Cum să colectează hidrogenul

Hidrogenul este cel mai ușor element și are multe utilizări industriale, inclusiv crearea de grăsimi hidrogenate pentru utilizare în bucătărie și producția de hidrocarburi din cărbune. Este o parte esențială a moleculelor de apă și poate fi separată folosind o cantitate mică de energie electrică. De asemenea, puteți produce un gaz de hidrogen utilizând câteva metale active și acizi puternici. Ambele metode sunt relativ simple și vă vor permite să colectați hidrogen gazos.

Cap 1
Utilizarea deplasării apei cu metale active

  1. Strângeți materialele necesare.
    1
    Strângeți materialele necesare. Pentru a colecta hidrogen folosind reacția de amestecare a unui acid tare cu un metal activ, veți avea nevoie de: un flacon Erlenmeyer, un dop de cauciuc, tuburi din plastic, apă, tuburi de testare, un recipient mare, apă, acid clorhidric 3 și pelete de magneziu sau de zinc [1] Un balon Erlenmeyer este un balon de sticlă care are un fund conic și se îngustează în partea de sus [2]. Opritorul din cauciuc se află în partea superioară a balonului și trebuie să aibă o gaură în mijloc pentru a trece tubulatura. Fie că aveți nevoie de magneziu sau de zinc pentru acest experiment, nu aveți nevoie de ambele. Este posibil ca unele dintre aceste consumabile să fie achiziționate online sau la un magazin de aprovizionare de laborator.
  2. Purtați echipament de protecție adecvat.
    2
    Purtați echipament de protecție adecvat. Când lucrați cu un acid puternic, cum ar fi acidul clorhidric, doriți să vă asigurați că luați măsuri de siguranță adecvate. Purtarea unui strat de laborator, a mănușilor, a încălțămintei închise și a protecției ochilor sunt esențiale. Ochelarii trebuie să se înfășoare în jurul ochilor pentru a le proteja de stropi. Purtați mănuși care se potrivesc în mod corespunzător, astfel încât să mențineți o dexteritate bună a mâinilor și a degetelor.
  3. Pregătiți configurația experimentală.
    3
    Pregătiți configurația experimentală. Introduceți un capăt al tubului în orificiul dopului de cauciuc. Doriți ca tubul să meargă până la capăt prin dopul de cauciuc și să urce ușor de la capăt. Umpleți recipientul mare cu apă și puneți capătul liber al tubului în apă. Când începe experimentul, veți pune dopul de cauciuc în vasul Erlenmeyer. [4] Puneți aceste piese deoparte până când sunteți gata să le utilizați.
  4. Împingeți eprubeta în apă.
    4
    Împingeți eprubeta în apă. Luați cel puțin un tub de testare (puteți utiliza mai mult dacă doriți să colectați mai mult hidrogen) și lăsați-l în apă. Înclinați tubul astfel încât să nu rămână bule de aer în tub. Plasați-o pe partea superioară a tubului care este atașat la dopul din cauciuc. [5] Este esențial ca toate bulele de aer să fie scoase din tub înainte de a începe. Dacă nu sunt, gazul colectat în tub va fi mai mult decât doar hidrogen.
  5. Se adaugă acid clorhidric în balonul Erlenmeyer.
    5
    Se adaugă acid clorhidric în balonul Erlenmeyer. Adăugați acid clorhidric suficient pentru a umple flaconul la jumătatea drumului. Aproximativ 100 ml trebuie să fie suficiente. Asigurați-vă că balonul este curat și uscat înainte de a adăuga acidul. Purtați mănuși de cauciuc și aveți grijă la umplerea balonului. Aveți grijă să nu vărsați apă în acid. Apa adăugată acidului poate duce la o explozie și la un prejudiciu. [6]
  6. Porniți reacția chimică prin adăugarea peletelor metalice în HCI.
    6
    Porniți reacția chimică prin adăugarea peletelor metalice în HCI. Se adaugă o mână de pelete de zinc sau de magneziu în acidul clorhidric din balon. Suma exactă pe care ați pus-o nu este importantă, dar o mână mică ar trebui să fie suficientă pentru a începe reacția. După adăugarea peletelor, așezați dopul în vas astfel încât sistemul să fie închis.
  7. Colectați hidrogenul într-un tub de testare scufundat.
    7
    Colectați hidrogenul într-un tub de testare scufundat. Deoarece metalul reacționează cu acidul, se produce gaz de hidrogen. Acest hidrogen se deplasează în partea superioară a balonului, prin tubulatură și în tubul de testare scufundat în apă. Gazul va deplasa apa și ar trebui să vedeți o formă de bule în partea superioară a tubului de testare. [7] Când tubul de testare se umple cu hidrogen, se scufundă un alt tub cu apă și se pune peste tub. Puteți colecta cât mai mult hidrogen ca cel produs de reacția dvs. Țineți eprubetele cu fața în jos pentru a împiedica evacuarea gazului de hidrogen în aer.
  8. Confirmați că gazul este hidrogen.
    8
    Confirmați că gazul este hidrogen. Pentru a confirma că gazul este hidrogen, puteți face ceea ce se numește testul de la nivelul dalelor. Aprindeți un meci și țineți-l sub tub. Veți auzi un sunet "sclipitor", care indică prezența hidrogenului. [8]

Cap 2
Utilizarea electrolizei

  1. Strângeți materialele necesare.
    1
    Strângeți materialele necesare. În acest experiment, veți folosi electricitatea pentru a separa gazele de hidrogen și oxigen în molecule de apă. [9] Pentru a colecta hidrogen folosind electroliza, veți avea nevoie de: o baterie de 9 volți, un creion, două tuburi de testare, un recipient din plastic, apă, bicarbonat de sodiu, două benzi mari de cauciuc (opțional) și o clemă pentru baterii cu cleme la sfârșit. Creionul trebuie să aibă grafit în ele pentru ca acest lucru să funcționeze. Un creion de numărul 2 este perfect. Două bucăți mici de grafit vor funcționa și pentru acest lucru. Este suficient un mic vas de depozitare a alimentelor sau un castron. Asigurați-vă că clema bateriei poate monta o baterie de 9 volți și că are un fir roșu și negru cu cleme aligator la capăt. Aceste cleme vor fi utilizate pentru a conecta sistemul la baterie.
  2. Scoateți radiera de pe creion și rupeți-o în jumătate.
    2
    Scoateți radiera de pe creion și rupeți-o în jumătate. Aveți nevoie de două bucăți de grafit, una pentru capătul pozitiv al bateriei și pentru capătul negativ al bateriei. Ascuți ambele capete ale fiecărei bucăți de creion până la un punct. Asigurați-vă că grafitul este bine expus. [10] Acest pas poate fi ignorat dacă aveți deja două bucăți de grafit pur.
  3. Înfășurați două benzi de cauciuc în jurul containerului în formă de X.
    3
    Înfășurați două benzi de cauciuc în jurul containerului în formă de X. Acest pas este opțional, dar este o modalitate ușoară de a ține tuburile de testare în timp ce experimentul este în desfășurare. Întindeți o bandă de cauciuc peste container și întindeți o a doua bandă de cauciuc peste ea, astfel încât să treacă peste prima, formând un X. Dacă nu folosiți benzi de cauciuc, asigurați-vă că ați fixat tuburile cu bandă sau astfel încât să rămână cu capul în jos în timpul experimentului.
  4. Faceți o soluție de bicarbonat de sodiu și soluție de apă.
    4
    Faceți o soluție de bicarbonat de sodiu și soluție de apă. Soluția de dizolvare a bicarbonatului de sodiu în apă va ajuta energia electrică să se desfășoare în sistem. Cantitatea exactă de sodă adăugată nu este importantă, dar aproximativ o linguriță pe 1 cești de apă ar trebui să fie suficientă. Se amestecă până se dizolvă complet. [12] Folosiți apă caldă pentru a accelera dizolvarea bicarbonatului de sodiu.
  5. Umpleți recipientul de plastic și eprubetele cu soluția de sare de copt.
    5
    Umpleți recipientul de plastic și eprubetele cu soluția de sare de copt. Containerul trebuie să fie suficient de mare pentru a ține ambele tuburi de testare. Adăugați suficientă soluție pentru a umple recipientul cu aproximativ trei sferturi întregi. Împingeți eprubetele în soluția recipientului și răsturnați-le cu capul în jos. Așezați fiecare tub în crucea benzii de cauciuc X pentru ao ține în poziție [13]. Este foarte important ca ambele tuburi de testare să fie complet pline de apă și să nu rămână bule de aer.
  6. Atașați clemele aligator la grafit.
    6
    Atașați clemele aligator la grafit. Luați o clemă din clema acumulatorului și atașați-o la capătul unuia dintre creioane. Asigurați-vă că atinge cât mai mult grafit posibil. Faceți același lucru cu clema de aligator rămasă și cu creionul. [14] Un creion trebuie atașat la clema roșie și un creion la clema neagră.
  7. Glisați capătul neacoperit al creionului în tubul de testare.
    7
    Glisați capătul neacoperit al creionului în tubul de testare. Ținând eprubeta complet scufundată, înclinați-o ușor, astfel încât să puteți glisa capătul neacoperit al creionului în tub. Repetați acest proces cu celălalt creion și celălalt test. În acest moment, totul ar trebui să fie sub apă și ar trebui să existe o bucată de creion în fiecare tub de testare. Păstrați capătul clemei bateriei care se atașează bateriei din apă.
  8. Atașați clema acumulatorului la bateria de 9 volți.
    8
    Atașați clema acumulatorului la bateria de 9 volți. Cu toate setările, sunteți gata să aplicați energia electrică furnizată de bateria de 9 volți. Capătul clemei pentru baterii trebuie să se scurgă din recipient, astfel încât bateria să se fixeze în poziție. Odată ce bateria este atașată, ar trebui să observați bulele care se ridică de la capătul grafitului și plutesc în partea superioară a fiecărui tub de testare. [15] Dacă nu vedeți bulele produse, verificați dacă clemele de aligator sunt atașate ferm la grafitul creionului. De asemenea, verificați dacă bateria este încărcată complet. Tubul de testare cu firul negativ atașat la creion va produce hidrogen, în timp ce tubul de testare atașat la firul pozitiv al bateriei va produce oxigen. [16]
  9. Colectați hidrogen și oxigen în cele două tuburi de test până când aveți câteva centimetri de gaz în fiecare tub.
    9
    Colectați hidrogen și oxigen în cele două tuburi de test până când aveți câteva centimetri de gaz în fiecare tub. Amintiți-vă că tubul conectat la capătul negativ al bateriei va avea hidrogenul. [17] Scoateți eprubetele din borcan, câte unul câte unul. Păstrați-le cu capul în jos și lăsați apa să se scurgă. Gazul din tuburi va rămâne, chiar dacă nu îl puteți vedea.
  10. Testați pentru prezența hidrogenului.
    10
    Testați pentru prezența hidrogenului. Puteți testa pentru prezența hidrogenului prin lovirea unui meci și ținând flacăra până la gaz. Va face un sunet foarte distinct "pop rock" dacă este hidrogen. De asemenea, puteți folosi o lumanare aprinsă în locul unui meci. [18] Pentru a testa oxigenul din tubul de testare care a fost conectat la partea pozitivă a sursei de alimentare, împingeți un meci (sau lumânare) aprins și puneți capătul stralucitor sub tubul de testare. Dacă lumânarea reapare, oxigenul este prezent.