תוֹכֶן

• צעדים
• שאלות ותשובות קהילתיות
• אזהרות

סעיפים אחרים

מימן הוא היסוד הקל ביותר ובעל שימושים תעשייתיים רבים, כולל יצירת שומנים מוקשים לשימוש במטבח וייצור פחמימנים מפחם. זהו חלק חיוני ממולקולות המים וניתן להפרידו באמצעות כמות קטנה של חשמל. אתה יכול גם לייצר גז מימן באמצעות כמה מתכות פעילות וחומצות חזקות. שתי השיטות פשוטות יחסית ויאפשרו לכם לאסוף גז מימן.

צעדים

שיטה 1 מתוך 2: שימוש בתזוזת מים עם מתכות פעילות

1. 

   אסוף את החומרים הדרושים. כדי לאסוף מימן באמצעות התגובה של ערבוב חומצה חזקה עם מתכת פעילה, תצטרך: בקבוק ארלנמאייר, פקק גומי, צינורות פלסטיק, מים מזוקקים, מבחנות, מיכל גדול, 3 חומצה הידרוכלורית טוחנת (HCl), וכן כדורי מגנזיום או אבץ.
   • בקבוק ארלנמאייר הוא בקבוק זכוכית בעל תחתית חרוטית וצוואר גלילי.
   • פקק הגומי מיועד לחלק העליון של הבקבוקון וצריך שיהיה לו חור באמצע כדי שהצינורות יעברו.
   • או מגנזיום או אבץ יעבדו בניסוי זה, אינך זקוק לשניהם.
   • ייתכן שיהיה צורך לרכוש חלק מציוד זה באופן מקוון או בחנות לציוד מעבדה.

2. 

   
   
   ללבוש ציוד מגן מתאים. כשאתה עובד עם חומצה חזקה כגון חומצה הידרוכלורית, אתה רוצה לוודא שאתה נוקט באמצעי בטיחות מתאימים. לבישת מעיל מעבדה, כפפות, נעליים סגורות והגנה על העיניים חיוניים.
   • משקפי מגן צריכים לעטוף את צידי העיניים כדי להגן עליהם מפני התזות.
   • ללבוש כפפות שמתאימות כראוי כדי לשמור על זריזות טובה של הידיים והאצבעות.

3. 

   
   
   הכן את הגדרת הניסוי. הכנס קצה אחד של הצינור לחור של פקק הגומי. אתה רוצה שהצינורות יעברו את כל פקק הגומי ויתבלטו מעט מהקצה. מלא את המיכל הגדול במים והניח את קצה הצינור החופשי למים. עם תחילת הניסוי תכניס את פקק הגומי לבקבוק הארלנמאייר.
   • הניחו את החלקים הללו בצד עד שתהיו מוכנים להשתמש בהם.

4. 

   
   
   השקיעו את המבחנה במים. קח לפחות מבחנה אחת (אתה יכול להשתמש יותר אם אתה רוצה לאסוף יותר מימן) והשקיע אותה במים. הטה את הצינור כך שכל בועות האוויר יוכלו להימלט. הניחו את הצינור על גבי הצינור השקוע המחובר לפקק הגומי בקצה הנגדי.
   • זה חיוני שכל בועות האוויר יוסרו מהצינור לפני שתתחיל. אם לא, הגז שנאסף בצינור יהיה יותר מאשר רק מימן.

5. 

   הוסף חומצה הידרוכלורית לבקבוק הארלנמאייר. הוסף מספיק חומצה הידרוכלורית כדי למלא את הבקבוקון בערך באמצע הדרך. כ 100 מ"ל אמורים להספיק. וודאו שהבקבוקון נקי ויבש לפני הוספת החומצה. לבש כפפות גומי והיזהר בעת מילוי הבקבוקון.
   • הקפידו לא לשפוך מים לחומצה. מים שנוספו לחומצה עלולים להוביל לפיצוץ ולפציעה.

6. 

   התחל את התגובה הכימית על ידי הוספת כדורי מתכת ל- HCl. הוסף קומץ כדורי אבץ או מגנזיום לחומצה הידרוכלורית שבבקבוק. הכמות המדויקת שהכנסת אינה חשובה, אך קומץ קטן אמור להספיק בכדי להתחיל בתגובה.
   • לאחר הוספת הכדורים, הכנס את הפקק לבקבוק כך שהמערכת תהיה סגורה כעת.

7. 

   אוספים את המימן במבחנה שקועה. כאשר המתכת מגיבה עם החומצה, מיוצר גז מימן. מימן זה עובר לראש הבקבוקון, דרך הצינורות אל תוך המבחנה השקועה במים. הגז יעקור את המים ואתה אמור לראות צורה של בועה בחלק העליון של המבחנה.
   • כאשר המבחנה מתמלאת במימן, שקעו צינור נוסף במים והניחו אותו מעל הצינור. אתה יכול לאסוף מימן ככל שייוצר על ידי תגובתך.
   • שמור את המבחנות כלפי מטה כדי למנוע מגז המימן לברוח לאוויר.

8. 

   ודא שהגז הוא מימן. על מנת לאשר שהגז הוא מימן, אתה יכול לעשות מה שמכונה בדיקת סד. הדליקו גפרור והחזיקו אותו מתחת לצינור. תשמע צליל "פופ" או חריקה, המציין כי מימן קיים.

שיטה 2 מתוך 2: שימוש באלקטרוליזה

1. 

   אסוף את החומרים הדרושים. בניסוי זה תשתמשו בחשמל כדי להפריד בין גזי מימן וחמצן למולקולות מים. כדי לאסוף גז מימן באמצעות אלקטרוליזה, תזדקק לסוללה של 9 וולט, עיפרון, שתי מבחנות, מיכל פלסטיק, מים, סודה לשתיה, שתי גומיות גדולות (אופציונלי), וקליפ סוללה עם מהדקים בסוף.
   • על העיפרון להכיל גרפיט כדי שזה יעבוד. עיפרון מספר 2 מושלם. שתי חתיכות גרפיט קטנות יעבדו גם כן לשם כך.
   • מספיק מיכל או קערת אחסון מזון.
   • וודא כי קליפ הסוללה יכול להתאים לסוללת 9 וולט ושיש לו חוט אדום ושחור עם מהדקי אליגטור בקצהו. מלחציים אלה ישמשו לחיבור המערכת שלך לסוללה.

2. 

   הסר את המחק מהעפרון ושבר את העיפרון לשניים. אתה צריך שתי חתיכות גרפיט, אחת לקצה החיובי של הסוללה ולקצה השלילי של הסוללה. לחדד את שני קצוות כל פיסת העיפרון עד כדי נקודה. וודא שהגרפיט חשוף היטב.
   • ניתן לדלג על שלב זה אם כבר יש לך שתי חתיכות של גרפיט טהור.

3. 

   עוטפים 2 גומיות מסביב למיכל בצורת X. שלב זה הוא אופציונלי, אך הוא דרך קלה להחזיק את המבחנות במקום בזמן שהניסוי פועל. מתחו רצועת גומי אחת מעל המיכל ומתחו רצועת גומי שנייה מעליה כך שהיא תעבור מעל הראשונה, ויצרו איקס.
   • אם אינך משתמש ברצועות גומי, הקפד לאבטח את המבחנות בעזרת סרט או חוט כך שהן יישארו הפוכות במהלך הניסוי.

4. 

   הכינו סודה לשתיה וממיסה. המסת סודה לשתייה במים תסייע להתנהלות החשמל במערכת. הכמות המדויקת של אבקת הסודה לשתייה אינה חשובה, אך כ- 1 כפית לכל כוס מים אמורה להספיק. מערבבים עד להמסה מלאה.
   • השתמשו במים חמים כדי להאיץ את המסת הסודה לשתיה.

5. 

   מלא את מיכל הפלסטיק ואת המבחנות בתמיסת סודה לשתיה. המכולה צריכה להיות גדולה מספיק כדי להכיל את שתי המבחנות. הוסף מספיק מהפתרון למילוי המכל כשלושה רבעים מלא. שקעו את המבחנות בתמיסת המיכל והפכו אותן הפוכות. מקם כל צינור בצלב רצועת הגומי X כדי להחזיק אותו במקום.
   • חשוב מאוד ששתי המבחנות יהיו מלאות במים ולא יישארו בועות אוויר.

6. 

   חבר את מהדקי התנין לגרפיט. הוצא מהדק אחד מקליפ הסוללה והצמד אותו לקצה אחד העפרונות. ודא שהוא נוגע בכמה שיותר מהגרפיט. עשו את אותו הדבר עם מהדק התנין שנותר וחתיכת העיפרון.
   • יש להצמיד עיפרון אחד למהדק האדום ועיפרון אחד למהדק השחור.

7. 

   החלק את קצה העיפרון הלא מהודק למבחנה. תוך כדי שמירת המבחנה שקועה לחלוטין, הטו אותה מעט כדי שתוכלו להחליק את קצה העיפרון הלא מהודק לתוך הצינור. חזור על תהליך זה עם העיפרון השני והמבחנה השנייה.
   • בשלב זה, הכל צריך להיות מתחת למים וצריך להיות חתיכת עיפרון אחת בתוך כל מבחנה.
   • שמור את קצה קליפ הסוללה שמתחבר לסוללה מחוץ למים.

8. 

   חבר את תפס הסוללה לסוללת 9 וולט. עם הכל מוגדר, עכשיו אתה מוכן להחיל את החשמל שמספקת הסוללה 9 וולט. קצה קליפ הסוללה צריך להיות בולט מהמיכל אז פשוט תקעו את הסוללה במקום. לאחר חיבור הסוללה, עליכם להבחין בבועות העולות מקצה הגרפיט וצפות לראש כל מבחנה.
   • אם אינך רואה בועות המיוצרות, ודא כי מהדקי התנין מחוברים היטב לגרפיט של העיפרון. כמו כן, בדוק שהסוללה שלך טעונה במלואה.
   • המבחנה עם החוט השלילי המחובר לעיפרון תייצר מימן, ואילו המבחנה המחוברת לחוט החיובי של הסוללה תייצר חמצן.

9. 

   אספו מימן וחמצן בשתי המבחנות עד שיש לכם כמה סנטימטרים של גז בכל צינור. זכרו, בצינור המחובר לקצה השלילי של הסוללה יהיה מימן והחמצן יהיה בצינור המחובר לקצה החיובי. הוצא את המבחנות מהצנצנת אחת אחת. שמור אותם הפוך ותן למים לנקז החוצה. הגז בצינורות יישאר למרות שאי אפשר לראות אותו.

10. 

    בדוק נוכחות של מימן. אתה יכול לבדוק נוכחות של מימן על ידי מכה בגפרור והחזקת הלהבה אל הגז. זה ישמיע צליל "פופ חורק" מובהק מאוד אם זה מימן. אתה יכול גם להשתמש בנר דולק במקום בגפרור.
    • כדי לבדוק חמצן במבחנה שהתחברה לצד החיובי של מקור החשמל, פוצץ גפרור דולק (או נר) והניח את הקצה הזוהר שעדיין מתחת למבחנה. אם הנר מתעורר מחדש, יש חמצן.

שאלות ותשובות קהילתיות

האם אני זקוק לשתי מבחנות אם אני רוצה לאסוף מימן בלבד?

בס רוף, תואר שני
מדען הסביבה בס רוף הוא סטודנט לתואר שלישי בגיאוגרפיה באוניברסיטת פלורידה. היא קיבלה תואר שני במדעי הסביבה וניהול מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה בשנת 2016. היא ערכה עבודות סקר עבור פרויקטים של תכנון מרחבי ים באיים הקריביים וסיפקה תמיכה מחקרית כעמית בוגר בקבוצת הדיג בר קיימא.

מדען איכות הסביבה אם אתה רוצה לאסוף מימן רק בשיטת האלקטרוליזה אתה יכול להשתמש במבחנה אחת. ודא כי הצינור שבו אתה משתמש מחובר לקצה השלילי של הסוללה.

כמה מימן ניתן לאסוף מהניסוי הפשוט הזה של אלקטרוליזה? ומה יהיה לחץ גז המימן?

זה תלוי. קצב התגובה (פיצול מים) מבוסס על מגברי הסוללה והזמן שנותר להגיב. בדרך כלל המימן יהיה בערך בלחץ הים, אלא אם כן אתה עושה את הניסוי בסביבה חמה או קרה באמת.

מדוע הממן נאסף בצינור השלילי

בשל האופן בו מולקולות המים חולקות אלקטרונים, אטומי המימן טעונים באופן חיובי ואטומי החמצן טעונים שלילית. כאשר מוציאים את הגזים, המימן הטעון החיובי יימשך לצינור השלילי, ואילו החמצן הטעון באופן שלילי ימשך לצינור החיובי.

מדוע הגז לא נמלט מצינור איסוף הגז שלי?

זהו מימן, גז קל יותר מכל האחרים, כולל הליום, כלומר יישאר במבחנה כל עוד הקצה הסגור של הצינור נמצא למעלה מכיוון שהגזים האחרים עוקרים אותו. הסיבה שאנו משתמשים בהליום במקום במימן היא שהוא אינו דליק. זאת בשל העובדה שמדובר בגז אצילי (יש לו מעטפת ערכיות מלאה של 8 אלקטרונים) ולכן הוא אינו תגובתי.

האם הגז יהיה דליק מאוד?

כן. ראה את אסון הינדנבורג ב- YouTube. הצפלינים השתמשו במימן בגלל היותו הגז הקל ביותר וקל להשגה. זו גם הסיבה שחלק מיצרניות הרכב עובדות על מכוניות המונעות במימן.

האם זה הצורה הנוזלית של מימן?

לא - המימן בניסוי זה יהיה גזי

• 
  
  איך אני מנזיל מימן? תשובה

אזהרות

• היזהר עם מימן טהור. זה מאוד נפיץ כאשר מערבבים אותו עם אוויר.
• וודא כי כל שאר האוויר הוסר מהציוד בו אתה אוסף מימן.