1. modul
Átfogó célok. ismeri a hidrogén megszerzésének és tisztításának laboratóriumi módszereit; fizikai és kémiai tulajdonságai; ismernie kell annak használatának elméleti alapját az oxidokból származó fémek előállításához; ismerje az előállított fémek tulajdonságait; hogy képes legyen együttműködni a Kipp készülékével, ellenőrizni a hidrogént a tisztaság érdekében, hogy egy olyan egységet gyűjtsön össze, amely az oxidok hidrogénnel történő magas hőmérsékleten történő csökkentésére szolgál.
Hidrogéntermelés és tisztítás
A laboratóriumban lévő hidrogén keletkezik lúgok oldatának elektrolízisével vagy a fémek savakkal való kölcsönhatásával. Különleges esetekben bizonyos fémek vagy ötvözeteik vízre gyakorolt hatása, valamint az alumínium és a szilícium kölcsönhatása vizes lúgos oldatokkal.
Amikor a második módszerrel hidrogént állítunk elő, kiindulási anyagként cinket granulátum formájában és 20% -os kénsav oldatot használunk.
A legalkalmasabb a hidrogén előállítása egy Kipp készülékben (1. A cinket a Kipp készülék közepére helyezzük, az alsó porózus septumból elválasztjuk, amelyen keresztül egy savas oldat behatolhat. A sav a Kipp készülék felső részén levő nyíláson keresztül öntik, és egy üvegcsőbe vezetnek az alsó tartályba. A Kippa készülék közepén reakció keletkezik a cink és a sav között, a hidrogén felszabadul, amely a lyukon keresztül jut ki a csaptelepen. Ha a szelep zárva van, a közepén egy Kipp eszköz létrehoz egy túlnyomás a hidrogén és a sav elmozdul az alsó tartályt, majd az üvegcsövet - a felső, a kapcsolatot a cink megszűnik. Ha a csap nyitva van, akkor a középső tartályban lévő túlnyomás eltávolításra kerül, és a sav a porózus szeptumon keresztül a cinkbe rohan.
Ha a cink nagyon tiszta, akkor a reakció nagyon lassan megy. A reakció gyorsítása érdekében adjunk hozzá néhány milliliter réz-szulfát oldatot. A réz-szulfát és a cink közötti kölcsönhatásnak köszönhetően a rézréteg a cink felületén mikrohalogéngőz keletkezik, ami miatt a hidrogén fejlődése nagyban meggyorsul.
A hidrogén termelt nem eléggé tiszta, tartalmaz egy kis mennyiségű szennyezés: vízgőz, szénhidrogének (szén-e a cink), a nyomait szulfid és szén-dioxid, hidrogén-foszfor-vegyületet, arzén, a kén (a zárványok a cink), valamint nyomokban levegő.
A hidrogén oxidációját különböző vegyületek (hidrogén-szulfid, arzén vegyületek, stb), és a hidrogén-szulfid-gázt vezetünk át az alátét 2-3 koncentrált lúgos kálium-permanganát oldattal. Kényelmesebb és hatékonyabb (nagyobb felület miatt) tisztított üvegekkel vagy üveggyöngyökkel töltött oszlopokkal, megfelelő oldattal nedvesítve.
Tisztítás után a hidrogént megszárítjuk. Először koncentrált kénsavas öblítéssel vezetjük át, amely egyben buborékpultként is szolgál. Az alaposabb szárítás érdekében a hidrogént egymás után áteresztjük szárító oszlopokon, dehidratált kalcium-kloriddal, kausztikus káliummal és foszforsav-anhidriddel. Annak érdekében, hogy a hidrogén szabadon áthaladhasson az oszlopokon, nem szabad túlságosan szorosan felakasztani őket. Ahhoz, hogy betöltse a oszlopokat kell verni foszfor-pentoxid üveg vagy darabolt üveg vékony csőben darabokra átmérőjű és 3-4 mm hosszú, gyorsan keverjük őket porcelántálban száradni foszforsav-anhidrid, és öntsük a keveréket az oszlopra. Figyelembe kell venni, hogy a dehidrátorok fokozatosan elveszítik tevékenységüket, mivel elnyelik a nedvességet. A végső szárításhoz a hidrogént át lehet engedni az olvadt nátriumon.
Az ilyen gondos tisztítás és a hidrogén szárítása nem mindig szükséges. Így, az előállítására fémoxid tisztításához elegendő szennyeződések a hidrogén a hidrogén-foszfor, arzén, a kén, hogy átvezettük egy mosási palackot egy oxidálószerrel oldattal és száraz tömény kénsavval (ábra. 2). Ugyanazok a fémhidridek előállítása azonban nagyon alapos tisztítást és hidrogénezést igényel.