Introducere
Format general: Metal + acid diluat → sare de metal și acid + hidrogen
Cu acid clorhidric: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Cu acid sulfuric: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
În cele din urmă, hidrogenul gazos poate fi colectat prin deplasarea în jos a apei.
Metoda de producere a hidrogenului cu ajutorul aparatului lui Kipp
Hidrogen gazos utilizat în practica de laborator ca agent reducător. Unele reacții de reducere în fabricarea medicamentelor care utilizează procedura de hidrogenare, cum ar fi reducerea P2NP la amfetamină, Dezocine (Dalgan), Levorphanol și sintezele Racemorphan. Hidrogenul gazos poate înlocui reactivii de reducere greu accesibili, precum NaBH4, NaBH4, LiAlH4 etc. în anumite reacții. Acordați atenție măsurilor de siguranță în timpul lucrului cu hidrogenul gazos, deoarece acest gaz este extrem de inflamabil și exploziv.
Există un scurt videoclip despre hidrogenarea la scară mică cu catalizator Pd/C prezentat ca exemplu pentru chimistul subteran.
Există un scurt videoclip despre hidrogenarea la scară mică cu catalizator Pd/C prezentat ca exemplu pentru chimistul subteran.
Caracteristicile și utilizările hidrogenului gazos
Hidrogenul gazos este un gaz incolor care nu are un miros distinct. Acest gaz este puțin solubil în apă. Solubilitatea acestui gaz în apă nu este afectată prea mult de schimbările de temperatură. Unele utilizări ale hidrogenului gazos sunt enumerate mai jos.
Procedee
Prepararea în laborator a hidrogenului gazos implică de obicei acțiunea acidului sulfuric diluat sau a acidului clorhidric diluat asupra granulelor de zinc. Granulele de zinc sunt ideale pentru prepararea hidrogenului gazos în laboratoarele de chimie deoarece conțin de obicei o cantitate mică de cupru, care are capacitatea de a acționa ca un catalizator al reacției chimice asociate și, prin urmare, de a crește viteza reacției chimice fără a participa efectiv la aceasta. Mai jos este prezentată o procedură experimentală pentru prepararea în laborator a hidrogenului gazos.Procedură pentru prepararea în laborator a hidrogenului gazos
Etapa 1: Seiau câteva grame de granule de zinc și se pun într-un balon de 500 ml.
Pasul 2: Cu ajutorul unei pâlnii, adăugați acid clorhidric diluat la granulele de zinc. Dacă acidul clorhidric nu este disponibil, se poate folosi ca alternativă acidul sulfuric diluat.
Etapa 3: Hidrogenul gazos va fi colectat automat cu ajutorul unui tub de livrare prin deplasarea apei în jos. Acest lucrupoate fi explicat prin faptul că hidrogenul gazos este mai ușor decât apa.
Configurația pentru prepararea în laborator a hidrogenului gazos este ilustrată mai jos.
Reacțiile chimice care au loc în timpul preparării hidrogenului gazos prin această metodă sunt enumerate mai jos.Format general: Metal + acid diluat → sare de metal și acid + hidrogen
Cu acid clorhidric: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Cu acid sulfuric: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
În cele din urmă, hidrogenul gazos poate fi colectat prin deplasarea în jos a apei.
Precauții care trebuie luate în timpul preparării hidrogenului gazos în laborator
Înainte de colectarea hidrogenului gazos cu ajutorul aparatului, trebuie luate măsuri de precauție pentru a se asigura că tot aerul din interiorul aparatului a fost deplasat. Acest lucru se datorează faptului că hidrogenul gazos reacționează exploziv cu aerul.Metoda de producere a hidrogenului cu ajutorul aparatului lui Kipp
Aparatul lui Kipp este o sticlărie elaborată de laborator utilizată, până nu demult, pentru prepararea și stocarea unor volume mici de anumite gaze, în special hidrogen. Este denumit după inventatorul său, farmacistul olandez Petrus Johannes Kipp (1808-1864). Aparatul lui Kipp, cunoscut și sub numele de generator Kipp, a fost în prezent înlocuit pentru producerea hidrogenului prin utilizarea acidului și a metalului care se transformă în hidrogen gazos.
În orice laborator de chimie în care se realizează reducerea hidrogenului, este necesară o sursă de hidrogen gazos care să poată fi pornită și oprită în voie. De obicei, atunci când un gaz este produs în laborator, aparatul trebuie să fie montat de fiecare dată când este nevoie de gaz. În plus, nu există nicio modalitate de a porni și opri alimentarea. Pentru hidrogen și unele gaze, aparatul lui Kipp a depășit această problemă. Același aparat poate fi utilizat și pentru alimentarea cu dioxid de carbon sau hidrogen sulfurat la robinet.
Deși poate fi necesară și o alimentare regulată cu alte gaze, acestea sunt singurele trei gaze comune pentru care poate fi utilizat aparatul lui Kipp. Acest lucru se datorează faptului că, pentru a produce alte gaze, este necesară încălzirea. Acest lucru nu este posibil în aparatul lui Kipp, deoarece acesta s-ar sparge la încălzire. Fluxul de gaz este controlat prin producerea de gaz numai atunci când un lichid rece este în contact cu bulgări de solid. Hidrogenul, dioxidul de carbon și hidrogenul sulfurat sunt toate produse în acest mod. Atunci când lichidul este scurs de solid, furnizarea se oprește. Nu este nevoie de încălzire pentru producerea lor. Ele sunt obținute prin acțiunea acizilor reci asupra unor bucăți de solid. Pentru producerea hidrogenului sulfurat se folosesc batoane sparte de sulfură feroasă, pentru dioxidul de carbon, așchii de marmură, iar pentru hidrogen, granule de zinc.
Aparatul lui Kipp este fabricat din sticlă groasă și are de obicei o înălțime de aproximativ 0,5 m (1 ft 6 in). Se fabrică și de alte dimensiuni. Practic, acesta constă din trei becuri de sticlă conectate unul deasupra celuilalt. Substanța solidă necesară pentru obținerea gazului este plasată în becul central prin ridicarea becului superior și a tubului de sticlă montat pe acesta. Un racord de sticlă măcinată leagă această secțiune superioară de partea inferioară. Un racord de sticlă împiedică solidul să cadă în bulbul inferior. Tubul de ieșire a gazului pleacă din bulbul central. Pe acesta se află un robinet pentru reglarea alimentării cu gaz. Robinetul de gaz este deschis și acidul este turnat prin pâlnia din partea superioară. Secțiunea superioară acționează ca o pâlnie pentru a alimenta secțiunea inferioară. Nu există o cale directă de la partea superioară la bulbul din mijloc. Se toarnă suficient acid pentru a umple secțiunea inferioară și a inunda solidul din bulbul central. Robinetul de gaz este închis. Se produce gaz, iar presiunea crește în interiorul bulbului, forțând acidul să coboare în bulbul inferior și să urce în cel superior. Când lichidul este forțat să iasă din bulbul central, generarea de gaz se oprește. Aparatul este acum montat, gata de utilizare.
În orice laborator de chimie în care se realizează reducerea hidrogenului, este necesară o sursă de hidrogen gazos care să poată fi pornită și oprită în voie. De obicei, atunci când un gaz este produs în laborator, aparatul trebuie să fie montat de fiecare dată când este nevoie de gaz. În plus, nu există nicio modalitate de a porni și opri alimentarea. Pentru hidrogen și unele gaze, aparatul lui Kipp a depășit această problemă. Același aparat poate fi utilizat și pentru alimentarea cu dioxid de carbon sau hidrogen sulfurat la robinet.
Deși poate fi necesară și o alimentare regulată cu alte gaze, acestea sunt singurele trei gaze comune pentru care poate fi utilizat aparatul lui Kipp. Acest lucru se datorează faptului că, pentru a produce alte gaze, este necesară încălzirea. Acest lucru nu este posibil în aparatul lui Kipp, deoarece acesta s-ar sparge la încălzire. Fluxul de gaz este controlat prin producerea de gaz numai atunci când un lichid rece este în contact cu bulgări de solid. Hidrogenul, dioxidul de carbon și hidrogenul sulfurat sunt toate produse în acest mod. Atunci când lichidul este scurs de solid, furnizarea se oprește. Nu este nevoie de încălzire pentru producerea lor. Ele sunt obținute prin acțiunea acizilor reci asupra unor bucăți de solid. Pentru producerea hidrogenului sulfurat se folosesc batoane sparte de sulfură feroasă, pentru dioxidul de carbon, așchii de marmură, iar pentru hidrogen, granule de zinc.
Aparatul lui Kipp este fabricat din sticlă groasă și are de obicei o înălțime de aproximativ 0,5 m (1 ft 6 in). Se fabrică și de alte dimensiuni. Practic, acesta constă din trei becuri de sticlă conectate unul deasupra celuilalt. Substanța solidă necesară pentru obținerea gazului este plasată în becul central prin ridicarea becului superior și a tubului de sticlă montat pe acesta. Un racord de sticlă măcinată leagă această secțiune superioară de partea inferioară. Un racord de sticlă împiedică solidul să cadă în bulbul inferior. Tubul de ieșire a gazului pleacă din bulbul central. Pe acesta se află un robinet pentru reglarea alimentării cu gaz. Robinetul de gaz este deschis și acidul este turnat prin pâlnia din partea superioară. Secțiunea superioară acționează ca o pâlnie pentru a alimenta secțiunea inferioară. Nu există o cale directă de la partea superioară la bulbul din mijloc. Se toarnă suficient acid pentru a umple secțiunea inferioară și a inunda solidul din bulbul central. Robinetul de gaz este închis. Se produce gaz, iar presiunea crește în interiorul bulbului, forțând acidul să coboare în bulbul inferior și să urce în cel superior. Când lichidul este forțat să iasă din bulbul central, generarea de gaz se oprește. Aparatul este acum montat, gata de utilizare.
Când este nevoie de gaz, robinetul este deschis. Presiunea gazului din bulbul central este eliberată. Nu mai există presiune suplimentară pentru a menține acidul în bulbul de sus, astfel încât acesta coboară până la umplerea completă a bulbului de jos și inundă din nou solidul. Când robinetul de gaz este închis, deoarece gazul nu mai poate ieși, presiunea crește din nou, forțând lichidul să revină în bulbul sau rezervorul superior. Creșterea presiunii încetează atunci când toate picăturile de acid rămase lipite de solid au fost epuizate.
În timp, acidul devine mai slab, iar solidul este epuizat. Substanțele chimice trebuie reînnoite. Acidul se scurge prin îndepărtarea dopului de la bulbul inferior, după care solidul rămas poate fi scos. Acest lucru trebuie făcut într-un dulap de fum pentru a preveni inhalarea de vapori otrăvitori. Din cauzacalităților sale otrăvitoare și a mirosului neplăcut de ouă stricate, este recomandabil să se păstreze întotdeauna un aparat Kipp de hidrogen sulfurat în dulapul de fum.
În timp, acidul devine mai slab, iar solidul este epuizat. Substanțele chimice trebuie reînnoite. Acidul se scurge prin îndepărtarea dopului de la bulbul inferior, după care solidul rămas poate fi scos. Acest lucru trebuie făcut într-un dulap de fum pentru a preveni inhalarea de vapori otrăvitori. Din cauzacalităților sale otrăvitoare și a mirosului neplăcut de ouă stricate, este recomandabil să se păstreze întotdeauna un aparat Kipp de hidrogen sulfurat în dulapul de fum.
Last edited:
