Гидрокарбонат натрия при растворении в воде комнатной температуры

[Shizuma Eiku]

В 05.11.2024 в 17:35, pauk сказал:

При достаточно длительном хранении поташа на воздухе он практически нацело переходит в гидрокарбонат.

Может быть, не зря его раствор используют для накопления углекислоты.

В 05.11.2024 в 17:35, pauk сказал:

В результате всех этих махинаций я пришёл к выводу, что исходное вещество почти нацело состояло из гидрокарбоната калия KHCO₃.

430 г гидрокарбоната калия дало бы 2.15 моль углекислоты, литров 50.

В 05.11.2024 в 17:35, pauk сказал:

Так как я предполагал, что этот реактив уже не соответствует своей формуле, то предварительно сделал расчёт для трёх возможных случаев - K₂CO₃ (безв.), K₂CO₃*1,5H₂O и KHCO₃:

 

K₂CO₃ + Ca(NO₃)₂*4H₂O = 2KNO₃ + CaCO₃ + 4H₂O (1)
138...................236..................202.........100...........72

 

K₂CO₃*1,5H₂O + Ca(NO₃)₂*4H₂O = 2KNO₃ + CaCO₃ + 5,5H₂O (2)
165................................236..................202.........100...........99

 

2KHCO₃ + Ca(NO₃)₂*4H₂O = 2KNO₃ + CaCO₃ + 5H₂O + CO₂ (3)
200.......................236...............202..........100..........90.......44

 

(1): 430(K₂CO₃) : 629,4(KNO₃) : 311,6(CaCO₃)
(2): 430(K₂CO₃*1,5H₂O) : 526,5(KNO₃) : 260,6(CaCO₃)
(3): 430(KHCO₃) : 434,3(KNO₃) : 215(CaCO₃)

 

Фактически: 430("поташ") : 444(KNO₃) : 211(CaCO₃)

Но зачем воду считать? В случае карбоната калия достаточно было выпарить его раствор в копеечной выпарительной чашке и погреть немного, можно было заодно профильтровать раствор. В случае нитрата кальция маловероятно что это был кристаллогидрат (если конечно его специально не получали кристаллизацией), он просто гигроскопичен, но сам по себе продается в относительно безводном состоянии. В последнее время вообще начали продавать в качестве удобрения чистейший нитрат кальция, по виду не менее "ч", белоснежно-белый, после растворения не оставляет малейшей взвеси, таблетками сформирован. Как бы то ни было, исходный нитрат кальция тоже нужно было попросту просушить в чашке и для реакции брать навески обеих солей безводными.
Вообще, при работе с кристаллогидратами трудно знать сколько в них воды т.к. какая-то вода может оставаться между кристаллами, сам гидрат может терять или присоединять часть воды и т.п.

В 05.11.2024 в 17:35, pauk сказал:

Небольшое превышении количества KNO₃ над расчётным объясняется

 

В 05.11.2024 в 17:35, pauk сказал:

а небольшая "недостача" CaCO₃

Это объясняется тем, что нитрат кальция содержал минимум воды и кристаллогидратом не был.

[pauk]

Дорогой товарищ Sh. Eiku, по-моему, вы не вникли, что речь шла не о стехиометрически выверенном методе с взятием навесок реактивов, а о рабоче-крестьянском осадительном методе, в котором, в принципе, можно вообще ничего не взвешивать и не отмерять, а просто тупо приготовить растворы "получившейся" концентрации и сливать их, ловя точку эквивалентности по прекращению выпадения осадка. Моей целью было получение калиевой селитры более-менее хорошего качества (для пиротехники) из подножного сырья с как можно большим выходом. Как известно, цель оправдывает средства. Поэтому моими средствами были: стеклянные банки, мензурка, шприц, воронка с фильтрами, индикаторная бумага, электронные весы, электрический духовой шкаф, чугунная эмалированная утятница и ложка из нержавейки. На удивление, полученные результаты почти в точности совпали с расчётными. В дальнейшем живописании я буду обозначать исходный препарат словом "поташ" в кавычках, хотя, как оказалось на деле, это был уже и не поташ вовсе.

 

В 05.11.2024 в 22:04, Shizuma Eiku сказал:

430 г гидрокарбоната калия дало бы 2.15 моль углекислоты, литров 50.

 

И что из этого? Закон Авогадро я тоже знаю. Может быть, вас испугала цифра 50 литров? А вы думали, что будет две пробирки? Так я вас успокою. Например, когда гасишь уксусом 400-граммовую пачку пищевой соды для фокуса "Горячий лёд", то в атмосферу вылетает 107 литров углекислого газа, и никто по этому поводу не заморачивается. А в данном случае половина CO₂ из гидрокарбоната калия, то бишь "поташа", идёт в осадок за компанию с кальцием, а вторая половина улетает в атмосферу. В сумме получается почти сотня литров.

 

А шипело нехило. Если не мешать раствор "поташа" или забахать в него сразу много раствора кальциевой селитры, то на поверхности образуется пена из CaCO₃, подпираемая снизу выделяющимся углекислым газом, которая норовит вылезти за края сосуда. Из-за большого объёма раствор "поташа" пришлось обрабатывать, разбив его на части. Если вам интересно, то могу привести характеристики исходных растворов: "поташ" 164 г/л (2,620 л); кальциевая селитра 302 г/л на безв. (1,725 л). После того, как всё устаканилось, остался лишний раствор кальциевой селитры, примерно поллитра или чуть больше. Точный объём его я не мерял, так как он мне на фиг не нужен (но пока не выливаю, так и стоит под раковиной). Ориентировочно в нём содержится примерно 160 г нитрата кальция в расчёте на безводное вещество.

 

В 05.11.2024 в 22:04, Shizuma Eiku сказал:

Но зачем воду считать? В случае карбоната калия достаточно было выпарить его раствор в копеечной выпарительной чашке и погреть немного, можно было заодно профильтровать раствор. В случае нитрата кальция маловероятно что это был кристаллогидрат (если конечно его специально не получали кристаллизацией), он просто гигроскопичен, но сам по себе продается в относительно безводном состоянии. В последнее время вообще начали продавать в качестве удобрения чистейший нитрат кальция, по виду не менее "ч", белоснежно-белый, после растворения не оставляет малейшей взвеси, таблетками сформирован. Как бы то ни было, исходный нитрат кальция тоже нужно было попросту просушить в чашке и для реакции брать навески обеих солей безводными.

 

В предыдущем сообщении я писал, что запарился извлекать закаменелый "поташ" из банки, выщелачивая его водой (у меня на это ушёл почти целый день). И после этого вы предлагаете сначала его выпарить, потом прокалить до K₂CO₃, потом взвесить и под конец опять растворить? А с ним и нитрат кальция за кампанию?

В принципе, дальше можно было ничего не мерять, а приготовить наобум раствор кальциевой селитры и продолжать в духе методики, изложенной в начале поста. Но я решил всё-таки сделать кое-какие прикидочные расчёты, чтобы не делать лишние литры раствора кальциевой селитры, благо, меня угораздило взвесить банку с "поташом" до и после того. Итак, у меня было 430 г реактива с неизвестным соотношением K₂CO₃/K₂CO₃*1,5H₂O/KHCO₃. Поэтому я сделал стехиометрические расчёты выхода продуктов реакции для всех этих теоретически возможных вариантов (см. в предыдущем посте). Никакую воду я специально не считал, а все цифры, которые вы видите под уравнениями я просто суммировал на калькуляторе для проверки матбаланса, когда составлял уравнения. Кроме расчёта продуктов реакции, я сделал ещё один расчёт - с Ca(NO₃)₂*4H₂O для варианта с 430 г K₂CO₃, потому что при этом варианте получается наибольший расход кальциевой селитры (735 г); в случае K₂CO₃*1,5H₂O расход будет существенно меньше, а с KHCO₃ расход будет самым маленьким. Я взял 750 г. Если бы препарат состоял из чистого безводного K₂CO₃, то на обменную реакцию ушла бы практически вся эта селитра. Но у меня осталось с поллитра её раствора (см. выше). 

 

Не наговаривайте на мой нитрат кальция, он у меня хороший... Чистый белый порошок в герметичной п/э упаковке, при хранении слёживается, но комки достаточно легко разминаются руками. Вот что написано на упаковке: Ca(NO₃)₂x4H₂O; Ca - н.м. 16,6%, N - н.м. 11,6%; рН 1% р-ра 6,0-6,5; нер. ост. - н.б. 0,1%. Для сравнения приведу теоретические показатели: Ca - 16,94%, N - 11,86%.

 

В 05.11.2024 в 22:04, Shizuma Eiku сказал:

Вообще, при работе с кристаллогидратами трудно знать сколько в них воды т.к. какая-то вода может оставаться между кристаллами, сам гидрат может терять или присоединять часть воды и т.п.

 

Как вы поняли из вышеизложенного, на фига мне всё это надо знать, если мне нужен всего лишь избыток осадителя, желательно небольшой, чтобы не делать лишние декалитры раствора, а то потом, не зная куда его девать, придётся скрепя сердце поливать им грядки на огороде у соседки.
 

В 05.11.2024 в 22:04, Shizuma Eiku сказал:

Это объясняется тем, что нитрат кальция содержал минимум воды и кристаллогидратом не был.

 

Количество образовавшегося нитрата калия и выпавшего карбоната кальция никаким боком не зависит от того, из чего готовился раствор нитрата кальция - из безводной соли или из кристаллогидрата, а зависит только от того, какой состав имел исходный "поташ". В случае безводного K₂CO₃ выход KNO₃ был бы наибольший, а в случае KHCO₃ - наименьший (см. расчёты). При смешанном составе выход лежал бы в интервале между этими двумя крайними значениями (что и имело место в моём случае, когда к гидрокарбонату была примешана тютелька не успевшего добрать углекислоты K₂CO₃*1,5H₂O). Таким образом, исходный нитрат кальция может быть хоть с водой, хоть без воды. Главное - чтобы его раствора хватило на всю работу. Добавление раствора нитрата кальция заканчивается ровно тогда, когда перестаёт выпадать осадок. Если вы помните мой предыдущий пост, то я писал там, что на завершающем этапе я старался как можно точнее отловить точку эквивалентности, добавляя раствор осадителя по каплям (шприцом).

 

PS. Несмотря на применение столь продвинутого инструментария, результат получился неплохим. По крайней мере, когда выделенную в твёрдом виде калиевую селитру растворяли в воде и испытывали растворами соды и того же нитрата кальция на присутствие ионов Ca²⁺ и CO₃^2- соответственно, то в течение 15 минут появления сколько-нибудь заметной мути не наблюдалось. Конечно, не мешало бы проверить, этот раствор Тиндалем, но среди моих кастрюль и сковородок такого инструмента не нашлось.

 

[Shizuma Eiku]

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

Дорогой товарищ Sh. Eiku, по-моему, вы не вникли, что речь шла не о стехиометрически выверенном методе с взятием навесок реактивов, а о рабоче-крестьянском осадительном методе, в котором, в принципе, можно вообще ничего не взвешивать и не отмерять, а просто тупо приготовить растворы "получившейся" концентрации и сливать их, ловя точку эквивалентности по прекращению выпадения осадка.

Тогда самый лучший вариант брать избыток одного из реагентов, который потом можно удалить. Например, при получении нитрата натрия из нитрата аммония и соды логичнее брать избыток нитрата аммония т.к. его легко удалить нагреванием, а избыток соды нет. Кстати, эта реакция наверняка хорошо пошла бы и с поташом.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

Может быть, вас испугала цифра 50 литров?

Да, в смысле очень много газа бы выделилось. Это как 170 г пищевой соды нейтрализовать кислотой.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

В предыдущем сообщении я писал, что запарился извлекать закаменелый "поташ" из банки, выщелачивая его водой (у меня на это ушёл почти целый день).

Есть кстати вариант просто залить водой и оставить на батарее отопления банку, если конечно сезон холодный. Тогда не нужно вручную перемешивать.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

И после этого вы предлагаете сначала его выпарить, потом прокалить до K₂CO₃, потом взвесить и под конец опять растворить?

Я бы так поступил - готовил бы насыщенный раствор в банке и его порции сливал бы в пластиковую баклажку или бутылку. Поскольку я ленивый, это заняло бы несколько дней, за это время большая часть взвешенных примесей бы укрупнилась и осела, потом бы еще на день оставил и слил бы декантацией через трубку от капельницы (к ней прилагается зажим, а закреплять трубку на горлышке удобно, пропуская её через ушки канцелярского биндера) чистый прозрачный раствор. А дальше можно его выпарить, а можно вообще накрыть марлей от пыли в банке с широким горлышком и оставить испаряться и кристаллизоваться естественным образом. Можно, кстати и профильтровать через несколько сложенных вместе фильтров белая или синяя лента, процесс пойдет очень быстро т.к. все взвеси уже осядут к тому моменту.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

Вот что написано на упаковке: Ca(NO₃)₂x4H₂O; Ca - н.м. 16,6%, N - н.м. 11,6%; рН 1% р-ра 6,0-6,5; нер. ост. - н.б. 0,1%. Для сравнения приведу теоретические показатели: Ca - 16,94%, N - 11,86%.

Да, это и правда гидрат т.к. в чистом нитрате кальция 24% чистого кальция.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

Как вы поняли из вышеизложенного, на фига мне всё это надо знать, если мне нужен всего лишь избыток осадителя, желательно небольшой, чтобы не делать лишние декалитры раствора, а то потом, не зная куда его девать, придётся скрепя сердце поливать им грядки на огороде у соседки.

Это сугубо творческий момент - как получить вещество таким образом, чтобы и оно получилось максимально чистым и чтобы затраты реактивов были минимальными. Я бы скорее выбрал как написал выше - избыток одного из реагентов с его удалением.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

По крайней мере, когда выделенную в твёрдом виде калиевую селитру растворяли в воде и испытывали растворами соды и того же нитрата кальция на присутствие ионов Ca²⁺ и CO₃^2- соответственно, то в течение 15 минут появления сколько-нибудь заметной мути не наблюдалось.

Из неё, кстати, можно получить красивые игольчатые кристаллы. Нитрат калия очень хорошо перекристаллизовывается.

В 07.11.2024 в 09:40, pauk сказал:

но среди моих кастрюль и сковородок такого инструмента не нашлось.

Дык колбочка из боросиликатного стекла без шлифа стоит копейки, дешевле стоимости обеда, стаканы еще даже дешевле. Химику стоит хоть иногда радовать себя покупкой стеклянного оборудования Ещё очень приятно в собственном оборудовании то что оно принадлежит тебе лично и с ним можно делать что угодно.