кислоты — Попаданцев.нет

Соляная кислота

kraz — Wed, 04 Sep 2013 20:39:19 +0000

Соляная кислота HCl — штука нужная.
Во-первых как электролит (для гальваники в том числе), во-вторых как хлорсодержащее сырье, в третьих — разные краски, клеи, активированный уголь, обработка кожи, в конце концов — для удаления накипи из паровых котлов.
Тут даже тяжело вспомнить для чего она еще применяется.
В любом случае — попаданцу ее получать придется.

Мы сейчас не будем рассматривать два современные способа получения соляной кислоты — сжиганием хлора в водороде и абгазную, получаемую их побочных газов при хлорировании углеводородов.
Мы рассмотрим две другие методики, куда как более древние…

Первый метод появился где-то в районе 12-13 века. Существует легенда, что первым этот метод открыл арабский алхимик Джабир ибн Хайян в начале 9-го века.
Метод относительно несложный, для него нужна поваренная соль и железный купорос.
Нужно их смешать и прокалить в реторте. Происходит химическая реакция и выделяется газообразная соляная кислота:

FeSO₄∙7H₂O + 4NaCl = 4HCl↑ + 2FeO + Na₂SO₄ + 10Н₂О↑.

Эту газообразную кислоту нужно было пропустить через воду и получить классическую соляную кислоту.
Следует помнить, что растворимость соляной кислоты ограничена температурой воды. При обычной комнатной температуре концентрация кислоты будет порядка 30%.
И не нужно забывать, что поглощение газообразной кислоты водой — процесс экзотермический, поэтом вода будет греться.

Собственно, тут нужно следить за процессом — как только пузырьки газообразной кислоты свободно проходят через воду, не растворяясь в ней — достигнута максимальная концентрация. Вот только таким методом этой концентрации в 30% достичь очень сложно, кислота будет слабой.

Если вы попали в средневековье после 12 века и не хотите возиться с самостоятельным получением соляной кислоты, то ее можно купить. Эту реакцию проводили в аптеках и соляная кислота называлась «дух из солей» (spiritus salis), или «кислый спирт». Естественно, в больших количествах вам ее не купить, но если нужно немного на электролит — то вполне. Следует только помнить, что метод этот дает море примесей в кислоте.

Второй метод дает соляную кислоту куда более чистую. Он разработан алхимиком Иоганном Рудольфом Глаубером примерно в 1649 году. Для производства нужна поваренная соль и серная кислота.

Серная кислота реагирует с поваренной солью при повышенной температуре, порядка 150^oC, хотя сразу после заливки серной кислоты процесс понемногу пойдет:

2NaCl + H₂SO₄ = 2HCl↑ + Na₂SO₄.

Серную кислоту желательно брать как можно более концентрированную, потому как выделяющийся хлороводород сначала будет растворятся в этой воде, что в серной кислоте — а только потом выделяться. В общем — чем меньше воды, тем лучше.
Кислоты и соли желательно брать 1:1.

Помните — выделяемый HCl токсичен, сейчас подобные реакции проводят только в противогазах. Есть риск сжечь органы дыхания, да и зубы посыпятся. А когда концентрация кислоты в воде станет максимальной, то газ будет проходить через воду насквозь и наверняка выделяться наружу. Да и весь процесс — на редкость горячий и ядовитый.

Однако, именно по глауберовскому процессу много столетий получали соляную кислоту. В России это начали делать с 1790 года и закончили в середине 20-го века. Это показатель эффективности процесса и качества получаемого результата.

P.S. Я честно пытался найти более простой способ получение соляной кислоты, который не знали в древности (все-таки это дорогие методы для средневековья). Мне не удалось.

Серная кислота

kraz — Thu, 25 Oct 2012 23:04:20 +0000

Концентрированные кислоты — очень важная часть химического производства. Без них невозможно создать ничего серьезного. Поэтому производство серной кислоты попаданцу придется развивать, и развивать на ранних этапах…

Когда человек познакомился с серной кислотой неизвестно. Но в мелких озерцах возле вулканов ее можно найти в свободном виде. Алхимики умели получать серную кислоту довольно изощренно — прокаливая медный купорос (в 9-м веке это сделал персидский алхимик Ар-Рази, в 13-м — Альберт Магнус). Для нас этот метод не годится из-за дороговизны сырья.

Так же очень дорого получать кислоту, сжигая смесь серы и селитры (метод был открыт в 15 веке). Эти вещества — основа черного пороха, а нехватка селитры для войны преследовала все средневековье. И вообще — лучше использовать серную кислоту для производства селитры (для нитрования), а не наоборот.

Мы будем использовать для производства серной кислоты пирит.
Тот, кто хоть раз видел пирит, запомнит намертво. На вид — очень красивые кристаллы с металлическим блеском, могут быть с золотым блеском, пирит вообще «золотая обманка». Формула — FeS₂. Минерал очень и очень распространен.

Однако, напрямую его без катализатора использовать не получится.
В 18-м веке брался купоросный сланец (Vitriolschiefer), содержащий до 30% пирита и до трех лет оставлялся на воздухе, под действием атмосферной влаги. Там пирит постепенно окисляется в железный купорос FeSO₄ и далее в серно-железную соль Fe₂(SO₄)₃, затем выщелачивается водой и собирающийся с отвалов в сборных каналах бурый раствор, выпаривается в печах для поднятия концентрации, и окончательно сгущается до густоты сиропа в железных котлах.
Дальнейший процесс имеет несколько стадий, но они проходят одновременно. Cерно-железную соль нужно обжечь, при горении она соединяется с кислородом воздуха и получается оксид серы SO₃. Тут же оксид серы реагирует с водой и мы получаем искомую кислоту. Собственно, это, наверное, самая простая в получении кислота.

Остается только потом получить из нее концентрированную серную кислоту (если есть необходимость). Процесс тоже несложен. Дело в том, что серная кислота кипит при 320°С, а вода — при 100°С. То есть повысить концентрацию можно простым выпариванием в водяной бане. Окончание выпаривания будет видно визуально — кислота начнет дымить. По большому счету это нужно делать в перегонном кубе, но куб должен быть полностью стеклянным, любые стыки из органических материалов кислота разъест в два счета.

Концентрированную кислоту следует сразу перелить в закрытую посуду, потому что она впитывает влагу из воздуха и теряет концентрацию.

Единственное, что следует упомянуть — что многие сотни лет серную кислоту делали в небольших объемах в стеклянных ретортах (из-за крайней ее агрессивности). Только в середине 18 века было обнаружено, что все можно делать в больших свинцовых емкостях, что и дало промышленные масштабы.

И последнее — абсолютно все процессы по производству серной кислоты крайне ядовиты. А результат производства — еще и опасен. Просьба об этом помнить на каждом этапе!