La sintesi di alcuni gas può essere fatta in laboratorio con semplici apparecchiature sempre disponibili anche se non si hanno sofisticate attrezzature
Ammoniaca
Una miscela di cloruro di zinco e idrossido di calcio viene riscaldata blandamente: si sviluppa ammoniaca gassosa secondo la reazione:
2 NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) → CaCl2(s) + 2 H2O(l) + 2 NH3(g)
L’ammoniaca gassosa è meno densa dell’aria quindi risale dal palloncino in cui è stata sintetizzata e attraversa un tubo come si può vedere in figura:
per ottenere l’ammoniaca anidra il gas viene fatto passare attraverso la calce viva CaO che esplica un’azione disidratante. Essendo una sostanza basica, infatti, l’ammoniaca non può essere resa anidra usando i disidratanti abituali come l’acido solforico o il pentossido di fosforo in quanto essa reagirebbe per dare rispettivamente solfato di ammonio o fosfato di ammonio secondo le reazioni:
2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
4 NH3 + P2O5 + 3 H2O → 2 (NH4)3PO4
Biossido di carbonio
In una bottiglia di Woulf vengono posti 5-10 g di carbonato di calcio a cui viene aggiunto acido cloridrico 5 M. Si nota subito un’effervescenza dovuta alla reazione:
CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Il gas formatosi viene raccolto mediante spostamento dell’aria verso l’alto.
Cloro
Il cloro può essere ottenuto facendo reagire l’acido cloridrico con un ossidante quale biossido di manganese o permanganato di potassio.
La reazione che avviene è la seguente:
4 HCl(aq) + MnO2(s) → MnCl2(aq) + 2 H2O(l) + Cl2(g)
Per realizzare tale sintesi si può predisporre l’apparato mostrato in figura:
Una volta che i reagenti sono stati mescolati la reazione procede spontaneamente e la velocità con cui essa procede dipende da svariati fattori tra cui la concentrazione dell’acido cloridrico e la granulometria del biossido di manganese. Il cloro prodotto riempirà il recipiente di reazione per poi defluire attraverso il tubo e nel contenitore successivo.
Idrogeno
L’idrogeno gassoso può essere ottenuto dalla reazione di scambio semplice tra zinco e acido cloridrico:
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
oppure tra magnesio e acido cloridrico:
Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Poiché l’idrogeno gassoso è praticamente insolubile in acqua può essere raccolto, mediante spostamento di acqua usando una bottiglia capovolta come in figura:
L’acido cloridrico può essere ottenuto dalla reazione tra acido solforico concentrato e cloruro di sodio secondo la reazione che avviene secondo due modalità:
1) Formazione del solfato acido di sodio e acido cloridrico a bassa temperatura secondo la reazione:
NaCl(s) + H2SO4(aq) → NaHSO4(aq) + HCl(aq)
2) Formazione del solfato di sodio e acido cloridrico ad alta temperatura temperatura secondo la reazione:
2 NaCl(s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2 HCl(aq)
