Πώς θα διαχωρίσετε ένα μείγμα υδρογόνου και χλωρίου;
Κατανόηση της πρόκλησης
Το υδρογόνο (H₂) και το χλώριο (CL₂) είναι και τα δύο αέρια σε θερμοκρασία δωματίου. Είναι επίσης πολύ αντιδραστικοί, καθιστώντας κάποιες μεθόδους διαχωρισμού ανέφικτες.
Μέθοδοι διαχωρισμού
1. κλασματική απόσταξη: Αυτή είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος, αλλά απαιτεί το μείγμα να υγροποιηθεί. Δείτε πώς λειτουργεί:
* υγροποίηση: Ψύξτε το μίγμα κάτω από τα σημεία βρασμού και των δύο αερίων (-252,87 ° C για υδρογόνο και -34,04 ° C για χλώριο). Αυτό θα τα συμπυκνωθεί σε υγρά.
* κλασματική απόσταξη: Ζεστάνετε αργά το υγροποιημένο μίγμα. Το υδρογόνο έχει πολύ χαμηλότερο σημείο βρασμού, οπότε θα εξατμιστεί πρώτα. Συλλέξτε το αέριο υδρογόνου καθώς βράζει. Στη συνέχεια, αυξήστε περαιτέρω τη θερμοκρασία για να βράσει το χλώριο.
2. Επιλεκτική απορρόφηση: Αυτή η μέθοδος βασίζεται στις διαφορετικές αντιδραστικότητες των αερίων.
* αντιδρώντας χλώριο: Το χλώριο αντιδρά εύκολα με ορισμένες ουσίες, ενώ το υδρογόνο δεν το κάνει. Για παράδειγμα, θα μπορούσατε να περάσετε το μείγμα πάνω από ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NAOH). Το χλώριο θα αντιδράσει για να σχηματίσει υποχλωριώδες νάτριο (NaClo) και νερό (H₂O), αφήνοντας το αέριο υδρογόνου να περάσει.
* αντίδραση: CL₂ + 2NAOH → NACLO + NACL + H₂O
* προσεκτικές σκέψεις: Αυτή η μέθοδος απαιτεί ακριβή έλεγχο των συνθηκών αντίδρασης για να αποφευχθούν οι εκρήξεις ή ο σχηματισμός δυνητικά επικίνδυνων υποπροϊόντων.
3. διάχυση: Το υδρογόνο είναι πολύ ελαφρύτερο από το χλώριο. Αυτή η διαφορά στο μοριακό βάρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τα διαχωρίσει:
* Σωλήνας διάχυσης: Μια ειδική συσκευή που ονομάζεται σωλήνας διάχυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκμεταλλευτεί αυτή τη διαφορά. Το μείγμα τοποθετείται στο ένα άκρο του σωλήνα και το ελαφρύτερο αέριο υδρογόνου θα διαχέεται μέσω του σωλήνα ταχύτερα από το χλώριο. Αυτή η μέθοδος είναι αργή, αλλά μπορεί να είναι αποτελεσματική σε ορισμένες περιπτώσεις.
προφυλάξεις ασφαλείας
* Εξαιρετική προσοχή: Τόσο το υδρογόνο όσο και το χλώριο είναι εξαιρετικά αντιδραστικά και εύφλεκτα. Διαχειρίζεστε πάντα αυτά τα αέρια με ακραία φροντίδα και κατάλληλο εξοπλισμό ασφαλείας.
* Εξαερισμός: Εργαστείτε σε μια καλά αεριζόμενη περιοχή.
* Προστατευτικό εργαλείο: Φορέστε κατάλληλα γυαλιά ασφαλείας και γάντια.
* Πυροσβεστικός: Έχετε έναν πυροσβεστήρα άμεσα διαθέσιμο.
Επιλέγοντας την καλύτερη μέθοδο
Η καταλληλότερη μέθοδος για τον διαχωρισμό του υδρογόνου και του χλωρίου θα εξαρτηθεί από τις συγκεκριμένες περιστάσεις, όπως η επιθυμητή καθαρότητα των διαχωρισμένων αερίων, η κλίμακα της λειτουργίας και οι διαθέσιμοι πόροι.
