W tym temacie opiszę jak tanim kosztem pozyskać CO[SUB]2 [/SUB]wykorzystując do tego ocet (kwas octowy o niskim stężeniu) oraz sodę oczyszczoną (wodorowęglan sodu).
1. Teoria
W wyniku zmieszania kwasu octowego z wodorowęglanem sodu zachodzą dwie reakcje. Pierwszy etap reakcji to metateza w wyniku której powstają octan sodu i kwas węglowy:
NaHCO[SUB]3[/SUB] + HC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] → NaC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] + H[SUB]2[/SUB]CO[SUB]3
[/SUB]Powstały kwas węglowy nie jest trwały i przechodzi reakcję rozkładu tworząc wodę i dwutlenek węgla:
H[SUB]2[/SUB]CO[SUB]3[/SUB] → H[SUB]2[/SUB]O + CO[SUB]2
[/SUB]2. Narzędzia
To co potrzebujemy do stworzenia generatora to:
Tutaj miałem zamieścić moje pro rysunki machnięte w paintcie, ale na szczęście na jewtubie jest filmik:
Tak więc jak widać tworzymy najbanalniejszy system gdzie grawitacja odwala za nas całą robotę. Duże ilości sody i octu powodują nagłą reakcję, w której tworzona jest duża ilość CO[SUB]2[/SUB]. Dzięki kroplówce osiągamy stabilniejszą reakcję, którą możemy kontrolować.
3. Panie, a ile tego mam dać? Czyli trochę więcej teorii...
Zapis dwóch powyższych reakcji można uprościć do:
NaHCO[SUB]3[/SUB] + HC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] → NaC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] + H[SUB]2[/SUB]O + CO[SUB]2[/SUB]
Masa molowa wodorowęglanu sodu: 84,01 g/mol
Masa molowa kwasu octowego: 60,05 g/mol
1 g sody oczyszczonej = 1/84,01 = 0,01 mol
100 ml octu 10% = (100*0,1) = 10 ml
Gęstość kwasu octowego to 1,05 g/cm[SUP]3[/SUP] = 1,05 g/ml
Z proporcji: jeśli w 1 ml mamy 1,05 g kwasu to w 10 ml mamy go 10,5 g
10,5 / 60,05 = 0,17 mol
Reakcja w głównej mierze uzależniona jest od dostarczonej ilości octu, więc zakładamy, że w jej wyniku otrzymamy 0,17 mola CO[SUB]2 [/SUB](1 mol octu reaguje z 1 molem sody i daje 1 mola dwutlenku węgla).
Ilość otrzymanego CO[SUB]2[/SUB] wyliczana jest z równania Clapeyrona (stan gazu doskonałego) w następujący sposób:
pV = nRT
gdzie:
A teraz postaram się przekształcić wzór i go rozwiązać :bounce:
Przekształcamy wzór na V=nRT/p
V= [0,17 mol * 8,314 J/(mol*K) * 293,15 K]/101300 Pa
po przemnożeniu i poskracaniu jednostek w przybliżeniu wychodzi
V= 4,09 l (jak ktoś jest kumaty z chemii to mógłby to sprawdzić, bo sobie nie ufam)
Tak więc 100 ml octu 10% i 1g sody teoretycznie zapewniają 4,09 litra CO[SUB]2.
[/SUB]100 ml octu = 0,22 zł
1g sody = 0,0035 zł
4,09 l CO[SUB]2 [/SUB]wychodzi po koszcie 0,2235 zł, czyli 1 litr kosztuje 0,054 zł.
1. Teoria
W wyniku zmieszania kwasu octowego z wodorowęglanem sodu zachodzą dwie reakcje. Pierwszy etap reakcji to metateza w wyniku której powstają octan sodu i kwas węglowy:
NaHCO[SUB]3[/SUB] + HC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] → NaC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] + H[SUB]2[/SUB]CO[SUB]3
[/SUB]Powstały kwas węglowy nie jest trwały i przechodzi reakcję rozkładu tworząc wodę i dwutlenek węgla:
H[SUB]2[/SUB]CO[SUB]3[/SUB] → H[SUB]2[/SUB]O + CO[SUB]2
[/SUB]2. Narzędzia
To co potrzebujemy do stworzenia generatora to:
- ocet (najlepiej w dużym baniaku) - baniak 5l octu 10% ~11 zł
- sodę oczyszczoną - 1kg spożywczej sody oczyszczonej ~3,50 zł
- zestaw do kroplówki - ~1,50 zł
Tutaj miałem zamieścić moje pro rysunki machnięte w paintcie, ale na szczęście na jewtubie jest filmik:
Tak więc jak widać tworzymy najbanalniejszy system gdzie grawitacja odwala za nas całą robotę. Duże ilości sody i octu powodują nagłą reakcję, w której tworzona jest duża ilość CO[SUB]2[/SUB]. Dzięki kroplówce osiągamy stabilniejszą reakcję, którą możemy kontrolować.
3. Panie, a ile tego mam dać? Czyli trochę więcej teorii...
Zapis dwóch powyższych reakcji można uprościć do:
NaHCO[SUB]3[/SUB] + HC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] → NaC[SUB]2[/SUB]H[SUB]3[/SUB]O[SUB]2[/SUB] + H[SUB]2[/SUB]O + CO[SUB]2[/SUB]
Masa molowa wodorowęglanu sodu: 84,01 g/mol
Masa molowa kwasu octowego: 60,05 g/mol
1 g sody oczyszczonej = 1/84,01 = 0,01 mol
100 ml octu 10% = (100*0,1) = 10 ml
Gęstość kwasu octowego to 1,05 g/cm[SUP]3[/SUP] = 1,05 g/ml
Z proporcji: jeśli w 1 ml mamy 1,05 g kwasu to w 10 ml mamy go 10,5 g
10,5 / 60,05 = 0,17 mol
Reakcja w głównej mierze uzależniona jest od dostarczonej ilości octu, więc zakładamy, że w jej wyniku otrzymamy 0,17 mola CO[SUB]2 [/SUB](1 mol octu reaguje z 1 molem sody i daje 1 mola dwutlenku węgla).
Ilość otrzymanego CO[SUB]2[/SUB] wyliczana jest z równania Clapeyrona (stan gazu doskonałego) w następujący sposób:
pV = nRT
gdzie:
- p – ciśnienie [Pa], przyjmujemy ciśnienie atmosferyczne tj. 101300 Pa
- V – objętość [m[SUP]3[/SUP]], tego szukamy
- n – ilość gazu [mol], z wcześniejszego kroku 0,17 mol
- T – temperatura bezwzględna [K] (temperatura w celsjuszach + 273,15), pokojowa tj 293,15 K
- R – uniwersalna stała gazowa, R = 8,314 J/(molˇK)
A teraz postaram się przekształcić wzór i go rozwiązać :bounce:
Przekształcamy wzór na V=nRT/p
V= [0,17 mol * 8,314 J/(mol*K) * 293,15 K]/101300 Pa
po przemnożeniu i poskracaniu jednostek w przybliżeniu wychodzi
V= 4,09 l (jak ktoś jest kumaty z chemii to mógłby to sprawdzić, bo sobie nie ufam)
Tak więc 100 ml octu 10% i 1g sody teoretycznie zapewniają 4,09 litra CO[SUB]2.
[/SUB]100 ml octu = 0,22 zł
1g sody = 0,0035 zł
4,09 l CO[SUB]2 [/SUB]wychodzi po koszcie 0,2235 zł, czyli 1 litr kosztuje 0,054 zł.