Отримання водню в домашніх умовах
Шапілова, Ст. Ст. Отримання водню в домашніх умовах/В. Ст. Шапілова, Р. І. Талапчук. - Текст: безпосередній // Юний вчений. - 2018. - № 1.1 (15.1). - С. 97-98. - URL: https://moluch.ru/young/archive/15/1180/ (дата звернення: 30.11.2024).
На Землі водень у чистому вигляді майже не зустрічається, і у повсякденному житті ми з ним не стикаємось. Але в сполуках це другий за кількістю атомів елемент у земній корі після кисню. Всі живі істоти на Землі, включаючи нас із вами, приблизно на 2/3 складаються з водню.
Ключові слова:
водень отримання водню.
То що таке водень? Які його властивості? Як його отримують та застосовують у земних умовах? Чи можна отримати водень у домашніх умовах, і як це робити найкраще? На ці та інші питання ми намагатимемося відповісти під час нашої наукової роботи.
Водень - це найпростіший елемент у природі, що складається з одного протона і електрона, що обертається навколо нього. Вперше одержання водню згадується в англійського вченого Роберта Бойля, який у 1671 році проводив реакцію між залізними стружками та розведеними кислотами. Російське найменування «водень» запропонував хімік М. Ф. Соловйов в 1824 році - за аналогією з «киснем» М.М. Ст. Ломоносова. Офіційна латинська назва водню Hydrogenium.
У промисловості водень отримують переважно з копалин палива. Насамперед це природний газ, метан, з яким більшість з нас може зустрітися на кухні, якщо у вас є газова плита. Водень одержують із легких фракцій нафти. Третє за популярністю джерело водню - це вугілля.
Найбільш доступним для повторення в домашніх умовах є розкладання води електричним струмом (електроліз).
Для проведення нашого експерименту ми взяли стару зарядку на 5 В 750мА та вугільні електроди, витягнуті із звичайних сольових батарейок. Для вимірювання струму, що протікав, використовувався мультиметр.
Для збору і вимірювання газів, що виходять, в пляшки налили води, і закріпили їх на основній ємності шийкою вниз, зануривши його при цьому в електроліт. Таким чином, щоб повітря в пляшку потрапляти не змогло. Загалом у ємності та пляшках вийшло близько 1,5 літрів води. Як і очікувалося, з чистою водою після подачі напруги із зарядного пристрою нічого не сталося. Мультиметр показував майже нульовий струм. Але коли у воду додали дві чайні ложки соди, електроліз пішов бадьоріше, на обох електродах почали з'являтися бульбашки газу, а мультиметр показав струм 15 мА. З таким маленьким струмом за добу (24 години) вдалося зібрати лише 0,11 літра водню (приблизно півсклянки). У другій пляшці при цьому зібралося приблизно в 2 рази менше кисню. Це означає, що у воді водню вдвічі більше, ніж кисню.
Спостереження виділення водню внаслідок взаємодії металів з розведеними кислотами було найпершим історія хімії. І його щодо просто повторити у домашніх умовах. Для цього нам знадобиться метал, бажано активніше і кислота. У нашому експерименті ми вибрали електроліт для свинцевих акумуляторів, який можна знайти у найближчому автомобільному магазині та цинк із використаних сольових батарейок. Для збору водню, як і у випадку електролізу, використовували перевернуту пляшку з опущеним у воду шийкою. Електроліт додатково розвели водою у пропорції 50 мл розчину сірчаної кислоти на 150 мл. води. Цинку з батарейки вийшло приблизно 1 г.За 12 годин весь метал розчинився, і ми отримали 0.7 літра водню.
Інший популярний метод – взаємодія металів із лугами. Для експерименту ми вибрали два варіанти, які були під рукою — шматочки дроту та фольгу для запікання. Луг (гідроксид натрію) можна знайти в побутових магазинах як засіб для прочищення каналізаційних труб (КРОТ, наприклад). Установку для отримання використовували майже таку ж, що й у досліді з кислотою та цинком. Розчин в обох дослідах був однаковим: 20 мл луги та 200 мл води. У першому досвіді використовували дріт діаметром 1.5 мм, у другому шматочки фольги. В обох випадках маса алюмінію була 1 г. У першому досвіді вдалося отримати 1.2 л водню, зайняло це 34 години. У другому досліді фольга розчинилася за 1 годину 20 хвилин, виділивши 1.4 л водню. З цих дослідів можна дійти невтішного висновку, що швидкість реакції залежить від площі поверхні, де вона відбувається. У досвіді з фольгою площа поверхні була набагато вище, ніж у досвіді з дротом. Ще більшу швидкість можна досягти, якщо взяти алюміній у порошку. У цьому випадку співвідношення площі поверхні до маси буде найбільшим.
Таким чином, в експериментах отримання водню найбільш швидким і доступним способом виявився варіант взаємодії алюмінієвої фольги з лугом. Але якщо необхідно отримувати водень регулярно і у великих кількостях, то на перше місце має вийти електроліз, тому що він не вимагає жодних витратних матеріалів, крім води. Правда для цього знадобиться більш серйозна установка, ніж зарядка від телефону та пари пляшок.
У ході наукової роботи ми познайомилися з найпоширенішою, але такою рідкісною в побуті речовиною, як водень.Навчилися отримувати його у різний спосіб і вибрали найбільш зручний для здійснення в домашніх умовах - вплив засобу для прочищення труб, що містить луг, на алюмінієву фольгу.
Також ми на власному досвіді переконалися, що водень — горючий та вибухонебезпечний газ, але їм цілком можна наповнювати повітряні кульки, щоб вони літали. Щоправда, при цьому варто тримати їх подалі від відкритого вогню.
Основні терміни
(генеруються автоматично): водень, отримання водню, досвід, алюмінієва фольга, наукова робота, літр водню, площа поверхні.
Водень у домашніх умовах
На Землі водень у чистому вигляді майже не зустрічається, і у повсякденному житті ми з ним не стикаємось. Але в сполуках це другий за кількістю атомів елемент у земній корі після кисню. Всі живі істоти на Землі, включаючи нас із вами, приблизно на 2/3 складаються з водню.
Ключові слова:
водень отримання водню.
То що таке водень? Які його властивості? Як його отримують та застосовують у земних умовах? Чи можна отримати водень у домашніх умовах, і як це робити найкраще? На ці та інші питання ми намагатимемося відповісти під час нашої наукової роботи.
Водень - це найпростіший елемент у природі, що складається з одного протона і електрона, що обертається навколо нього. Вперше одержання водню згадується в англійського вченого Роберта Бойля, який у 1671 році проводив реакцію між залізними стружками та розведеними кислотами. Російське найменування «водень» запропонував хімік М. Ф. Соловйов в 1824 році - за аналогією з «киснем» М.М. Ст. Ломоносова. Офіційна латинська назва водню Hydrogenium.
У промисловості водень отримують переважно з копалин палива.Насамперед це природний газ, метан, з яким більшість з нас може зустрітися на кухні, якщо у вас є газова плита. Водень одержують із легких фракцій нафти. Третє за популярністю джерело водню - це вугілля.
Найбільш доступним для повторення в домашніх умовах є розкладання води електричним струмом (електроліз).
Для проведення нашого експерименту ми взяли стару зарядку на 5 В 750мА та вугільні електроди, витягнуті із звичайних сольових батарейок. Для вимірювання струму, що протікав, використовувався мультиметр.
Для збору і вимірювання газів, що виходять, в пляшки налили води, і закріпили їх на основній ємності шийкою вниз, зануривши його при цьому в електроліт. Таким чином, щоб повітря в пляшку потрапляти не змогло. Загалом у ємності та пляшках вийшло близько 1,5 літрів води. Як і очікувалося, з чистою водою після подачі напруги із зарядного пристрою нічого не сталося. Мультиметр показував майже нульовий струм. Але коли у воду додали дві чайні ложки соди, електроліз пішов бадьоріше, на обох електродах почали з'являтися бульбашки газу, а мультиметр показав струм 15 мА. З таким маленьким струмом за добу (24 години) вдалося зібрати лише 0,11 літра водню (приблизно півсклянки). У другій пляшці при цьому зібралося приблизно в 2 рази менше кисню. Це означає, що у воді водню вдвічі більше, ніж кисню.
Спостереження виділення водню внаслідок взаємодії металів з розведеними кислотами було найпершим історія хімії. І його щодо просто повторити у домашніх умовах. Для цього нам знадобиться метал, бажано активніше і кислота.У нашому експерименті ми вибрали електроліт для свинцевих акумуляторів, який можна знайти у найближчому автомобільному магазині та цинк із використаних сольових батарейок. Для збору водню, як і у випадку електролізу, використовували перевернуту пляшку з опущеним у воду шийкою. Електроліт додатково розвели водою у пропорції 50 мл розчину сірчаної кислоти на 150 мл. води. Цинку з батарейки вийшло приблизно 1 г. За 12 годин весь метал розчинився, і ми отримали 0.7 літра водню.
Інший популярний метод – взаємодія металів із лугами. Для експерименту ми вибрали два варіанти, які були під рукою — шматочки дроту та фольгу для запікання. Луг (гідроксид натрію) можна знайти в побутових магазинах як засіб для прочищення каналізаційних труб (КРОТ, наприклад). Установку для отримання використовували майже таку ж, що й у досліді з кислотою та цинком. Розчин в обох дослідах був однаковим: 20 мл луги та 200 мл води. У першому досвіді використовували дріт діаметром 1.5 мм, у другому шматочки фольги. В обох випадках маса алюмінію була 1 г. У першому досвіді вдалося отримати 1.2 л водню, зайняло це 34 години. У другому досліді фольга розчинилася за 1 годину 20 хвилин, виділивши 1.4 л водню. З цих дослідів можна дійти невтішного висновку, що швидкість реакції залежить від площі поверхні, де вона відбувається. У досвіді з фольгою площа поверхні була набагато вище, ніж у досвіді з дротом. Ще більшу швидкість можна досягти, якщо взяти алюміній у порошку. У цьому випадку співвідношення площі поверхні до маси буде найбільшим.
Таким чином, в експериментах отримання водню найбільш швидким і доступним способом виявився варіант взаємодії алюмінієвої фольги з лугом.Але якщо необхідно отримувати водень регулярно і у великих кількостях, то на перше місце має вийти електроліз, тому що він не вимагає жодних витратних матеріалів, крім води. Правда для цього знадобиться більш серйозна установка, ніж зарядка від телефону та пари пляшок.
У ході наукової роботи ми познайомилися з найпоширенішою, але такою рідкісною в побуті речовиною, як водень. Навчилися отримувати його у різний спосіб і вибрали найбільш зручний для здійснення в домашніх умовах - вплив засобу для прочищення труб, що містить луг, на алюмінієву фольгу.
Також ми на власному досвіді переконалися, що водень — горючий та вибухонебезпечний газ, але їм цілком можна наповнювати повітряні кульки, щоб вони літали. Щоправда, при цьому варто тримати їх подалі від відкритого вогню.
Як зробити генератор водню в домашніх умовах
Водень – поширений елемент. Завдяки своїй унікальності він може виступати як окислювач і як відновник. Існує декілька методів отримання водню.
Промисловий метод отримання водню.
1. Електроліз водних розчинів солей (кухонна сіль) NaCl).
2. Пропускання парів поди над розпеченим коксом (Т = 1000 °С):
А на 2-ій стадії водяний газ пропускають над оксидом заліза. (III) при температурі близько 450°С:
Часто цю реакцію називають реакцією зсуву.
3. Одержання з газу. Основа – конверсія метану (основний компонент природного газу, СН4) з водяною парою. У результаті виходить оборотна суміш, що називається синтез-газом. Умови протікання процесу: нікелевий каталізатор та 1000°С:
Цю реакцію часто використовують для отримання водню реакції Габера (синтез аміаку).
4. Крекінг нафтових продуктів.
Лабораторний метод одержання водню.
1. Під впливом розведених кислот на метали, які стоять у ряді напруги лівіше водню.
2. Електроліз розчинів кислот, лугів на катоді виділяється водень.
3. Дія лугів на цинк чи алюміній:
4. Гідроліз гідридів:
5. Реакція кальцію з водою:
