Nejjednodušším a nejdostupnějším způsobem výroby vodíku doma je vytvoření reakce mezi alkálií a hliníkem. Navíc čistota výsledného plynu bude mnohem vyšší než při reakci s kyselinou.
K výrobě vodíku potřebujete hliník a alkalický roztok.
Pro hliník se nejlépe hodí obyčejná fólie. Z čokolády nebo jídla.
Jako základ pro alkalický roztok je třeba vzít prostředek proti ucpávání „Mole“. V obchodech je ho dostatek a mnoho lidí má tento produkt doma.
Do skleněné nádoby, například dvou nebo třílitrové sklenice, nasypte trochu prášku nebo granulí produktu „Mole“ asi několik polévkových lžic a zalijte sto gramy vody při pokojové teplotě. Roztok důkladně a jemně promíchejte, dokud se prášek/granule zcela nerozpustí. Snažíme se zabránit tomu, aby se roztok dostal na povrch naší kůže nebo do otevřených orgánů těla.
Fólii srolujte dlaněmi na malé kuličky o průměru jeden až dva centimetry a tyto kuličky házejte do zavařovací sklenice. Reakce na uvolnění vodíku začne okamžitě. To lze vidět vizuálně a určit to uvolňováním tepla. Poté musíte chvíli počkat a ujistit se, že reakce začne probíhat mnohem intenzivněji. To je obvykle od 20 do 60 sekund. Poté do sklenice přidejte další lžíci „Mole“ a další fólii. Voila! Výroba vodíku doma probíhala. Pokud sklenici uzavřete silným plastovým víčkem, nejprve do ní vyvrtejte otvor a do tohoto otvoru vložte trubici, pomocí této trubice pak můžete akumulovat vodík. Například v balónu.
Hlavní věc k zapamatování je, že vodík je extrémně hořlavý a výbušný plyn a všechny takové experimenty mohou vést k požáru a zranění. Proto je bezpodmínečně nutné dodržovat nejpřísnější protipožární opatření.
Kde použít výsledný vodík, to si musí každý rozhodnout sám. Zároveň ale musíte pochopit, že tento experiment není výrobním zařízením pro průmyslovou výrobu plynu a v akumulační nádrži nebude možné vytvořit slušný tlak. A víko nádoby může dokonce odletět pod tlakem vodíku. To zase zvýší riziko požáru.
Takové otázky jsou dojemné, protože průměrnému člověku se zdá, že získat vodík je docela jednoduché, ale zatím, i když to lze udělat za běžných podmínek, je to stále docela nebezpečné. První věc, kterou musíte vědět, je, že takové experimenty je třeba provádět pouze na otevřeném (venkovním) vzduchu, protože vodík je velmi, velmi lehký plyn (asi 15krát lehčí než standardní vzduch) a bude se hromadit u stropu a vytvářet vysoce výbušná směs. Pokud přijmete všechna nezbytná opatření, abyste předešli problematickým problémům, můžete provést reakci mezi alkálií a hliníkem.
Vezmeme baňku (nejlépe) nebo 1/2 litrovou skleněnou láhev, zátku (uprostřed otvor), hadičku na odstranění vodíku, 10 gramů hliníku a vitriolu (měď), kuchyňskou sůl (asi 20 gramů), voda v množství 200 ml. a kuličku (gumu) pro sběr vodíku. V zahrádkářských prodejnách kupujeme vitriol a jako hliníkové suroviny mohou sloužit plechovky od piva nebo drát. Smalt se samozřejmě nejprve odstraní vypálením, potřebujete čistý hliník, bez nečistot.
Na 10 gramů vitriolu vezměte 100 ml vody, respektive připravte druhý roztok – 20 gramů soli bude trvat 100 ml vody. Odstín roztoků bude následující: vitriol – modrý, sůl – bezbarvý. Dále vše smícháme dohromady a získáme takový nazelenalý roztok. Do ní se přidává předem připravený hliník. Směs začne pěnit – to je vodík. Hliník nahrazuje měď a na vlastní oči to můžete vidět podle načervenalého odstínu hliníkové suroviny. Objeví se bělavá suspenze, zde můžeme začít sbírat vodík, který potřebujeme.
Během procesu vzniká dodatečné teplo, v chemii je takový proces klasifikován jako exotermický. Je jasné, že pokud proces nebude řízen, skončíte s něčím jako gejzírem, který bude chrlit porce vařící vody, takže je třeba kontrolovat počáteční koncentraci. K tomuto účelu slouží zátka s hadičkou pro bezpečné odstranění vodíku venku. Průměr trubky by mimochodem neměl přesáhnout 8 milimetrů. Sebraný vodík lze použít k nafouknutí balónku, který bude mnohem lehčí než okolní vzduch, což znamená, že mu umožní stoupat vzhůru. Upřímně řečeno, takové experimenty se musí cvičit mimořádně pečlivě a pečlivě, jinak se nelze vyhnout zraněním a popáleninám.
Shapilova, V.V. Výroba vodíku doma / V.V. Shapilova, G.I. Talapchuk. — Text: přímý // Mladý vědec. — 2018. — č. 1.1 (15.1). – str. 97-98. — URL: https://moluch.ru/young/archive/15/1180/ (datum přístupu: 21.11.2023).
Na Zemi se vodík v čisté formě téměř nikdy nenachází a v běžném životě se s ním nesetkáváme. Ale ve sloučeninách je to druhý největší prvek v zemské kůře podle počtu atomů po kyslíku. Všechny živé bytosti na Zemi, včetně vás a mě, jsou přibližně ze 2/3 vodík.
Klíčová slova: vodík, výroba vodíku.
Co je tedy vodík? Jaké má vlastnosti? Jak se získává a používá v pozemských podmínkách? Je možné získat vodík doma a jaký je nejlepší způsob, jak to udělat? Na tyto a další otázky se pokusíme odpovědět v průběhu naší vědecké práce.
Vodík je nejjednodušší prvek v přírodě, který se skládá z jediného protonu a elektronu, který kolem něj obíhá. O výrobě vodíku se poprvé zmínil anglický vědec Robert Boyle, který v roce 1671 provedl reakci mezi železnými pilinami a zředěnými kyselinami. Ruský název „vodík“ navrhl chemik M. F. Solovjov v roce 1824 – analogicky s „kyslíkem“ M. V. Lomonosov. Oficiální latinský název pro vodík je „Hydrogenium“.
V průmyslu se vodík vyrábí především z fosilních paliv. V první řadě jde o zemní plyn, metan, se kterým se většina z nás může v kuchyni setkat, pokud máte plynový sporák. Vodík se získává z lehkých frakcí ropy. Třetím nejoblíbenějším zdrojem vodíku je uhlí.
Nejdostupnější metodou pro opakování doma je rozklad vody elektrickým proudem (elektrolýza).
K provedení našeho experimentu jsme vzali starou nabíječku 5 V 750 mA a uhlíkové elektrody z běžných solných baterií. Pro měření průtoku proudu byl použit multimetr.
Pro shromažďování a měření výsledných plynů byla voda nalita do lahví a připevněna k hlavní nádobě hrdlem dolů a ponořit ji do elektrolytu. Aby se do láhve nedostal vzduch. Celkem nádoba a lahve obsahovaly asi 1,5 litru vody. Jak se dalo očekávat, s čistou vodou se po přivedení napětí z nabíječky nic nestalo. Multimetr ukázal téměř nulový proud. Když se ale do vody přidaly dvě lžičky sody, elektrolýza se zintenzivnila, na obou elektrodách se začaly objevovat bublinky plynu a multimetr ukazoval proud 15 mA. Při tak malém proudu se za den (24 hodin) nasbíralo pouze 0,11 litru vodíku (asi půl sklenice). Ve druhé láhvi se shromáždilo přibližně 2krát méně kyslíku. To znamená, že ve vodě je dvakrát více vodíku než kyslíku.
Pozorování vývoje vodíku v důsledku interakce kovů se zředěnými kyselinami bylo vůbec první v historii chemie. A doma se to dá poměrně snadno zopakovat. K tomu potřebujeme kov, nejlépe aktivnější a kyselinu. V našem experimentu jsme zvolili elektrolyt olověných baterií, který lze nalézt ve vašem místním autoservisu, a zinek z použitých solných baterií. Ke sběru vodíku byla stejně jako v případě elektrolýzy použita obrácená láhev s hrdlem ponořeným do vody. Elektrolyt byl dodatečně zředěn vodou v poměru 50 ml roztoku kyseliny sírové na 150 ml. voda. Z baterie jsme získali asi 1 g zinku.Za 12 hodin se všechen kov rozpustil a dostali jsme 0.7 litru vodíku.
Další oblíbenou metodou je interakce kovů s alkáliemi. Pro experiment jsme zvolili dvě možnosti, které byly po ruce – kousky drátu a pečicí fólie. Louh (hydroxid sodný) lze nalézt v železářstvích jako čistič odpadů (například MOLE). Nastavení výroby bylo téměř stejné jako v experimentu s kyselinou a zinkem. Roztok v obou experimentech byl stejný: 20 ml alkálie a 200 ml vody. V prvním experimentu jsme použili drát o průměru 1.5 mm, ve druhém – kusy fólie. V obou případech byla hmotnost hliníku 1 g. V prvním experimentu se podařilo získat 1.2 litru vodíku, což trvalo 34 hodin. Ve druhém experimentu se fólie rozpustila za 1 hodinu 20 minut a uvolnilo se 1.4 litru vodíku. Z těchto experimentů můžeme usoudit, že rychlost reakce silně závisí na ploše, na které k ní dochází. Při pokusu s fólií byl povrch mnohonásobně větší než při pokusu s drátem. Ještě větší rychlosti lze dosáhnout, pokud si vezmete hliníkový prášek. V tomto případě bude poměr povrchové plochy k hmotnosti největší.
Při pokusech s výrobou vodíku se tedy jako nejrychlejší a nejdostupnější metoda ukázala interakce hliníkové fólie s alkálií. Pokud je však nutné vyrábět vodík pravidelně a ve velkém množství, pak by měla být na prvním místě elektrolýza, protože nepotřebuje žádné jiné spotřební materiály než vodu. Je pravda, že to bude vyžadovat vážnější instalaci než nabíječka telefonu a pár lahví.
V rámci vědecké práce jsme se seznámili s nejčastější, ale v běžném životě vzácnou látkou, vodíkem. Naučili jsme se jej získat různými způsoby a vybrali ten nejpohodlnější pro domácí realizaci – účinek čističe odpadů s obsahem alkálií na hliníkovou fólii.
Z vlastní zkušenosti jsme se také dozvěděli, že vodík je hořlavý a výbušný plyn, ale lze jej použít k plnění balónků, aby mohly létat. Vyplatí se je však držet dál od otevřeného ohně.
Základní pojmy (vygenerováno automaticky): vodík, výroba vodíku, zkušenosti, hliníková fólie, vědecká práce, litr vodíku, plocha povrchu.
