Úvod
Obecný formát: Kov + zředěná kyselina → sůl kovu a kyseliny + vodík
s kyselinou chlorovodíkovou: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
S kyselinou sírovou: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Nakonec lze plynný vodík shromažďovat vytlačováním vody směrem dolů.
Metoda výroby vodíku pomocí Kippova přístroje
Plynný vodík používaný v laboratorní praxi jako redukční činidlo. Některé redukční reakce při výrobě léčiv využívají hydrogenační postup, jako je redukce P2NP na amfetamin, syntézy dezocinu (dalganu), levorphanolu a racemorfanu. Plynný vodík může v některých reakcích nahradit těžko dostupná redukční činidla, jako je NaBH4, NaBH4, LiAlH4 atd. Při práci s plynným vodíkem dbejte na bezpečnostní opatření, protože tento plyn je extrémně hořlavý a výbušný.
Jako příklad pro podzemní chemiky je uvedeno krátké video hydrogenace v malém měřítku s katalyzátorem Pd/C.
Jako příklad pro podzemní chemiky je uvedeno krátké video hydrogenace v malém měřítku s katalyzátorem Pd/C.
Charakteristika a použití plynného vodíku
Plynný vodík je bezbarvý plyn, který nemá výrazný zápach. Tento plyn je málo rozpustný ve vodě. Rozpustnost tohoto plynu ve vodě není příliš ovlivněna změnami teploty. Některá použití plynného vodíku jsou uvedena níže.
Postup
Laboratorní příprava plynného vodíku obvykle zahrnuje působení zředěné kyseliny sírové nebo zředěné kyseliny chlorovodíkové na zinkové granule. Granulovaný zinek je ideální pro přípravu plynného vodíku v chemických laboratořích, protože obvykle obsahuje malé množství mědi, která má schopnost působit jako katalyzátor související chemické reakce, a tedy zvýšit rychlost chemické reakce, aniž by se jí skutečně účastnila. Níže je uveden experimentální postup laboratorní přípravy plynného vodíku.Postup laboratorní přípravy plynného vodíku
Krok 1: Vezměte několik gramů zinkových granulí a vložte je do 500ml baňky.
Krok 2: Pomocí nálevky s bodcem přidejte ke granulím zinku zředěnou kyselinu chlorovodíkovou. Pokud není kyselina chlorovodíková k dispozici, lze jako alternativu použít zředěnou kyselinu sírovou.
Krok 3: Plynný vodík se automaticky zachytí pomocí výtlačné trubice vytlačováním vody směrem dolů. To lze vysvětlit tím, že plynný vodík je lehčí než voda.
Sestava pro laboratorní přípravu plynného vodíku je znázorněna níže.
Chemické reakce, které probíhají při přípravě plynného vodíku touto metodou, jsou uvedeny níže.Obecný formát: Kov + zředěná kyselina → sůl kovu a kyseliny + vodík
s kyselinou chlorovodíkovou: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
S kyselinou sírovou: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Nakonec lze plynný vodík shromažďovat vytlačováním vody směrem dolů.
Bezpečnostní opatření, která je třeba dodržovat při přípravě plynného vodíku v laboratoři
Před odběrem plynného vodíku pomocí přístroje je třeba přijmout opatření, aby bylo zajištěno vytlačení veškerého vzduchu uvnitř přístroje. Plynný vodík totiž se vzduchem reaguje explozivně.Metoda výroby vodíku pomocí Kippova přístroje
.
Kippův přístroj je složité laboratorní sklo, které se donedávna používalo k přípravě a skladování malých objemů některých plynů, zejména vodíku. Je pojmenován po svém vynálezci, nizozemském lékárníkovi Petru Johannesi Kippovi (1808-1864). Kippův přístroj, známý také jako Kippův generátor, byl dnes pro výrobu vodíku nahrazen použitím kyseliny a kovu, které se přeměňují na plynný vodík.
V každé chemické laboratoři, kde se provádí redukce vodíku, musí být k dispozici zásoba plynného vodíku, kterou lze libovolně zapínat a vypínat. Obvykle, když se plyn vyrábí v laboratoři, musí se aparatura nastavit pokaždé, když je plyn potřeba. Kromě toho neexistuje žádný způsob, jak přívod zapnout a vypnout. U vodíku a některých plynů Kippův přístroj tento problém překonal. Stejný přístroj lze použít i pro dodávku oxidu uhličitého nebo sirovodíku z kohoutku.
Ačkoli může být zapotřebí pravidelná dodávka i jiných plynů, jsou to jediné tři běžné plyny, pro které lze Kippův přístroj použít. Je to proto, že k výrobě ostatních plynů je zapotřebí ohřev. To u Kippova přístroje nepřichází v úvahu, protože by se při zahřívání roztříštil. Proudění plynu se řídí tak, že se plyn vytváří pouze tehdy, když je studená kapalina v kontaktu s hrudkami pevné látky. Tímto způsobem se vyrábí vodík, oxid uhličitý a sirovodík. Když je kapalina od pevného tělesa odvedena, přívod se zastaví. K jejich výrobě není zapotřebí žádné zahřívání. Vznikají působením studených kyselin na kusy pevné látky. K výrobě sirovodíku se používají rozlámané tyčinky sulfidu železitého, k výrobě oxidu uhličitého mramorová drť a k výrobě vodíku zinkové granule.
Kippův přístroj je vyroben ze silného skla a obvykle stojí asi 1 stopu a 6 palců (asi 0,5 m) vysoko. Vyrábějí se i jiné velikosti. V podstatě se skládá ze tří skleněných žárovek spojených nad sebou. Pevná látka potřebná k výrobě plynu se umístí do centrální baňky tak, že se odklopí horní baňka a k ní připevněná skleněná trubice. Tuto horní část spojuje s dolní částí broušená skleněná armatura. Skleněná tvarovka zabraňuje pádu pevné látky do spodní baňky. Výstupní trubice plynu vychází ze střední baňky. Na ní je umístěn kohout pro regulaci přívodu plynu. Plynový kohout se otevře a nálevkou v horní části se nalije kyselina. Nejvyšší část slouží jako nálevka pro přívod do spodní části. Z horní části nevede přímá cesta do střední baňky. Kyseliny se nalije tolik, aby naplnila spodní část a zaplavila pevnou látku ve střední baňce. Plynový kohout je uzavřen. Vzniká plyn a uvnitř baňky se zvyšuje tlak, který tlačí kyselinu dolů do spodní baňky a nahoru do horní. Když je kapalina vytlačena ze střední baňky, tvorba plynu se zastaví. Přístroj je nyní nastaven a připraven k použití.
V každé chemické laboratoři, kde se provádí redukce vodíku, musí být k dispozici zásoba plynného vodíku, kterou lze libovolně zapínat a vypínat. Obvykle, když se plyn vyrábí v laboratoři, musí se aparatura nastavit pokaždé, když je plyn potřeba. Kromě toho neexistuje žádný způsob, jak přívod zapnout a vypnout. U vodíku a některých plynů Kippův přístroj tento problém překonal. Stejný přístroj lze použít i pro dodávku oxidu uhličitého nebo sirovodíku z kohoutku.
Ačkoli může být zapotřebí pravidelná dodávka i jiných plynů, jsou to jediné tři běžné plyny, pro které lze Kippův přístroj použít. Je to proto, že k výrobě ostatních plynů je zapotřebí ohřev. To u Kippova přístroje nepřichází v úvahu, protože by se při zahřívání roztříštil. Proudění plynu se řídí tak, že se plyn vytváří pouze tehdy, když je studená kapalina v kontaktu s hrudkami pevné látky. Tímto způsobem se vyrábí vodík, oxid uhličitý a sirovodík. Když je kapalina od pevného tělesa odvedena, přívod se zastaví. K jejich výrobě není zapotřebí žádné zahřívání. Vznikají působením studených kyselin na kusy pevné látky. K výrobě sirovodíku se používají rozlámané tyčinky sulfidu železitého, k výrobě oxidu uhličitého mramorová drť a k výrobě vodíku zinkové granule.
Kippův přístroj je vyroben ze silného skla a obvykle stojí asi 1 stopu a 6 palců (asi 0,5 m) vysoko. Vyrábějí se i jiné velikosti. V podstatě se skládá ze tří skleněných žárovek spojených nad sebou. Pevná látka potřebná k výrobě plynu se umístí do centrální baňky tak, že se odklopí horní baňka a k ní připevněná skleněná trubice. Tuto horní část spojuje s dolní částí broušená skleněná armatura. Skleněná tvarovka zabraňuje pádu pevné látky do spodní baňky. Výstupní trubice plynu vychází ze střední baňky. Na ní je umístěn kohout pro regulaci přívodu plynu. Plynový kohout se otevře a nálevkou v horní části se nalije kyselina. Nejvyšší část slouží jako nálevka pro přívod do spodní části. Z horní části nevede přímá cesta do střední baňky. Kyseliny se nalije tolik, aby naplnila spodní část a zaplavila pevnou látku ve střední baňce. Plynový kohout je uzavřen. Vzniká plyn a uvnitř baňky se zvyšuje tlak, který tlačí kyselinu dolů do spodní baňky a nahoru do horní. Když je kapalina vytlačena ze střední baňky, tvorba plynu se zastaví. Přístroj je nyní nastaven a připraven k použití.
Když je plyn potřeba, otočí se kohoutek. Tlak plynu ve střední baňce se uvolní. V horní baňce není žádný další tlak, který by kyselinu udržel, takže klesá dolů, aby zcela zaplnila spodní baňku a opět zaplavila pevnou látku. Když se plynový kohoutek vypne, protože plyn již nemůže unikat, tlak opět vzroste a vytlačí kapalinu zpět do horní baňky nebo zásobníku. Tlak přestane narůstat, jakmile se spotřebují všechny kapky kyseliny, které zůstaly na pevné látce.
Časem kyselina slábne a pevná látka se spotřebuje. Chemikálie je třeba obnovovat. Kyselina se vypustí odstraněním uzávěru ze spodní baňky, poté lze vyjmout zbývající pevnou látku. To by se mělo provádět v digestoři, aby se zabránilo vdechování jedovatých výparů. Vzhledem k jedovatým vlastnostem a nepříjemnému zápachu po zkažených vejcích se doporučuje mít v digestoři vždy Kippův sirovodíkový přístroj.
Časem kyselina slábne a pevná látka se spotřebuje. Chemikálie je třeba obnovovat. Kyselina se vypustí odstraněním uzávěru ze spodní baňky, poté lze vyjmout zbývající pevnou látku. To by se mělo provádět v digestoři, aby se zabránilo vdechování jedovatých výparů. Vzhledem k jedovatým vlastnostem a nepříjemnému zápachu po zkažených vejcích se doporučuje mít v digestoři vždy Kippův sirovodíkový přístroj.
Last edited:
