cube de marbre et acide chlorhydrique

[tengu84]

Bonsoir à vous,

je suis artiste et j'ai un projet de sculpture. Je voudrais mettre un cube de marbre blanc de 8000 cm³ dans un bac d'acide chlorhydrique pour qu'il se dissolve. J'ai fait un test avec un petit cube d'environ 9 cm³ dans de l'acide à 23%. Il y a eu quelques très légères bulles puis plus rien.

http://www.servimg.com/image_preview.ph ... u=15700570
voici l'expérience fiasco.

L'acide n'est-il pas assez puissant ? Sur le marché, je n'ai vu que de l'acide à 34% (?) pour quelque chose de plus fort. Merci de m'aider à mettre en place mon projet.

[darrigan]

Bonsoir,

Quel volume d'acide à 23% as-tu mis ?

On ne voit pas la photo.

[Maurice]

Tu dis que tu as mis un petit cube de marbre d'environ 9 cm³ dans de l'acide à 23%. Comme la masse volumique du marbre vaut 2.75 g/cm*, cela veut dire que ton cube de marbre pesait 25 g, ce qui correspond à 0.25 mole de CaCO3
Pour dissoudre ce marbre, il faut le double, donc 0.5 mole de HCl, ce qui pèse 18.5 g. Et comme ton HCl était à 23%, cela veut dire que tu devais prendre un volume de solution d'acide égale à 18.5/0.23 = 80 mL.
Ceci est la quantité théorique minimale. Mais comme la réaction ralentit progressivement, je dirais qu'il faut au moins 100 à 120 mL de HCl 23% pour dissoudre ton cube 9 cm3 de marbre dans un temps raisonnable. Et cela ira mieux si tu prévois une agitation de ton liquide.
Il faut aussi tenir compte du fait que le marbre n'est pas toujours absolument pur, et qu'il est parfois accompagné d'un petit pourcentage de gypse. Et le gypse n'est pas soluble dans l'acide chlorhydrique. S'il se forme une croûte de gypse autour de ton caillou, la réaction s'arrête, et il faut frotter pour enlever cette croûte protectrice de gypse, afin que l'attaque du marbre se poursuive.

[darrigan]

Merci Maurice, c'est exactement ainsi que j'aurais répondu ; c'est pour cela que je voulais savoir quel volume d'acide il avait utilisé !

Maintenant, il peut calculer le volume théorique d'acide pour attaquer son grand cube (20 cm de côté)... Soit environ 80 L d'acide !

On peut même s'amuser à estimer le volume de CO2 qui sera dégagé. Environ 250 mol, en prenant 22,4 L par mole de gaz, cela fait en gros 5600 L, ou 5,6 m3. Attention à ne pas s'asphyxier dans la pièce.

[tengu84]

J'ai édité mon post. La photo est visible en lien.

Au niveau du gaz, j'ai prévu depuis le début qu'il faudrait un système d'échappement des gaz.

Merci pour ces infos précieuses. Je continue à travailler sur le projet. À bientôt avec de nouveaux tests et de nouvelles questions.

[Klem]

Pour la vitesse de réaction il faut aussi tenir compte de la surface en contact avec la solution acide et le fait que plus la réaction avance plus l'acide est dilué d'une part par la consomation du HCl et d'autre part par la production de H2O pendant la réaction. donc si tu veux une réaction à vitesse constante je te conseille 10 équivalent d'acide minimum, soit 20 mol de HCl pour une mole de CaCO3.

Pour l'histoire de surface de contact si on corrèle cela avec le fait que le gypse soit insoluble, cela veux dire que ta réaction finira forcément par s'arrêter ou devenir très lente, dans l'industrie on procèderai au broyage du marbre et éventuellement au chauffage de la solution pour gagner du temps.

Mais si ton projet artistique c'est de dissoudre un cube (j'imagine que la forme joue un rôle dans ton oeuvre) cela risque de te laisser face à ce problème...

Bonne continuation!

[darrigan]

Très bonne remarque de Klem à propos de la cinétique !

[tengu84]

Bonjour à tous

Qu'est ce qui rend compte de la concentration de gypse dans le marbre ? Merci.

[Klem]

Merci Clovis! Pour un organicien j'ai de bon restes!

[darrigan]

Qu'est ce qui rend compte de la concentration de gypse dans le marbre ? Merci.

Un marbre peut contenir plusieurs choses, du "gypse" (sulfate de calcium), mais aussi de la silice (SiO2) qui n'est pas attaquée par l'acide chlorhydrique.
Voici par exemple des compositions de plusieurs marbres :
http://www.mrn.gouv.qc.ca/mines/industr ... marbre.jsp

Si tu cherches seulement à estimer le % de substances non-attaquables par l'acide chlorhydrique, tu peux faire ainsi :
Après avoir broyé et attaqué une masse m0 de ton marbre à l'acide chlorhydrique, tu peux filtrer et récupérer tout ce qui n'a pas été attaqué. Après séchage du résidu, tu le pèses, masse m1. Le rapport m1/m0 te donnera un pourcentage (fraction massique).

[tengu84]

Vous me conseillez de l'agiter comment ? Merci.

[darrigan]

En laboratoire, on utilise des agitateurs magnétiques et des barreaux aimantés. Cherche ça, il y en a de toutes tailles et formes.

[tengu84]

Je me doutais bien que j'aurais besoin d'un agitateur magnétique. Le problème est que c'est pour rarement plus d'un litre ou deux. Pensez vous que ça suffirait pour notre cas présent, 80 L d'acide ?

[darrigan]

Ha oui… 80 L… donc tu veux vraiment te lancer là dedans ?
Il existe de gros agigateurs, sinon il faut passer à un système de pale monté sur moteur et que tout ça ne soit pas attaqué par les vapeurs d'acide !
Parce qu'il faut se rendre compte que 80 L d'acide, ça doit dégager des vapeurs corrosives. Il faudra aussi faire attention à ce que tout ça ne se renverse pas, ou ne se brise pas sur un public…

[tengu84]

80 L, c'est un petit aquarium vous dirons les aquariophiles.
Puis si je met de l'acide à 32%, le volume sera moindre. J'ai calculé que 50 L me suffiraient.
J'ai encore quelques mois de travail pour que tout soit opérationnel et sans danger.

Bon j'ai encore des tests à faire. Je vous tiens au courant.

[darrigan]

Les 80 L (ou 50 L pour l'acide à 32 %) c'était sans tenir compte de la disparition progressive de l'acide, et donc d'une cinétique de réaction qui ralentie de plus en plus. (Voir la réponse de Klem). Tu devrais prévoir 100 L. Avec 2 agitateurs magnétiques sous l'aquarium, ça devrait bien agiter l'ensemble.

Si c'est un petit aquarium contenant 100 L d'acide, attention en cas de brisure… Prévoie un bac de rétention en PEHD sous l'aquarium. 100 L d'acide chlorhydrique fumant , ce n'est pas comme 100 L d'eau avec des poissons

Les vapeurs attaqueront tout ce qui est métal inox, aluminium… et attention à la nature des joints de l'aquarium.

Si jamais tu dois éliminer l'acide, ne le verse jamais 100 L à l'évier comme ça ! Ou bien tu verses tout ça dans une grand bac contenant 200 L d'eau, et ensuite tu neutralises en versant progressivement du Destop (= soude caustique concentrée) en mélangeant (tester le pH avec du papier pH jusqu'à arriver entre 6 et 8), et alors là tu peux verser le tout à l'évier. Ou bien tu récupères tout ça dans un grand bidon que tu portes en déchetterie, en inscrivant clairement sur le bidon la nature du mélange, mais cela me semble plus risqué à transporter, que de faire la neutralisation/élimination sur place.

Port des gants et lunettes de sécurité obligatoires, et dans une pièce aérée… En magasin de bricolage, il existe des masques avec cartouches de filtre pour vapeurs acides… ça peut être une bonne idée de s'équiper. J'insiste.

[ecolami]

Bonsoir,
Si on veut dissoudre le marbre on peut aussi employer de l'acide phosphorique dilué. Cet acide n'est pas fumant, il n'est pas facile trouver mais étant donné les quantités en jeu je pense qu'une bonbonne de 30kg devrait faire l'affaire. Le phosphate de calcium neutre est insoluble mais en milieu acide il se transforme un phosphate acide de calcium soluble. L'acide phosphorique est le deuxième acide détartrant le plus employé.
L'acide Chlorhydrique fumant est SUFFOCANT (j'en sais quelque chose!!). Les vapeurs sont TRES CORROSIVES.
Si on veut employer l'acide chlorhydrique on a tout intérêt à le diluer juste assez pour qu'il ne fume plus: cela évite bien des complications, l'attaque sera un peu plus longueOn peut remplacer l'agitation par une circulation en circuit fermé avec une pompe tout en plastique: dans le cas de l'attaque du cube on peut sans doute "diriger l'attaque" pour obtenir un résultat spécial.
La neutralisation finale de l'acide peut se faire avec des petits mocreaux de calcaire ou craie mais ensuite il faudra sans doute terminer avec un peu de carbonate de sodium (="cristaux de soude") et cesser d'en mettre dès qu'un précipité apparait. Dans le cas de l'acide phosphorique on observera un effet tampon vers la neutralité en ayant ajouté le carbonate.
Je n'ai pas vérifié mais je crains que les joints silicones ne soient détruits en présence d'acide chlorhydrique fumant. Je dis ça parce qu'il existe des décapants de silicones basés sur des acides fort tels que Dodécylbenzènesulfonique, Iso Octylphosphonique. A chaque fois il y a une longue chaine organique qui doit favoriser la pénétration dans le silicone: donc je ne sais pas si c'est absolument nécessaire ou si un acide chlorhydrique fumant attaquera aussi.
Je ne peux qu'approuver les recommandations de Darrigan!

[tengu84]

On va faire tout péter !!!

Merci pour vos conseils. Ils sont précieux et seront observés avec rigueur.

PS: Ah oui, aussi. Combien de temps la dissolution du marbre pourrait prendre ?

[tengu84]

J'y pense depuis un petit moment. Vous me dites que le gypse n'est pas attaqué par l'acide chlorhydrique. Si je me trompe pas, le plâtre et le gypse, c'est pareil. C'est bien ça ?
Donc si je blinde au plâtre certaines parties sensibles de mon installation, comme les coins du bac, ça devrait être une bonne sécurité, non? Merci.

La neutralisation finale de l'acide peut se faire avec des petits morceaux de calcaire ou craie

Mais le marbre va quand même bien faire une bonne partie du boulot, non ?

[Blackline]

Si mes souvenirs sont bons j'ai déjà vue réagir de la Gypse et de l'acide phosphorique, donc logiquement c'est soluble dans ce dernier.

[tengu84]

Bon bonne nouvelle. Le PVC est résistant à l'acide chlorhydrique.
http://www.glynwed.fr/Docs/Documents/RE ... ossier.pdf

Vous pensez qu'on peut filtrer les vapeurs pour n'éjecter que du CO2 à l'exterieur ? Un système de narguilé avec des cubes de craie ou de calcaire avec du destop dans l'eau par exemple ?

Mon installation serait montrée en public. Je dois effectivement être assez exigeant avec la sécurité. Bonne journée.

[darrigan]

Bon tu es parti dès le départ avec l'acide chlorhydrique, mais quelqu'un a suggéré que tu pouvais utiliser un autre acide, par exemple sulfurique, et que cela dégagerait beaucoup moins de vapeurs irritantes.

Blackline a écrit une phrase, mais en style "barré", ou il propose l'acide phosphorique ! donc je ne sais pas si c'est parce qu'il est timide, ou qu'il regrette, ou qu'il s'est trompé de bouton Blackline ? Tu es par là ?

[tengu84]

Il l'a barré. Donc je me suis dit que c'était pas valide.

Donc l'acide phosphorique, ça dissout bien le marbre et le gypse ? Si ça fume pas, c'est bien.
Je prendrai quand même le bac en PEHD par sécurité.

[darrigan]

Donc l'acide phosphorique, ça dissout bien le marbre et le gypse ?

Non ça je n'en sais rien, justement j'aurais aimé que Blackline en dise plus !

[ecolami]

Bonjour,
Autant il est certain que l'acide phophorique dissout le carbonate autant il semble curieux qu'il dissolve le sulfate de calcium.
Rappelons que dans la fabrication des engrais phosphatés on attaque du phosphate neutre de Calcium avec de l'acide sulfurique pour obtenir du gypse insoluble(=sulfate de calcium hydraté) et un phosphate acide de calcium (hydrogènophosphate de calcium) soluble. D'ailleurs ce phophate acide n'est pas vraiment acide en solution: la troisème acidité de l'acide phosphorique étant trés faible.