Як виділити водень із води. Як отримати водень із води: покрокова інструкція

Виробництво водню – одна з головних утворюючих ланцюжків водневої енергетики. Водень у чистому вигляді, практично не зустрічається в природі, тому він повинен витягуватися з інших хімічних речовин різними методамита способами.

Як отримати водень: методи

Парова конверсія метану та природного газу: водяна пара при високій температурі(700 – 1000 градусів Цельсія) поєднується з метаном під тиском, у присутності каталізуючої речовини.
Газифікація вугілля: один із найстаріших способів одержання водню. Без доступу повітря, при температурі 800 – 1300 градусів Цельсія нагрівають вугілля разом із водяною парою, у своїй вугілля витісняє кисень. На виході виходить вуглекислий газта водень.
Електроліз води: дуже простий спосіб отримання водню. У ємність наливається розчин соди, який міститься 2 електричних елемента, один відповідає мінусу – катод, інший плюсу – анод. У цей розчин подається електрика, яка розкладає воду на складові – водень виділяється на катоді, а кисень на аноді.
Піроліз: розкладання води на водень та кисень без доступу повітря та за високої температури.
Часткове окислення: метал металів алюмінію і галію формують у спеціальні брикети, які поміщають у ємність з водою, в результаті хімічної реакціїутворюється водень та окис алюмінію. Галій використовується в сплаві для запобігання окисленню алюмінію.
Біотехнології: ще в 20 столітті було виявлено, що якщо водоростям хламидомонадам не вистачатиме кисню та сірки в процесі життєдіяльності, то вони бурхливо почнуть виділяти водень.
Глибинний газ планети: у надрах землі водень може у чистому газоподібному вигляді, та її вироблення звідти недоцільна.

Як з води отримати водень

Найбільш простим способомодержання водню з води є електроліз. Електроліз - хімічний процес, При якому розчин електроліту, під впливом електричного струму, поділяється на складові, тобто в нашому випадку вода поділяється на водень і кисень. Для цього використовується розчин соди у воді та два елементи – катод та анод, на яких і виділятимуться гази. На елементи подається напруга, аноді виділяється кисень, але в катоді водень.

Як отримати водень у домашніх умовах

Реактиви використовуються досить прості – купорос (мідний), кухонна сіль, алюміній та вода. Алюміній можна взяти з-під пивних банок, але перш, його потрібно обпалити, щоб позбутися пластикової плівки, яка заважає реакції.

Потім окремо готується розчин купоросу, та розчин солі, розчин купоросу блакитного кольору, Поєднується з розчином солі, в результаті виходить розчин зеленого кольору. Потім у цей зелений розчин кидаємо шматочок алюмінієвої фольги, Навколо нього з'являються бульбашки - це водень. Також зауважуємо, що фольга вкрилася червоним нальотом, це алюміній витіснив мідь із розчину. Для того, щоб зібрати водень для особистих цілей, використовуйте пляшку з пробкою, в яку вставлена заздалегідь не широка трубка, через яку і виходитиме газ.

А тепер, увага! Запобіжні заходи. Оскільки водень вибухонебезпечний газ, досліди з ним потрібно проводити на вулиці, а по-друге, реакція отримання водню проходить з великим виділенням тепла, розчин може розбризкуватися і вас просто обпалити.

Як отримати перекис водню

У лабораторії перекис водню отримують за допомогою реакції: ОО 2 + Н 2 SО 4 = BaSO 4 + H 2 O 2 .
У промислових масштабах її отримують за допомогою електролізу сірчаної кислоти, у процесі якого утворюється надсірчана кислота, яку, в результаті, розкладають на сірчану кислотута перекис водню.
Як отримують водень у лабораторії ще: часто водень у лабораторії отримують взаємодією цинку та соляної кислоти: Zn + 2HCl = H 2 + ZnCl 2 .

Сподіваюся, з цієї статті ви винесли ту інформацію, яка вам була потрібна, і ще раз попереджаю – будьте обережні з будь-якими дослідами та експериментами з воднем!

Всім ще зі школи відомо, що водень у таблиці Менделєєва займає найперше місце і позначається символом Н. Але, незважаючи на ці знання, мало хто чув про те, що одержання водню з води можна без проблем виконати в домашніх умовах. Крім того, варто зауважити той факт, що на сьогоднішній день цей хімічний елемент активно використовується як автомобільне паливо, оскільки він при згоранні не потрапляє в довкілля. До речі, промисловим шляхом водень одержують за допомогою реакції водяної пари з розігрітим вуглецем (коксом), електроліз розчину хлористого натрію і т.д. Одним словом, існує безліч способів, завдяки яким речовину можна отримати в лабораторних умовах. Але, а використовуючи описані нижче методи, можна провести експеримент з отримання водню будинку. Ось тільки в цьому випадку не варто забувати про обережність під час роботи з горючими речовинами.

Спочатку слід подбати про наявність під рукою всього необхідного для хімічного експерименту. По-перше, потрібно переконатися в тому, що пробірка для збору водню є цілою (навіть найменша тріщина може зіпсувати весь процес). Крім того, перед проведенням досвіду з тліючою лучиною, пробірку для обережності рекомендовано обмотати за допомогою щільної тканини. Після підготовчого процесуможна сміливо переходити до практики і, взявши до рук колбу, трохи наповнити її водою. Далі у воду поміщається шматочок кальцію, і ємність відразу щільно закупорюється за допомогою пробки. «Коліно» трубки, що вигнуте і проходить через пробку, має бути в ємності з водою («гідрозатворі»), а кінчики трубки – злегка виглядати з води. Кінець кінець потрібно дуже швидко накрити пробіркою, перевернутою верх дном. У результаті ця пробірка повинна буде наповнитись воднем (край пробірки тримають у воді).

Як тільки в колбі повністю завершиться реакція, пробірку треба відразу ж закрити дуже щільною пробкою, яка тримається верх дном, що допоможе запобігти випаровуванню легшого водню. До речі, найкраще це зробити, продовжуючи її край тримати під водою. А ось для того щоб перевірити наявність водню, необхідно витягнути пробку, а потім до краю пробірки піднести тліє лучинку. У результаті має пролунати специфічна бавовна. Доречно нагадати про те, що кальцій порівняно зі лужними металами, хоч і менш активний, але теж небезпечний, тому працювати з ним треба однаково обережно. Зберігати його рекомендовано в ємності зі скла під плівкою рідкого парафіну, або гасу. Витягувати елемент слід безпосередньо перед самим досвідом за допомогою довгого пінцета. Також по можливості найкраще придбати гумові рукавички!

Також водень з води в домашніх умовах можна отримати таким не складним методом. Спочатку в пляшку із пластику об'ємом 1,5 літра набирається вода. Після цього у цій воді розчиняють їдкий калій (приблизно 15 грам) або каустичну сіль. Далі пляшку потрібно помістити в каструлю, в яку попередньо набирають воду. Тепер необхідно взяти 40-сантиметровий алюмінієвий дріт і порізати його на шматочки, довжина яких повинна дорівнювати 5 сантиметрам. Порізаний дріт кидається в пляшку, а на її горловину надягається заздалегідь підготовлена гумова кулька. Водень, що виділяється в ході реакції між алюмінієм та лугом, збиратиметься у гумовій кульці. Оскільки ця реакція здійснюється з активним виділенням тепла – потрібно неодмінно дотримуватися правил безпеки та діяти обережно!

І, нарешті, водень з води отримують за допомогою звичайної кухонної солі. Для цього в скляну ємність із вузьким шийкою засипають сіль у розмірі п'яти великих ложок і добре розмішують. Після чого береться провід із міді та просовується в шприц з боку поршня. Цю ділянку необхідно добре герметизувати за допомогою клею. Далі шприц опускають у ємність з соляним розчиномта поступово заповнюють його. Мідний дріт треба підключити до негативного виведення акумулятора 12 Вольт. У результаті реакції електролізу, біля проведення почне виділятися водень, який витісняється зі шприца соляним розчином. Як тільки мідний дріт перестане контактувати із солоною водою, реакція повністю завершиться. Ось так можна за допомогою досить простих методівсамостійно отримати водень із води. До речі, під час використання будь-якого з методів необхідно пам'ятати, що водень при змішуванні з киснем стає вибухонебезпечним!

Вам знадобиться

пластикова пляшка ємністю 1,5 літра, гумова кулька, каструля з водою, гідроксид калію або гідроксид натрію ( каустична сода, їдкий натр), 40 сантиметрів дроту з алюмінію, шматочок цинку, скляна ємність з вузькою шийкою, розчин соляної кислоти, гумова кулька, акумулятор 12 Вольт, дріт з міді, дріт з цинку, скляна посудина, вода, кухонна сіль, .

Інструкція

Заповніть наполовину водою пластикову пляшку. Киньте в пляшку і розчиніть у воді 10-15 г їдкого натру або соди. Поставте пляшку в каструлю із водою. Наріжте алюмінієвий дріт шматочками по 5 см довжиною і киньте в пляшку. Надягніть на горловину пляшки гумову кульку. Що виділяється під час реакції з розчином лугу буде в гумовій кульці. Ця відбувається з бурхливим виділенням – будьте обережні!

Налийте в скляну ємність соляної та киньте в неї цинк. Надягніть на горловину скляної ємності повітряна кулька. Виділяється під час реакції з соляною кислотоюводень збиратиметься в повітряній кулі.

Налийте в скляну ємність воду і розмішайте в ній 4-5 столових ложок кухонної солі. Потім просуньте в шприц з боку поршня мідний дріт. Герметизуйте це місце клеєм. Опустіть шприц у посудину із соляним розчином і відсуваючи поршень, заповніть шприц. Підключіть мідний дріт до негативного виведення акумулятора. Опустіть поряд зі шприцем у розчин солі цинковий дріт і підключіть його до позитивного виведення акумулятора. В результаті реакції електролізу біля мідного дроту виділяється водень, який витісняє контакт мідного дроту з соляним розчином перерветься, і реакція припиниться.

Сучасна назва водню- Гідроген, дав французький знаменитий хімік Лавуазьє. Назва позначає – гідро (вода) та генез (що народжує). Відкрив «горюче повітря», як його раніше називали, Кавендіш у 1766 році, він же й довів, що водень легший за повітря. У шкільній програміз хімії присутні уроки, в яких розповідається не тільки про цей газ, а й спосіб його отримання.

Вам знадобиться

Колба Вюрца, гідроксид натрію, алюміній в гранулах і пудра, мірна склянка, алюмінієва ложка, штатив, крапельна лійка. Захисні окуляри та рукавички, скіпка, запальничка або сірники.

Інструкція

Перший метод.
Візьміть колбу Вюрца, в якій до горловини припаяна скляна труба відвідна, і краплинну воронку. Зберіть систему на штативі, прикріпивши колбу затискачем та встановивши її на поверхню столу. Зверху в неї вставте краплинну вирву з краником.

Перевірте щільне закріплення всіх систем – колби Вюрца та затиску. Візьміть. Він має бути у гранулах. Покладіть його у колбу. Налийте в краплинну вирву більш-менш насичений розчин. Приготуйте дві ємності для стримування, а також скіпку і запальничку або сірники, щоб її підпалити.

Влийте з краплинної вирви в колбу Вюрца гідроксид натрію, для цього відкрийте кран на вирві. Зачекайте, через деяке розпочнеться виділення водню. Водень з невеликим вмістом заповнить колбу повністю. Щоб прискорити процес, нагрійте колбу Вюрца знизу за допомогою пальника.

Давно хотів зробити таку штуку. Але далі дослідів із батареєю та парою електродів не доходило. Хотілося зробити повноцінний апарат для виробництва водню, в кількостях для того, щоб надути кульку. Перш ніж робити повноцінний апарат для електролізу води в домашніх умовах, вирішив перевірити все на моделі.

Загальна схема електролізера має такий вигляд.

Ця модель не підходить для повноцінної щоденної експлуатації. Але перевірити ідею вдалося.

Отже, для електродів я вирішив застосувати графіт. Прекрасне джерело графіту для електродів це струмознімач тролейбуса. Їх повно валяється на кінцевих зупинках. Потрібно пам'ятати, що один з електродів руйнуватиметься.

Пилимо і допрацьовуємо напилком. Інтенсивність електролізу залежить від сили струму та площі електродів.

До електродів прикріплюються дроти. Провід має бути ретельно ізольований.

Для корпусу моделі електролізера цілком підійдуть пластикові пляшки. У кришці робляться дірки для трубок та проводів.

Все ретельно промазується герметиком.

Для з'єднання двох ємностей підійдуть відрізані шийки пляшок.

Їх необхідно з'єднати разом та оплавити шов.

Гайки виготовляються з пляшкових кришок.

У двох пляшках у нижній частині робляться отвори. Все з'єднується та ретельно заливається герметиком.

Як джерело напруги використовуватимемо побутову мережу 220в. Хочу попередити, що це небезпечна іграшка. Отже, якщо немає достатніх навичок чи є сумніви, то краще не повторювати. У побутовій мережі у нас змінний струм, для електролізу його необхідно випрямити. Для цього чудово підійде діодний міст. Той, що на фотографії виявився мало потужним і швидко перегорів. Найкращим варіантомстав китайський діодний міст MB156 у алюмінієвому корпусі.

Діодний міст сильно нагрівається. Знадобиться активне охолодження. Кулер для комп'ютерного процесора підійде якнайкраще. Для корпусу можна використовувати відповідну за розміром розпаювальну коробку. Продається в електротоварах.

Під діодний міст потрібно підкласти кілька шарів картону.

У кришці розпаювальної коробки робляться необхідні отвори.

Так виглядає установка у зборі. Електролізер запитується від мережі, вентилятора від універсального джерела живлення. Як електроліт застосовується розчин харчової соди. Тут слід пам'ятати, що чим вища концентрація розчину, тим вища швидкість реакції. Але при цьому вищий і нагрів. Причому свій внесок у нагрівання вноситиме реакція розкладання натрію у катода. Ця екзотермічна реакція. В результаті її утворюватиметься водень і гідроксид натрію.

Той апарат, що на фото вище, дуже нагрівався. Його доводилося періодично відключати і чекати доки охолоне. Проблему з нагріванням удалося частково вирішити шляхом охолодження електроліту. Для цього я використав помпу для настільного фонтану. Довга трубка проходить з однієї пляшки в іншу через помпу і відро холодною водою.

Електроліз води – це самий старий спосібодержання водню. Пропускаючи постійний струмчерез воду, на катоді накопичується - водень, але в аноді - кисень. Отримання водню електролізом є дуже енерговитратним виробництвом, тому використовується виключно в тих областях, де даний газ досить цінний і необхідний.

Отримання водню в домашніх умовах є досить легким процесом і є кілька способів зробити це:

1. Нам знадобиться розчин лугу не лякайтеся цих назв т.к. все це є у вільному доступі.

Наприклад, засіб для очищення труб "крот" відмінно підійде за складом. Насипаємо в колбу трохи лугу та заливаємо 100 мл води;

Ретельно перемішуємо для повного розчинення кристалів;

Додаємо кілька невеликих шматочків алюмінію;

Чекаємо близько 3-5 хвилин, доки реакція проходитиме максимально швидко;

Додаємо додатково кілька шматочків алюмінію та 10-20 грам лугу;

Закриваємо резервуар спеціальною колбою з трубкою, яка веде в резервуар для збирання газу і чекаємо кілька хвилин, поки повітря не вийде під тиском водню з судини.

2. Виділення водню з алюмінію, харчової солі та сульфату міді.

У колбу насипаємо сульфат міді та трохи більше солі;

Розводимо все водою і добре перемішуємо;

Ставимо колбу в резервуар з водою, тому що при реакції виділятиметься багато тепла;

В іншому все потрібно робити так само, як у першому способі.

3. Отримання водню з води шляхом пропускання струму 12В через розчин солі у воді. Це найпростіший спосіб і найбільше підходить для домашніх умов. Єдиний мінус цього у тому, що водню виділяється порівняно мало.

Отже. Тепер ви знаєте, як отримати водень з води і не тільки. Ви можете проводити багато експериментів. Не забувайте дотримуватися правил безпеки, щоб уникнути травм.

Отримання водню в домашніх умовах

У статті описані найбільш популярні способи отримання дешевого водню в домашніх умовах.

Спосіб 1.Водень з алюмінію та лугу.

Використовуваний розчин лугу - їдкого калі, або їдкого натру. Водень, що виділяється, більш чистий, ніж при реакції кислот з активними металами.

Насипаємо в колбу не велика кількістьїдкого калі або натру і заливаємо 50 -100 мл води, перемішуємо розчин до розчинення кристалів. Далі додаємо кілька шматочків алюмінію. Відразу почнеться реакція з виділенням водню і тепла, спочатку слабка, але постійно посилюється.

Дочекавшись поки реакція відбуватиметься активніше, акуратно додамо ще 10г. луги та кілька шматочком алюмінію. Так ми значно посилимо процес.

Закупорюємо колбу, пробіркою з трубкою провідної посудини для збирання газу. Чекаємо приблизно 3-5 хв. поки водень витіснить повітря із судини.

Як утворюється водень? Оксидна плівка, яка покриває поверхню алюмінію, при контакті з лугом руйнується. Так як алюміній є активним металом, він починає реагувати з водою, розчиняючись у ній, у своїй виділяється водень.

2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na + 3h3

Спосіб 2.Водень з алюмінію, сульфату міді та харчової солі.

У колбу насипаємо трохи сульфату міді та солі. Додаємо воду та перемішуємо до повного розчинення. Розчин повинен, забарвиться в зелений колірЯкщо цього не сталося, додайте ще невелику кількість солі.

Колбу необхідно поставити у чашку наповненою холодною водою, т.к. при реакції, виділятиметься велика кількість тепла.

Додаємо в розчин кілька шматочків алюмінію. Розпочнеться реакція.

Як відбувається виділення водню? У процесі утворюється хлорид міді, що змиває оксидну плівку з металу. Одночасно із відновленням міді відбувається утворення газу.

Спосіб 3.Водень з цинку та соляної кислоти.

Поміщаємо у пробірку шматочки цинку та заливаємо їх соляною кислотою.

Як активний метал цинк, взаємодіючи з кислотою, витісняє з неї водень.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + h3

Спосіб 4.Виробництво водню електролізом.

Пропускаємо через розчин води та провареної солі електричний струм. При реакції виділятиметься водень і кисень.

Одержання водню електролізом води.

Ця модель не підходить для повноцінної щоденної експлуатації. Але перевірити ідею вдалося. Отже, для електродів я вирішив застосувати графіт. Прекрасне джерело графіту для електродів це струмознімач тролейбуса. Їх повно валяється на кінцевих зупинках. Потрібно пам'ятати, що один з електродів руйнуватиметься.

Пилимо і допрацьовуємо напилком. Інтенсивність електролізу залежить від сили струму та площі електродів. До електродів прикріплюються дроти. Провід має бути ретельно ізольований. Для корпусу моделі електролізера цілком підійдуть пластикові пляшки. У кришці робляться дірки для трубок та проводів. Все ретельно промазується герметиком.

Для з'єднання двох ємностей підійдуть відрізані шийки пляшок. Їх необхідно з'єднати разом та оплавити шов. Гайки виготовляються з пляшкових кришок. У двох пляшках у нижній частині робляться отвори. Все з'єднується та ретельно заливається герметиком.

Як джерело напруги використовуватимемо побутову мережу 220в. Хочу попередити, що це є досить небезпечна іграшка. Тож, якщо немає достатніх навичок чи є сумніви, то краще не повторювати. У побутовій мережі у нас змінний струм, для електролізу його необхідно випрямити. Для цього чудово підійде діодний міст. Той, що на фотографії виявився мало потужним і швидко перегорів. Найкращим варіантом став китайський діодний міст MB156 в алюмінієвому корпусі.

Під діодний міст потрібно підкласти кілька шарів картону. У кришці розпаювальної коробки робляться необхідні отвори. Так виглядає установка у зборі. Електролізер запитується від мережі, вентилятора від універсального джерела живлення. Як електроліт застосовується розчин харчової соди. Тут слід пам'ятати, що чим вища концентрація розчину, тим вища швидкість реакції. Але при цьому вищий і нагрів. Причому свій внесок у нагрівання вноситиме реакція розкладання натрію у катода. Ця екзотермічна реакція. В результаті її утворюватиметься водень і гідроксид натрію.

Місце під'єднання трубки до кульки добре забезпечити краником. Продаються у зоомагазинах у відділі для акваріумів.

Основні знання з класичного електролізу.

Принцип економічності електролізера для одержання газу h3 та O2.

Напевно, всі знають, якщо опустити два цвяхи в розчин питної соди і подати на один цвях плюс, а на інший мінус, то на мінусі виділятиметься Водень, а на плюсі Кисень.

Тепер наше завдання знайти такий підхід, щоб отримати якнайбільше цього газу і витратити при цьому мінімальна кількістьелектроенергії.

Урок 1. Напруга

Розкладання води починається при подачі на електроди трохи більше 1,8 вольта. Якщо подавати 1 вольт, струм практично не йде і не виділяється газ, а от коли напруга підходить до значення 1,8 вольта, то струм різко починає зростати. Це називається мінімальний електродний потенціалу якому починається електроліз. Тому-якщо ми подамо 12 вольт на ці 2 цвяхи - то такий електролізер буде жерти багато електроенергії, а газу буде мало. Вся енергія піде в нагрів електроліту.

Для цього. щоб наш електролізер був економічним – треба подавати не більше 2-х вольт на комірку. Тому, якщо у нас 12 вольт – ми ділимо їх на 6 осередків і отримуємо на кожній по 2 вольти.

А тепер спрощуємо - просто розділимо ємність на 6 частин пластинами-в результаті вийде 6 осередків, з'єднаних послідовно на кожному осередку буде по 2 вольти кожна внутрішня пластина з одного боку буде плюсом, а з іншого мінусом. Отже - урок номер 1 засвоїли = подавати невелику напругу.

Тепер другий урок економічності: Відстань між пластинами

Чим більша відстань- тим більше опір, тим більше витратимо струму для отримання літра газу. Чим менша відстань - тим менше витратимо Ватт на годину на літр газу. Далі користуватимуся саме цим терміном - показник економічності електролізера / З графіка видно, що чим ближче знаходяться пластини один до одного - тим менше напруга потрібна для проходження одного і того ж струму. А як відомо вихід газу прямо пропорційний кількості струму, що пройшов через електроліт.

Перемножуючи меншу напругу на струм - ми отримаємо менше ват на ту саму кількість газу.

Тепер третій урок. Площа пластин

Якщо ми візьмемо 2 цвяхи і використовуючи перші два правила розташуємо їх близько і подамо на них 2 вольти - то газу вийде зовсім мало, тому що вони пропустять дуже мало струму. Спробуємо за тих самих умов взяти дві пластини. Тепер кількість струму та газу буде збільшено прямо пропорційно площі цих пластин.

Тепер 4-й урок: Концентрація електроліту

Використовуючи перші 3 правила візьмемо великі залізні пластини на невеликій відстані один від одного і подамо на них 2 вольти. І опустимо їх у воду, додавши одну щіпку соди. Електроліз піде, але дуже мляво, вода нагріватиметься. Іонів у розчині багато буде, опір буде маленький, нагрівання зменшиться, а кількість газу збільшиться

Джерела: 505sovetov.ru, all-he.ru, zabatsay.ru, xn----dtbbgbt6ann0jm3a.xn--p1ai, domashnih-usloviyah.ru

Мідний бунт

Мідний бунт стався у Москві 25 липня 1662 року. Причиною стала наступна обставина. Росія вела затяжну війну...