Оглавление Видео опыты по химии Видео опыты по физике На главную страницу

Химия и Химики № 1 2020

Журнал Химиков-Энтузиастов
Помощь журналуПомощь журналу Химия и Химики




Получение водорода электролизом (для каталитического гидрирования при атмосферном давлении)
Preparation of hydrogen by electrolysis (for catalytical hydrogenation under atmospheric pressure)


Доброе тепло


Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter


Образующийся в процессе электролиза водород собирают в газометр. Водород поступает в газометр через насадку от склянки Дрекселя с краном. При небольшом повороте крана создается сопротивление истечению воды, чтобы сбор газа проходил под небольшим избыточным давлением (несколько мм. водного ст.). Это подстраховка от некоторой остаточной негерметичности системы.

У этого газа заметная диффузия через обычные резиновые трубки (через силиконовые она еще больше). Лучше их в этом отношении изделия из полипропилена, поливинилхлорида. Хотя по удобству монтажа полимерных трубок на стеклянные отводы, на мой взгляд, эти материалы располагаются в обратном порядке. В идеале рекомендуется максимально, где это возможно, использовать для сборки трубки из стекла. "Дуракастойчивость" прибора при сборке и эксплуатации заметно снижается.

Воду для заполнения прибора ранее использовал отстоявшуюся, но в последние время от доли растворенного воздуха в водопроводной воде избавляюсь при помощи непродолжительного вакуумирования.

При обкатке системы загерметизировал большинство соединений на шлифах сэвиленом (сополимер этилена с винилацетатом, используется для изготовления белых стержней термоклеевых пистолетов).

После 3-5 циклов вакуумирования и заполнения водородом реакционной колбы (не показана) заполняют водородом (вытесняя воду) мерник. Включают перемешивание реакционной массы и начинают гидрирование.


Получение водорода электролизом (для каталитического гидрирования при атмосферном давлении). Preparation of hydrogen by electrolysis  (for catalytical hydrogenation under atmospheric pressure)

Получение водорода электролизом (для каталитического гидрирования при атмосферном давлении). Preparation of hydrogen by electrolysis  (for catalytical hydrogenation under atmospheric pressure)

Получение водорода электролизом (для каталитического гидрирования при атмосферном давлении). Preparation of hydrogen by electrolysis  (for catalytical hydrogenation under atmospheric pressure)

Получение водорода электролизом (для каталитического гидрирования при атмосферном давлении). Preparation of hydrogen by electrolysis  (for catalytical hydrogenation under atmospheric pressure)

Получение водорода электролизом (для каталитического гидрирования при атмосферном давлении). Preparation of hydrogen by electrolysis  (for catalytical hydrogenation under atmospheric pressure)




Некоторые технические подробности.
Материал электродов - никель. Ширина ленты 2 см, длина - 40-45 см. Электролит представляет собой 30% раствор гидроксида калия в воде. Режим работы такого электролизера короткий (4-7 часов). За это время температура электролита могла подниматься от комнатной до 55-60°С , при достижении которой охлаждающая емкость дренировалась и вновь заполнялась холодной водопроводной водой (чуть меньше 20°С).

Электролиз проводился при силе тока 5А. Очистка газа от аэрозоля щелочи проводилась гравитационным отстоем в газометре в течение ночи перед проведением реакции гидрирования. Следы воздуха, в том числе примесь кислорода от электролиза, как и водяные пары, проведению реакции не мешали.

Информацию по конструкции электролизера, установки для гидрирования, а так же по работе с ними брал из классических практикумов:

Агрономов А. Е. Лабораторные работы в органическом практикуме [ссылка];
Берлин А. Я. Техника лабораторной работы в органической химии [ссылка];
Кнунянц И. Л. Современные методы эксперимента в органической химии [ссылка];
Рапопорт Ф. М. Лабораторные методы получения чистых газов [ссылка];
Rylander P. N. Hydrogenetion methods [ссылка].

И смотрел тему на форуме [ http://chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=12&t=6113 - Как рассчитать электролизер для электролиза воды]



Комментарии
К1 Кстати о диффузии газов через резину. Последние пару лет продавцы шариков с гелием (резиновых) за незначительную плату, порядка 10 р., "пшикают" в шарик из аэрозольного баллончика перед надуванием. После этого шарик "живет" не день-другой, а месяц примерно. Сам наблюдал результат не раз, но что применяют - вопрос интересный.

Загуглил, оказалось, что используют обработку внутренней поверхности латексных шаров аэрозолем водных растворов полимеров, наиболее распространен поливиниловый спирт с добавками углеводов, например, декстрозы. Время "жизни" такого шарика с гелием в несколько раз больше обычного. Выпускаются под разными торговыми марками: "Hi-float", "Koda" и т.п.





Стронций и барий (гидроксиды)
Strontium and barium (hydroxides)


Глеб




Предлагаю вашему вниманию фотографии процесса перекристаллизации гидроксида стронция - одну из стадий получения соединений стронция высокой чистоты. При охлаждении горячего отфильтрованного раствора Sr(OH)2 из него выкристаллизовывается октагидрат - Sr(OH)2·8H2O.

Небольшой спойлер: после нескольких циклов кристаллизации колбы на фото становятся матовыми изнутри из-за сильного выщелачивающего действия горячих концентрированных растворов гидроксида стронция. Вследствие этого сейчас для данного процесса нами используется посуда из титана.


Гидроксид стронция. Strontium hydroxide

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Из разбавленных растворов выкристаллизовываются такие "перья"

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Из крепких растворов выпадают оформленные кристаллы

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Перекристаллизация в конических колбах



Перекристаллизация гидроксида стронция с горячим фильтрованием маточника - постадийный отчет.


Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Фильтрование горячего раствора гидроксида стронция

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Раствор в стакане немного остыл, видно образование кристаллов

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Остывший отфильтрованный раствор

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Маточник декантирован

Гидроксид стронция. Strontium hydroxide
Кристаллы Sr(OH)2·8H2O



Перекристаллизация гидроксида бария Ba(OH)2·8H2O в титановой посуде.

Методика перекристаллизации аналогична таковой для гидроксида стронция, с той разницей, что растворимость гидроксида бария в горячей воде гораздо выше: два килограмма кристаллогидрата гидроксида растворились в двух литрах воды еще до закипания раствора.

Общий вид процесса кристаллизации:


Гидроксид бария. Barium hydroxide

Гидроксид бария. Barium hydroxide

Гидроксид бария. Barium hydroxide




Обратите внимание, что вся посуда сделана из листового титана: и кастрюли, и черпачок, и воронка, и пластинка для размешивания раствора. Подобная посуда очень практична для наших целей: помимо устойчивости к растворам щелочей ее еще и очень трудно разбить :).

Дожидаемся закипания раствора. Гидроксид давно растворился, "молочный" вид раствору придает взвесь карбоната бария, присутствующего в исходном гидроксиде в качестве примеси, неизбежной для технического продукта.


Гидроксид бария. Barium hydroxide

Гидроксид бария. Barium hydroxide




Кипящий раствор перечерпывается в воронку на фильтр, а стекающий фильтрат сразу закристаллизовывается ввиду малой растворимости гидроксида бария при пониженной температуре. Для избегания кристаллизации раствора в воронке ее накрывают титановой пластинкой и по мере прохождения фильтрации подливают кипящий раствор.


Гидроксид бария. Barium hydroxide

Гидроксид бария. Barium hydroxide

Гидроксид бария. Barium hydroxide




Комментарии
К2 А как вы его потом сушите, чтобы углекислоты не нахватался?

По методике требовалась точная навеска Ba(OH)2·8H2O, но у меня гидроксид в обычном эксикаторе над известью упорно не хотел высыхать, пришлось произвольно брать эту кашицу (с влажностью за 40%), благо всё равно потом поправочный коэффициент используется.

К2-1 А нам примесь карбоната не критична, нам главное высокая чистота по примесям остальных элементов. Мы его потом влажным пускаем в синтез совершенно таким же образом - с введением поправочного коэффициента :))

А углекислоты гидроксиды стронция/бария нахватываются быстро. При проведении первых, еще пробных кристаллизаций гидроксида стронция для избежания карбонизации в колбы, где он фильтровался, задувался аргон и они герметизировались пищевой пленкой. Но вскоре мы поняли, что это для наших целей ни к чему.

Пересыщения в нашем случае не происходит по-видимому потому, что фильтруемый раствор в первый момент стекает на холодный металл, который служит инициатором кристаллизации.

К3 У Карякина описано получение гидроксида бария обменом (NaOH + BaCl2), там горячий раствор фильтруют в посудину с небольшим количеством холодной воды и оставляют на сутки (ЕМНИП). При этом сначала получается пересыщенный раствор, из которого ме-е-едленно выпадают крупные кристаллы восьмиводного гидроксида. Если набраться терпения и не перемешивать (иначе сразу выпадет много мелкой "каши"), то под конец должно быть довольно красиво. Постараюсь как-нибудь заснять.


<Водород> <Щелочноземельные металлы>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом] [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном 2] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Водород, опыты с водородом (Обсудить на форуме)> <Стронций и Барий (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]