Bevezetés
Általános formátum: Fém + híg sav → Fém és sav sója + hidrogén
Sósavval: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Kénsavval: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Végül a hidrogéngáz a víz lefelé történő kiszorításával összegyűjthető.
Módszer a hidrogén előállítására a Kipp-készülék segítségével
A laboratóriumi gyakorlatban redukálószerként használt gáznemű hidrogén. Néhány redukciós reakció a gyógyszergyártásban hidrogénezési eljárással, mint például a P2NP redukciója amfetaminná, Dezocin (Dalgan), Levorphanol és Racemorphan szintézisek. A hidrogéngáz egyes reakciókban helyettesítheti a nehezen hozzáférhető redukciós reagenseket, mint a NaBH4, NaBH4, LiAlH4 stb. Ahidrogéngázzal végzett munka során ügyeljen a biztonsági intézkedésekre, mert ez a gáz rendkívül gyúlékony és robbanásveszélyes.
A földalatti vegyészek számára példaként egy rövid videó látható a Pd/C katalizátorral végzett kis léptékű hidrogénezésről.
A földalatti vegyészek számára példaként egy rövid videó látható a Pd/C katalizátorral végzett kis léptékű hidrogénezésről.
Ahidrogéngáz jellemzői és felhasználása
A hidrogéngáz színtelen gáz, amelynek nincs határozott szaga. Ez a gáz vízben gyengén oldódik. A gáz vízben való oldhatóságát a hőmérséklet változása nem befolyásolja túlságosan. Azalábbiakban a hidrogéngáz néhány felhasználási módja szerepel.
Eljárás
A hidrogéngáz laboratóriumi előállítása általában híg kénsav vagy híg sósav cinkgranulátumokra történő hatását jelenti. A granulált cink ideális a hidrogéngáz előállítására a kémiai laboratóriumokban, mivel általában kis mennyiségű rezet tartalmaz, amely képes katalizátorként működni a kapcsolódó kémiai reakcióban, és így növelni a kémiai reakció sebességét anélkül, hogy ténylegesen részt venne benne. A hidrogéngáz laboratóriumi előállításának kísérleti eljárását az alábbiakban ismertetjük.Eljárás a hidrogéngáz laboratóriumi előállításához
1. lépés: Vegyünk néhány gramm cinkgranulátumot, és tegyük egy 500 ml-es lombikba.
2. lépés: Tölcséres tölcsér segítségével adjunk híg sósavat a cinkgranulátumhoz. Ha nem áll rendelkezésre sósav, alternatívaként híg kénsav is használható.
3. lépés: A hidrogéngáz automatikusan összegyűlik egy szállítócső segítségével a víz lefelé történő kiszorítása révén. Ez azzal magyarázható, hogy a hidrogéngáz könnyebb, mint a víz.
Ahidrogéngáz laboratóriumi előállításának beállítását az alábbiakban szemléltetjük.
A hidrogéngáz e módszerrel történő előállítása során lejátszódó kémiai reakciókat az alábbiakban soroljuk fel.Általános formátum: Fém + híg sav → Fém és sav sója + hidrogén
Sósavval: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Kénsavval: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Végül a hidrogéngáz a víz lefelé történő kiszorításával összegyűjthető.
Ahidrogéngáz laboratóriumi előállítása során betartandó óvintézkedések
Mielőtt a hidrogéngázt a készülék segítségével összegyűjtenénk, óvintézkedéseket kell tenni annak érdekében, hogy a készülékben lévő összes levegő kiszoruljon. Ennek oka, hogy a hidrogéngáz robbanásszerűen reagál a levegővel.Módszer a hidrogén előállítására a Kipp-készülék segítségével
A Kipp-készülék egy bonyolult laboratóriumi üvegeszköz, amelyet egészen a közelmúltig bizonyos gázok, nevezetesen hidrogén kis mennyiségének előállítására és tárolására használtak. Nevét feltalálójáról, Petrus Johannes Kipp holland gyógyszerészről (1808-1864) kapta. A Kipp-féle készüléket, amelyet Kipp-generátornak is neveznek, mára a hidrogén előállítása tekintetében felváltotta a hidrogéngázzá alakuló sav és fém használata.
Minden olyan kémiai laboratóriumban, ahol hidrogén redukciót végeznek, szükség van hidrogéngáz-ellátásra, amelyet tetszés szerint lehet be- és kikapcsolni. Általában, amikor a laboratóriumban készül a gáz, a készüléket minden alkalommal be kell állítani, amikor a gázra szükség van. Ráadásul nincs mód a gázellátás be- és kikapcsolására. A hidrogén és néhány gáz esetében Kipp készüléke megoldotta ezt a problémát. Ugyanez a készülék használható szén-dioxid vagy hidrogén-szulfid csapról történő ellátására is.
Bár más gázok rendszeres ellátására is szükség lehet, a Kipp-készülék csak erre a három gyakori gázra használható. Ennek oka, hogy a többi gáz előállításához fűtésre van szükség. Ez a Kipp-készülékben szóba sem jöhet, mert a melegítés hatására összetörne. A gázáramlás úgy szabályozható, hogy csak akkor keletkezik gáz, ha hideg folyadék érintkezik a szilárd anyag csomóival. A hidrogén, a szén-dioxid és a kénhidrogén mind ilyen módon készül. Amikor a folyadékot elvonják a szilárd anyagtól, az utánpótlás megszűnik. Előállításukhoz nincs szükség fűtésre. Hideg savak szilárd anyagdarabokra gyakorolt hatására keletkeznek. A hidrogén-szulfid előállításához törött vas-szulfid rudakat, a szén-dioxidhoz márványforgácsot, a hidrogénhez pedig cinkgranulátumot használnak.
A Kipp-készülék vastag üvegből készül, és általában kb. 1 láb 6 hüvelyk (kb. 0,5 m) magas. Más méretben is készülnek. Alapvetően három, egymás fölé kapcsolt üveggömbből áll. A gáz előállításához szükséges szilárd anyagot a középső izzóba helyezzük a felső izzó és a hozzá illesztett üvegcső leemelésével. Ezt a felső részt egy csiszolt üvegszerelvény köti össze az alsó résszel. Egy üvegszerelvény megakadályozza, hogy a szilárd anyag leessen az alsó izzóba. A gáz kilépő csöve a középső izzóból indul ki. Ezen egy csap található a gázellátás szabályozására. A gázcsapot megnyitjuk, és a tetején lévő tölcséren keresztül savat öntünk bele. A legfelső rész tölcsérként szolgál az alsó rész táplálására. Nincs közvetlen út a felső részből a középső izzóba. Elegendő savat öntünk be, hogy az alsó szekciót megtöltsük, és elárasszuk a középső izzóban lévő szilárd anyagot. A gázcsapot elzárjuk. Gáz keletkezik, és a nyomás felgyorsul a gumó belsejében, ami a savat lefelé kényszeríti az alsó gumóba és felfelé a felső gumóba. Amikor a folyadék kiszorul a középső gömbből, a gázképződés megszűnik. A készülék most már be van állítva, használatra kész.
Minden olyan kémiai laboratóriumban, ahol hidrogén redukciót végeznek, szükség van hidrogéngáz-ellátásra, amelyet tetszés szerint lehet be- és kikapcsolni. Általában, amikor a laboratóriumban készül a gáz, a készüléket minden alkalommal be kell állítani, amikor a gázra szükség van. Ráadásul nincs mód a gázellátás be- és kikapcsolására. A hidrogén és néhány gáz esetében Kipp készüléke megoldotta ezt a problémát. Ugyanez a készülék használható szén-dioxid vagy hidrogén-szulfid csapról történő ellátására is.
Bár más gázok rendszeres ellátására is szükség lehet, a Kipp-készülék csak erre a három gyakori gázra használható. Ennek oka, hogy a többi gáz előállításához fűtésre van szükség. Ez a Kipp-készülékben szóba sem jöhet, mert a melegítés hatására összetörne. A gázáramlás úgy szabályozható, hogy csak akkor keletkezik gáz, ha hideg folyadék érintkezik a szilárd anyag csomóival. A hidrogén, a szén-dioxid és a kénhidrogén mind ilyen módon készül. Amikor a folyadékot elvonják a szilárd anyagtól, az utánpótlás megszűnik. Előállításukhoz nincs szükség fűtésre. Hideg savak szilárd anyagdarabokra gyakorolt hatására keletkeznek. A hidrogén-szulfid előállításához törött vas-szulfid rudakat, a szén-dioxidhoz márványforgácsot, a hidrogénhez pedig cinkgranulátumot használnak.
A Kipp-készülék vastag üvegből készül, és általában kb. 1 láb 6 hüvelyk (kb. 0,5 m) magas. Más méretben is készülnek. Alapvetően három, egymás fölé kapcsolt üveggömbből áll. A gáz előállításához szükséges szilárd anyagot a középső izzóba helyezzük a felső izzó és a hozzá illesztett üvegcső leemelésével. Ezt a felső részt egy csiszolt üvegszerelvény köti össze az alsó résszel. Egy üvegszerelvény megakadályozza, hogy a szilárd anyag leessen az alsó izzóba. A gáz kilépő csöve a középső izzóból indul ki. Ezen egy csap található a gázellátás szabályozására. A gázcsapot megnyitjuk, és a tetején lévő tölcséren keresztül savat öntünk bele. A legfelső rész tölcsérként szolgál az alsó rész táplálására. Nincs közvetlen út a felső részből a középső izzóba. Elegendő savat öntünk be, hogy az alsó szekciót megtöltsük, és elárasszuk a középső izzóban lévő szilárd anyagot. A gázcsapot elzárjuk. Gáz keletkezik, és a nyomás felgyorsul a gumó belsejében, ami a savat lefelé kényszeríti az alsó gumóba és felfelé a felső gumóba. Amikor a folyadék kiszorul a középső gömbből, a gázképződés megszűnik. A készülék most már be van állítva, használatra kész.
Amikor gázra van szükség, a csapot el kell zárni. A középső izzóban lévő gáznyomás felszabadul. Nincs többletnyomás a savnak a felső gömbben tartásához, így az leesik, hogy teljesen kitöltse az alsó gömböt, és ismét elárassza a szilárd anyagot. Amikor a gázcsapot elzárjuk, mivel a gáz már nem tud kiszabadulni, a nyomás ismét felépül, és a folyadékot visszaszorítja a felső gumóba vagy tartályba. A nyomásnövekedés akkor szűnik meg, amikor a szilárd anyaghoz tapadó összes savcsepp elfogyott.
Idővel a sav gyengül, és a szilárd anyag elfogy. A vegyszereket meg kell újítani. A sav az alsó izzó dugójának eltávolításával üríthető ki, majd a megmaradt szilárd anyag kivehető. Ezt a mérgező gőzök belélegzésének megakadályozása érdekében füstszekrényben kell elvégezni. Mérgező tulajdonságai és kellemetlen, rossz tojásszaga miatt célszerű mindig a füstszekrényben tartani egy hidrogén-szulfid Kipp-készüléket.
Idővel a sav gyengül, és a szilárd anyag elfogy. A vegyszereket meg kell újítani. A sav az alsó izzó dugójának eltávolításával üríthető ki, majd a megmaradt szilárd anyag kivehető. Ezt a mérgező gőzök belélegzésének megakadályozása érdekében füstszekrényben kell elvégezni. Mérgező tulajdonságai és kellemetlen, rossz tojásszaga miatt célszerű mindig a füstszekrényben tartani egy hidrogén-szulfid Kipp-készüléket.
Last edited:
