Kaip surinkti vandenilį (su paveikslėliais) - Žinios

Turinys

Žingsniai
Bendruomenės klausimai ir atsakymai
Įspėjimai

Kiti skyriai

Vandenilis yra lengviausias elementas ir turi daugybę pramoninių paskirčių, įskaitant hidrintų riebalų, skirtų naudoti virtuvėje, kūrimą ir angliavandenilių gamybą iš anglies. Tai yra būtina vandens molekulių dalis ir ją galima atskirti naudojant nedidelį kiekį elektros energijos. Taip pat galite gaminti vandenilio dujas naudodami kai kuriuos aktyvius metalus ir stiprias rūgštis. Abu metodai yra gana paprasti ir leis surinkti vandenilio dujas.

Žingsniai

1 iš 2 metodas: vandens išstūmimo naudojimas su aktyviaisiais metalais

Surinkite reikalingas medžiagas. Norint surinkti vandenilį naudojant stiprios rūgšties ir aktyvaus metalo maišymo reakciją, jums reikės: Erlenmeyerio kolbos, guminio kamščio, plastikinių vamzdelių, distiliuoto vandens, mėgintuvėlių, didelės talpos, 3 molinės druskos rūgšties (HCl) ir magnio arba cinko granulės.
- „Erlenmeyer“ kolba yra stiklinė kolba, turinti kūginį dugną ir cilindrinį kaklą.
- Guminis kamštis skirtas kolbos viršuje, o viduryje turi būti skylė, kad vamzdis galėtų praeiti.
- Atliekant šį eksperimentą tiks arba magnis, arba cinkas, jums nereikia abiejų.
- Kai kurias iš šių atsargų gali tekti įsigyti internetu arba laboratorijos prekių parduotuvėje.
Dėvėkite tinkamas apsaugos priemones. Dirbdami su stipria rūgštimi, pvz., Druskos rūgštimi, norite įsitikinti, kad laikotės tinkamų saugos priemonių. Būtina dėvėti laboratorinį paltą, pirštines, batus uždarais pirštais ir akių apsaugą.
- Akiniai turi apvynioti jūsų akių šonus, kad apsaugotų jas nuo purslų.
- Dėvėkite tinkamas pirštines, kad išlaikytumėte gerą rankų ir pirštų vikrumą.
Paruoškite eksperimentinę sąranką. Įkiškite vieną vamzdelio galą į guminio kamščio angą. Norite, kad vamzdeliai eitų per guminį kamštį ir šiek tiek iškištų iš galo. Užpildykite didelę talpyklą vandeniu ir įdėkite laisvą vamzdelio galą į vandenį. Prasidėjus eksperimentui, įdėsite guminį kamštį į Erlenmeyerio kolbą.
- Šiuos gabalėlius atidėkite į šalį, kol būsite pasirengę juos naudoti.
Panardinkite mėgintuvėlį į vandenį. Paimkite bent vieną mėgintuvėlį (galite naudoti daugiau, jei norite surinkti daugiau vandenilio) ir panardinkite į vandenį. Pakreipkite vamzdelį taip, kad visi oro burbuliukai galėtų išbėgti. Vamzdį uždėkite ant panardinto vamzdžio, pritvirtinto prie guminio kamščio, priešingame gale.
- Prieš pradedant, būtina iš vamzdelio pašalinti visus oro burbuliukus. Jei jų nėra, vamzdyje surenkamos dujos bus ne tik vandenilis.
Į Erlenmeyerio kolbą įpilkite druskos rūgšties. Įpilkite tiek druskos rūgšties, kad kolba būtų maždaug iki pusės užpildyta. Turėtų pakakti maždaug 100 ml. Prieš įpilant rūgšties, kolba turi būti švari ir sausa. Mūvėkite gumines pirštines ir atsargiai pildykite kolbą.
- Pasirūpinkite, kad į rūgštį nepatektų vandens. Į rūgštį įpilamas vanduo gali sukelti sprogimą ir susižeisti.
Pradėkite cheminę reakciją į HCl pridedant metalinių nuosėdų. Į kolboje esančią druskos rūgštį įpilkite saujelę cinko arba magnio granulių. Tikslus jūsų įdėtas kiekis nėra svarbus, tačiau reakcijai pradėti turėtų pakakti nedidelės saujos.
- Įdėjus granules, kamštis įstatomas į kolbą taip, kad sistema dabar būtų uždaryta.
Surinkite vandenilį į panardintą mėgintuvėlį. Metalui reaguojant su rūgštimi, susidaro vandenilio dujos. Šis vandenilis patenka į kolbos viršų, per vamzdelius ir į vandenį panardintą mėgintuvėlį. Dujos išstums vandenį, o mėgintuvėlio viršuje turėtumėte pamatyti burbulą.
- Kai mėgintuvėlis prisipildys vandenilio, panardinkite kitą mėgintuvėlį vandeniu ir padėkite jį ant vamzdelio. Galite surinkti tiek vandenilio, kiek susidaro jūsų reakcija.
- Mėgintuvėlius laikykite nukreiptus žemyn, kad vandenilio dujos nepatektų į orą.
Patikrinkite, ar dujos yra vandenilis. Norėdami patvirtinti, kad dujos yra vandenilis, galite atlikti vadinamąjį įtvaro bandymą. Uždekite degtuką ir laikykite jį po mėgintuvėliu. Išgirsite „pop“ ar girgždantį garsą, rodantį, kad vandenilio yra.

2 metodas iš 2: naudojant elektrolizę

Surinkite reikalingas medžiagas. Šiame eksperimente naudosite elektrą vandenilio ir deguonies dujoms atskirti nuo vandens molekulių. Norint surinkti vandenilio dujas naudojant elektrolizę, jums reikės 9 voltų baterijos, pieštuko, dviejų mėgintuvėlių, plastikinio indo, vandens, soda, dviejų didelių guminių juostų (pasirinktinai) ir akumuliatoriaus spaustuko su spaustukais gale.
- Kad tai veiktų, pieštuke turi būti grafitas. Puikiai tinka 2 numerio pieštukas. Tam tiks ir du nedideli grafito gabalėliai.
- Pakanka nedidelio maisto laikymo indo ar dubenėlio.
- Įsitikinkite, kad akumuliatoriaus spaustukas tinka 9 voltų baterijai ir kad jo gale yra raudona ir juoda viela su aligatoriaus spaustukais. Šie spaustukai bus naudojami jūsų sistemai prijungti prie akumuliatoriaus.
Išimkite trintuką iš pieštuko ir sulaužykite pieštuką per pusę. Jums reikia dviejų grafito gabalų, vieno - teigiamam akumuliatoriaus galui ir neigiamam akumuliatoriaus galui. Aštrinkite kiekvieno pieštuko gabalo abu galus iki taško. Įsitikinkite, kad grafitas yra gerai veikiamas.
- Šis žingsnis gali būti praleistas, jei jau turite du gryno grafito gabalus.
Apvyniokite 2 gumines juostas aplink konteinerį X formos. Šis žingsnis yra neprivalomas, tačiau tai yra paprastas būdas išlaikyti mėgintuvėlius, kol vyksta eksperimentas. Ištieskite vieną guminę juostelę ant konteinerio ir ištempkite ant jos antrą guminę juostelę, kad ji kirstųsi per pirmąją, suformuodama X.
- Jei nenaudojate guminių juostų, būtinai pritvirtinkite mėgintuvėlius juosta ar virvelėmis, kad eksperimento metu jie liktų aukštyn kojomis.
Paruoškite soda ir vandens tirpalą. Ištirpinus kepimo soda vandenyje, elektros energija gali būti praleista sistemoje. Tikslus įdėtos sodos kiekis nėra svarbus, tačiau turėtų pakakti maždaug 1 arbatinio šaukštelio 1 puodeliui vandens. Maišykite, kol visiškai ištirps.
- Norėdami pagreitinti soda ištirpimą, naudokite šiltą vandenį.
Užpildykite plastikinį indą ir mėgintuvėlius soda soda. Indas turi būti pakankamai didelis, kad tilptų abu mėgintuvėliai. Įpilkite tiek tirpalo, kad indas užpildytų maždaug tris ketvirtadalius. Panardinkite mėgintuvėlius į indo tirpalą ir apverskite juos aukštyn kojomis. Įdėkite kiekvieną vamzdelį į guminės juostelės X kryžių, kad jis laikytųsi.
- Labai svarbu, kad abu mėgintuvėliai būtų visiškai pilni vandens ir neliktų oro burbuliukų.
Pritvirtinkite aligatoriaus spaustukus prie grafito. Iš akumuliatoriaus spaustuko paimkite vieną spaustuką ir pritvirtinkite jį prie vieno pieštuko galo. Įsitikinkite, kad jis liečia kuo daugiau grafito. Atlikite tą patį su likusiu aligatoriaus spaustuku ir pieštuku.
- Vienas pieštukas turi būti pritvirtintas prie raudonos spaustuko, o vienas pieštukas - prie juodo spaustuko.
Įstumkite neužfiksuotą pieštuko galą į mėgintuvėlį. Laikydami mėgintuvėlį visiškai panardintą, šiek tiek pakreipkite, kad galėtumėte pastumti neužfiksuotą pieštuko galą į mėgintuvėlį. Pakartokite šį procesą su kitu pieštuku ir kitu mėgintuvėliu.
- Šiuo metu viskas turėtų būti po vandeniu, o kiekvieno mėgintuvėlio viduje turėtų būti vienas pieštuko gabalas.
- Laikykite prie vandens akumuliatoriaus spaustuko, kuris tvirtinamas prie akumuliatoriaus, galą.
Pritvirtinkite akumuliatoriaus spaustuką prie 9 voltų akumuliatoriaus. Viską nustatę, dabar esate pasirengę naudoti 9 voltų baterijos teikiamą elektros energiją. Baterijos spaustuko galas turi būti iškištas iš talpyklos, todėl tiesiog užmaukite akumuliatorių savo vietoje. Pritvirtinę bateriją, turėtumėte pastebėti burbuliukus, kylančius nuo grafito galo ir plaukiančius į kiekvieno mėgintuvėlio viršų.
- Jei nematote susidariusių burbuliukų, patikrinkite, ar aligatoriaus spaustukai yra tvirtai pritvirtinti prie pieštuko grafito. Taip pat patikrinkite, ar jūsų baterija yra visiškai įkrauta.
- Mėgintuvėlis su neigiama viela, pritvirtinta prie pieštuko, gamins vandenilį, o mėgintuvėlis, pritvirtintas prie akumuliatoriaus teigiamo laido, gamins deguonį.
Surinkite vandenilį ir deguonį į du mėgintuvėlius, kol kiekviename mėgintuvėlyje bus keli centimetrai dujų. Atminkite, kad vamzdyje, prijungtame prie neigiamo akumuliatoriaus galo, bus vandenilio, o deguonis bus vamzdyje, sujungtame su teigiamu galu. Išimkite mėgintuvėlius iš indelio po vieną. Laikykite juos aukštyn kojomis ir leiskite vandeniui nutekėti. Vamzdžiuose esančios dujos išliks, nors jų nematote.
Vandenilio buvimo bandymas. Galite patikrinti, ar nėra vandenilio, užmušdami degtuką ir palaikydami liepsną prie dujų. Tai sukels labai ryškų „girgždantį pop“ garsą, jei jis yra vandenilis. Vietoj degtukų galite naudoti ir uždegtą žvakę.
- Norėdami išbandyti deguonį mėgintuvėlyje, kuris buvo prijungtas prie teigiamos maitinimo šaltinio pusės, užpūskite degtą degtuką (arba žvakę) ir padėkite dar žėrintį galą po mėgintuvėliu. Jei žvakė vėl dega, yra deguonies.

Bendruomenės klausimai ir atsakymai

Ar man reikia dviejų mėgintuvėlių, jei noriu surinkti tik vandenilį?

Bessas Ruffas, MA
Aplinkos mokslininkas Bessas Ruffas yra Floridos valstijos universiteto geografijos doktorantas. 2016 m. Kalifornijos universitete, Santa Barbaroje, ji įgijo aplinkos mokslų ir vadybos magistro laipsnį. Ji atliko tyrimus jūrų erdvės planavimo projektams Karibuose ir teikė mokslinių tyrimų paramą kaip Tvarios žuvininkystės grupės absolventė.

Aplinkos mokslininkas Jei norite surinkti vandenilį tik elektrolizės metodu, galite naudoti vieną mėgintuvėlį. Įsitikinkite, kad jūsų naudojamas vamzdis yra prijungtas prie neigiamo akumuliatoriaus galo.

Kiek vandenilio galima surinkti iš šio paprasto elektrolizės eksperimento? O koks būtų vandenilio dujų slėgis?

Tai priklauso. Reakcijos (vandens dalijimosi) greitis priklauso nuo akumuliatoriaus amperų ir laiko, likusio reaguoti. Paprastai vandenilis būtų maždaug jūros lygio slėgyje, nebent eksperimentą atliktumėte tikrai karštoje ar šaltoje aplinkoje.

Kodėl vandenilis susirenka neigiamame mėgintuvėlyje

Dėl to, kaip vandens molekulės dalijasi elektronais, vandenilio atomai yra teigiamai įkrauti, o deguonies - neigiamai. Ištraukiant dujas, teigiamai įkrautas vandenilis patrauks į neigiamą vamzdelį, o neigiamai įkrautas deguonis - į teigiamą vamzdelį.

Kodėl dujos neišbėgo iš mano dujų surinkimo vamzdžio?

Tai vandenilis - dujos, lengvesnės už visas kitas, įskaitant helį, vadinasi, jos liks mėgintuvėlyje tol, kol uždaras vamzdelio galas bus viršuje, nes kitos dujos jį išstumia. Priežastis, kodėl vietoj vandenilio naudojame helį, yra ta, kad jis nėra degus. Taip yra dėl to, kad tai yra tauriosios dujos (jos visas valentinis apvalkalas yra 8 elektronai) ir todėl nereaguoja.

Ar dujos būtų labai degios?

Taip. Žiūrėkite „Hindenburg“ katastrofą „YouTube“. Cepelinai naudojo vandenilį, nes jie yra lengviausios dujos ir gana lengvai gaunami. Taip pat kai kurie automobilių gamintojai dirba su vandeniliu varomais automobiliais.

ar tai skysta vandenilio forma?

Ne - šiame eksperimente vandenilis bus dujinis

Kaip suskystinti vandenilį? Atsakymas

Įspėjimai

Būkite atsargūs su grynu vandeniliu. Maišant su oru, jis yra labai sprogus.
Įsitikinkite, kad visas kitas oras buvo pašalintas iš įrangos, kurioje renkate vandenilį.