Πώς παρασκευάζεται το αέριο υδρογόνου στο εργαστήριο;

Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για την παρασκευή αερίου υδρογόνου στο εργαστήριο. Ακολουθούν μερικές κοινές μέθοδοι:

1. Αντίδραση μετάλλων με οξέα:

- ψευδάργυρος και υδροχλωρικό οξύ: Σε αυτή τη μέθοδο, το μέταλλο ψευδαργύρου αντιδρά με υδροχλωρικό οξύ (HCl) για την παραγωγή αερίου υδρογόνου. Οι κόκκοι ψευδαργύρου προστίθενται σε συμπυκνωμένο υδροχλωρικό οξύ σε φιάλη στρογγυλής βάσης ή δοκιμαστικό σωλήνα. Η αντίδραση παράγει φυσαλίδες αερίου υδρογόνου που μπορούν να συλλεχθούν με την ανοδική μετατόπιση του αέρα ή του νερού.

zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + h2 (g)

- Σίδερο και θειικό οξύ: Το σιδερένιο μέταλλο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να αντιδράσει με θειικό οξύ (H2SO4) για την παραγωγή αερίου υδρογόνου. Αυτή η αντίδραση είναι πιο αργή σε σύγκριση με την αντίδραση του ψευδαργύρου και του HCl.

Fe (s) + H2SO4 (aq) → feso4 (aq) + h2 (g)

2. Αντίδραση μεταλλικών υδριδίων με νερό:

- Τα μεταλλικά υδρίδια, όπως το βόοϋδριδρίτη νατρίου (NABH4) ή το υδρίδιο αλουμινίου λιθίου (Lialh4), αντιδρούν με νερό για την παραγωγή αερίου υδρογόνου. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν απαιτείται ξηρό αέριο υδρογόνου.

nabh4 (s) + h2o (l) → nabo2 (s) + 4H2 (g)

- lialh4 (s) + 4H2O (L) → LiOH (aq) + al (OH) 3 (s) + 4H2 (g)

3. Ηλεκτρόλυση νερού:

- Μια άλλη μέθοδος για την παραγωγή αερίου υδρογόνου είναι μέσω της ηλεκτρόλυσης νερού. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω του νερού, προκαλώντας τη διάσπαση των μορίων του νερού σε αέρια υδρογόνου και οξυγόνου. Η ηλεκτρόλυση μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο εξοπλισμό, όπως ένα βολταμετό Hofman ή μια πιο εξελιγμένη συσκευή ηλεκτρόλυσης.

2H2O (L) → 2Η2 (g) + O2 (g)

4. Μεταρρύθμιση ατμού υδρογονανθράκων:

- Σε βιομηχανικά περιβάλλοντα, το αέριο υδρογόνου παράγεται συχνά μέσω της διαδικασίας αναμόρφωσης του ατμού. Σε αυτή τη μέθοδο, το φυσικό αέριο (που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο, CH4) αντιδρά με ατμό υψηλής θερμοκρασίας παρουσία καταλύτη, όπως το νικέλιο ή η πλατίνα. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει το μεθάνιο σε υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα.

CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3H2 (g)

Αυτές είναι μερικές από τις κοινές μεθόδους για την παρασκευή αερίου υδρογόνου στο εργαστήριο. Η επιλογή της μεθόδου εξαρτάται από παράγοντες όπως η κλίμακα παραγωγής, η καθαρότητα του υδρογόνου που απαιτείται και οι συγκεκριμένες πειραματικές απαιτήσεις.