Tartalom

• Lépések
• Közösségi kérdések és válaszok
• Figyelmeztetések

Egyéb szakaszok

A hidrogén a legkönnyebb elem, és számos ipari felhasználásra alkalmas, többek között hidrogénezett zsírok létrehozása a konyhában történő felhasználásra és szénhidrogének szénből történő előállítására. A vízmolekulák elengedhetetlen része, és kis mennyiségű áram felhasználásával elválasztható. Néhány aktív fém és erős sav felhasználásával hidrogéngázt is előállíthat. Mindkét módszer viszonylag egyszerű és lehetővé teszi hidrogéngáz összegyűjtését.

Lépések

1/2 módszer: Vízkiszorítás alkalmazása aktív fémekkel

1. 

   Gyűjtse össze a szükséges anyagokat. A hidrogén összegyűjtéséhez egy erős sav és egy aktív fém keverése során szükséged lesz: Erlenmeyer-lombikra, gumidugóval, műanyag csövekre, desztillált vízre, kémcsövekre, egy nagy tartályra, 3 molos sósavra (HCl) és magnézium vagy cink pellet.
   • Az Erlenmeyer-lombik egy üveges lombik, amelynek kúpos alja és hengeres nyaka van.
   • A gumidugó a lombik tetejére szolgál, és középen lyuknak kell lennie a cső átjutásához.
   • Vagy magnézium, vagy cink fog működni ehhez a kísérlethez, nincs szüksége mindkettőre.
   • Előfordulhat, hogy ezeknek a kellékeknek egy részét online vagy laboratóriumi áruházban kell megvásárolni.

2. 

   
   
   Megfelelő védőfelszerelést kell viselni. Ha erős savval, például sósavval dolgozik, győződjön meg arról, hogy megfelelő biztonsági óvintézkedéseket tett. Laboratóriumi kabát, kesztyű, zárt cipő és szemvédelem viselése elengedhetetlen.
   • A szemüvegnek körül kell tekernie a szem oldalait, hogy megvédje őket a fröccsenéstől.
   • Viseljen megfelelő kesztyűt, így kéz és ujja ügyes marad.

3. 

   
   
   Készítse elő a kísérleti beállítást. Helyezze a cső egyik végét a gumidugó furatába. Azt szeretné, hogy a cső végig menjen a gumidugón, és kissé kilógjon a végétől. Töltse fel a nagy edényt vízzel, és helyezze a cső szabad végét a vízbe. Amikor a kísérlet elkezdődik, a gumidugót az Erlenmeyer-lombikba helyezi.
   • Tegye félre ezeket a darabokat, amíg készen áll a használatra.

4. 

   
   
   Merítse a kémcsövet a vízbe. Vegyen legalább egy kémcsövet (többet is használhat, ha több hidrogént akar összegyűjteni), és merítse a vízbe. Döntse meg a csövet úgy, hogy az összes légbuborék el tudjon távozni. Helyezze a csövet a merülő cső tetejére, amely a gumidugóra van rögzítve, a másik végén.
   • Elengedhetetlen, hogy az összes légbuborékot eltávolítsák a csőből, mielőtt elkezdené. Ha nem, akkor a csőben összegyűjtött gáz nemcsak hidrogén lesz.

5. 

   Adjon sósavat az Erlenmeyer-lombikba. Adjon annyi sósavat, hogy a lombik körülbelül félig megtöltse. Körülbelül 100 ml-nek elegendőnek kell lennie. A sav hozzáadása előtt ellenőrizze, hogy a lombik tiszta és száraz-e. Viseljen gumikesztyűt és legyen óvatos a lombik feltöltésekor.
   • Ügyeljen arra, hogy ne öntsön vizet a savba. A savhoz adott víz robbanáshoz és sérüléshez vezethet.

6. 

   Indítsa el a kémiai reakciót fémpelletek HCl-hez való hozzáadásával. Tegyen egy marék cink- vagy magnézium-pelletet a lombikban lévő sósavhoz. Az Ön által bevitt pontos mennyiség nem fontos, de egy kis maréknak elegendőnek kell lennie a reakció elindításához.
   • A pelletek hozzáadása után helyezze a dugót a lombikba úgy, hogy a rendszer zárva legyen.

7. 

   Gyűjtse össze a hidrogént egy merülő kémcsőbe. Amint a fém reagál a savval, hidrogéngáz keletkezik. Ez a hidrogén a lombik tetejére, a csövön át és a vízbe merült kémcsőbe jut. A gáz kiszorítja a vizet, és egy buborék formát kell látnia a kémcső tetején.
   • Amikor a kémcső megtelik hidrogénnel, merítsen el egy másik csövet vízzel, és helyezze a cső fölé. Annyi hidrogént gyűjthet, amennyit a reakciója termel.
   • Tartsa a kémcsöveket lefelé, hogy megakadályozza a hidrogéngáz kijutását a levegőbe.

8. 

   Ellenőrizze, hogy a gáz hidrogén-e. Annak megerősítése érdekében, hogy a gáz hidrogén, elvégezheti az úgynevezett sínpróbát. Gyújtson meg egy gyufát, és tartsa a cső alatt. „Pop” vagy nyikorgó hangot hall, jelezve, hogy hidrogén van jelen.

2/2 módszer: Elektrolízis alkalmazása

1. 

   Gyűjtse össze a szükséges anyagokat. Ebben a kísérletben villamos energiát használ a hidrogén- és oxigéngázok elválasztására a vízmolekuláktól. A hidrogéngáz elektrolízissel történő összegyűjtéséhez 9 voltos akkumulátorra, ceruzára, két kémcsőre, műanyag edényre, vízre, szódabikarbónára, két nagy gumiszalagra (opcionális) és akkumulátor-kapcsra lesz szükség, amelynek végén bilincsek vannak.
   • A ceruza működéséhez grafitnak kell lennie. A 2-es számú ceruza tökéletes. Ehhez két kis grafitdarab is működik.
   • Kis ételtároló edény vagy tál elegendő.
   • Győződjön meg arról, hogy az akkumulátorkapocs elfér-e egy 9 voltos elemen, és hogy piros és fekete vezeték van-e aligátor bilincsekkel a végén. Ezekkel a bilincsekkel fogják a rendszert az akkumulátorhoz csatlakoztatni.

2. 

   Vegye le a radírt a ceruzáról, és törje félbe a ceruzát. Két darab grafitra van szükség, az egyik az akkumulátor pozitív és negatív végéhez. Élesítse a ceruza egyes darabjainak mindkét végét egy pontig. Ügyeljen arra, hogy a grafit jól legyen kitéve.
   • Ez a lépés kihagyható, ha már van két darab tiszta grafit.

3. 

   Csavarjon 2 gumiszalagot a tartály köré X alakban. Ez a lépés nem kötelező, de egyszerű módja a kémcsövek helyben tartásának a kísérlet közben. Húzza ki az egyik gumiszalagot a tartály fölé, és nyújtson rá egy második gumiszalagot úgy, hogy az keresztezze az elsőt, és ezzel X-et képezzen.
   • Ha nem használ gumiszalagot, ne felejtse el rögzíteni a kémcsöveket szalaggal vagy zsinórral úgy, hogy a kísérlet során fejjel lefelé maradjanak.

4. 

   Készítsen szódabikarbónát és vizes oldatot. A szódabikarbóna vízben történő feloldása elősegíti az áram áramlását a rendszerben. A szódabikarbóna pontos mennyisége nem fontos, de körülbelül 1 teáskanál / 1 csésze víz elegendőnek kell lennie. Keverje addig, amíg teljesen fel nem oldódik.
   • Meleg vízzel gyorsítsa fel a szódabikarbóna oldódását.

5. 

   Töltse meg a műanyag edényt és a kémcsöveket a szódabikarbóna oldattal. A tartálynak elég nagynak kell lennie mindkét kémcső megtartásához. Adjon annyi oldatot, hogy körülbelül háromnegyedig megtöltse a tartályt. Merítse el a kémcsöveket a tartály oldatában, és fordítsa őket fejjel lefelé. Helyezze mindegyik csövet az X gumiszalag keresztbe, hogy a helyén maradjon.
   • Nagyon fontos, hogy mindkét kémcső teljesen tele legyen vízzel, és ne maradjanak légbuborékok.

6. 

   Csatlakoztassa az aligátor bilincseket a grafithoz. Vegye ki az egyik bilincset az akkumulátor kapcsáról, és rögzítse az egyik ceruza végéhez. Győződjön meg arról, hogy a grafit a lehető legtöbbet érinti. Ugyanezt tegye a maradék aligátor bilincs és ceruza darab.
   • Egy ceruzát kell rögzíteni a piros bilincshez, és egy ceruzát a fekete bilincshez.

7. 

   Csúsztassa a ceruza rögzítetlen végét a kémcsőbe. Tartsa a kémcsövet teljesen víz alatt, kissé döntse meg, hogy a ceruza rögzítetlen végét a csőbe csúsztassa. Ismételje meg ezt a folyamatot a másik ceruzával és a másik kémcsővel.
   • Ezen a ponton mindennek víz alatt kell lennie, és minden kémcsőben egy darab ceruzának kell lennie.
   • Tartsa az akkumulátorhoz rögzített akkumulátor-kapcsot a vízen kívül.

8. 

   Csatlakoztassa az akkumulátor kapcsát a 9 voltos akkumulátorhoz. Miután mindent beállított, készen áll arra, hogy a 9 voltos akkumulátor által biztosított áramot felhasználja. Az akkumulátor rögzítőjének végének ki kell nyúlnia a tartályból, ezért egyszerűen rögzítse az akkumulátort a helyén. Miután az elemet felhelyezte, észre kell vennie a buborékok emelkedését a grafit végéből, és lebegnek az egyes kémcsövek tetejéig.
   • Ha nem lát buborékokat keletkezni, ellenőrizze, hogy az aligátor bilincsek szilárdan vannak-e rögzítve a ceruza grafitján. Ellenőrizze továbbá, hogy az akkumulátor teljesen fel van-e töltve.
   • A ceruzához rögzített negatív vezetékkel ellátott kémcső hidrogént, míg az akkumulátor pozitív vezetékéhez rögzített kémcső oxigént termel.

9. 

   Gyűjtse össze a hidrogént és az oxigént a két kémcsőbe, amíg mindkét csőben néhány centi gáz van. Ne feledje, hogy az akkumulátor negatív végéhez csatlakoztatott csőben hidrogén lesz, az oxigén pedig a csőben a pozitív véghez csatlakozik. Vegye ki a kémcsöveket az üvegből, egyenként. Tartsa őket fejjel lefelé, és hagyja, hogy a víz kifolyjon. A csövekben lévő gáz akkor is megmarad, ha nem látja.

10. 

    Teszt a hidrogén jelenlétére. Kipróbálhatja a hidrogén jelenlétét úgy, hogy gyufát üt és a lángot a gázhoz tartja. Nagyon különálló „nyikorgó pop” hangot ad, ha hidrogén. Gyufa helyett gyújtható gyertyát is használhat.
    • Az oxigén teszteléséhez az áramforrás pozitív oldalához csatlakoztatott kémcsőben fújjon ki egy meggyújtott gyufát (vagy gyertyát), és helyezze a még izzó véget a kémcső alá. Ha a gyertya uralkodik, oxigén van jelen.

Közösségi kérdések és válaszok

Szükségem van két kémcsőre, ha csak hidrogént akarok gyűjteni?

Bess Ruff, MA
Bess Ruff környezettudományi tudomány doktorandusz hallgató a Floridai Állami Egyetemen. 2016-ban szerezte a környezettudományi és menedzsment MA-t a Kaliforniai Egyetemen, Santa Barbarában. Felmérési munkát végzett a Karib-tenger tengeri területrendezési projektjeihez, és a Fenntartható Halászat Csoport diplomás munkatársaként kutatási támogatást nyújtott.

Környezettudós Ha csak hidrogént szeretne gyűjteni az elektrolízis módszerével, használhat egy kémcsövet. Ügyeljen arra, hogy az Ön által használt cső az akkumulátor negatív végéhez csatlakozzon.

Mennyi hidrogént lehet összegyűjteni az elektrolízis ezen egyszerű kísérletéből? És mekkora lenne a hidrogéngáz nyomása?

Attól függ. A reakció sebessége (vízfelosztás) az akkumulátor amperein és a reakcióra maradt időn alapul. A hidrogén általában a tengerszint feletti nyomáson lenne, hacsak nem igazán forró vagy hideg környezetben hajtja végre a kísérletet.

Miért gyűlik össze a hidrogén a negatív csőben?

Annak következtében, hogy a vízmolekulák megosztják az elektronokat, a hidrogénatomok pozitív töltésűek, az oxigénatomok pedig negatív töltésűek. A gázok kiszívásakor a pozitív töltésű hidrogént a negatív cső, míg a negatív töltésű oxigént a pozitív cső vonzza.

Miért nem került ki a gáz a gázgyűjtő csövemből?

Ez hidrogén, egy olyan gáz, amely könnyebb, mint az összes többi, beleértve a héliumot is, ami azt jelenti, hogy addig marad a kémcsőben, amíg a cső zárt vége a tetején van, mert a többi gáz kiszorítja. A hidrogén helyett héliumot használunk, mert nem gyúlékony. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy nemesgázról van szó (teljes vegyértékű héja 8 elektronból áll), ezért nem reaktív.

Nagyon gyúlékony lenne a gáz?

Igen. Lásd a Hindenburg katasztrófáját a YouTube-on. A zeppelinek hidrogént használtak, mivel ez a legkönnyebb gáz, és meglehetősen könnyen nyerhető. Ezért is dolgoznak egyes autógyártók hidrogénüzemű autókon.

ez a hidrogén folyékony formája?

Nem - ebben a kísérletben a hidrogén gáznemű lesz

• 
  
  Hogyan cseppfolyósíthatom a hidrogént? Válasz

Figyelmeztetések

• Vigyázzon tiszta hidrogénnel. Levegővel keverve erősen robbanékony.
• Győződjön meg arról, hogy minden más levegőt eltávolított a berendezésből, amelyben hidrogént gyűjt.