Атрыманне вадароду

Вадарод шырока выкарыстоўваюць у самых розных галінах прамысловасці: у сінтэзе хлорводорода, аміяку (аміяк далей выкарыстоўваецца для вытворчасці азотных угнаенняў), у анилинокрасочном вытворчасці, пры аднаўленні з руд каляровых металаў. У харчовай прамысловасці яго ўжываюць для атрымання заменнікаў жывёл тлушчаў (маргарынаў). У сувязі з вышэйпералічаным актуальным пытаннем з'яўляецца атрыманне вадароду ў прамысловых умовах.

Гэты газ разглядаецца як будучы носьбіт энергіі ў сілу таго, што ён з'яўляецца аднаўляльных, не вылучае "парніковага газу" CO₂ пры спальванні, дае вялікую колькасць энергіі на адзінку вагі ў працэсе гарэння і лёгка пераўтворыцца ў электраэнергію паліўных элементаў.

У лабараторных умовах часцей за ўсё вадарод атрымліваюць аднаўленнем металамі, якія стаяць лявей ў электрахімічным шэрагу высілкаў, з вады і кіслот:
Zn + 1HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑: ΔH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂ ↑: ΔH <0.

У прамысловасці атрыманне вадароду адбываецца, у асноўным, шляхам перапрацоўкі прыродных і спадарожных газаў.

1. Канверсія метану. Працэс заключаецца ва ўзаемадзеянні метану з парамі вады пры 800 - 900 ° С: CH₄ + H₂O = CO ↑ + 3H₂ ↑; ΔH> 0. Разам з гэтым выкарыстоўваюць працэс няпоўнага акіслення вуглевадародаў кіслародам ў прысутнасці вадзяных пар: 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7 H₄. Гэтыя метады з часам страцяць сваё значэнне, паколькі запасы вуглевадароднай сыравіны высільваюцца.

2. Биоводород можа быць атрыманы з марскіх водарасцяў ў біярэактар. У канцы 1990-х гадоў было выяўлена, што калі багавіння пазбавіць серы, яны будуць перамыкацца з вытворчасці кіслароду, т. Е. Нармальнага фотасінтэзу, на вытворчасць вадароду. Биоводород можа таксама праводзiцца ў біярэактар, якія выкарыстоўваюць, акрамя багавіння, бытавыя адходы. Працэс адбываецца дзякуючы бактэрыям, якія паглынаюць вуглевадарод, а вырабляюць вадарод і CO2.

3. Глыбокае астуджэнне коксового газу. Пры працэсе каксавання каменнага вугалю атрымліваюць тры фракцыі: цьвёрдую - кокс, вадкую - каменнавугальнай смалы - і газападобную, якая змяшчае, акрамя вуглевадародаў, малекулярны вадарод (каля 60%). Гэтую фракцыю падвяргаюць сверхглубокого астуджэнню пасля таго, як апрацуюць спецыяльным рэчывам, што дае магчымасць аддзяліць ад прымешак вадарод.

4. Атрыманне вадароду з вады з ужываннем электролізу - спосаб, які дае самы чысты вадарод: 2H₂O → электроліз → 2H₂ + O.

5. Канверсія вугляроду. Спачатку атрымліваецца вадзяной газ, пры прапусканні пароў вады праз распалены да 1000 ° С кокс: C + H₂O = CO ↑ + H₂ ↑; ΔH> 0, які затым у сумесі з вадзяным парай прапускаюць над нагрэтым да 400 - 500 ° С каталізатарам Fe₂O₃. Адбываецца ўзаемадзеянне аксіду вугляроду (II) і вадзянога пара: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂ ↑; ΔH> 0.

6. Атрыманне вадароду канверсіяй угарнага газу (CO), заснаванае на унікальнай рэакцыі з дапамогай фотасінтэтычным пурпуровых бактэрый (аднаклетачных мікраарганізмаў своеасаблівай чырвонай або ружовай афарбоўкі, якая звязаная з наяўнасцю пігментаў фотасінтэзу). Гэтыя бактэрыі вылучаюць вадарод ў выніку рэакцыі канверсіі: CO + H₂O → CO₂ + H₂.

Адукацыя вадароду ідзе з вады, рэакцыя не патрабуе высокіх тэмператур і асвятлення. Працэс адбываецца пры пакаёвай тэмпературы ў цемры.

Важнае прамысловае значэнне ў нашы дні набывае вылучэнне вадароду з газаў, якія ўтвараюцца пры перапрацоўцы нафты.

Аднак многія не ведаюць, што магчыма атрыманне вадароду ў хатніх умовах. Для гэтых мэтаў можна скарыстацца рэакцыяй раствора шчолачы і алюмінія. Возьмем падлогу-літровы шкляны бутэльку, корак з адтулінай, газаадводную трубку, 10 г меднага купарваса, 20 г солі, 10 г алюмінія, 200 г вады, паветраны шар.

Рыхтуем раствор меднага купарваса: на 100 г вады дадаем 10 г меднага купарваса.

Рыхтуем салянай раствор: на 100 г вады дадаем 20 г солі.

Растворы змешваем. Дадаем у атрыманую сумесь алюміній. Пасля таго, як у бутэльцы з'явілася белая завісь, прымацоўваем да трубкі шар і напаўняем яго вылучаюцца вадародам.

Звярніце ўвагу! Дадзены вопыт праводзіць трэба толькі на свежым паветры. Абавязковы кантроль тэмпературы, так як рэакцыя адбываецца з вылучэннем цяпла і можа выйсці з-пад кантролю.

Таксама варта памятаць, што вадарод, калі яго змяшаць з паветрам, утворыць зрывоопасную сумесь, якую называюць грымучую газам (дзве часткі вадароду і адна частка кіслароду). Калі такую сумесь падпаліць, то яна выбухне.