Jaka jest maksymalna molarność wodnego roztworu HCl?

Cząsteczka HCl jest w standardowych warunkach gazem. Odczynnik używany w laboratoriach jest HCl rozpuszczony w wodzie, dlatego na etykiecie znajdziesz około 37% HCl w masie. Pozostałe 63% to woda.

Biorąc pod uwagę 37% jako maksymalną rozpuszczalność HCl, możesz obliczyć molarność na podstawie gęstości roztworu (1,2 g / ml) i masy molowej HCl (36,46 g / mol ).

Na 1000 ml roztworu będziesz mieć 1200 g masy, z czego 37% to HCl: 444 g.

W 444 g HCl masz 12,18 mola (444 / 36,46 ), co oznacza, że stężenie PA HCl wynosi około 12,18 mola na litr.

Należy pamiętać, że ponieważ PA HCl jest roztworem nasyconym gazem, istnieje prawdopodobieństwo uwolnienia oparów i ucieczki z roztworu (dlatego PA HCl nie powinien być używany poza wyciągami), co sprawia, że to stężenie jest przybliżone i nigdy nie powinno się go używać do przygotowania roztworu, którego dokładne stężenie wymaga znajomości.

Zgodnie z „ Kwas solny ” Monografie IARC, tom 54:

Rozpuszczalność HCl w wodzie wynosi:

82,3 gramów HCl na 100 gramów wody o temperaturze 0 stopni C

6 7,3 grama HCl na 100 gramów wody o temperaturze 30 stopni C

, a gęstość 39,1% wodnego roztworu HCl wynosi 1,20.

Na przykład w temperaturze 0 stopni C 1 litr roztworu ma 1200 gramów i zawiera (82,3 / 182,3) (1200 gramów) = 542 gramy, co odpowiada 14,9 molom HCl.

Dla 30 stopni C daje to 13,2 mola HCl.

Zatem maksymalne stężenie wynosi około 15 M przy 0 stopniach C i spada do 13 M przy 30 stopniach C.

Dane spoza tego zakresu temperatur i nie ograniczone do ciśnienia atmosferycznego patrz BADANIE SYSTEMU CHLOROWODORU I WODY J. Am. Chem. Soc., 1909, 31 (8), strony 851–866

Komentarze

• Dodanie chlorowodoru do wody obniża temperaturę topnienia roztworu, więc ' można dalej schłodzić i zwiększyć rozpuszczalność $ \ ce {HCl} $ bez krzepnięcia. Ten diagram fazowy sugeruje, że monohydrat chlorowodoru występuje w postaci cieczy powyżej -15 ° C, zawierającego 67% $ \ ce {HCl} $ wagowo. Nie ' nie mam współczynnika gęstości, więc nie mogę ' nie obliczyć molarności, ale prawdopodobnie będzie powyżej 20 M.
• tak, jest tutaj informacja o gęstości, pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01938a001 wyniesie około 1,27

Odpowiedź Molxa jest bardzo dobra. Jednak sposób, w jaki się dowiedziałem, był nieco inny i może sprawić, że bardziej sensowne dla niektórych ludzi. Zamiast używać 444 g HCl, co jest całkowicie w porządku, możemy założyć, że mamy próbkę 100 g, podobnie jak robimy to w obliczeniach empirycznych, aby każdy procent był poza 100.

Na początek, tak jak wspomniano Molx, maksymalna rozpuszczalność HCl w temperaturze pokojowej wynosi 37% masowych. Z tego możemy przyjąć 100 g roztworu HCl. Z tego założenia wiemy, że 37% (masa w HCl ) 100 g roztworu HCl to 37,0 g. Reszta musi być wodą, ponieważ HCl jest gazem w temperaturze pokojowej, który jest rozpuszczalny w wodzie, aby utworzyć kwas solny.

Ostatecznie, aby znaleźć maksymalną molarność HCl w wodzie, musimy użyć równania stężenia dla molarności, które jest zdefiniowane jako mole substancja rozpuszczona podzielona przez litry roztworu (M = liczba moli substancji rozpuszczonej / litr roztworu).

Teraz wiemy, że mamy 37,0 g HCl, co jest niezbędne do obliczenia molarności. Kiedy pomnożymy 37,0 g HCl przez (1 mol HCl / 36,46 g HCl) jako współczynnik konwersji, otrzymamy 1,014 mola HCl.

Aby znaleźć nasze litry roztworu, możemy użyć naszej gęstości. Pomnóż 100 g naszego roztworu HCl przez nasz współczynnik konwersji gęstości (1 ml / 1,19 g), aby uzyskać 84 ml, a następnie podziel przez 1000, aby uzyskać 0,084 l.

Gdy zastąpisz 1,014 mola HCl i 0,084 L do równania molarności okazuje się, że molarność wynosi około 12,07 M HCl, co jest najwyższym stężeniem HCl, jakie możemy uzyskać w temperaturze pokojowej.

Jak powiedział Molx, „dymi”, ponieważ jest tak skoncentrowany z HCl. W związku z tym powinno być traktowane jako przybliżenie, tak jak powiedział Molx. Mam nadzieję, że ta wersja też ma sens.