Conţinut

• Pași
• Întrebări și răspunsuri comunitare
• Avertizări

Alte secțiuni

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

Pași

Metoda 1 din 2: Utilizarea deplasării apei cu metale active

1. 

   Adunați materialele necesare. Pentru a colecta hidrogenul folosind reacția amestecării unui acid puternic cu un metal activ, veți avea nevoie de: un balon Erlenmeyer, un dop din cauciuc, tuburi din plastic, apă distilată, eprubete, un recipient mare, 3 acid clorhidric molar (HCl) și pelete de magneziu sau zinc.
   • Un balon Erlenmeyer este un balon de sticlă care are fundul conic și gâtul cilindric.
   • Dopul de cauciuc este pentru partea superioară a balonului și trebuie să aibă o gaură în mijloc pentru a trece tubulatura.
   • Fie magneziu sau zinc vor funcționa pentru acest experiment, nu aveți nevoie de ambele.
   • Este posibil ca unele dintre aceste consumabile să fie achiziționate online sau la un magazin de consumabile de laborator.

2. 

   
   
   Purtați echipament de protecție adecvat. Când lucrați cu un acid puternic, cum ar fi acidul clorhidric, doriți să vă asigurați că luați măsurile de siguranță corespunzătoare. Purtarea unei haine de laborator, mănuși, pantofi cu vârful închis și protecție a ochilor sunt esențiale.
   • Ochelarii trebuie să se înfășoare în jurul părților laterale ale ochilor pentru a-i proteja de stropi.
   • Purtați mănuși care se potrivesc corespunzător, astfel încât să vă mențineți o bună dexteritate a mâinilor și degetelor.

3. 

   
   
   Pregătiți configurația experimentală. Introduceți un capăt al tubului în orificiul dopului de cauciuc. Vrei ca tubulatura să treacă până la capăt prin dopul de cauciuc și să iasă 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 balonul Erlenmeyer.
   • Lasă aceste bucăți deoparte până când ești gata să le folosești.

4. 

   
   
   Scufundați eprubeta în apă. Luați cel puțin o eprubetă (puteți folosi mai mult dacă doriți să colectați mai mult hidrogen) și scufundați-o în apă. Înclinați tubul astfel încât să scape toate bulele de aer. Așezați tubul deasupra tubului scufundat atașat la dopul de cauciuc de la capătul opus.
   • Este esențial ca toate bulele de aer să fie îndepărtate 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. Adăugați suficient acid clorhidric pentru a umple balonul cam la jumătate. Aproximativ 100 ml ar trebui 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 la acid poate duce la explozie și rănire.

6. 

   Începeți reacția chimică prin adăugarea de pelete metalice la HCI. Adăugați o mână de pelete de zinc sau magneziu la acidul clorhidric din balon. Cantitatea exactă pe care ați introdus-o nu este importantă, dar o mână mică ar trebui să fie suficientă pentru a începe reacția.
   • După adăugarea peletelor, puneți dopul în balon astfel încât sistemul să fie acum închis.

7. 

   Colectați hidrogenul într-o eprubetă scufundată. Pe măsură ce metalul reacționează cu acidul, se produce hidrogen gazos. Acest hidrogen se deplasează către vârful balonului, prin tubulatură și în eprubeta scufundată în apă. Gazul va deplasa apa și ar trebui să vedeți o formă cu bule în partea superioară a eprubetei.
   • Când eprubeta se umple cu hidrogen, scufundați o altă eprubetă cu apă și așezați-o peste țevi. Puteți colecta cât de mult hidrogen este produs de reacția voastră.
   • Păstrați eprubetele cu fața în jos pentru a preveni scurgerea hidrogenului gazos în aer.

8. 

   Confirmați că gazul este hidrogen. Pentru a confirma că gazul este hidrogen, puteți face ceea ce se numește testul atelei. Aprindeți un chibrit și țineți-l sub tub. Veți auzi un „pop” sau un sunet care scârțâie, indicând prezența hidrogenului.

Metoda 2 din 2: Utilizarea electrolizei

1. 

   Adunați materialele necesare. În acest experiment, veți folosi electricitatea pentru a separa hidrogenul și gazele de oxigen de moleculele de apă. Pentru a colecta hidrogen gazos utilizând electroliza, veți avea nevoie de o baterie de 9 volți, un creion, două eprubete, un recipient din plastic, apă, bicarbonat de sodiu, două benzi mari de cauciuc (opțional) și o clemă pentru baterie cu cleme la sfârșit.
   • Creionul trebuie să aibă grafit pentru ca acest lucru să funcționeze. Un creion numărul 2 este perfect. Pentru aceasta vor funcționa și două bucăți mici de grafit.
   • Este suficient un recipient sau un bol mic pentru depozitarea alimentelor.
   • Asigurați-vă că clema bateriei se potrivește cu o baterie de 9 volți și că are un fir roșu și negru cu cleme de aligator la capăt. Aceste cleme vor fi utilizate pentru a conecta sistemul la baterie.

2. 

   Scoateți radiera din creion și rupeți creionul în jumătate. Aveți nevoie de două bucăți de grafit, una pentru capătul pozitiv al bateriei și pentru capătul negativ al bateriei. Ascuțiți ambele capete ale fiecărei bucăți de creion la un punct. Asigurați-vă că grafitul este bine expus.
   • Acest pas poate fi omis dacă aveți deja două bucăți de grafit pur.

3. 

   Înfășurați 2 benzi de cauciuc în jurul recipientului în formă de X. Acest pas este opțional, dar este o modalitate ușoară de a menține eprubetele la locul lor în timp ce experimentul rulează. Întindeți o bandă de cauciuc peste recipient și întindeți o a doua bandă de cauciuc peste ea, astfel încât să traverseze prima, formând un X.
   • Dacă nu utilizați benzi de cauciuc, asigurați-vă că fixați eprubetele cu bandă sau șnur, astfel încât acestea să rămână cu susul în jos în timpul experimentului.

4. 

   Faceți o soluție de bicarbonat de sodiu și apă. Dizolvarea bicarbonatului de sodiu în apă va ajuta la alimentarea electricității în sistem. Cantitatea exactă de bicarbonat de sodiu adăugată nu este importantă, dar aproximativ 1 linguriță la 1 cană de apă ar trebui să fie suficientă. Se amestecă până se dizolvă complet.
   • Folosiți apă caldă pentru a accelera dizolvarea bicarbonatului de sodiu.

5. 

   Umpleți recipientul din plastic și eprubetele cu soluția de bicarbonat de sodiu. Containerul trebuie să fie suficient de mare pentru a ține ambele eprubete. Adăugați suficientă soluție pentru a umple recipientul plin de aproximativ trei sferturi. Scufundați eprubetele în soluția recipientului și întoarceți-le cu susul în jos. Așezați fiecare tub în crucea benzii de cauciuc X pentru a-l ține în poziție.
   • Este foarte important ca ambele eprubete să fie complet pline de apă și să nu rămână bule de aer.

6. 

   Atașați clemele de aligator la grafit. Scoateți o clemă din clema bateriei 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 piesa de creion.
   • Un creion trebuie atașat la clema roșie și un creion la clema neagră.

7. 

   Glisați capătul neîncuiat al creionului în eprubetă. Ținând eprubeta complet scufundată, înclinați-o ușor, astfel încât să puteți glisa capătul neîncuiat al creionului în tub. Repetați acest proces cu celălalt creion și cealaltă eprubetă.
   • În acest moment, totul ar trebui să fie sub apă și ar trebui să existe o bucată de creion în interiorul fiecărei eprubete.
   • Păstrați capătul clemei bateriei care se atașează la baterie în afara apei.

8. 

   Atașați clema bateriei la bateria de 9 volți. Cu totul configurat, sunteți acum gata să aplicați energia electrică furnizată de bateria de 9 volți. Capătul clemei bateriei trebuie să iasă din recipient, deci pur și simplu fixați bateria în poziție. Odată ce bateria este atașată, ar trebui să observați bule care se ridică de la capătul grafitului și plutesc până la partea superioară a fiecărei eprubete.
   • Dacă nu vedeți bule produse, verificați dacă clemele de aligator sunt fixate ferm de grafitul creionului. De asemenea, verificați dacă bateria este complet încărcată.
   • Eprubeta cu fir negativ atașat la creion va produce hidrogen, în timp ce eprubeta atașată la firul pozitiv al bateriei va produce oxigen.

9. 

   Colectați hidrogen și oxigen în cele două eprubete până când aveți câțiva centimetri de gaz în fiecare eprubetă. Amintiți-vă, tubul conectat la capătul negativ al bateriei va avea hidrogen și oxigenul va fi în tubul conectat la capătul pozitiv. Scoateți eprubetele din borcan, una câte una. Păstrați-le cu susul în jos și lăsați apa să se scurgă. Gazul din tuburi va rămâne chiar dacă nu îl puteți vedea.

10. 

    Testarea prezenței hidrogenului. Puteți testa prezența hidrogenului lovind un chibrit și ținând flacăra până la gaz. Acesta va scoate un sunet foarte distinct de „pop scârțâit” dacă este hidrogen. De asemenea, puteți folosi o lumânare aprinsă în locul unui chibrit.
    • Pentru a testa oxigenul în eprubeta care a fost conectată la partea pozitivă a sursei de alimentare, aruncați un chibrit aprins (sau lumânare) și puneți capătul încă strălucitor sub eprubetă. Dacă lumânarea reaprinde, oxigenul este prezent.

Întrebări și răspunsuri comunitare

Am nevoie de două eprubete dacă vreau să colectez numai hidrogen?

Bess Ruff, MA
Bess Ruff, om de știință în domeniul mediului, este doctorand în geografie la Florida State University. A obținut masteratul în științe și management al mediului de la Universitatea din California, Santa Barbara în 2016. A realizat lucrări de cercetare pentru proiecte de amenajare a spațiului marin din Caraibe și a oferit sprijin pentru cercetare ca absolvent al Sustainable Fisheries Group.

Cercetător în mediu Dacă doriți să colectați hidrogen folosind metoda de electroliză, puteți folosi o eprubetă. Asigurați-vă că tubul pe care îl utilizați este conectat la capătul negativ al bateriei.

Cât de mult hidrogen poate fi colectat din acest experiment simplu de electroliză? Și care ar fi presiunea hidrogenului gazos?

Depinde. Viteza de reacție (împărțirea apei) se bazează pe amperii bateriei și timpul rămas pentru reacție. De obicei, hidrogenul ar fi la o presiune la nivelul mării, cu excepția cazului în care faceți experimentul într-un mediu foarte cald sau rece.

De ce se colectează hidrogenul în tubul negativ

Datorită modului în care moleculele de apă împart electronii, atomii de hidrogen sunt încărcați pozitiv, iar atomii de oxigen sunt încărcați negativ. La extragerea gazelor, hidrogenul încărcat pozitiv va fi atras de tubul negativ, în timp ce oxigenul încărcat negativ va fi atras de tubul pozitiv.

De ce nu a scăpat gazul din tubul meu de colectare a gazului?

Este hidrogen, un gaz mai ușor decât toate celelalte, inclusiv heliu, ceea ce înseamnă că va rămâne în eprubă atâta timp cât capătul închis al tubului este deasupra, deoarece celelalte gaze îl înlocuiesc. Motivul pentru care folosim heliu în loc de hidrogen este că nu este inflamabil. Acest lucru se datorează faptului că este un gaz nobil (are o carcasă de valență completă de 8 electroni) și, prin urmare, este nereactiv.

Ar fi gazul foarte inflamabil?

Da. Vedeți dezastrul Hindenburg pe YouTube. Zeppelinele foloseau hidrogen, deoarece acesta este cel mai ușor gaz și destul de ușor de obținut. De asemenea, unii producători de autoturisme lucrează la autovehicule cu hidrogen.

aceasta este forma lichidă a hidrogenului?

Nu - hidrogenul din acest experiment va fi gazos

• 
  
  Cum lichidez hidrogenul? Răspuns

Avertizări

• Aveți grijă cu hidrogenul pur. Este extrem de exploziv atunci când este amestecat cu aerul.
• Asigurați-vă că orice alt aer a fost îndepărtat din echipamentul în care colectați hidrogen.