Vad är den maximala molariteten för vattenhaltig HCl?

HCl-molekylen är, vid standardförhållanden, en gas. Reagenset används i laboratorier är HCl upplöst i vatten, vilket är anledningen till att du kommer att upptäcka att det är cirka 37% HCl i etiketten. De andra 63% är vatten.

Med tanke på 37% som maximal löslighet för HCl kan du beräkna molariteten med hjälp av lösningsdensiteten (1,2 g / ml) och HCl: s molmassa (36,46 g / mol

För 1000 ml lösning har du 1200 g vikt, varav 37% är HCl: 444 g.

I 444 g HCl har du 12,18 mol (444 / 36,46 ), vilket betyder att koncentrationen av PA HCl är cirka 12,18 mol per liter.

Observera att eftersom PA HCl är en lösning mättad med en gas, kommer det sannolikt att ångor frigörs och flyr lösningen (det är därför PA HCl bör inte hanteras utanför dragskåp), vilket gör denna koncentration till en approximation, och den ska aldrig användas för att förbereda en lösning som du behöver för att veta exakt syrakoncentrationen.

Enligt ” Saltsyra ” IARC Monografier volym 54:

Lösligheten av HCl i vatten är:

82,3 gram HCl per 100 gram vatten vid 0 grader C

6 7,3 gram HCl per 100 gram vatten vid 30 ° C

och densiteten av 39,1% HCl vattenhaltig lösning är 1,20.

Så till exempel vid 0 grader C är 1 liter lösning 1200 gram och innehåller (82,3 / 182,3) (1200 gram) = 542 gram vilket motsvarar 14,9 mol HCl.

För 30 grader C fungerar detta till 13,2 mol HCl.

Så den maximala koncentrationen är ca 15M vid 0 grader C minskar till 13M vid 30 grader C.

För data utanför detta temperaturområde och inte begränsat till atmosfärstryck se EN STUDIE AV SYSTEMET VÄTSKEKLORID OCH VATTEN J. Am. Chem. Soc., 1909, 31 (8), s 851–866

Kommentarer

• Tillsats av klorväte till vatten minskar smältpunkten för lösningen, så det är ' möjligt att kyla ytterligare och öka $ \ ce {HCl} $ löslighet utan stelning. Detta fasdiagram antyder att vätekloridmonohydrat existerar som en vätska över -15 ° C, innehållande 67% $ \ ce {HCl} $ i vikt. Jag har inte ' täthetssiffran så jag kan ' t beräkna molariteten, men det skulle sannolikt vara över 20 M.
• ja, det finns densitetsinformation för det här pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01938a001 skulle vara ungefär 1,27

Molxs svar är mycket bra. Men hur jag lärde mig det var lite annorlunda och kan göra mer vettigt för vissa människor. I stället för att använda 444g HCl, vilket är helt bra, kan vi anta att vi har ett prov på 100 g, ungefär som vi gör i empiriska formelberäkningar för att varje procent ska vara av 100.

För att börja, precis som Molx nämnde, är den maximala lösligheten vid rumstemperatur av HCl 37 viktprocent. Från detta kan vi anta 100 g HCl-lösning. Från det antagandet vet vi att 37% (massan i HCl ) 100 g av HCl-lösningen är 37,0 gram. Resten måste vara vatten, eftersom HCl är en gas vid rumstemperatur som är upplöst i vatten för att bilda saltsyra.

I slutändan, för att hitta den maximala molariteten av HCl i vatten, måste vi använda koncentrationsekvationen för molaritet, som definieras som mol av löst ämne dividerat med liter lösning (M = mol löst / liter lösning).

Vi vet nu att vi har 37,0 g HCl, vilket är nödvändigt för molaritetsberäkningen. När du multiplicerar 37,0 g HCl med (1 mol HCl / 36,46 g HCl) som en omvandlingsfaktor får vi 1.014 mol HCl.

För att hitta våra liter lösning kan vi använda vår densitet. Multiplicera 100 g av vår HCl-lösning med vår densitetsomvandlingsfaktor på (1 ml / 1,19 g) för att få 84 ml, och dela sedan med 1000 för att få 0,084 L.

När du ersätter 1,014 mol HCl och 0,084 L in i molaritetsekvationen, finner vi att molariteten är cirka 12,07 M HCl, vilket är den högsta koncentrationen av HCl som vi kan få vid rumstemperatur.

Som Molx sa, ”rök” för att det är så koncentrerad med HCl. Som sådan bör det behandlas som en approximation som Molx sa också. Jag hoppas att den här versionen också är vettig.