10 Liter Salzsäure neutralisieren?
Für eine Chemieaufgabe soll ich aufschreiben wie ich als Feuerwehrmann 10 Liter Salzsäure beseitigen kann. Ich dachte an neutralisieren mit Natriumhydroxid. Allerdings weiss ich nicht wie man berechnet wie viel man braucht.
Eine zweite Möglichkeit zur Beseitigung fällt mir auch nicht ein.
Vielen Dank im Vorraus
3 Antworten
Als erstes müssen wir wissen, wie konzentriert die Salzsäure ist. Ich gehe von konzentrierter HCl (ca. 36% bzw. 12 mol/l) aus. Die 10 Liter entsprechen also ca. 120 mol.
Eine naheliegende Idee wäre es, mit NaOH (M=40 g/mol) zu neutralisieren.
NaOH + HCl ⟶ H₂O + NaCl
Da die beiden 1:1 miteinander reagieren, brauchen wir also 120 mol NaOH, das sind 4.8 kg.
In der Praxis ist diese Idee aber nicht so toll. Erstens ist NaOH selbst eine gefährliche Chemikalie, mit der nur Leute arbeiten sollten die Ahnung haben. Zweitens wird die Mischung bei der Neutralisation mörderisch heiß, wenn man vorher nicht gut verdünnt. Und drittens weiß man ja nicht so genau, wie konzentriert die HCl wirklich ist, vielleicht sind es ja auch nur 33% oder sogar 38%, und dann bleibt entweder unverbrauchte HCl oder unverbrauchtes NaOH übrig, und das ist wieder eine Umweltschweinerei.
Also nehmen wir vielleicht lieber etwas anderes, z.B. Soda Na₂CO₃ (M=106 g/mol). Das reagiert zunächst ebenfalls 1:1
Na₂CO₃ + HCl ⟶ NaHCO₃ + NaCl
aber das gebildete NaHCO₃ (Natriumhydrogencarbonat) kann in einem zweiten Schritt nochmals ein Mol HCl neutralisieren, wobei CO₂ ausgast:
NaHCO₃ + HCl ⟶ NaCl + H₂O + CO₂↑
Das CO₂ ist harmlos (wenn man das ganze nicht in einem Keller macht), und NaHCO₃ tut der Umwelt auch keinen Schaden. Jetzt kann man also großzügig rechnen und sagen: Wenn man HCl:Na₂CO₃ = 2:1 umsetzt, dann kommen nur NaCl und CO₂ raus, aber wenn die Salzsäure stärker war als vermutet dann ist die Lösung immer noch ätzend. Wenn man 1:1 umsetzt, dann entsteht das ungefährliche NaHCO₃, aber wenn die Säure schwächer war als vermutet (oder die Flasche nicht mehr ganz voll), dann bleibt unverbrauchtes Na₂CO₃ übrig was man auch nicht in die Natur kippen sollte. Also wählen wir einfach den Mittelwert und setzten 1½:1 um.
Mit dem Verhältnis 1½:1 können wir sicher sein, daß alle HCl verbraucht wird. Wir wissen nicht genau, wieviel NaHCO₃ und wieviel CO₂ entstehen werden, aber das tut niemandem weh. Also nehmen wir 80 mol Na₂CO₃, und dabei müssen wir nicht einmal besonders genau wiegen, weil es nichts macht, wenn wir nur 70 mol oder 90 mol erwischen, in beiden Fällen kriegen wir die HCl weg.
Einen kleinen Haken hat die Sache aber: 80 mol Na₂CO₃ wiegen ca. 8.5 kg. Manchmal wird aber auch Na₂CO₃ · 10 H₂O, das Dekahydrat, verkauft („Kristallsoda“). Da man das Wasser dabei mitwiegt, beträgt die molare Masse 286 g/mol, und unsere 80 mol entsprechen dann 22 kg. Die beiden sehen aber sehr unterschiedlich aus, und man kann sie leicht auseinanderhalten: Das wasserfreie Soda ist ein weißes Pulver, und Kristallsoda besteht wenig überraschend aus meist großen, durchsichtigen Kristallen.
Mit Natriumhydroxid kann man das natürlich machen, sollte aber aufpassen, dass die Reaktion nicht zu heftig wird.
Ohne die Konzentration der Salzsäure kann man die benötigte Menge an Base nicht berechnen.
Ganz einfach. Mit rund 1000 Liter Wasser wegspülen. Alles andere hast du entweder nicht dabei oder du belastest damit die Umwelt zusätzlich.