Аутор:
Janice Evans
Датум Стварања:
3 Јули 2021
Ажурирати Датум:
13 Може 2024
Садржај
Остали одељциВодоник је најлакши елемент и има многе индустријске намене, укључујући стварање хидрогенизованих масти за употребу у кухињи и производњу угљоводоника из угља. То је важан део молекула воде и може се одвојити помоћу мале количине електричне енергије. Такође можете да производите гас водоник користећи неке активне метале и јаке киселине. Обе методе су релативно једноставне и омогућиће вам сакупљање гаса водоника.
Кораци
Метод 1 од 2: Коришћење истискивања воде са активним металима
Прикупите потребне материјале. Да бисте сакупили водоник реакцијом мешања јаке киселине са активним металом, биће вам потребни: Ерленмајерова тиквица, гумени чеп, пластичне цеви, дестилована вода, епрувете, велика посуда, 3 моларна хлороводонична киселина (ХЦл) и магнезијум или цинк пелете.
- Ерленмајерова тиквица је стаклена боца која има конусно дно и цилиндрични врат.
- Гумени чеп је за врх боце и у средини мора имати отвор за пролазак цеви.
- Било магнезијум или цинк ће радити за овај експеримент, не требају вам оба.
- Неке од ових залиха ће можда требати купити на мрежи или у продавници лабораторијског материјала.
Носите одговарајућу заштитну опрему. Када радите са јаком киселином као што је хлороводонична киселина, желите да будете сигурни да сте предузели одговарајуће мере предострожности. Ношење лабораторијског огртача, рукавица, затворених ципела и заштита за очи су неопходни.- Наочаре треба да се омотају око бочних страна очију како би их заштитиле од прскања.
- Носите рукавице које се правилно уклапају како бисте одржали добру спретност руку и прстију.
Припремите експерименталну поставку. Уметните један крај цеви у рупу гуменог чепа. Желите да цев пролази до краја кроз гумени чеп и лагано стрши са краја. Напуните велику посуду водом и ставите слободни крај цеви у воду. Када експеримент започне, гумени чеп ставите у Ерленмајерову тиквицу.- Оставите ове комаде на страну док не будете спремни да их употребите.
Потопите епрувету у воду. Узмите најмање једну епрувету (можете да користите више ако желите да сакупите више водоника) и потопите је у воду. Нагните цев тако да сви мехурићи ваздуха могу да побегну. Поставите цев на врх потопљене цеви причвршћене за гумени чеп на супротном крају.- Неопходно је да се сви мехурићи ваздуха уклоне из цеви пре него што започнете. Ако нису, сакупљени гас у цеви биће више од водоника.
У Ерленмајерову тиквицу додајте хлороводоничну киселину. Додати довољно хлороводоничне киселине да се тиквица напуни приближно до пола. Отприлике 100 мл би требало да буде довољно. Пре додавања киселине проверите да ли је чутура чиста и сува. Носите гумене рукавице и будите опрезни када пуните боцу.
- Пазите да у киселину не пролијете воду. Вода додата киселини може довести до експлозије и повреде.
Започните хемијску реакцију додавањем металних пелета у ХЦл. Додајте шаку цинка или магнезијума пелета у хлороводоничну киселину у боци. Тачан износ који унесете није важан, али мала шачица би требала бити довољна да покрене реакцију.
- Након додавања пелета, ставите чеп у тиквицу тако да је систем сада затворен.
Сакупити водоник у потопљену епрувету. Како метал реагује са киселином, ствара се гас водоник. Овај водоник путује до врха боце, кроз цев и у епрувету потопљену у води. Гас ће истиснути воду и на врху епрувете требало би да видите облик мехурића.
- Када се епрувета напуни водоником, потопите другу епрувету водом и ставите је преко цеви. Можете сакупити онолико водоника колико се добије вашом реакцијом.
- Држите епрувете окренуте надоле како бисте спречили да водоник испусти у ваздух.
Потврдите да је гас водоник. Да бисте потврдили да је гас водоник, можете да урадите оно што се назива тест удлаге. Упалите шибицу и држите је испод цеви. Зачућете звук „пуцања“ или шкрипања који указује да је водоник присутан.
Метод 2 од 2: Коришћење електролизе
Прикупите потребне материјале. У овом експерименту користићете електричну енергију за одвајање гасова водоника и кисеоника од молекула воде. Да бисте сакупљали гас водоник помоћу електролизе, биће вам потребна батерија од 9 волти, оловка, две епрувете, пластична посуда, вода, сода бикарбона, две велике гумене траке (опционално) и копча за батерију са стезаљкама на крају.
- Да би ово успело, оловка мора имати графит. Оловка број 2 је савршена. Два мала комада графита ће такође радити за ово.
- Довољан је мали контејнер или посуда за складиштење хране.
- Уверите се да копча за батерију може стати на 9-волтну батерију и да на крају има црвену и црну жицу са алигаторским стезаљкама. Ове стезаљке ће се користити за спајање вашег система на батерију.
Извадите гумицу из оловке и сломите оловку на пола. Потребна су вам два дела графита, један за позитивни крај батерије и за негативни крај батерије. Оштрите оба краја сваког дела оловке до тачке. Уверите се да је графит добро изложен.
- Овај корак се може прескочити ако већ имате два комада чистог графита.
Обмотајте 2 гумене траке око посуде у облику слова Кс. Овај корак није обавезан, али је једноставан начин да епрувете држите на месту док експеримент траје. Развуците једну гумену траку преко контејнера и преко истежите другу гумену траку тако да прелази преко прве, формирајући Кс.
- Ако не користите гумене траке, обавезно учврстите епрувете траком или жицом тако да остану наопаке током експеримента.
Направите раствор соде и воде. Растварање соде бикарбоне у води помоћи ће да се струја спроводи у систему. Тачна количина додане соде бикарбоне није важна, али би требало да буде довољно око 1 кашичице на 1 шољу воде. Мешајте док се потпуно не раствори.
- Користите топлу воду да бисте убрзали растварање соде бикарбоне.
Напуните пластични контејнер и епрувете раствором соде бикарбоне. Контејнер мора бити довољно велик да може да држи обе епрувете. Додајте довољно раствора да напуните посуду отприлике три четвртине. Потопите епрувете у раствор посуде и преокрените их наопако. Ставите сваку цев у крст гумене траке Кс да бисте је држали на месту.
- Веома је важно да су обе епрувете потпуно препуне воде и да не остану мехурићи ваздуха.
Причврстите алигаторске стезаљке на графит. Извадите једну стезаљку са копче за батерију и закачите је на крај једне од оловака. Уверите се да додирује што већи део графита. Урадите исто са преосталом алигаторском стезаљком и комадом оловке.
- На црвену стезаљку треба ставити једну оловку, а на црну стезаљку.
Гурните незатегнути крај оловке у епрувету. Држите епрувету потпуно потопљеном, лагано је нагните тако да можете завући незалепљени крај оловке у епрувету. Поновите овај поступак са другом оловком и другом епруветом.
- У овом тренутку све би требало да буде под водом и у свакој епрувети треба да буде по један комад оловке.
- Држите крај копче за батерију која се причвршћује за батерију ван воде.
Причврстите копчу за батерију на 9-волтну батерију. Уз све постављено, сада сте спремни да примените електричну енергију коју даје 9-волтна батерија. Крај копче за батерију треба да вири из контејнера, па једноставно заквачите батерију на место. Једном када је батерија причвршћена, приметили бисте да се мехурићи дижу с краја графита и лебде на врху сваке епрувете.
- Ако не видите произведене мехуриће, проверите да ли су стезаљке алигатора чврсто причвршћене за графит оловке. Такође проверите да ли је батерија потпуно напуњена.
- Епрувета са негативном жицом причвршћеном за оловку производиће водоник, док ће епрувета причвршћена за позитивну жицу батерије производити кисеоник.
Сакупљајте водоник и кисеоник у две епрувете док у свакој епрувети не буде неколико центиметара плина. Запамтите, цев спојена на негативни крај батерије имаће водоник, а кисеоник ће бити у цеви спојеној на позитивни крај. Извадите епрувете из тегле, једну по једну. Држите их наопако и пустите да вода исцури. Плин у цевима ће остати иако га не можете видети.
Тест за присуство водоника. Можете да тестирате присуство водоника ударајући шибицу и држећи пламен на гасу. Испустиће врло јасан звук „шкрипавог поп-а“ ако је водоник. Уместо шибице можете да користите и упаљену свећу.
- Да бисте тестирали кисеоник у епрувети која је била повезана са позитивном страном извора напајања, дувајте упаљену шибицу (или свећу) и ставите светлећи крај испод епрувете. Ако се свећа поново упали, присутан је кисеоник.
Питања и одговори заједнице
Да ли су ми потребне две епрувете ако желим да сакупљам само водоник?
Научница за заштиту животне средине Бесс Руфф студент је доктората географије на Универзитету Флорида. Магистрирала је науку и управљање животном средином на Калифорнијском универзитету у Санта Барбари 2016. Спровела је анкетне радове за пројекте морског просторног планирања на Карибима и пружила истраживачку подршку као дипломирани сарадник за Групу за одрживи рибарство.
Колико се водоника може прикупити из овог једноставног експеримента електролизе? А колики би био притисак гаса водоника?
То зависи. Брзина реакције (цепање воде) заснива се на појачалима батерије и времену преосталом за реакцију. Обично би водоник био под притиском на нивоу мора, осим ако експеримент не радите у заиста топлом или хладном окружењу.
Зашто се водоник сакупља у негативној цеви
Због начина на који молекули воде деле електроне, атоми водоника су позитивно наелектрисани, а атоми кисеоника негативно наелектрисани. При извлачењу гасова, позитивно наелектрисани водоник ће бити привучен у негативну цев, док ће негативно наелектрисани кисеоник бити привучен у позитивну цев.
Зашто ми гас није исцурио из цеви за сакупљање гаса?
То је водоник, гас који је лакши од свих осталих, укључујући и хелијум, што значи да ће остати у епрувети све док је затворени крај епрувете горе, јер га други гасови померају. Разлог зашто користимо хелијум уместо водоника је тај што није запаљив. То је због чињенице да је то племенити гас (има пуно валентну љуску од 8 електрона) и зато није реактиван.
Да ли би гас био врло запаљив?
Да. Погледајте катастрофу у Хинденбургу на ИоуТубе-у. Цепелини су користили водоник јер је најлакши гас и прилично га је лако добити. Такође је разлог зашто неки произвођачи аутомобила раде на аутомобилима на водоник.
да ли је ово течни облик водоника?
Не - водоник у овом експерименту биће гасовит
Како да укапим водоник? Одговор
Упозорења
- Будите пажљиви са чистим водоником. Веома је експлозиван када се помеша са ваздухом.
- Обавезно уклоните сав остали ваздух из опреме у којој сакупљате водоник.
