Нельзя лить воду серную кислоту
При смешивании концентрированной серной кислоты и воды выделяется много тепла. Для химика этот факт очень важен, поскольку и в лаборатории, и в промышленности часто приходится готовить разбавленные растворы серной кислоты. Для этого нужно смешивать концентрированную серную кислоту с водой — не всегда, но часто.
Как смешать концентрированную серную кислоту и воду?
Во всех учебниках и практикумах настоятельно рекомендуют лить серную кислоту в воду (тонкой струйкой и при хорошем перемешивании) — а не наоборот: нельзя лить воду в концентрированную серную кислоту!
Почему? Серная кислота более тяжелая, чем вода.
Если лить кислоту тонкой струйкой в воду, то кислота опустится на дно. Тепло, которое выделится при смешивании, рассеется — пойдет на нагрев всей массы раствора, поскольку над слоем кислоты, которая опустилась на дно сосуда, расположено большое количество воды.
Тепло рассеется, раствор нагреется — и ничего плохого не произойдет, особенно, если в процессе добавлении кислоты к воде жидкость хорошо перемешивать.
А что будет, если сделать неправильно , — в концентрированную серную кислоту добавить воду? Когда первые порции воды попадут в серную кислоту, они останутся на поверхности (поскольку вода легче, чем концентрированная серная кислота). Выделится много тепла, которое пойдет на нагрев маленького количества воды.
Вода резко вскипит, в результате полетят брызги серной кислоты и образуется едкий аэрозоль. Эффект может быть примерно такой, как при добавлении воды на горячую сковородку с маслом. Брызги серной кислоты могут попасть в глаза, на кожу и одежду. Аэрозоль серной кислоты не только очень неприятен при вдыхании, но и опасен для легких.
Если стекло не термостойкое — сосуд может треснуть.
Поэтому во всех практикумах рекомендуют добавлять концентрированную серную кислоту к воде, а не наоборот!
Чтобы это правило было легче запомнить, придумывают специальные стишки вроде:
«Сначала вода, а потом кислота — иначе случиться большая беда!».
Используют также специальные фразы для запоминания — «мемы», например:
Книги — хорошо, но решил заснять, как выглядит результат неправильного смешивания концентрированной серной кислоты и воды на практике.
Разумеется, со всеми мерами предосторожности: начиная от защитных очков, заканчивая использованием небольших количеств веществ.
Провел несколько экспериментов — я пробовал смешивать серную кислоту с водой (и правильно, и неправильно). Во обоих случаях наблюдался лишь сильный разогрев. А закипания, разбрызгивания, и подобного не происходило.
Для примера, опишу один из экспериментов, проведенный в пробирке. Концентрированной серной кислоты взял 20 мл, воды 5 мл. Обе жидкости комнатной температуры.
Начал добавлять к серной кислоте воду. Вода закипела лишь в момент, когда приливал первые порции воды к кислоте. Новые порции воды погасили кипение. Едкий аэрозоль полетел (к этому я был не готов, пришлось на несколько секунд отойти). Попробовал перемешать алюминиевой проволочкой (то, что было под рукой). Эффекта ноль. Измерил температуру термометром. Оказалось 80 градусов по Цельсию. Эксперимент удался едва ли.
Новый эксперимент провел в колбе: чтобы поверхность соприкосновения двух жидкостей была максимальной (это обеспечит более резкое выделение тепла), а толщина слоя воды над серной кислотой — минимальной. Воду добавлял не всю сразу, а небольшими порциями (чтобы тепло пошло на кипение воды, а не на нагрев всей массы воды).
Итак, в коническую колбу налил около 10-15 мл концентрированной серной кислоты. Воды использовал около 10 мл.
Пока готовился к опыту, кислота под палящим солнцем разогрелась до 36-37 градусов (что градусов на 20 выше, чем начальная температура кислоты в прошлом опыте). Вода в пробирке тоже слегка нагрелась, но не так сильно. Думаю, это сыграло большую роль в успехе опыта.
При добавлении основной порции воды в серную кислоту заметно летели брызги и едкий аэрозоль. К счастью, их сносило ветром, который дул с моей стороны, поэтому я даже ничего не ощутил.
В итоге, температура в пробирке поднялась выше 100 градусов!
Какие можно сделать выводы? Если нарушить правило, что нельзя добавлять воду к концентрированной серной кислоте , разбрызгивание происходит не всегда, но оно возможно — особенно, когда вода и кислота теплые. Особенно — если добавлять воду медленно, небольшими порциями и в широкой посуде.
При работе с бОльшими количествами воды и кислоты вероятность резкого разогрева и разбрызгивания возрастает (напоминаю: мы взяли всего несколько миллилитров).
Опыт, который демонстрирует, что нельзя добавлять воду в концентрированную серную кислоту , описан в практикуме авторов Рипан и Четяну [1].
Если в концентрированную серную кислоту наливать воду, то первые капли воды, попавшие в нее, моментально превращаются в пар и из сосуда вылетают брызги жидкости. Это происходит по той причине, что вода, обладая небольшим удельным весом, не погружается в кислоту, а кислота ввиду малой теплоемкости не поглощает выделившейся теплоты. При вливании горячей воды наблюдается более сильное разбрызгивание серной кислоты.
Опыт. Смешивание воды с концентрированной Н2SO4. Стаканчик с концентрированной серной кислотой ставят на дно большого стакана, прикрытого воронкой. Теплую воду вливают при помощи пипетки (рис. 161). При вливании горячей воды внутренние стенки большого стакана и воронки моментально покрываются брызгами жидкости.
За неимением стеклянной воронки можно воспользоваться картонной, внутрь которой вводят пипетку с водой.
Если в стакан с водой приливать по каплям или тонкой струей концентрированную серную кислоту, то можно заметить, как более тяжелая серная кислота опускается на дно стакана.
При смешивании концентрированной Н2SO4 со льдом можно одновременно наблюдать два явления: гидратацию кислоты, сопровождающуюся выделением тепла, и плавление льда, сопровождающееся поглощением тепла. Поэтому в результате смешивания можно наблюдать либо повышение, либо понижение температуры. Так, при смешивании 1 кг льда с 4 кг кислоты температура повышается почти до 100°, а при смешивании 4 кг льда с 1 кг кислоты температура снижается почти до -20°.
__________________________________________________
1 Р. Рипан, И. Четяну Руководство к практическим работам по неорганической химии [ссылка]
| Неправильное смешивание концентрированной серной кислоты с водой (как это выглядит на практике) |
| К сказанному можно добавить, что при смешивании воды и олеума выделяется гораздо больше тепла, чем при смешивании воды и концентрированной серной кислоты [2]. Более того, химики, когда моют посуду от олеума, предпочитают сначала смывать олеум концентрированной серной кислотой, и только потом концентрированную серную кислоту смывают водой. Если остатки олеума сразу смывать водой, стекло может треснуть — даже термостойкое стекло. __________________________________________________ |
| Завод серной кислоты К1 Пробирочный вариант опыта: 2 мл концентрированной серной кислоты (олеум — еще лучше) и добавлять по каплям воду. Еще как кипит и хлопает. Источник Почему нельзя переливать воду в серную кислоту?Серная кислота (H2SO4) – это одна из наиболее сильных кислот. Обычно она выглядит как прозрачная или желтоватая жидкость с густой и маслянистой консистенцией. Эта кислота, как химическое вещество, представляет собой мощный окислитель. Она широко применяется в различных отраслях промышленности – к примеру, для производства синтетических волокон и суперфосфатов. Также серная кислота используется для изготовления такой продукции:
В природных условиях серная кислота встречается в виде озер, расположенных в непосредственной близости от вулканов. Также она может выпадать в виде кислотного дождя после выброса вулканом пепла с содержанием серы. Чем опасна серная кислота?Серная кислота – это высокотоксичное вещество, способное вызвать сильнейшие ожоги кожи и слизистых. Более того, она может спровоцировать серьезные заболевания дыхательных путей. Поэтому работа с ней требует строгого соблюдения инструкции, а также наличия защитных средств. Полный комплект защиты включает в себя респираторную маску для защиты органов дыхания, очки для предупреждения ожога слизистой, и защитный костюм, который предотвратит ожоги кожи. Почему нельзя переливать воду в серную кислоту?
Как в производственных, так и в лабораторных условиях часто возникает необходимость сделать раствор – разбавить концентрат серной кислоты водой, или же наоборот, повысить концентрацию раствора добавлением кислоты. Основное правило создания раствора – переливать воду в кислоту строго запрещено. Причина такого явления проста: при вливании воды в кислоту выделяется огромное количество тепла. В итоге кислота может сильно нагреться и даже закипеть, после чего из раствора начнут активно выделяться пары. Кроме того, сам раствор может выплеснуться из тары, в которой он содержится – а это может привести к получению ожогов слизистых и кожи. Поэтому в целях безопасности на заводах и фабриках для смешивания используют специальные аппараты, препятствующие выбросу паров и жидкости. Смесители обязательно должны быть изготовлены из устойчивого материала. Обычно для изготовления концентрата серной кислоты применяют сосуды из чугуна. Технику безопасности при работе с кислотой следует обязательно соблюдать как в заводских, так и в домашних или лабораторных условиях. Главное – запомнить правило: не воду вливают в кислоту, а кислоту добавляют в воду. 1 комментарийДело не только серной кислоте, если добавить воду практически в любую концентрированную кислоту, то может начаться неконтролируемое бурление с образованием брызг, опасными для поверхности кожи человека и глаз. Это достаточно просто правило, которое нужно просто запомнить. Нет ничего сложного в том, чтобы при необходимости добавлять небольшие количества кислоты в воду, а не наоборот. Источник Почему нельзя лить воду в серную кислоту для её разбавления?
Насколько помню реакция концентрированной серной кислоты с водой экзотермическая — возникает сильный разогрев компонентов. Вода легче серной кислоты и если добавлять воду в кислоту возможно вскипание воды на поверхности, ее разбрызгивание и возникновение ожогов. Исходя из этого надо кислоту наливать в воду, кислота тяжелее и лучше смешивается с водой. разогрев происходит, но без возможности вскипания в — ва.
По правилам проведение разбавления концентрированной серной кислоты водой проводится медленным вливанием серной кислоты в воду и постоянным перемешиванием, а не наоборот. Дело тут в том, что при этой реакции выделяется очень много тепла. Вода более легкое вещество, чем серная кислота, плотность которой почти в два раза больше. Поэтому если лить воду в кислоту, вода окажется на поверхности и чуть ли не взрывная реакция будет происходить на поверхности. Если же вливать серную кислоту, то она будет сразу погружаться на дно и реакция будет протекать в толще воды, а тепло более равномерно распределяться по объему.
Да, действительно, воду нельзя приливать к серной кислоте. И не стоит этого делать потому, что вода обладает меньшей плотностью, чем серная кислота. Поэтому при смешении этих двух жидкостей вода оказывается на поверхности, а серная кислота собирается внизу. Но само по-себе это не представляет никакой опасности. Опасно такое смешение тем, что при смешивании воды с серной кислотой в химической реакции выделяется большое количество теплоты, происходит очень сильный нагрев с разбрызгиванием как кислоты так и воды. Соответственно, можно получить химический да и термический ожог брызгами серной кислоты.
Ну, почему же можно. Все зависит от того какого эффекта вы добиваетесь! А серьезно, это не делают потому, что у этих жидкостей разная плотность. И если вливать воду в серную кислоту, то полетят брызги в разные стороны и можете пострадать сами, окружающие вас люди и предметы. Так, что выбор за вами!
Воду нельзя лить в серную кислоту для ее разбавления, потому что кислота при этом может брызнуть и получится ожог. Также при вливании воды в кислоту идет термическая реакция, при которой также может быть разбрызгивание кислоты.
Кто знает химию, тот помнит, что нужно вначале налить воду в необходимой концентрации, а затем уже аккуратно и медленно вливать серную кислоту. Тогда тепло, которое будет выделяться в ходе процесса, будет равномерно распределяться по поверхности сосуда. Таким образом получают концентрированную серную кислоту. Если же наливать воду в кислоту, то на поверхности будет происходить химическая реакция с активным выделением тепла, отчего жидкость будет сильно нагреваться и выплескиваться, что чревато ожогами.
Связано это с плотностью воды и кислоты и их химическими свойствами. При взаимодействии кислоты и воды выделяется тепло, при этом кислота менее плотная чем вода, поэтому вливая воду в кислоту вода остается наверху и может сильно разогреться и брызнуть.
Потому что происходит реакция с выделением тепла, вода будет на поверхности, разогревается до значительных температур, брызги крайне опасны. Лить надо наоборот, не воду в серную кислоту, а серную кислоту (не большими порциями) в воду.
В лабораторных условиях получить воду можно многими способами. Способ первый. Сжигаем водород (из баллона) в воздухе и в результате реакции, известной каждому школьнику: 2Н2 + О2 = 2Н2О, получаем пары воды. Если вода нужна в жидком состоянии, охлаждаем пары и получаем жидкую воду. Способ второй. Сжигаем углеводородное топливо — метан, пропан-бутан, бензин и т.д. и т.п. Можно и парафин сжечь, только труднее добиться полного сгорания без копоти. В результате всех этих реакций горения образуется углекислый газ и вода. Например, в случае горения метана: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О. Углекислый газ выпускаем в воздух (а можно поглотить щелочью), а пары воды конденсируем. Способ третий. Берем кристаллогидрат, например, медный купорос, алюмокалиевые квасцы, глауберову соль (10-водный сульфат натрия) и греем, обычно сильного нагревания не требуется. Вода отщепляется от кристаллов и ее легко отогнать и сконденсировать. Наверное, можно припомнить еще несколько принципиально других методов, когда одним из продуктов химической реакции является вода.
При кипении жидкостей жидкость переходит из жидкого состояния в газообразное. Таким образом газ берётся из жидкости. Например при кипении воды из воды образуется газ называемый водяным паром.
В советское время в прессе часто встречались критические материалы примерно такого содержания «Я конечно этот роман не читал, но со всей ответственностью заявляю, что автор неправ. » и т.п. Так вот, я тоже, диссертацию Менделеева, посвящённую исследованию свойств водно-спиртовых смесей (каких именно не знаю), не читал, но со всей ответственностью заявляю, что к водке вообще, и в частности к тому, что за стандарт водки принято 40 процентное содержание (по объёму) спирта, Менделеев никакого отношения не имеет. Вот примерно так. А тем, кто не верит, рекомендую ознакомиться непосредственно с диссертацией Дмитрия Ивановича.
Потому что соль выводит из воды кислород. Именно он так сильно бурлит, а потом перестает, потому что уже весь испарился. Даже рекомендуется при варке овощей и мяса воду сначала слегка присолить, чтобы удалить из неё кислород, который убивает полезные вещества. Источник detector |
