Как разрушить кристаллогидрат?

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Как разрушить кристаллогидрат?

Сообщение DVS » Ср янв 18, 2006 11:54 pm

Здравствуйте!
Есть такая штука - химический тепловой насос - система (открытая), которая преобразует низкопотенциальную теплоту окружающей среды в теплоту с более высоким значением температуры. Пример - если к Na2CO3 (безв) прилить воды, образуется кристаллогидрат, энтропия системы уменьшается, выделяется тепло, смесь разогревается до 32-34 градусов цельсия. Затем кристаллогидрат оставляем на воздухе, он самопроизвольно выветривается, превращается в исходное вещество. К нему опять можно добавить воды и опять получить тепловой эффект. Данный пример малополезен в практике, т.к. температура маловата. А вот если взять хлорид кальция или цитрат натрия - эффект будет на уровне десятков градусов цельсия. Но увы - кристаллогидрат этих солей без прокаливания выветривается лишь на доли миллиметра в глубину поверхности и повторно провести фокус с выделением тепла за счет образования гидратных связей не удастся :cry: . Вот если бы залить кристаллогидрат чем-нибудь, что отобрало бы воду, получить вновь безводную соль, а впоследствии разделить каким-либо образом воду и этот агент - на таком принципе можно будет разработать систему автономного отопления за счет тепла артезианской воды (+4-9 градусов) и испарения воды в атмосферу (как дань второму началу термодинамики :wink: ).
Есть ли способ отобрать у кристаллогидратов воду без нагревания?
Спасибо за внимание, буду безмерно благодарен за ответ!

Iskander
Сообщения: 3152
Зарегистрирован: Чт июн 30, 2005 6:45 pm

Сообщение Iskander » Чт янв 19, 2006 12:32 pm

Родимый, Вы тут про термодинамику пишите, а хотите сделать вечный двигатель.
Это как-то несерьёзно.
Факт в том, что для регенерации реагента придётся затратить даже больше энергии, чем её выделится при реакции. Такие "химические грелки" вообще одноразовая штука.

Это может работать только в том случае, если есть источник дармовой энергии, пускай даже низкой мощности. Тогда эту энергию можно запасти в виде химической энергии, регенерируя соду или прочие реагенты.

Sovetnik
Сообщения: 2124
Зарегистрирован: Пн окт 24, 2005 12:00 pm

Re: Как разрушить кристаллогидрат?

Сообщение Sovetnik » Чт янв 19, 2006 3:13 pm

DVS писал(а): А вот если взять хлорид кальция или цитрат натрия - эффект будет на уровне десятков градусов цельсия.
Пример с хлоридом кальция неудачный, так как при растворении его в воде раствор будет охлаждаться и очень сильно.
А что касается дармового источника энергии, то лучше ветряного двигателя пока ничего нет.

Alchi

Сообщение Alchi » Чт янв 19, 2006 3:55 pm

Охлаждатсья будет при растворении в воде кристаллогидрата хлорида кальция. Если растворять безводный, то раствор будет нагреваться.

Аватара пользователя
ИСН
Робин Гуд
Сообщения: 8535
Зарегистрирован: Пт окт 10, 2003 5:32 pm
Контактная информация:

Сообщение ИСН » Чт янв 19, 2006 4:42 pm

Нет, почему же вечный двигатель. Рациональное зерно, if any, заключается в том, что у нас есть воздух (не насыщенный водяным паром) и вода (где-то глубоко, в артезианской скважине), и эту воду можно испарять в тот воздух, заставляя за это делать какую-то полезную работу...
Думаю, малоэффективно.

DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Сообщение DVS » Чт янв 19, 2006 11:18 pm

ИСН писал(а):Нет, почему же вечный двигатель. Рациональное зерно, if any, заключается в том, что у нас есть воздух (не насыщенный водяным паром) и вода (где-то глубоко, в артезианской скважине), и эту воду можно испарять в тот воздух, заставляя за это делать какую-то полезную работу...
Думаю, малоэффективно.
Да кто бы спорил! Смысл идеи в том, что обычные тепловые машины в условиях низкопотенциального источника тепла (с поршнями и прочими прибамбасами) совершенно ничтожны в плане КПД, так как там работу совершает толпа ХАОТИЧЕСКИ соударяющихся молекул. Полезный эффект можно извлечь только из РАЗНИЦЫ В СТЕПЕНИ их хаотического шатания (на горячем и холодном концах процесса), полезная работа ограничена формулой Карно, реально еще меньше. А в данном процессе работу совершают молекулы ИНДИВИДУАЛЬНО. Химия тем и прекрасна, что макро результат проявляется как СОГЛАСОВАННОЕ действие всех жителей микро уровня. Это иногда получше, чем греть/охлаждать воду/пар и получать в общем-то, серенький результат. Если вдуматься в описанный цикл (для карбоната натрия согласен - трижды неэффективный и неинтересный в практике) то там выделение тепла в виде прироста температуры количественно будет практически равно изменению энтропии испарившейся воды помноженному на температуру в кельвинах. Это ВЫСОКИЙ результат - с теплотехническими железками его не получить, уж поверьте. Альтернативную энергетику изучаю уже лет пять, нет там чудес и вечных двигателей. Никто еще не смог запрячь броуновское движение, ни холодный термояд получить, ни воду задешево разложить на водород и кислород - зато много болтовни и шарлатанства, либо сверхдорогие решения. А ведь нефть кончится, скорее всего, лет через двадцать-тридцать, газ тоже не вечен, останется бурый уголь и, как следствие, окончательный капец экологии. Поэтому с виду малоэффективные идеи приходят в голову не от хорошей жизни, а от достаточно серьезной проработки тех перспектив, что могли бы греть наши батареи в недалеком будущем. Мало этих перспектив, а найти хочется. За бортом минус тридцать, а в любой момент все может сдохнуть, как московская электросистема прошлым летом.
То, что предложенная "отопительная установка" малоэффективна - это еще неизвестно, как идею можно грамотно развить и воплотить. Можно выветривать рабочее вещество летом, а активировать как обогрев зимой, да мало ли что еще! Двигатели внутреннего сгорания сто лет назад тоже имели удельную мощность в единицы КВт на литр рабочего объема, а сейчас этот показатель переваливает за полторы сотни. И НИ МАЛЕЙШЕГО нарушения ни второго, ни первого начала термодинамики в описанной идее я здесь не вижу. От более холодного тела отбирается тепло в пользу более горячего С ЗАТРАТОЙ ЭНЕРГИИ в виде "энтропирующей" из жидкости в пар воды. Но в отличие от традиционного холодильника этот процесс не ограничен формулой Карно, а идет, теоретически, один к одному, то есть в десятки раз эффективнее.
Я еще пробовал безводный сульфат магния в качестве рабочего вещества. С температурой выделяемого тепла - повеселее, но на этапе "регенерации" образовавшийся кристаллогидрат выветривается лишь тонкой пленкой (вернее, белым порошком) по поверхности. Может, если предварительно измельчить соль, мелкопорошковая фракция будет выветриваться сама? Еще известно, что гидрат метана, который в виде снегоподобного вещества забивает газопроводы зимой, разрушают метиловым спиртом. Может ли воздействие метанола на кристаллогидрат привести к отрыву кристаллизационной влаги?
Последний раз редактировалось DVS Пт янв 20, 2006 11:34 pm, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
chemik
Сообщения: 77
Зарегистрирован: Пт май 13, 2005 5:25 pm

Сообщение chemik » Пт янв 20, 2006 5:41 pm

В принципе, наверно, можно не измельчать кристаллы, а работать с тонкими слоями, например, припитать раствором соли промокашку.
По процессу у меня сомнения вот какого плана: да, используя соли с большой теплотой образования кристаллогидратов, можно получить приличный тепловой эффект. Но для процесса выветривания этих солй необходимо, чтобы воздух был достаточно сухой, иначе соль выветриваться не будет, и он должен быть тем больше осушен, чем прочнее кристаллогидрат.
Насчет соды, не уверен, что она выветривается. Сам неоднократно видел сухую соду, которая хранилась долгое время на воздухе - она, наоборот, гидратировалась. Точно знаю, что выветриваются кристаллогидраты типа динатрийфосфата.

Аватара пользователя
ИСН
Робин Гуд
Сообщения: 8535
Зарегистрирован: Пт окт 10, 2003 5:32 pm
Контактная информация:

Сообщение ИСН » Пт янв 20, 2006 5:54 pm

Блин, делов-то. Подумайте про жидкий поглотитель влаги, например - раствор серной кислоты или какой-нибудь подобающей соли. Сначала он стоит на воздухе, "сохнет" (упаривается), потом смешивается с водой, потом всё сначала.
Но я остаюсь при своём мнении, что не будет это рентабельно.

eukar

Сообщение eukar » Пт янв 20, 2006 6:02 pm

ИСН писал(а):Блин, делов-то. Подумайте про жидкий поглотитель влаги, например - раствор серной кислоты или какой-нибудь подобающей соли. Сначала он стоит на воздухе, "сохнет" (упаривается), потом смешивается с водой, потом всё сначала.
Но я остаюсь при своём мнении, что не будет это рентабельно.
Если, конечно, он будет сохнуть, а не поглощать влагу из воздуха...

Аватара пользователя
ИСН
Робин Гуд
Сообщения: 8535
Зарегистрирован: Пт окт 10, 2003 5:32 pm
Контактная информация:

Сообщение ИСН » Пт янв 20, 2006 6:20 pm

Так это для раствора как раз tunable: разбавишь побольше - он и будет высыхать на воздухе.

DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Сообщение DVS » Пт янв 20, 2006 7:44 pm

chemik писал(а):Насчет соды, не уверен, что она выветривается. Сам неоднократно видел сухую соду, которая хранилась долгое время на воздухе - она, наоборот, гидратировалась. Точно знаю, что выветриваются кристаллогидраты типа динатрийфосфата.
Сода питьевая - это гидрокарбонат натрия ("кальцинированная" сода). Его я прокалил на сковородке на кухне, получился нормальный карбонат натрия ("стиральная" сода). Вот он при растворении экзотермичен, а его кристаллогидрат выветривается - все проверено практикой. Еще он постепенно из воздуха СО2 поглощает и превращается опять в гидрокарбонат, что плохо.
Не могли бы уточнить насчет динатрийфосфата - это Na2HPO4?Тринатрийфосфат точно не подходит - он наоборот гигроскопичный.
Последний раз редактировалось DVS Пт янв 20, 2006 11:30 pm, всего редактировалось 1 раз.

DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Сообщение DVS » Пт янв 20, 2006 7:52 pm

ИСН писал(а):Блин, делов-то. Подумайте про жидкий поглотитель влаги, например - раствор серной кислоты или какой-нибудь подобающей соли. Сначала он стоит на воздухе, "сохнет" (упаривается), потом смешивается с водой, потом всё сначала.
Но я остаюсь при своём мнении, что не будет это рентабельно.
А до какой максимальной концентрации H2SO4 может сам собой упариться ее слабый раствор в воздухе с некой заданной влажностью? Ведь даже в среднеконцентрированном виде она действительно считается осушителем воздуха, т.е. реактивом с противоположным эффектом. И как посчитать, какой раствор будет отбирать воду у кристаллогидрата, а какой уже не сможет (будет сам разбавленным, как вода)?

Аватара пользователя
chemik
Сообщения: 77
Зарегистрирован: Пт май 13, 2005 5:25 pm

Сообщение chemik » Сб янв 21, 2006 10:28 am

DVS писал(а):Не могли бы уточнить насчет динатрийфосфата - это Na2HPO4?Тринатрийфосфат точно не подходит - он наоборот гигроскопичный.
Динатрийфосфат - имеется ввиду двенадцативодный кристаллогидрат, Na2HPO4*12H2O, он выделяется из раствора динатрийфосфата при комнатной температуре. Вообще в этой соли кристаллогидратов много, их границы переходов можно посмотреть в справочнике Киргинцева (есть в этой библиотеке). Другие примеры солей, кристаллогидраты которых легко разваливаются (сейчас вспомнил) - мирабилит, Na2SO4*10H2O и сульфат магния MgSO4*7H2O.

DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Сообщение DVS » Сб янв 21, 2006 5:21 pm

Спасибо very much !

Alchi

Сообщение Alchi » Вс янв 22, 2006 1:37 am

Любой раствор будет иметь много меньшую площадь испарения, чем измельченная соль. Соответственно, это будет плохо влиять на скорость испарения воды из раствора.

Еще хорошо выветривается тиосульфат натрия - из него состоит фотографический фиксаж - Na2S2O3x5H2O

Sovetnik
Сообщения: 2124
Зарегистрирован: Пн окт 24, 2005 12:00 pm

Сообщение Sovetnik » Пн янв 23, 2006 2:40 pm

DVS писал(а): А до какой максимальной концентрации H2SO4 может сам собой упариться ее слабый раствор в воздухе с некой заданной влажностью?
Разбавленные растворы солей или серной кислоты на воздухе будут терять воду до тех пор, пока давление пара воды над раствором не сравняется с парциальным давлением водяного пара в воздухе при данной температуре и данной относительной влажности воздуха. Например, при 20°С и относительной влажности воздуха 50%, разбавленная серная кислота будет терять воду примерно до 40% концентрации.
Именно в этом проявляется "коварство" разбавленной серной кислоты. Даже слабые растворы (1N и менее) серной кислоты при попадании на одежду со временем прожигают в ней дыры из-за испарения лишней воды и увеличении концентрации.

DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Сообщение DVS » Пн янв 23, 2006 6:19 pm

Спасибо!

DVS
Сообщения: 18
Зарегистрирован: Ср янв 18, 2006 11:33 pm

Сообщение DVS » Чт янв 26, 2006 12:08 am

Уважаемые профи! При, так сказать, более интимном знакомстве с MgSO4 выявилась странная деталь - прокаливал в пробирке кристаллогидрат ее (аптечный, чистый, для применения внутрь, как слабительное), затем охлаждал и гидратировал водой. Тепло выделяется, как положено, однако соль не растворяется полностью, а болтается в воде в виде белых кусков, хлопьев и тонкой взвеси. При нагревании до 80-90 и выше все растворяется. Потом кипятил, воду отгонял, прокаливал сухой остаток, остужал. Опять вливал воду, опять тепло и опять лишь частичное расворение. Почему вроде бы "водолюбивая" соль не растворяется в воде при температуре ниже 80? Увеличение объема расворителя ничего не меняет - пробовал. Свалить на реакцию с углекислым газом воздуха (с образованием н/р карбоната магния) тоже нельзя, т.к. при нагреве все растворяется, да и время эксперимента мало, не успело бы. Причем изначально взятый кристаллогидрат MgSO4*7H2O (или *6H2O ?) растворяется в холодной воде за милую душу и в очень даже крепких соотношениях! В чем тут дело?

Аватара пользователя
ИСН
Робин Гуд
Сообщения: 8535
Зарегистрирован: Пт окт 10, 2003 5:32 pm
Контактная информация:

Сообщение ИСН » Чт янв 26, 2006 1:34 am

В гидролизе.

Iskander
Сообщения: 3152
Зарегистрирован: Чт июн 30, 2005 6:45 pm

Сообщение Iskander » Чт янв 26, 2006 10:27 am

Гидролиз сульфатов - это крайне маловероятно.
Требуется температура за 1000 градусов (особенно для щелочноземельных)
Скорее всего - банальное спекание образца. Из-за этого он растворяется очень медленно и остаётся та самая муть.
Как с этим бороться.
Мелкий помол (например в кофемолке) должен помочь.
Предотвратить спекание на самом деле тяжело. Когда я прокаливал подобные материалы - помогал такой подход:
Сырой материал смешивается с уже прокалённым в отношении примерно 50 на 50 (Для сульфата натрия - 80 сухого на 20 кристаллогидрата)
После прокаливания получается пористый коржик, который можно легко перемолоть (особенно в условиях привлечения к этому труду подначаленного студента :D )

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 29 гостей