Vodík
1. Príprava vodíka
Princíp práce
Vodík
pripravíme reakciou kyseliny chlorovodíkovej HCl a zinku Zn:
Zn
+ 2 HCl ®
ZnCl2 +
H2
Vodík
je ušľachtilejší ako zinok (Beketovov rad kovov). Pri reakciách kyselín so zinkom sa preto H+ ióny
redukujú na vodík H2 a zinok Zn sa oxiduje na Zn2+
.
 Pomôcky
a chemikálie
jednoduchý
vyvíjač plynu, zinok
Zn (granulovaný),
kyselina chlorovodíkova HCl (koncentrovaná)
Postup práce
Do
skúmavky jednoduchého vyvíjača plynu vložíme niekoľko
granuliek zinku a uzavrieme ju zátkou.
Z 5 cm3 injekčnej striekačky
pridávame k zinku v skúmavke koncentrovanú
kyselinu chlorovodíkovú (po kvapkách). Vznikajúci vodík
vytláča piest 50 cm3 striekačky. Striekačku
naplnenú vodíkom odoberieme a použijeme na ďalšie pokusy.
Poznámky
·
Na začiatku reakcie musí byť
piest v striekačke na zachytávanie vodíka dole.
·
Počas vývoja vodíka piest 50
cm3 striekačky občas jemne pootočíme, aby sme
zabránili vzniku pretlaku plynu.
·
Aby sme získali čistý vodík
na ďalšie pokusy, prvý obsah injekčnej striekačky (zmes
vodíka a vzduchu zo skúmavky) odstránime a prázdnu injekčnú
striekačku opäť naplníme vodíkom (odporúčame použiť
až druhý obsah injekčnej striekačky).
Zneškodnenie splodín
·
Nespotrebovaný zinok premyjeme,
vysušíme a opäť použijeme.
·
Nezreagovanú kyselinu chlorovodíkovú
uskladníme v zásobnej fľaši.
2.
Vlastnosti vodíka
Vodík
je bezfarebný plyn, bez zápachu, ľahší ako vzduch, horľavý.
Má redukčné účinky. Tvorí výbušnú zmes
a) so vzduchom (v pomere 2:5)
b) s kyslíkom (v pomere 2:1).
a)
horľavosť vodíka
Princíp
práce
Vodík
je horľavý plyn, ktorý nepodporuje horenie. Pri horení vodíka
s kyslíkom vzniká voda: 2H2 + O2
®
2H2O
Pomôcky
a chemikálie
·
skúmavka, zapaľovač, 50 cm3
injekčná striekačka s injekčnou ihlou naplnená
vodíkom
·
 skúmavka,
sviečka pripevnená na drôtik, zapaľovač, 50 cm3 injekčná
striekačka s injekčnou ihlou naplnená vodíkom
Postup
práce
·
Pripravený vodík pomaly vytláčame
cez vopred rozžeravenú injekčnú ihlu
zo striekačky. Plyn na konci ihly zapálime a plameň
podržíme v ústi suchej skúmavky (obr.5a). Aby plameň
nezhasol, musí byť tlak na piest injekčnej striekačky stály.
·
Suchú skúmavku obrátenú hore
dnom naplníme pripraveným vodíkom. Do skúmavky vložíme
zospodu horiacu sviečku (obr.5b).
Pozorovanie
·
Zreteľne vidíme, že sa steny
skúmavky zarosia vodnou parou.
·
Po vložení sviečky do skúmavky
sa vodík na okraji ústia skúmavky zapáli a horí. Tam je
prítomný kyslík potrebný na horenie. Vnútri skúmavky
sviečka zhasne, po vytiahnutí zo skúmavky však opäť
vzplanie (zapáli ju vodík horiaci pri ústi skúmavky).
b)
výbušnosť vodíka
Princíp práce
Vodík
tvorí so vzduchom zmes, ktorá po zapálení explozívne horí.
Zmes vodíka s kyslíkom horí ešte búrlivejšie. V oboch
prípadoch vzniká pri zlučovaní voda:
2H2
+ O2 ®
2H2O
Ak
však zapálime čistý vodík a do jeho plameňa vháňame
kyslík, horí vodík pokojne.
Pomôcky a chemikálie
·
skúmavka, kahan, horiaca
drevená špajľa, 50 cm3 injekčná striekačka s injekčnou
ihlou naplnená vodíkom
·
kadička, mydlový roztok,
kahan, horiaca
drevená špajľa, 2
jednoduché vyvíjače plynu,
granulovaný zinok Zn ,
kyselina chlorovodíkova HCl (koncentrovaná), roztok
peroxidu vodíka (w=10%), tabletky burelu MnO2
(pripravíme ich zo zmesi cementu a burelu v pomere
1:1)
Postup práce
·
Na injekčnú striekačku
naplnenú vodíkom nasadíme
novú injekčnú ihlu a vodík vytláčame z injekčnej
striekačky do skúmavky obrátenej hore dnom (vodík je ľahší
ako vzduch). Vodík
dokážeme skúškou na výbušnosť tým, že zmes vodík-vzduch
v skúmavke zapálime.
·
Injekčnú
striekačku naplníme 32 cm3 čistého vodíka, k nemu
pridáme 16 cm3 kyslíka. Traskavý plyn vytlačíme
do mydlového roztoku v kadičke a bublinky zapálime
(obr.6).
Pozorovanie
·
Slabý výbuch sa prejaví
zvukovým efektom (písknutím).
·
Reakcia je prudká, zmes plynov
reaguje so silným zvukovým efektom.
c)
porovnanie hmotnosti vodíka a vzduchu
Pomôcky a chemikálie
 porcelánová
miska, gumená hadička, sklenená rúrka, 50 cm3 injekčná
striekačka naplnená
vodíkom, saponátový
roztok, glycerol
Postup práce
V porcelánovej
miske si pripravíme roztok saponátu a pridáme doň pár
kvapiek glycerolu. Z injekčnej striekačky vytlačíme cez
sklenenú rúrku upevnenú k injekčnej striekačke
gumenou hadičkou do roztoku saponátu pripravený vodík
(obr.7).
Pozorovanie
Prúd
vodíka H2 nafukuje bubliny, ktoré rýchlo stúpajú
hore, čím dokazujú, že vodík je ľahší ako vzduch
d)
redukčné vlastnosti vodíka
Princíp práce
V reakciách
s ušľachtilejšími kovmi má vodík redukčné
vlastnosti. Napríklad pri reakcii vodíka s oxidom meďnatým
dochádza k redukcii medi:
CuO
+ H2 ®
H2O + Cu
Vodík
je významný redukčný prostriedok pri získavaní kovov ako
sú volfrám a molybdén. V hutníctve sa používa ako
redukčné činidlo hlavne uhlík (koks).
Pomôcky a chemikálie
 medený
plech, 50 cm3 injekčná striekačka s injekčnou
ihlou naplnená vodíkom
Postup práce
Pripravený
vodík vytláčame z injekčnej striekačky cez injekčnú
ihlu na zoxidovaný a rozžeravený medený plech (injekčnú
ihlu priložíme priamo na plech – obr.8).
Pozorovanie
Zoxidovaná
vrstva medi sa v mieste kontaktu s vodíkom
redukuje, čo sa prejaví výrazným červeným sfarbením.
e)
poznámky
k pokusom
ad
a) horľavosť vodíka
·
Vodík
nikdy nezapaľujeme priamo na vyvíjači plynu !
ad
c) porovnanie hmotnosti vodíka a vzduchu
·
Porovnanie hmotnosti vodíka a
vzduchu môžeme urobiť aj iným spôsobom:
Dve skúmavky otočené hore dnom naplníme vodíkom,
pričom jednu po naplnení obrátime ústím hore. V oboch
skúmavkách potom urobíme dôkaz na prítomnosť vodíka
priložením horiacej špajle k ústiu skúmavky. Slabý
výbuch, dokazujúci prítomnosť vodíka, sa prejaví písknutím
len v skúmavke obrátenej hore dnom. V druhej skúmavke
vodík nie je -
„vytlačil“ ho ťažší vzduch.
·
Bubliny
sú zápalné až výbušné, preto treba z blízkosti
odstrániť horiace kahany !
·
Glycerol pridávaný k roztoku
saponátu umožňuje tvorbu veľkých mydlových bublín, ktoré
dlhšie vydržia, pretože glycerol zabraňuje vysychaniu
vytvoreného filmu bubliny.
[návrat]
|
