เนื้อหา

• ขั้นตอน
• คำถามและคำตอบของชุมชน
• คำเตือน

ส่วนอื่น ๆ

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุดและมีประโยชน์ในทางอุตสาหกรรมมากมายรวมถึงการสร้างไขมันที่เติมไฮโดรเจนเพื่อใช้ในครัวและการผลิตไฮโดรคาร์บอนจากถ่านหิน เป็นส่วนสำคัญของโมเลกุลของน้ำและสามารถแยกออกได้โดยใช้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย คุณยังสามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนโดยใช้โลหะที่มีฤทธิ์และกรดแก่ ทั้งสองวิธีค่อนข้างง่ายและจะช่วยให้คุณเก็บก๊าซไฮโดรเจนได้

ขั้นตอน

วิธีที่ 1 จาก 2: การใช้การกำจัดน้ำกับโลหะที่ใช้งานอยู่

1. 

   รวบรวมวัสดุที่จำเป็น ในการรวบรวมไฮโดรเจนโดยใช้ปฏิกิริยาของการผสมกรดแก่กับโลหะที่ใช้งานอยู่คุณจะต้อง: ขวด Erlenmeyer, จุกยาง, ท่อพลาสติก, น้ำกลั่น, หลอดทดลอง, ภาชนะขนาดใหญ่, กรดไฮโดรคลอริก 3 โมลาร์ (HCl) และ เม็ดแมกนีเซียมหรือสังกะสี
   • ขวด Erlenmeyer เป็นขวดแก้วที่มีก้นทรงกรวยและคอทรงกระบอก
   • จุกยางมีไว้สำหรับด้านบนของกระติกน้ำและต้องมีรูตรงกลางเพื่อให้ท่อไหลผ่าน
   • แมกนีเซียมหรือสังกะสีจะใช้ได้ผลกับการทดลองนี้คุณไม่จำเป็นต้องใช้ทั้งสองอย่าง
   • อุปกรณ์เหล่านี้บางอย่างอาจต้องซื้อทางออนไลน์หรือที่ร้านจำหน่ายอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ

2. 

   
   
   สวมอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม เมื่อทำงานกับกรดแก่เช่นกรดไฮโดรคลอริกคุณต้องใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยที่เหมาะสม การสวมเสื้อโค้ทถุงมือรองเท้าแบบปิดและอุปกรณ์ป้องกันดวงตาเป็นสิ่งสำคัญ
   • แว่นตาควรพันรอบดวงตาของคุณเพื่อป้องกันไม่ให้กระเด็น
   • สวมถุงมือที่พอดีเพื่อรักษาความคล่องแคล่วของมือและนิ้วของคุณ

3. 

   
   
   เตรียมการตั้งค่าการทดลอง สอดปลายท่อด้านหนึ่งเข้าไปในรูของจุกยาง คุณต้องการให้ท่อผ่านจุกยางจนสุดและยื่นออกมาจากปลายเล็กน้อย เติมน้ำลงในภาชนะขนาดใหญ่แล้ววางปลายท่อที่ว่างลงในน้ำ เมื่อการทดลองเริ่มขึ้นคุณจะใส่จุกยางลงในขวด Erlenmeyer
   • วางชิ้นส่วนเหล่านี้ไว้จนกว่าคุณจะพร้อมใช้งาน

4. 

   
   
   จุ่มหลอดทดลองลงในน้ำ ใช้หลอดทดลองอย่างน้อยหนึ่งหลอด (คุณสามารถใช้มากกว่านี้หากต้องการเก็บไฮโดรเจนมากขึ้น) แล้วจุ่มลงในน้ำ เอียงท่อเพื่อให้ฟองอากาศทั้งหมดหนีออกไป วางท่อที่ด้านบนของท่อที่จมอยู่ใต้น้ำที่ติดกับจุกยางที่ปลายอีกด้าน
   • จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องนำฟองอากาศทั้งหมดออกจากท่อก่อนที่จะเริ่ม หากไม่เป็นเช่นนั้นก๊าซที่สะสมอยู่ในท่อจะเป็นมากกว่าไฮโดรเจน

5. 

   เติมกรดไฮโดรคลอริกลงในขวด Erlenmeyer เติมกรดไฮโดรคลอริกให้เต็มขวดประมาณครึ่งหนึ่ง ควรจะเพียงพอประมาณ 100 มล. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขวดสะอาดและแห้งก่อนเติมกรด สวมถุงมือยางและใช้ความระมัดระวังในการบรรจุขวด
   • ระวังอย่าให้น้ำหกลงในกรด น้ำที่เติมกรดอาจทำให้ระเบิดและบาดเจ็บได้

6. 

   เริ่มปฏิกิริยาเคมีโดยการเพิ่มเม็ดโลหะลงใน HCl เติมเม็ดสังกะสีหรือแมกนีเซียมหนึ่งกำมือลงในกรดไฮโดรคลอริกในขวด ปริมาณที่แน่นอนที่คุณใส่นั้นไม่สำคัญ แต่ควรมีเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะเริ่มปฏิกิริยา
   • หลังจากเพิ่มเม็ดแล้วให้วางจุกลงในขวดเพื่อให้ระบบปิด

7. 

   เก็บไฮโดรเจนในหลอดทดลองที่จมอยู่ใต้น้ำ เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับกรดจะเกิดก๊าซไฮโดรเจน ไฮโดรเจนนี้เดินทางไปที่ด้านบนของขวดผ่านท่อและเข้าไปในหลอดทดลองที่จมอยู่ในน้ำ ก๊าซจะเคลื่อนตัวออกจากน้ำและคุณจะเห็นฟองสบู่ที่ด้านบนของหลอดทดลอง
   • เมื่อหลอดทดลองเต็มไปด้วยไฮโดรเจนให้จุ่มหลอดอื่นด้วยน้ำแล้ววางไว้เหนือท่อ คุณสามารถรวบรวมไฮโดรเจนได้มากเท่าที่เกิดจากปฏิกิริยาของคุณ
   • คว่ำหลอดทดลองไว้เพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซไฮโดรเจนหลุดออกไปในอากาศ

8. 

   ยืนยันว่าก๊าซเป็นไฮโดรเจน เพื่อยืนยันว่าก๊าซนั้นเป็นไฮโดรเจนคุณสามารถทำสิ่งที่เรียกว่าการทดสอบเฝือกได้ จุดไม้ขีดไฟและถือไว้ใต้ท่อ คุณจะได้ยินเสียง“ ป๊อป” หรือเสียงแหลมซึ่งบ่งบอกว่ามีไฮโดรเจนอยู่

วิธีที่ 2 จาก 2: การใช้กระแสไฟฟ้า

1. 

   รวบรวมวัสดุที่จำเป็น ในการทดลองนี้คุณจะใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากโมเลกุลของน้ำ ในการรวบรวมก๊าซไฮโดรเจนโดยใช้อิเล็กโทรลิซิสคุณจะต้องใช้แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์, ดินสอ, หลอดทดลอง 2 อัน, ภาชนะพลาสติก, น้ำ, เบกกิ้งโซดา, แถบยางขนาดใหญ่สองเส้น (อุปกรณ์เสริม) และคลิปหนีบแบตเตอรี่พร้อมที่หนีบที่ปลาย
   • ดินสอต้องมีกราไฟต์อยู่ด้วยจึงจะใช้งานได้ ดินสอเบอร์ 2 เหมาะมาก กราไฟท์ชิ้นเล็ก ๆ สองชิ้นก็ใช้ได้เช่นกัน
   • ภาชนะหรือชามเก็บอาหารขนาดเล็กก็เพียงพอแล้ว
   • ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคลิปหนีบแบตเตอรี่สามารถใส่แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์ได้และมีสายสีแดงและสีดำพร้อมที่หนีบจระเข้ที่ส่วนท้าย ที่หนีบเหล่านี้จะใช้เพื่อเชื่อมต่อระบบของคุณกับแบตเตอรี่

2. 

   นำยางลบออกจากดินสอและแบ่งครึ่งดินสอ คุณต้องมีกราไฟท์สองชิ้นชิ้นหนึ่งสำหรับปลายขั้วบวกของแบตเตอรี่และปลายขั้วลบของแบตเตอรี่ เหลาปลายทั้งสองข้างของดินสอแต่ละชิ้นให้แหลม ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากราไฟท์สัมผัสได้ดี
   • ขั้นตอนนี้สามารถข้ามได้หากคุณมีกราไฟท์บริสุทธิ์อยู่แล้วสองชิ้น

3. 

   พันแถบยาง 2 เส้นรอบภาชนะเป็นรูปตัว X ขั้นตอนนี้เป็นทางเลือก แต่เป็นวิธีง่ายๆในการเก็บหลอดทดลองไว้ในขณะที่การทดสอบกำลังดำเนินอยู่ ขึงแถบยางเส้นหนึ่งเหนือภาชนะแล้วขึงแถบยางเส้นที่สองทับให้มันข้ามเส้นแรกกลายเป็น X
   • หากคุณไม่ใช้ยางรัดให้แน่ใจว่าได้ยึดหลอดทดสอบด้วยเทปหรือเชือกเพื่อให้อยู่ในแนวคว่ำระหว่างการทดสอบ

4. 

   ทำเบกกิ้งโซดากับน้ำ. การละลายเบกกิ้งโซดาในน้ำจะช่วยให้กระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบได้ ปริมาณเบกกิ้งโซดาที่แน่นอนไม่สำคัญ แต่ควรจะเพียงพอประมาณ 1 ช้อนชาต่อน้ำ 1 ถ้วย คนจนละลายหมด
   • ใช้น้ำอุ่นเพื่อเร่งการละลายของเบกกิ้งโซดา

5. 

   เติมสารละลายเบกกิ้งโซดาลงในภาชนะพลาสติกและหลอดทดลอง ภาชนะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะบรรจุหลอดทดลองทั้งสองหลอดได้ เติมสารละลายให้เพียงพอเพื่อเติมภาชนะให้เต็มประมาณสามในสี่ จุ่มหลอดทดลองลงในสารละลายของภาชนะแล้วพลิกคว่ำลง วางท่อแต่ละอันขวางแถบยาง X เพื่อยึดให้เข้าที่
   • เป็นสิ่งสำคัญมากที่หลอดทดลองทั้งสองจะเต็มไปด้วยน้ำและไม่มีฟองอากาศหลงเหลืออยู่

6. 

   ติดแคลมป์จระเข้เข้ากับกราไฟท์ ใช้ที่หนีบหนึ่งอันจากคลิปหนีบแบตเตอรี่แล้วติดเข้ากับปลายดินสออันใดอันหนึ่ง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้สัมผัสกับกราไฟท์ให้มากที่สุด ทำเช่นเดียวกันกับที่หนีบจระเข้และชิ้นดินสอที่เหลือ
   • ควรติดดินสอหนึ่งแท่งเข้ากับที่หนีบสีแดงและดินสอหนึ่งแท่งเข้ากับที่หนีบสีดำ

7. 

   เลื่อนปลายดินสอที่ไม่ได้ยึดเข้าไปในหลอดทดลอง ทำให้หลอดทดลองจมอยู่ใต้น้ำอย่างสมบูรณ์เอียงเล็กน้อยเพื่อให้คุณสามารถเลื่อนปลายดินสอที่ไม่ได้หนีบเข้าไปในหลอด ทำขั้นตอนนี้ซ้ำด้วยดินสออีกอันและหลอดทดลองอีกอัน
   • ณ จุดนี้ทุกอย่างควรอยู่ใต้น้ำและควรมีดินสอหนึ่งชิ้นอยู่ในหลอดทดลองแต่ละอัน
   • เก็บปลายคลิปหนีบแบตเตอรี่ที่ยึดกับแบตเตอรี่ให้พ้นน้ำ

8. 

   ติดคลิปหนีบแบตเตอรี่เข้ากับแบตเตอรี่ 9 โวลต์ เมื่อตั้งค่าทุกอย่างแล้วคุณก็พร้อมที่จะใช้ไฟฟ้าที่มาจากแบตเตอรี่ 9 โวลต์ ส่วนท้ายของคลิปหนีบแบตเตอรี่ควรยื่นออกมาจากภาชนะดังนั้นเพียงแค่หนีบแบตเตอรี่เข้าที่ เมื่อใส่แบตเตอรี่แล้วคุณควรสังเกตเห็นฟองอากาศลอยขึ้นจากปลายกราไฟต์และลอยขึ้นไปที่ด้านบนของหลอดทดลองแต่ละอัน
   • หากคุณไม่เห็นฟองอากาศให้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าที่จับจระเข้ยึดแน่นกับกราไฟท์ของดินสอ ตรวจสอบว่าแบตเตอรี่ของคุณชาร์จเต็มแล้ว
   • หลอดทดลองที่มีลวดลบติดอยู่กับดินสอจะผลิตไฮโดรเจนในขณะที่หลอดทดลองที่ติดกับลวดบวกของแบตเตอรี่จะผลิตออกซิเจน

9. 

   รวบรวมไฮโดรเจนและออกซิเจนในหลอดทดลองทั้งสองหลอดจนกว่าคุณจะมีก๊าซเหลือไม่กี่นิ้วในแต่ละหลอด โปรดจำไว้ว่าท่อที่เชื่อมต่อกับปลายด้านลบของแบตเตอรี่จะมีไฮโดรเจนและออกซิเจนจะอยู่ในท่อที่เชื่อมต่อกับปลายด้านบวก นำหลอดทดลองออกจากโถทีละหลอด คว่ำไว้และปล่อยให้น้ำระบายออก ก๊าซในท่อจะยังคงอยู่แม้ว่าคุณจะมองไม่เห็นก็ตาม

10. 

    ทดสอบการมีอยู่ของไฮโดรเจน คุณสามารถทดสอบการมีอยู่ของไฮโดรเจนได้โดยการตีไม้ขีดไฟและจับเปลวไฟไว้กับก๊าซ มันจะทำให้เกิดเสียง“ เอ๊าะ ๆ ป๊อป” ที่แตกต่างอย่างชัดเจนหากเป็นไฮโดรเจน คุณยังสามารถใช้เทียนไขแทนการจับคู่
    • ในการทดสอบออกซิเจนในหลอดทดลองที่เชื่อมต่อกับด้านบวกของแหล่งพลังงานให้เป่าไม้ขีด (หรือเทียน) ออกแล้ววางปลายที่ยังคงเรืองแสงไว้ใต้หลอดทดลอง ถ้าเทียนลุกเป็นไฟแสดงว่ามีออกซิเจนอยู่

คำถามและคำตอบของชุมชน

ฉันต้องใช้หลอดทดลองสองหลอดหรือไม่ถ้าฉันต้องการเก็บไฮโดรเจนเท่านั้น

Bess Ruff, MA
นักวิทยาศาสตร์ด้านสิ่งแวดล้อม Bess Ruff เป็นนักศึกษาปริญญาเอกด้านภูมิศาสตร์ที่ Florida State University เธอได้รับปริญญาโทสาขาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและการจัดการจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บาราในปี 2559 เธอได้ทำงานสำรวจสำหรับโครงการวางแผนเชิงพื้นที่ทางทะเลในทะเลแคริบเบียนและให้การสนับสนุนด้านการวิจัยในฐานะบัณฑิตของกลุ่มการประมงอย่างยั่งยืน

นักวิทยาศาสตร์ด้านสิ่งแวดล้อมหากคุณต้องการเก็บไฮโดรเจนโดยใช้วิธีอิเล็กโทรลิซิสคุณสามารถใช้หลอดทดลองหนึ่งหลอด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าท่อที่คุณใช้เชื่อมต่อกับปลายด้านลบของแบตเตอรี่

สามารถเก็บไฮโดรเจนได้เท่าใดจากการทดลองอิเล็กโทรลิซิสแบบง่ายๆนี้? แล้วความดันของก๊าซไฮโดรเจนจะเป็นอย่างไร?

ขึ้นอยู่กับว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยา (การแยกน้ำ) ขึ้นอยู่กับแอมป์ของแบตเตอรี่และเวลาที่เหลือในการทำปฏิกิริยา โดยปกติแล้วไฮโดรเจนจะอยู่ที่ความดันระดับน้ำทะเลโดยทั่วไปเว้นแต่คุณจะทำการทดลองในสภาพแวดล้อมที่ร้อนหรือเย็นจัด

ทำไมไฮโดรเจนจึงสะสมในท่อลบ

เนื่องจากโมเลกุลของน้ำใช้อิเล็กตรอนร่วมกันอะตอมของไฮโดรเจนจึงมีประจุบวกและอะตอมของออกซิเจนจึงมีประจุเป็นลบ เมื่อดึงก๊าซออกมาไฮโดรเจนที่มีประจุบวกจะถูกดึงดูดไปยังท่อลบในขณะที่ออกซิเจนที่มีประจุลบจะถูกดึงดูดไปที่ท่อบวก

เหตุใดก๊าซจึงไม่หลุดออกจากท่อรวบรวมก๊าซของฉัน

มันคือไฮโดรเจนซึ่งเป็นก๊าซที่เบากว่าก๊าซอื่น ๆ รวมทั้งฮีเลียมซึ่งหมายความว่ามันจะอยู่ในหลอดทดลองตราบเท่าที่ปลายท่อที่ปิดอยู่นั้นอยู่ด้านบนเนื่องจากก๊าซอื่น ๆ จะเคลื่อนย้ายออกไป เหตุผลที่เราใช้ฮีเลียมแทนไฮโดรเจนก็คือมันไม่ติดไฟ เนื่องจากความจริงที่ว่ามันเป็นก๊าซมีตระกูล (มีเปลือกวาเลนซ์เต็ม 8 อิเล็กตรอน) ดังนั้นจึงไม่เกิดปฏิกิริยา

ก๊าซจะไวไฟมากหรือไม่?

ใช่. ดูภัยพิบัติ Hindenburg บน YouTube เรือเหาะใช้ไฮโดรเจนเนื่องจากเป็นก๊าซที่เบาที่สุดและหาได้ง่าย นอกจากนี้ยังเป็นสาเหตุที่ผู้ผลิตรถยนต์บางรายหันมาใช้รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน

นี่คือไฮโดรเจนในรูปของเหลวหรือไม่?

ไม่ - ไฮโดรเจนในการทดลองนี้จะเป็นก๊าซ

• 
  
  ฉันจะทำให้ไฮโดรเจนเหลวได้อย่างไร ตอบ

คำเตือน

• ระวังด้วยไฮโดรเจนบริสุทธิ์ ระเบิดได้สูงเมื่อผสมกับอากาศ
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอากาศอื่น ๆ ทั้งหมดถูกกำจัดออกจากอุปกรณ์ที่คุณกำลังสะสมไฮโดรเจนอยู่