Фосфорная кислота и цинк
| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 2 2014 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Фосфорная кислота - замена серной кислоте? В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Фосфорная кислота и цинк
Серная кислота - важнейший реактив, который необходим практически в каждой химической лаборатории. Одновременно это сырье для химической промышленности: как крупнотоннажной, так и промышленности тонкого синтеза. Кроме химической серную кислоту потребляет множество других отраслей промышленности. В числе прочего, серная кислота необходима в учебных лабораториях - школьных и университетских (при условии, что стоит цель изучить химию, а не научиться лепить "атомы" и "молекулы" из пластилина).
В наше время серная кислота, соляная кислота и много других реактивов массового употребления фактически поставлены вне закона. Теоретически можно оформить разрешение на работу с т.н. "прекурсорами", однако на практике это означает не только вымогательство и волокиту при оформлении документов, но и постоянные проверки (причем претензии "контролирующих органов" часто доходят до маразма). В некоторых университетах решили от греха подальше "переписать" практикум - заменить в лабораторных работах серную и соляную кислоту на фосфорную. Юридических проблем это поубавило, но является ли такая замена полноценной? Если демонстрировать изменение цвета индикатора или реакцию нейтрализации - то, пожалуй, да: можно взять и фосфорную кислоту. В то же время, значительная часть практикумов посвящена опытам с водородом и взаимодействию кислот с металлами. Заменит ли фосфорная кислота серную (соляную) в этом случае? Для пробы я налил в колбу 10 мл фосфорной кислоты (87.5% H3PO4, квалификация - "техническая") и поместил туда несколько гранул цинка. Началось выделение водорода, но оно происходило вяло и существенно не усилилось со временем. Концентрированная кислота - одно, разбавленная - другое. Концентрированная серная кислота, к примеру, вообще не дает водорода: при ее реакции с цинком выделяются другие продукты. Добавил в колбу с кислотой и цинком 10 мл воды, перемешал, визуально отметил скорость реакции. Если выделение водорода и возросло, то слабо. После этого добавил в колбу еще две порции воды по 10 мл, каждый раз примешивал содержимое и отмечал скорость реакции. Выделение водорода ускорилось - разбавленная фосфорная кислота реагирует активнее, но скорость реакции все еще осталась низкой. Добавил в колбу "медную" монетку (алюминиевая бронза). С поверхности меди начали выделяться пузырьки газа, но все равно реакция протекала медленно. Аналогичное действие оказывала и медная проволока. Если бы вместо фосфорной кислоты была концентрированная соляная кислота - раствор бы бурлил от выделения водорода, а заодно и сильно разогрелся [1]. В случае разбавленной серной кислоты реакция проходит медленнее, но тоже довольно бурно (особенно, если добавить медь или ее растворимые соли). Таким образом, для получения водорода или демонстрации реакции с цинком фосфорная кислота подходит плохо. Более того, в промышленности фосфорную кислоту получают в основном из серной: действием серной кислоты на апатиты или фосфориты. Другими словами, серная кислота по определению должна быть дешевле и доступнее фосфорной. Обратная ситуация, которую мы наблюдаем, является результатом сознательного саботажа науки, образования и промышленности со стороны нашего государства. __________________________________________________ 1 См. статью: Плавиковая кислота ч.3: Плавиковая кислота и металлы [ссылка] (для сравнения в статье показана реакция цинка с соляной кислотой). |
|
Фосфорная кислота и цинк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комментарии
К1
Результат вполне предсказуемый т.к. фосфат цинка значительно хуже растворим, чем хлорид или сульфат (кроме того, фосфорная кислота - кислота средней силы). Но в некоторых случаях лучше использовать именно фосфорную кислоту, чем соляную или серную. Например, при получении сероводорода из сульфида натрия (определено опытным путем).
К1-1 Приходилось сталкиваться. Один бывший знакомый занимался окислением сероводорода на активированном угле. Уголь не просто сорбировал сероводород из смеси с воздухом, но и катализировал его окисление до серы - т.е. уголь можно применять для очистки воздуха от сероводорода. Для увеличения эффективности уголь пропитывали кальцинированной содой (тот кадр даже провел сравнительное исследование эффективности активированного угля, пропитанного карбонатами разных щелочных металлов - от лития до цезия, для полноты картины не хватало еще взять таллий и франций). Сероводород получался в ПЭТФ бутылке с сульфидом натрия, в которую перистальтическим насосом дозировалась фосфорная кислота. Далее сероводород поступал в трубку со слоем активированного угля. Опыт проводился до тех пор, пока не происходил проскок сероводорода через слой сорбента. Сероводород определяли с помощью бумажки, пропитанной ацетатом свинца. Что любопытно, бумажка окрашивалась не в черный цвет (цвет сульфида свинца), а становилась золотистой с металлическим блеском (или серебристой - точно не помню). |