеличить срок службы АКБ. Таблица 2. Состав и плотность электролита для кадмиево- и железоникелевых и аккумуляторов. Железоникелевые источники питания рекомендуется эксплуатировать в тех же условиях, что и кадмиево-никелевые. Однако стоит отметить, что они более восприимчивы к низким температурам. Поэтому их следует использовать до минус 20 градусов. Как правильно приготовить электролит в домашних условиях: техника безопасностиПриготовление раствора — работа с кислотами и щелочами, поэтому соблюдение мер предосторожности необходимо для самых опытных людей. Перед началом действия подготовьте средства защиты:
ОборудованиеДля приготовления аккумуляторного электролита помимо самого источника питания потребуются следующие предметы:
Последовательность процесса: делаем электролит для кислотно-свинцового источника питанияПеред началом работ ознакомьтесь с информацией, приведённой в таблице 3. Она позволит выбрать необходимый объем жидкостей. В аккумуляторах залито от 2,6 до 3,7 литра кислотного раствора. Мы рекомендуем разводить примерно 4л электролита. Таблица 3. Пропорции воды и серной кислоты.
Таблица 4. Плотность электролита для разных климатов. Концентрация кислотного раствора должна соотноситься с минимальной температурой, при которой эксплуатируется аккумулятор. Если жидкость получилась слишком концентрированной, её необходимо разбавить дистиллированной водой. Смотрите видео, как измерить плотность электролита. Обращаем ваше внимание, что во время смешивания компонентов выделяется тепло. В подготовленный аккумулятор следует заливать остывший раствор. Способ развести электролит для щелочного источника питанияПлотность и количество электролита в таких аккумуляторах указана в инструкции по эксплуатации источника питания или на сайте компании-производителя. Необходимая плотность раствора Количество твёрдой щелочи равняется количеству электролита, разделенному на
Сейчас в продаже возможно приобретение электролита для любых разновидностей аккумуляторов, но иногда возникает необходимость в его самостоятельном изготовлении. Приготовить электролит для аккумулятора несложно при выполнении ряда условий. Состав электролитаЭлектролит является раствором активного вещества в дистиллированной воде. В зависимости от типа используемых аккумуляторных батарей активным веществом являются:
В щелочных АКБ для выполнения особых требований в составе электролита может присутствовать добавка едкого лития. Также едкий литий является основным в литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторах. Требования к компонентамНормальное протекание химических реакций предъявляет особые требования к веществам электролита. Основное требование – высокая степень чистоты материалов. Чем чище будут химические вещества для приготовления электролита, тем выше будет КПД аккумуляторов и их долговечность. Согласно требованиям стандартов, аккумуляторная серная кислота должна содержать не менее 92 – 94% серной кислоты. Оставшиеся 6 – 8% занимает вода. Содержание солей металлов не более тысячных долей процента.
Если с перечисленными веществами вопросов обычно не возникает (ответственность за чистоту возлагается на предприятия, выпускающие материалы и торговые организации), то с водой дела обстоят несколько хуже. Многие автолюбители не делают различие между обычной и дистиллированной водой. Вода из водопровода насыщенна растворами различных солей металлов и органических веществ. Простое кипячение в состоянии избавиться от незначительного количества солей жесткости, а остальные вещества остаются в неизменном виде. В водопроводной воде наиболее опасными для аккумуляторов являются соли железа, находящиеся там в больших концентрациях. Активные вещества для электролита нужно разводить дистиллированной водой, которая отличается тем, что содержание солей в ней минимально. Такая вода по своим химическим и физическим параметрам практически соответствует идеальной. Плотность электролитаДля заливки в аккумуляторы используются составы с точно определенной концентрацией входящих в состав веществ. Для облегчения контроля количественного состава введено понятие плотности. Это объясняется тем, что дистиллированная вода обладает плотностью, равной 1 гр/см3 и любые посторонние добавки увеличивают это значение. Серная кислота и щелочь, имеют гораздо более высокие значения удельного веса, поэтому, измеряя плотность раствора, можно легко определить состав электролита. Плотность измеряется при помощи простейшего устройства, а о том, как замерять плотность, читайте в этой статье . Количество исходных веществЧтобы приготовить электролит с заданным значением плотности, нужно взять строго определенное количество исходных веществ. В таблице ниже приведены данные по наиболее распространенным значениям плотности для разных типов электролита.
Для повышения допустимой температуры эксплуатации в регионах с жарким климатом или на предприятиях с высокой температурой окружающего воздуха, в щелочные аккумуляторы вводится добавка едкого лития в количестве 15-20 гр. на литр электролита. Особенности технологии приготовления электролитаПри самостоятельном приготовлении следует помнить следующее:
Из перечисленного следует, что посуда для приготовления электролита должна быть из материала, стойкого к действию агрессивных веществ и температуры. Наиболее соответствует этим требованиям посуда из стекла и керамики. Использование пластиковой посуды возможно при условии недопускания ее нагрева до высоких температур. Нельзя использовать эмалированную посуду, поскольку при наличии незаметных трещин в эмали будет происходить загрязнение электролита солями металлов. То же самое относится к изделиям из нержавеющей стали. Такие материалы не вступают в реакцию с водой, но производители не гарантируют ее нейтральность по отношению к агрессивным веществам.
Приготовление кислотного электролитаВысокая плотность кислоты и способность разогрева при смешивании с водой обусловили специфику приготовления раствора: кислоту нужно вливать в воду. Если поступить наоборот, то вода, оказавшись сверху, нагреется до температуры закипания и выплеснется наружу вместе с каплями кислоты. Чтобы уменьшить нагрев, кислоту целесообразно разбавить в два этапа. На первом готовится раствор плотностью 1.40, а затем, после остывания, делают электролит необходимой концентрации. Раствор с плотностью 1.40 называют корректирующим. Он применяется для коррекции плотности электролита в рабочих аккумуляторах. После добавления кислоты в воду смесь аккуратно перемешивают стеклянной палочкой. Приготовленный электролит необходимо оставить на некоторое время (от половины до суток) для его равномерного смешивания и полного остывания.
Приготовление щелочного электролитаНеобходимое количество щелочи высыпают в отмеренное количество воды и перемешивают до полного растворения. Также необходимо выдержать время, пока осадок не растворится полностью и температура не опустится до нормальной. Раствор щелочи нужно хранить в герметично закрытой таре, не допуская попадания воздуха. Углекислый газ легко вступает в реакцию со щелочами с образованием карбонатов – солей угольной кислоты. В результате содержание активного вещества в растворе с течением времени падает. Растворы кислоты и щелочи должны быть прозрачными или иметь легкий желтоватый оттенок. Наличие мутности отстоявшегося раствора говорит о низкой чистоте исходных компонентов и для использования в аккумуляторах непригодны. Меры безопасностиПриготовление электролита представляет собой опасность из-за использования очень агрессивных веществ. Концентрированные растворы кислоты и щелочей способны вызвать труднозаживающие кислотные ожоги, а при попадании в глаза вызывают слепоту. Перед работой следует приготовить нейтрализующий раствор для смывки случайно попавших на тело капель электролита:
Работать следует в резиновых перчатках и обязательно в защитных очках или маске. При попадании электролита на кожу нужно обильно промыть место попадания нейтрализующим раствором, а после промывки глаз немедленно обратиться к врачу. Все работы производятся на открытом воздухе или хорошо вентилируемом помещении. Пары кислоты, выделяющиеся при приготовлении раствора (особенно в горячем состоянии) вызывают раздражение верхних дыхательных путей, выраженные сильным кашлем и отеком слизистых оболочек. В качестве одежды в домашних условиях можно использовать ту, которую не сильно жалко, поскольку даже после промывки нейтрализующим раствором между волокнами ткани останется часть агрессивного вещества и вещи будут безнадежно испорчены. Источник |