Το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο στοιχείο και έχει πολλές βιομηχανικές χρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας υδρογονωμένων λιπών για χρήση στην κουζίνα και την παραγωγή υδρογονανθράκων από άνθρακα. Είναι ένα ουσιαστικό μέρος των μορίων του νερού και μπορεί να διαχωριστεί χρησιμοποιώντας μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορείτε επίσης να παράγετε αέριο υδρογόνο χρησιμοποιώντας ορισμένα ενεργά μέταλλα και ισχυρά οξέα. Και οι δύο μέθοδοι είναι σχετικά απλές και θα σας επιτρέψουν να συλλέξετε αέριο υδρογόνο.
Βήματα
Μέθοδος 1 από 2: Χρήση μετατόπισης νερού με ενεργά μέταλλα
Βήμα 1. Συγκεντρώστε τα απαραίτητα υλικά
Για να συλλέξετε υδρογόνο χρησιμοποιώντας την αντίδραση ανάμιξης ενός ισχυρού οξέος με ένα ενεργό μέταλλο, θα χρειαστείτε: μια φιάλη Erlenmeyer, ένα ελαστικό πώμα, πλαστικούς σωλήνες, αποσταγμένο νερό, δοκιμαστικούς σωλήνες, ένα μεγάλο δοχείο, 3 γραμμομοριακό υδροχλωρικό οξύ (HCl) και σφαιρίδια μαγνησίου ή ψευδαργύρου.
- Η φιάλη Erlenmeyer είναι μια γυάλινη φιάλη που έχει κωνικό πυθμένα και κυλινδρικό λαιμό.
- Το ελαστικό πώμα είναι για το πάνω μέρος της φιάλης και πρέπει να έχει μια τρύπα στη μέση για να περάσει ο σωλήνας.
- Είτε μαγνήσιο είτε ψευδάργυρος θα λειτουργήσουν για αυτό το πείραμα, δεν χρειάζεστε και τα δύο.
- Ορισμένα από αυτά τα αναλώσιμα μπορεί να χρειαστεί να αγοραστούν στο διαδίκτυο ή σε εργαστήριο εργαστηρίου.
Βήμα 2. Φορέστε κατάλληλο προστατευτικό εξοπλισμό
Όταν εργάζεστε με ένα ισχυρό οξύ όπως το υδροχλωρικό οξύ, θέλετε να βεβαιωθείτε ότι λαμβάνετε τις κατάλληλες προφυλάξεις ασφαλείας. Το να φοράτε εργαστηριακό παλτό, γάντια, παπούτσια με κλειστά δάχτυλα και προστασία ματιών είναι απαραίτητα.
- Τα γυαλιά πρέπει να τυλίγονται στις πλευρές των ματιών σας για να προστατεύονται από πιτσιλιές.
- Φορέστε γάντια που ταιριάζουν σωστά, ώστε να διατηρείτε καλή επιδεξιότητα στα χέρια και τα δάχτυλά σας.
Βήμα 3. Προετοιμάστε την πειραματική ρύθμιση
Τοποθετήστε το ένα άκρο του σωλήνα στην οπή του ελαστικού πώματος. Θέλετε το σωλήνα να περάσει μέχρι το λάστιχο και να κολλήσει ελαφρώς από το τέλος. Γεμίστε το μεγάλο δοχείο με νερό και τοποθετήστε το ελεύθερο άκρο του σωλήνα στο νερό. Όταν ξεκινήσει το πείραμα, θα βάλετε το ελαστικό πώμα στη φιάλη Erlenmeyer.
Αφήστε αυτά τα κομμάτια στην άκρη μέχρι να είστε έτοιμοι να τα χρησιμοποιήσετε
Βήμα 4. Βυθίστε τον δοκιμαστικό σωλήνα στο νερό
Πάρτε τουλάχιστον έναν δοκιμαστικό σωλήνα (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε περισσότερο εάν θέλετε να συλλέξετε περισσότερο υδρογόνο) και βυθίστε τον στο νερό. Γείρετε τον σωλήνα έτσι ώστε να μπορούν να φύγουν όλες οι φυσαλίδες αέρα. Τοποθετήστε το σωλήνα πάνω από το βυθισμένο σωλήνα που είναι προσαρτημένο στο ελαστικό πώμα στο αντίθετο άκρο.
Είναι σημαντικό να αφαιρέσετε όλες τις φυσαλίδες αέρα από το σωλήνα πριν ξεκινήσετε. Εάν δεν είναι, το αέριο που συλλέγεται στον σωλήνα θα είναι κάτι περισσότερο από υδρογόνο
Βήμα 5. Προσθέστε υδροχλωρικό οξύ στη φιάλη Erlenmeyer
Προσθέστε αρκετό υδροχλωρικό οξύ για να γεμίσετε τη φιάλη περίπου στη μέση. Περίπου 100 ml πρέπει να είναι επαρκή. Βεβαιωθείτε ότι η φιάλη είναι καθαρή και στεγνή πριν προσθέσετε το οξύ. Φοράτε γάντια από καουτσούκ και προσέξτε όταν γεμίζετε τη φιάλη.
Προσέξτε να μην χυθεί νερό μέσα στο οξύ. Το νερό που προστίθεται στο οξύ μπορεί να οδηγήσει σε έκρηξη και τραυματισμό
Βήμα 6. Ξεκινήστε τη χημική αντίδραση προσθέτοντας μεταλλικά σφαιρίδια σε HCl
Προσθέστε μια χούφτα σφαιρίδια ψευδαργύρου ή μαγνησίου στο υδροχλωρικό οξύ στη φιάλη. Η ακριβής ποσότητα που βάζετε δεν είναι σημαντική, αλλά μια μικρή χούφτα πρέπει να είναι αρκετή για να ξεκινήσει η αντίδραση.
Αφού προσθέσετε τα σφαιρίδια, τοποθετήστε το πώμα στη φιάλη έτσι ώστε το σύστημα να είναι τώρα κλειστό
Βήμα 7. Συλλέξτε το υδρογόνο σε βυθισμένο δοκιμαστικό σωλήνα
Καθώς το μέταλλο αντιδρά με το οξύ, παράγεται αέριο υδρογόνο. Αυτό το υδρογόνο ταξιδεύει στην κορυφή της φιάλης, μέσω του σωλήνα και μέσα στον δοκιμαστικό σωλήνα βυθισμένο στο νερό. Το αέριο θα εκτοπίσει το νερό και θα δείτε μια μορφή φυσαλίδων στην κορυφή του δοκιμαστικού σωλήνα.
- Όταν ο δοκιμαστικός σωλήνας γεμίσει με υδρογόνο, βυθίστε έναν άλλο σωλήνα με νερό και τοποθετήστε τον πάνω από τον σωλήνα. Μπορείτε να συλλέξετε όσο υδρογόνο παράγεται από την αντίδρασή σας.
- Κρατήστε τους δοκιμαστικούς σωλήνες στραμμένους προς τα κάτω για να αποφύγετε τη διαφυγή αερίου υδρογόνου στον αέρα.
Βήμα 8. Επιβεβαιώστε ότι το αέριο είναι υδρογόνο
Για να επιβεβαιώσετε ότι το αέριο είναι υδρογόνο, μπορείτε να κάνετε αυτό που ονομάζεται δοκιμή νάρθηκα. Ανάψτε ένα σπίρτο και κρατήστε το κάτω από το σωλήνα. Θα ακούσετε έναν ήχο "σκάει" ή τρίξιμο, υποδεικνύοντας ότι υπάρχει υδρογόνο.
Μέθοδος 2 από 2: Χρήση Ηλεκτρόλυσης
Βήμα 1. Συγκεντρώστε τα απαραίτητα υλικά
Σε αυτό το πείραμα, θα χρησιμοποιήσετε ηλεκτρική ενέργεια για να διαχωρίσετε αέρια υδρογόνου και οξυγόνου από μόρια νερού. Για να συλλέξετε αέριο υδρογόνο χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση, θα χρειαστείτε μια μπαταρία 9 βολτ, ένα μολύβι, δύο δοκιμαστικούς σωλήνες, ένα πλαστικό δοχείο, νερό, μαγειρική σόδα, δύο μεγάλες λαστιχένιες ταινίες (προαιρετικά) και ένα κλιπ μπαταρίας με σφιγκτήρες στο τέλος.
- Το μολύβι πρέπει να έχει γραφίτη για να λειτουργήσει. Το μολύβι με νούμερο 2 είναι τέλειο. Δύο μικρά κομμάτια γραφίτη θα λειτουργήσουν επίσης για αυτό.
- Ένα μικρό δοχείο ή μπολ αποθήκευσης τροφίμων είναι αρκετό.
- Βεβαιωθείτε ότι το κλιπ μπαταρίας μπορεί να χωρέσει μια μπαταρία 9 βολτ και ότι έχει ένα κόκκινο και μαύρο σύρμα με σφιγκτήρες αλιγάτορα στο τέλος. Αυτοί οι σφιγκτήρες θα χρησιμοποιηθούν για να συνδέσετε το σύστημά σας με την μπαταρία.
Βήμα 2. Αφαιρέστε τη γόμα από το μολύβι και σπάστε το μολύβι στη μέση
Χρειάζεστε δύο κομμάτια γραφίτη, ένα για το θετικό άκρο της μπαταρίας και για το αρνητικό άκρο της μπαταρίας. Ακονίστε και τα δύο άκρα κάθε κομματιού του μολυβιού σε ένα σημείο. Βεβαιωθείτε ότι ο γραφίτης είναι καλά εκτεθειμένος.
Αυτό το βήμα μπορεί να παραλειφθεί εάν έχετε ήδη δύο κομμάτια καθαρού γραφίτη
Βήμα 3. Τυλίξτε 2 λαστιχάκια γύρω από το δοχείο σε σχήμα Χ
Αυτό το βήμα είναι προαιρετικό, αλλά είναι ένας εύκολος τρόπος για να διατηρήσετε τους δοκιμαστικούς σωλήνες στη θέση τους ενώ εκτελείται το πείραμα. Τεντώστε ένα λαστιχάκι πάνω από το δοχείο και τεντώστε ένα δεύτερο λάστιχο πάνω του, έτσι ώστε να διασχίζει το πρώτο, σχηματίζοντας ένα Χ.
Εάν δεν χρησιμοποιείτε λαστιχάκια, φροντίστε να στερεώσετε τους δοκιμαστικούς σωλήνες με ταινία ή κορδόνι, ώστε να παραμείνουν ανάποδα κατά τη διάρκεια του πειράματος
Βήμα 4. Φτιάξτε ένα διάλυμα μαγειρικής σόδας και νερού
Η διάλυση της μαγειρικής σόδας στο νερό θα βοηθήσει την ηλεκτρική ενέργεια να μεταφερθεί στο σύστημα. Η ακριβής ποσότητα μαγειρικής σόδας που προστίθεται δεν είναι σημαντική, αλλά περίπου 1 κουταλάκι του γλυκού ανά 1 φλιτζάνι νερό θα πρέπει να είναι αρκετό. Ανακατεύουμε μέχρι να διαλυθεί τελείως.
Χρησιμοποιήστε ζεστό νερό για να επιταχύνετε τη διάλυση της μαγειρικής σόδας
Βήμα 5. Γεμίστε το πλαστικό δοχείο και τους δοκιμαστικούς σωλήνες με το διάλυμα μαγειρικής σόδας
Το δοχείο πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο για να χωρέσει και τους δύο δοκιμαστικούς σωλήνες. Προσθέστε αρκετό από το διάλυμα για να γεμίσετε το δοχείο γεμάτο περίπου τα τρία τέταρτα. Βυθίστε τους δοκιμαστικούς σωλήνες στο διάλυμα του δοχείου και αναποδογυρίστε τους. Τοποθετήστε κάθε σωλήνα στο σταυρό της ελαστικής ταινίας Χ για να τον κρατήσετε στη θέση του.
Είναι πολύ σημαντικό και οι δύο δοκιμαστικοί σωλήνες να είναι εντελώς γεμάτοι με νερό και να μην παραμένουν φυσαλίδες αέρα
Βήμα 6. Συνδέστε τους σφιγκτήρες αλιγάτορα στον γραφίτη
Πάρτε ένα σφιγκτήρα από το κλιπ μπαταρίας και συνδέστε το στο άκρο ενός από τα μολύβια. Βεβαιωθείτε ότι αγγίζει όσο το δυνατόν περισσότερο τον γραφίτη. Κάντε το ίδιο με το υπόλοιπο σφιγκτήρα αλιγάτορα και κομμάτι μολυβιού.
Ένα μολύβι πρέπει να στερεωθεί στον κόκκινο σφιγκτήρα και ένα μολύβι στο μαύρο σφιγκτήρα
Βήμα 7. Σύρετε το ακραίο άκρο του μολυβιού στον δοκιμαστικό σωλήνα
Κρατώντας τον δοκιμαστικό σωλήνα εντελώς βυθισμένο, γείρετε τον ελαφρά ώστε να μπορείτε να σύρετε το άγκιστρο άκρο του μολυβιού μέσα στο σωλήνα. Επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία με το άλλο μολύβι και τον άλλο δοκιμαστικό σωλήνα.
- Σε αυτό το σημείο, όλα πρέπει να είναι υποβρύχια και πρέπει να υπάρχει ένα κομμάτι μολύβι μέσα σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα.
- Κρατήστε το άκρο του συνδετήρα μπαταρίας που συνδέεται με την μπαταρία μακριά από το νερό.
Βήμα 8. Συνδέστε το κλιπ μπαταρίας στην μπαταρία 9 βολτ
Με τα πάντα ρυθμισμένα, είστε πλέον έτοιμοι να εφαρμόσετε την ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται από την μπαταρία των 9 βολτ. Το άκρο του συνδετήρα της μπαταρίας πρέπει να είναι έξω από το δοχείο, οπότε απλά σφίξτε τη μπαταρία στη θέση της. Μόλις συνδεθεί η μπαταρία, θα πρέπει να παρατηρήσετε φυσαλίδες να ανεβαίνουν από το άκρο του γραφίτη και να επιπλέουν στην κορυφή κάθε δοκιμαστικού σωλήνα.
- Εάν δεν βλέπετε να δημιουργούνται φυσαλίδες, ελέγξτε για να βεβαιωθείτε ότι οι σφιγκτήρες αλιγάτορα είναι σταθερά προσαρτημένοι στον γραφίτη του μολυβιού. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία σας είναι πλήρως φορτισμένη.
- Ο δοκιμαστικός σωλήνας με το αρνητικό σύρμα προσαρτημένο στο μολύβι θα παράγει υδρογόνο, ενώ ο δοκιμαστικός σωλήνας που συνδέεται με το θετικό σύρμα της μπαταρίας θα παράγει οξυγόνο.
Βήμα 9. Συλλέξτε υδρογόνο και οξυγόνο στους δύο δοκιμαστικούς σωλήνες μέχρι να έχετε λίγα εκατοστά αερίου σε κάθε σωλήνα
Θυμηθείτε, ο σωλήνας που συνδέεται με το αρνητικό άκρο της μπαταρίας θα έχει το υδρογόνο και το οξυγόνο θα βρίσκεται στον σωλήνα που συνδέεται με το θετικό άκρο. Αφαιρέστε τους δοκιμαστικούς σωλήνες από το βάζο, έναν έναν. Κρατήστε τα ανάποδα και αφήστε το νερό να στραγγίσει. Το αέριο στους σωλήνες θα παραμείνει παρόλο που δεν μπορείτε να το δείτε.
Βήμα 10. Δοκιμή για την παρουσία υδρογόνου
Μπορείτε να ελέγξετε την παρουσία υδρογόνου χτυπώντας ένα σπίρτο και κρατώντας τη φλόγα μέχρι το αέριο. Αν είναι υδρογόνο, θα κάνει έναν πολύ ξεχωριστό ήχο "τσιριχτού ποπ". Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα αναμμένο κερί αντί για σπίρτο.
