Sisältö

• Askeleet
• Yhteisökysymykset ja vastaukset
• Varoitukset

Muut osiot

Vety on kevyin alkuaine, ja sillä on monia teollisia käyttötarkoituksia, mukaan lukien hydrattujen rasvojen luominen käytettäväksi keittiössä ja hiilivetyjen tuotanto kivihiilestä. Se on olennainen osa vesimolekyylejä ja se voidaan erottaa pienellä määrällä sähköä. Voit myös tuottaa vetykaasua käyttämällä joitain aktiivisia metalleja ja vahvoja happoja. Molemmat menetelmät ovat suhteellisen yksinkertaisia ​​ja niiden avulla voit kerätä vetykaasua.

Askeleet

Tapa 1/2: Vedensiirron käyttäminen aktiivisten metallien kanssa

1. 

   Kerää tarvittavat materiaalit. Vedyn keräämiseksi reaktiolla sekoittamalla vahva happo aktiivisen metallin kanssa tarvitset: Erlenmeyer-pullon, kumitulpan, muoviputken, tislattua vettä, koeputkia, suuren astian, 3-molaarista suolahappoa (HCl) ja magnesium- tai sinkkipelletit.
   • Erlenmeyer-pullo on lasipullo, jolla on kartiomainen pohja ja sylinterimäinen kaula.
   • Kumitulppa on pullon yläosaa varten ja sen keskellä on oltava reikä letkun läpivientiin.
   • Joko magnesium tai sinkki toimivat tässä kokeessa, et tarvitse molempia.
   • Jotkut näistä tarvikkeista on ehkä ostettava verkosta tai laboratoriotarvikekaupasta.

2. 

   
   
   Käytä asianmukaisia ​​suojavarusteita. Kun työskentelet vahvan hapon, kuten suolahapon kanssa, haluat varmistaa, että noudatat asianmukaisia ​​varotoimenpiteitä. Laboratoriotakki, käsineet, suljetut kengät ja silmien suojaus ovat välttämättömiä.
   • Suojalasien tulisi kiertyä silmiesi sivujen ympärille suojaamaan niitä roiskeilta.
   • Käytä käsineitä, jotka sopivat kunnolla, jotta voit säilyttää kätesi ja sormiesi kätevyyden.

3. 

   
   
   Valmistele kokeellinen asennus. Työnnä letkun toinen pää kumitulpan reikään. Haluat letkun kulkevan kokonaan kumitulpan läpi ja tarttumaan hieman päädystä. Täytä iso astia vedellä ja aseta letkun vapaa pää veteen. Kun koe alkaa, asetat kumitulpan Erlenmeyer-pulloon.
   • Aseta nämä palat sivuun, kunnes olet valmis käyttämään niitä.

4. 

   
   
   Upota koeputki veteen. Ota vähintään yksi koeputki (voit käyttää enemmän, jos haluat kerätä enemmän vetyä) ja upota se veteen. Kallista putkea niin, että kaikki ilmakuplat voivat päästä ulos. Aseta putki upotetun letkun päälle, joka on kiinnitetty kumitulppaan vastakkaisesta päästä.
   • On tärkeää, että kaikki ilmakuplat poistetaan putkesta ennen aloittamista. Jos niitä ei ole, putkeen kerätty kaasu on muutakin kuin vetyä.

5. 

   Lisää suolahappo Erlenmeyer-pulloon. Lisää niin paljon suolahappoa, että pullo täyttyy noin puolivälissä. Noin 100 ml pitäisi olla riittävä. Varmista ennen pullon lisäämistä, että pullo on puhdas ja kuiva. Käytä kumikäsineitä ja ole varovainen pullon täyttämisessä.
   • Varo, ettei vettä pääse happoon. Happoon lisätty vesi voi johtaa räjähdykseen ja loukkaantumiseen.

6. 

   Aloita kemiallinen reaktio lisäämällä metallipellettejä HCI: ään. Lisää kourallinen sinkki- tai magnesiumpellettejä pullon suolahappoon. Tarkka annamasi määrä ei ole tärkeä, mutta pienen kourallisen pitäisi riittää reaktion aloittamiseen.
   • Kun pelletit on lisätty, aseta tulppa pulloon niin, että järjestelmä on nyt suljettu.

7. 

   Kerää vety upotettuun koeputkeen. Kun metalli reagoi hapon kanssa, syntyy vetykaasua. Tämä vety kulkee pullon yläosaan letkun läpi ja veteen upotettuun koeputkeen. Kaasu syrjäyttää veden ja koeputken yläosassa pitäisi näkyä kupla.
   • Kun koeputki täyttyy vedyllä, upota toinen putki vedellä ja aseta se letkun päälle. Voit kerätä niin paljon vetyä kuin reaktiosi tuottaa.
   • Pidä koeputkia alaspäin, jotta vetykaasua ei pääse ilmaan.

8. 

   Varmista, että kaasu on vety. Vahvistaaksesi, että kaasu on vety, voit tehdä niin sanotun lastutestin. Sytytä tulitikku ja pidä sitä putken alla. Kuulet popin tai piikkuvan äänen, mikä osoittaa, että vetyä on läsnä.

Menetelmä 2/2: Elektrolyysin käyttö

1. 

   Kerää tarvittavat materiaalit. Tässä kokeessa käytät sähköä erottaaksesi vety- ja happikaasut vesimolekyyleistä. Vetykaasun keräämiseksi elektrolyysillä tarvitset 9 voltin pariston, lyijykynän, kaksi koeputkea, muoviastian, vettä, ruokasoodaa, kaksi isoa kuminauhaa (valinnainen) ja akkuklipsi, jossa on pidikkeet.
   • Lyijykynässä on oltava grafiitti, jotta se toimisi. Numero 2 lyijykynä on täydellinen. Kaksi pientä grafiittikappaletta toimii myös tähän.
   • Pieni ruokasäiliö tai kulho riittää.
   • Varmista, että akkuklipsi mahtuu 9 voltin paristoon ja että siinä on punainen ja musta johto, jonka päässä on alligaattoriliittimet. Näitä kiinnikkeitä käytetään järjestelmän kytkemiseen akkuun.

2. 

   Poista pyyhekumi kynästä ja hajota lyijykynä puoliksi. Tarvitset kaksi grafiittikappaletta, yhden akun positiiviseen ja negatiiviseen päähän. Teroita kynän jokaisen palan molemmat päät pisteeseen. Varmista, että grafiitti on hyvin alttiina.
   • Tämä vaihe voidaan ohittaa, jos sinulla on jo kaksi puhdasta grafiittikappaletta.

3. 

   Kääri 2 kuminauhaa säiliön ympärille X-muotoisena. Tämä vaihe on valinnainen, mutta se on helppo tapa pitää koeputket paikoillaan kokeen ollessa käynnissä. Venytä yksi kuminauha säiliön päälle ja venytä toinen kuminauha sen yli siten, että se ylittää ensimmäisen ja muodostaa X: n.
   • Jos et käytä kuminauhoja, varmista, että koeputket kiinnitetään teipillä tai narulla niin, että ne pysyvät ylösalaisin kokeen aikana.

4. 

   Tee leivinjauhe ja vesiliuos. Ruokasoodan liuottaminen veteen auttaa sähköä johtamaan järjestelmässä. Lisätyn ruokasoodan tarkka määrä ei ole tärkeä, mutta noin 1 tl / 1 kuppi vettä tulisi riittää. Sekoita, kunnes se on täysin liuennut.
   • Käytä lämpimää vettä nopeuttamaan ruokasoodan liukenemista.

5. 

   Täytä muovisäiliö ja koeputket ruokasoodaliuoksella. Säiliön on oltava riittävän suuri pitämään molemmat koeputket. Lisää riittävästi liuosta täyttämään astia noin kolme neljäsosaa täynnä. Upota koeputket astian liuokseen ja käännä ne ylösalaisin. Aseta kukin putki kuminauhan X ristiin pitääkseen sitä paikallaan.
   • On erittäin tärkeää, että molemmat koeputket ovat täysin täynnä vettä eikä ilmakuplia ole jäljellä.

6. 

   Kiinnitä alligaattorin kiinnittimet grafiittiin. Ota yksi pidike paristokiinnikkeestä ja kiinnitä se yhden kynän päähän. Varmista, että se koskettaa mahdollisimman paljon grafiittia. Tee sama jäljellä olevan alligaattorin puristimen ja lyijykynän kanssa.
   • Yksi lyijykynä tulee kiinnittää punaiseen kiinnittimeen ja yksi lyijykynä mustaan ​​kiinnittimeen.

7. 

   Liu'uta kynän kiinnittämätön pää koeputkeen. Pidä koeputki kokonaan veden alla, kallista sitä hieman, jotta voit työntää lyijykynän kiinnittämättömän pään putkeen. Toista tämä prosessi toisella lyijykynällä ja toisella koeputkella.
   • Tässä vaiheessa kaiken tulisi olla veden alla ja jokaisen koeputken sisällä tulisi olla yksi kynä.
   • Pidä akkuun kiinnitetyn akkuklipin pää poissa vedestä.

8. 

   Kiinnitä akkuklipsi 9 voltin paristoon. Kun kaikki on määritetty, olet nyt valmis käyttämään 9 voltin akun tarjoamaa sähköä. Akkupidikkeen pään tulee olla työntyvä ulos säiliöstä, joten yksinkertaisesti kiinnitä akku paikalleen. Kun paristo on kiinnitetty, sinun tulee huomata kuplia, jotka nousevat grafiitin päästä ja kelluvat jokaisen koeputken yläosaan.
   • Jos kuplia ei näy, tarkista, että alligaattoripihdit ovat tiukasti kiinni kynän grafiitissa. Tarkista myös, että akku on ladattu täyteen.
   • Koeputki, jossa negatiivinen johto on kiinnitetty lyijykynään, tuottaa vetyä, kun taas pariston positiiviseen johtimeen kiinnitetty koeputki tuottaa happea.

9. 

   Kerää vetyä ja happea kahteen koeputkeen, kunnes kummassakin putkessa on muutama tuuma kaasua. Muista, että akun negatiiviseen päähän liitetyssä putkessa on vetyä ja happi on putkessa, joka on kytketty positiiviseen päähän. Poista koeputket purkista yksi kerrallaan. Pidä ne ylösalaisin ja anna veden valua ulos. Putkissa oleva kaasu jää, vaikka et näe sitä.

10. 

    Testaa vedyn läsnäolo. Voit testata vedyn läsnäoloa lyömällä tulitikkua ja pitämällä liekkiä kaasuun asti. Se antaa hyvin erillisen "piippaavan pop" -äänen, jos se on vety. Voit myös käyttää sytytettyä kynttilää tulitikun sijaan.
    • Jos haluat testata happea virtalähteen positiiviselle puolelle liitetyssä koeputkessa, puhalla palanut tulitikku (tai kynttilä) ja aseta vielä hehkuva pää koeputken alle. Jos kynttilä palaa uudelleen, happea on läsnä.

Yhteisökysymykset ja vastaukset

Tarvitsenko kahta koeputkea, jos haluan kerätä vain vetyä?

Bess Ruff, MA
Ympäristötutkija Bess Ruff on maantieteen tohtoriopiskelija Floridan osavaltion yliopistossa. Hän sai ympäristötieteiden maisterin tutkinnon Kalifornian yliopistosta Santa Barbarasta vuonna 2016. Hän on suorittanut tutkimustyötä Karibian merialuesuunnitteluprojekteissa ja tarjonnut tutkimustukea Sustainable Fisheries Groupin jatko-opiskelijana.

Ympäristötutkija Jos haluat kerätä vetyä vain elektrolyysimenetelmällä, voit käyttää yhtä koeputkea. Varmista, että käyttämäsi putki on kytketty akun miinuspäähän.

Kuinka paljon vetyä voidaan kerätä tästä yksinkertaisesta elektrolyysikokeesta? Ja mikä olisi vetykaasun paine?

Se riippuu. Reaktion nopeus (vedenjakautuminen) perustuu akun ampeereihin ja reaktioon jäljellä olevaan aikaan. Tyypillisesti vety olisi noin merenpinnan paineessa, ellet tee kokeilua todella kuumassa tai kylmässä ympäristössä.

Miksi vety kerääntyy negatiiviseen putkeen

Johtuen tavasta, jolla vesimolekyylit jakavat elektroneja, vetyatomit ovat positiivisesti varautuneita ja happiatomit negatiivisesti varattuja. Kaasuja vedettäessä positiivisesti varautunut vety vetää puoleensa negatiivista putkea, kun taas negatiivisesti varattu happi vetää positiivista putkea.

Miksi kaasu ei päässyt ulos kaasunkeräysputkestani?

Se on vety, kaasu, joka on kevyempi kuin kaikki muut, mukaan lukien helium, mikä tarkoittaa, että se pysyy koeputkessa niin kauan kuin putken suljettu pää on päällä, koska muut kaasut syrjäyttävät sen. Syy, miksi käytämme heliumia vedyn sijasta, on se, että se ei ole syttyvää. Tämä johtuu siitä, että se on jalokaasu (sillä on täysi valenssikuori, jossa on 8 elektronia) ja on siten ei-reaktiivinen.

Olisiko kaasu erittäin helposti syttyvää?

Joo. Katso Hindenburgin katastrofi YouTubessa. Seppeliinit käyttivät vetyä, koska se oli kevyin kaasu ja melko helppo saada. Siksi jotkut autonvalmistajat työskentelevät vetykäyttöisten autojen parissa.

onko tämä vedyn nestemäinen muoto?

Ei - vety tässä kokeessa on kaasumaista

• 
  
  Kuinka nesteytetään vedyllä? Vastaus

Varoitukset

• Ole varovainen puhtaan vedyn suhteen. Se on erittäin räjähtävä sekoitettuna ilman kanssa.
• Varmista, että kaikki muu ilma on poistettu laitteista, joihin keräät vetyä.